一种抗震墙体及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抗震墙体及其施工方法。
【背景技术】
[0002]我国是陆地地震多发国家之一，特别是近年来，大地震频繁发生，地震造成的建筑物震害也越来越严重，减少结构破坏带来的人员伤亡和经济损失是结构工程技术人员由来的责任和义务。地震灾害的频繁发生和人们对生命财产保障需求的提高，对建筑抗震水平提出了更高的要求。在高层以及超高层建筑中通常设置一些附加构件，比如防屈曲支撑，来增加结构刚度和总体阻尼，起到消耗地震能量、提高抗震安全性的目的。为防止钢支撑受压时局部和整体失稳，增强低周疲劳性能，部分学者采用添加外部约束的方法。通常采用钢管混凝土或钢筋混凝土作为外部约束，称为防屈曲支撑，日本学者改进了现有防屈曲支撑构造，在外部约束及钢芯之间设置无粘结材料，并采用低屈服刚度，高延性材料作为核心钢支撑，作为一种位移型阻尼器广泛应用于工程抗震中。防屈曲支撑通常由核心受力单元、外部约束单元组成。在大地震作用下，核心受力钢材进入屈服后的塑性工作状态时，相对于弹性工作阶段来说，增大结构刚度的效果并不明显，限制了耗能能力的进一步发挥。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种抗震性好的抗震墙体，以及提供一种前述抗震墙体的施工方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明包括由梁和柱构成的方形框架，在方形框架的两个相对的角部连接有防屈曲支撑，防屈曲支撑包括核心受力单元、外部约束单元和隔离层单元，核心受力单元的两端分别与两个角部的顶点连接，其特征在于:所述防屈曲支撑的每端与方形框架上与其相邻的角部设有刚度增强结构，每个刚度增强结构均包括第一弹簧、第二弹簧、固定在相应角部的柱上的用于限制第一弹簧位移的第一刚度调节板和固定在相应角部的梁上的用于限制第二弹簧位移的第二刚度调节板，第一弹簧和第二弹簧上邻近外部约束单元的一端固定在核心受力单元上，第一弹簧和第二弹簧另一端自由，第一弹簧和第二弹簧的伸缩方向在核心受力单元的轴向上，当防屈曲支撑处于自由状态时，第一刚度调节板与第一弹簧的自由端之间具有间隙，第二刚度调节板与第二弹簧的自由端之间具有间隙。
[0005]为了提高墙体刚度增强的均衡性和稳定性，所述的核心受力单元为截面为十字形的型钢，每个刚度增强结构的第一弹簧和第二弹簧分别设置在核心受力单元的两个相对的角中。
[0006]为了便于安装弹簧，所述的第一弹簧通过第一弹簧固定板和第一螺栓固定在核心受力单元上，第一弹簧固定板是截面为L形的板体，第一弹簧的一端固定在第一弹簧固定板的一个面上，第一弹簧固定板的另一面通过第一螺栓固定在核心受力单元的翼缘板上，第二弹簧采用与第一弹簧相同的方式固定到核心受力单元上。
[0007]为了实现逐步刚度增强，所述的第一弹簧和第二弹簧均采用内外双层弹簧，当防屈曲支撑处于自由状态时，两层弹簧之间有间隙，两层弹簧的自由端到相应刚度增强板的间隙不等。
[0008]本发明抗震墙体的施工方法，包括如下步骤:(I)搭建方形框架，制作防屈曲支撑；(2 )并将第一弹簧和第二弹簧固定到防屈支撑的核心受力单元上；(3)将核心受力单元的两端固定到方形框架两个角部的顶点上；(4 )在柱上安装第一刚度调节板，在梁上安装第二刚度调节板。
[0009]本发明的有益效果是:
(I)在中小型地震发生时，主要以现有的防屈曲支撑受力为主，发挥主要的耗能作用；在大型地震发生时，发挥刚度增强结构的作用，增大结构刚度，减小结构的响应。
[0010](2)本发明利用防屈曲支撑核心受力单元与主体结构的相对变形差，发挥并联弹簧刚度调节系统的作用。可根据不同水准地震作用下的减震需求，合理设计并联弹簧系统中的弹簧与刚度调节板之间缝隙的宽度，使刚度调节系统按照不同的受力阶段的要求发挥刚度调节、限位功能。
[0011](3)发明构造简单、施工难度小、具有很高的性价比优势，适合在工程中广泛推广。
[0012]( 4 )本发明施工方法易于操作，施工速度快，工期短。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A局部放大图；
图3是件2及刚度增强结构的结构示意图；
图4是图3的B局部放大图；
图5是图3的右视放大图；
图中:1、梁，2、防屈曲支撑，3、柱，4、第一弹簧，5、第一刚度调节板，6、第一连接件，7、第二连接件，8、第二刚度调节板，9、第二弹簧，I O、外部约束单元，I 1、核心受力单元，I 2、第一弹簧固定板，I 3、第二弹簧固定板，I 4、第一螺栓，I 5、第二螺栓。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示的一种抗震墙体，它包括由梁I和柱3构成的方形框架，在方形框架的两个相对的角部连接有防屈曲支撑2，防屈曲支撑2包括核心受力单元I 1、外部约束单元I O和隔离层单元，核心受力单元I 1、外部约束单元I O和隔离层单元之间采用现有的连接方式连接，核心受力单元I I的两端露置在外部约束单元I Q外，核心受力单元11的两端分别与方形框架的两个角部的顶点连接。
[0015]在上述现有技术的基础上，本具体实施例作了如下改进:
防屈曲支撑2的每端与方形框架上与其相邻的角部设有刚度增强结构，每个刚度增强结构均包括第一弹簧4、第二弹簧9、固定在相应角部的柱3上的用于限制第一弹簧4位移的第一刚度调节板5和固定在相应角部的梁I上的用于限制第二弹簧9位移的第二刚度调节板8，第一刚度调节板5通过第一连接件6固定在柱3上，第二刚度调节板8通过第二连接件7固定在柱3上，第一弹簧4和第二弹簧9上邻近外部约束单元I O的一端固定在核心受力单元I I上，第一弹簧4和第二弹簧9另一端自由，第一弹簧4和第二弹簧9的伸缩方向在核心受力单元11的轴向上，当防屈曲支撑2处于自由状态时(即无地震发生时)，第一刚度调节板5与第一弹簧4的自由端之间具有间隙，第二刚度调节板8与第二弹簧9的自由端之间具有间隙。
[0016]如图3和图4所示，核心受力单元I I采用截面为十字形的型钢，每个刚度增强结构的第一弹簧4和第二弹簧9分别设置在核心受力单元I I的两个相对的角中，第一弹簧4通过第一弹簧固定板I 2和第一螺栓I 4固定在核心受力单元I I上，第一弹簧固定板I 2是截面为L形的板体，第一弹簧4的一端固定在第一弹簧固定板I 2的一个面上，第一弹簧固定板I 2的另一面通过第一螺栓I 4固定在核心受力单元I I的翼缘板上。第二弹簧9通过第二弹簧固定板I 3和第二螺栓I 5固定在核心受力单元I I上，第一弹簧固定板I 2是截面为L形的板体，第二弹簧9的一端固定在第二弹簧固定板I 3的一个面上，第二弹簧固定板I 3的另一面通过第二螺栓I 5固定在核心受力单元I I的翼缘板上。
[0017]上述抗震墙体的施工方法，包括如下步骤:(I)搭建方形框架，制作防屈曲支撑2 ；( 2)将第一弹簧4和第二弹簧9固定到防屈支撑2的核心受力单元I I上；(3 )将核心受力单元I I的两端固定到方形框架两个角部的顶点上；(4 )在柱3上安装第一刚度调节板5，在梁I上安装第二刚度调节板8。
[0018]本发明工作原理为:
水平地震作用于墙体时，在防屈曲支撑2中产生交替变化的拉力和压力，首先防屈曲支撑2的核心受力单元I I发挥主要受力功能，并可进入塑性工作状态，但塑性状态下防屈曲支撑2整体刚度的效率降低；其次，随着地震作用强度的提高，墙体的方形框架进入塑性工作状态后，变形变化明显增大，使得防屈曲支撑2与方形框架间的相对变形差值进一步变大，使得弹簧与相应的刚度调节板之间的间隙变小，直到弹簧被刚度调节板限位，使得刚度增强结构发挥作用，对核心受力单元I I两端与方形框架的接点处进行保护，以增强整体墙体的刚度。
[0019]在本专利中，可根据对墙体不同的抗震等级要求，对弹簧数量、弹簧长度以及与刚度调节板之间的间隙宽度的进行计算，根据计算数值进行施工，以使墙体符合设计要求。
【主权项】
1.一种抗震墙体，包括由梁和柱构成的方形框架，在方形框架的两个相对的角部连接有防屈曲支撑，防屈曲支撑包括核心受力单元、外部约束单元和隔离层单元，核心受力单元的两端分别与两个角部的顶点连接，其特征在于:所述防屈曲支撑的每端与方形框架上与其相邻的角部设有刚度增强结构，每个刚度增强结构均包括第一弹簧、第二弹簧、固定在相应角部的柱上的用于限制第一弹簧位移的第一刚度调节板和固定在相应角部的梁上的用于限制第二弹簧位移的第二刚度调节板，第一弹簧和第二弹簧上邻近外部约束单元的一端固定在核心受力单元上，第一弹簧和第二弹簧另一端自由，第一弹簧和第二弹簧的伸缩方向在核心受力单元的轴向上，当防屈曲支撑处于自由状态时，第一刚度调节板与第一弹簧的自由端之间具有间隙，第二刚度调节板与第二弹簧的自由端之间具有间隙。2.根据权利要求1所述的抗震墙体，其特征在于:所述的核心受力单元为截面为十字形的型钢，每个刚度增强结构的第一弹簧和第二弹簧分别设置在核心受力单元的两个相对的角中。3.根据权利要求2所述的抗震墙体，其特征在于:所述的第一弹簧通过第一弹簧固定板和第一螺栓固定在核心受力单元上，第一弹簧固定板是截面为L形的板体，第一弹簧的一端固定在第一弹簧固定板的一个面上，第一弹簧固定板的另一面通过第一螺栓固定在核心受力单元的翼缘板上，第二弹簧采用与第一弹簧相同的方式固定到核心受力单元上。4.根据权利要求1、2或3所述的抗震墙体，其特征在于:所述的第一弹簧和第二弹簧均采用内外双层弹簧，当防屈曲支撑处于自由状态时，两层弹簧之间有间隙，两层弹簧的自由端到相应刚度增强板的间隙不等。5.一种如权利要求1、2或3所述的抗震墙体的施工方法，其特征在于:包括如下步骤:(I)搭建方形框架，制作防屈曲支撑；(2 )并将第一弹簧和第二弹簧固定到防屈支撑的核心受力单元上；(3 )将核心受力单元的两端固定到方形框架两个角部的顶点上；(4)在柱上安装第一刚度调节板，在梁上安装第二刚度调节板。
【专利摘要】本发明公开了一种抗震墙体及其施工方法，本发明防屈曲支撑的每端与方形框架上与其相邻的角部设有刚度增强结构，每个刚度增强结构均包括第一弹簧、第二弹簧、固定在相应角部的柱上的用于限制第一弹簧位移的第一刚度调节板和固定在相应角部的梁上的用于限制第二弹簧位移的第二刚度调节板。本发明抗震墙体的施工方法，包括如下步骤：（1）搭建方形框架，制作防屈曲支撑；（２）连接方形框架和防屈曲支撑。本发明在中小型地震发生时，主要以现有的防屈曲支撑受力为主，发挥主要的耗能作用；在大型地震发生时，发挥刚度增强结构的作用，增大结构刚度，减小结构的响应。
【IPC分类】E04B1/98, E04G21/14, E04B2/56
【公开号】CN104929277
【申请号】CN201510397630
【发明人】刘春阳, 王玉镯, 杜修力
【申请人】山东建筑大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月9日