專利名稱：鋼筋混凝土搖擺墻、搖擺墻組件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種鋼筋混凝土搖擺墻、搖擺墻組件及其制作方法。
背景技術(shù)：
搖擺墻(Rocking Wall)是一種可以繞其底部發(fā)生有限轉(zhuǎn)動的墻體。將搖擺墻與框架結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可以構(gòu)成框架_搖擺墻結(jié)構(gòu)，簡稱搖擺墻組件，搖擺 墻組件與純框架結(jié)構(gòu)相比較，可以增強結(jié)構(gòu)的整體性，當(dāng)外部作用過大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞 時，通過搖擺墻的有限旋轉(zhuǎn)可使外力造成破壞均勻分布或消除，當(dāng)外部作用結(jié)束后使結(jié)構(gòu) 復(fù)位。例如地震發(fā)生時，建筑結(jié)構(gòu)的層間位移趨于一致，防止了局部屈服破壞機制的發(fā)生。 因此，使用搖擺墻組件可以很大程度上提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。目前，搖擺墻的研究還處于起步階段，還沒有比較簡單且行之有效的構(gòu)造方法，搖 擺墻組件應(yīng)用于建筑施工過程在技術(shù)上還不成熟，尚有墻體連接、節(jié)點構(gòu)造，施工等技術(shù)問 題需要解決。據(jù)了解，只有日本東京工業(yè)大學(xué)的AkiraWada提出了一種采用搖擺墻加固結(jié) 構(gòu)的案例，但他們設(shè)計的搖擺墻組件，搖擺墻和建筑結(jié)構(gòu)之間的連接非常復(fù)雜，施工難度也 比較大；其擺動幅度受到連接結(jié)構(gòu)限制，可擺動幅度較小，且該搖擺墻組件不具有自復(fù)位能 力?？梢?，現(xiàn)有搖擺墻技術(shù)的不成熟和不完善，還不能實現(xiàn)經(jīng)濟適用和施工方便的要 求，制約了搖擺墻組件的廣泛應(yīng)用。因此，亟需提出一種具有性能優(yōu)良、安全可靠、經(jīng)濟適 用、施工方便、構(gòu)造簡單的搖擺墻結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種鋼筋混凝土搖擺墻、搖擺墻組件及其制作方法，用以解決 現(xiàn)有技術(shù)中存在的搖擺墻體構(gòu)造復(fù)雜、無法滿足構(gòu)造簡單、施工方便的應(yīng)用要求的問題。本發(fā)明包括如下內(nèi)容一種搖擺墻組件，包括鋼筋混凝土搖擺墻、框架結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)梁；所述框架結(jié)構(gòu)上預(yù)先設(shè)置若干用于連接墻體連接件的預(yù)埋件；所述基礎(chǔ)梁上預(yù)先設(shè)置若干用于插入墻體縱筋的鋼套管；所述鋼筋混凝土搖擺墻，設(shè)置有墻體縱筋并布置至少一個墻體連接件，所述墻體 連接件包括通過銷軸、螺帽連接的凸齒與凹齒，所述銷軸穿過所述凹齒側(cè)壁上的通孔和所 述凸齒凸壁上的槽孔；所述墻體連接件連接到墻體側(cè)面的所述框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上，并通 過所述墻體連接件上的槽孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相對框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動；以及所述墻 體縱筋插入位于墻體下方的所述基礎(chǔ)梁的鋼套管中，當(dāng)所述鋼筋混凝土搖擺墻相對框架結(jié) 構(gòu)擺動時，所述墻體縱筋能夠從所述鋼套管中拔出部分長度，在墻體復(fù)位時回插到鋼套管 中。一種鋼筋混凝土搖擺墻，包括墻體、墻體連接件和墻體縱筋；
所述墻體連接件，布置在所述墻體上，包括通過銷軸、螺帽連接的凸齒與凹齒，所 述銷軸穿過所述凹齒側(cè)壁上的通孔和所述凸齒凸壁上的槽孔；用于將所述墻體連接到墻體 側(cè)面的框架結(jié)構(gòu)上預(yù)先設(shè)置的預(yù)埋件上，并通過自身的槽孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)允許所述墻體相對框 架在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動；所述墻體縱筋，插入位于墻體下方的基礎(chǔ)梁上預(yù)先設(shè)置的鋼套管中，用于當(dāng)所述 鋼筋混凝土搖擺墻相對框架結(jié)構(gòu)擺動時，所述墻體縱筋能夠從所述鋼套管中拔出部分長 度，在墻體復(fù)位時回插到鋼套管中。一種搖擺墻組件的制作方法，包括在設(shè)置有墻體縱筋的鋼筋混凝土搖擺墻的墻體上布置至少一個墻體連接件；所述 墻體連接件包括通過銷軸、螺帽連接的凸齒與凹齒，所述銷軸穿過所述凹齒側(cè)壁上的通孔 和所述凸齒凸壁上的槽孔；將所述鋼筋混凝土搖擺墻墻體中的墻體縱筋分別插入位于墻體下方的基礎(chǔ)梁上 預(yù)先設(shè)置的鋼套管中，當(dāng)所述鋼筋混凝土搖擺墻相對框架結(jié)構(gòu)擺動時，所述墻體縱筋能夠 從所述鋼套管中拔出部分長度，在墻體復(fù)位時回插到鋼套管中；將所述墻體連接件連接到預(yù)先設(shè)置在墻體側(cè)面框架結(jié)構(gòu)上的預(yù)埋件上，通過所述 墻體連接件上的槽孔實現(xiàn)鋼筋混凝土搖擺墻相對所述框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定角度范圍內(nèi)擺動。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明實施例提供的鋼筋混凝土搖擺墻、搖擺墻組件及其制作方法，在設(shè)置有墻 體縱筋的鋼筋混凝土搖擺墻的墻體上布置至少一個墻體連接件；所述墻體連接件包括通過 銷軸、螺帽連接的凸齒與凹齒，所述銷軸穿過所述凹齒側(cè)壁上的通孔和所述凸齒凸壁上的 槽孔；將所述鋼筋混凝土搖擺墻墻體中的墻體縱筋分別插入位于墻體下方的基礎(chǔ)梁上預(yù)先 設(shè)置的鋼套管中，當(dāng)所述鋼筋混凝土搖擺墻相對框架結(jié)構(gòu)擺動時，所述墻體縱筋能夠從所 述鋼套管中拔出部分長度，在墻體復(fù)位時回插到鋼套管中；將所述墻體連接件連接到預(yù)先 設(shè)置在墻體側(cè)面框架結(jié)構(gòu)上的預(yù)埋件上，通過所述墻體連接件上的槽孔實現(xiàn)鋼筋混凝土搖 擺墻相對所述框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定角度范圍內(nèi)擺動。通過墻體連接件的設(shè)置，方便的實現(xiàn)了搖 擺墻和框架結(jié)構(gòu)之間的連接，通過鋼套管實現(xiàn)搖擺墻與基礎(chǔ)梁之間簡單方便的定位并能允 許搖擺墻有限的轉(zhuǎn)動，該方式可以預(yù)先在搖擺墻上布置好墻體連接件然后吊裝完成后與框 架結(jié)構(gòu)連接，施工比較簡單，且具有釋放破壞力，允許扭轉(zhuǎn)的功能，是一種安全可靠、經(jīng)濟適 用、施工方便、構(gòu)造簡單的搖擺墻結(jié)構(gòu)；同時，上述搖擺墻連接方式便于阻尼器等構(gòu)件的設(shè) 計、安裝。


圖1為本發(fā)明實施例中搖擺墻組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中鋼筋混凝土搖擺墻的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中圖2所示的鋼筋混凝土搖擺墻的一個剖面圖；圖4為本發(fā)明實施例中圖2所示的鋼筋混凝土搖擺墻的另一個剖面圖；圖5為本發(fā)明實施例中搖擺墻組件的底部連接結(jié)構(gòu)放大圖；圖6為本發(fā)明實施例中搖擺墻組件的墻體連接件的安裝結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明實施例中圖6所示的墻體連接件的M向視5
圖8為本發(fā)明實施例中墻體連接件的結(jié)構(gòu)視圖；圖9為本發(fā)明實施例中凸齒的結(jié)構(gòu)視圖；圖10為本發(fā)明實施例中凹齒的結(jié)構(gòu)視圖；圖11為本發(fā)明實施例中搖擺墻組件制作方法的流程圖；圖12為本發(fā)明實施例中搖擺墻繞x軸轉(zhuǎn)動時墻體連接件狀態(tài)的N向視圖；圖13為本發(fā)明實施例中搖擺墻繞x軸轉(zhuǎn)動時墻體連接件狀態(tài)的M向視圖；圖14為本發(fā)明實施例中搖擺墻繞y軸轉(zhuǎn)動時墻體連接件狀態(tài)的M向視圖；圖15為本發(fā)明實施例中鋼筋混凝土搖擺墻擺動狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為本發(fā)明實施例中相同外力作用下，純框架結(jié)構(gòu)與全高設(shè)置搖擺墻組件的 層間位移示意圖；圖17為本發(fā)明實施例中相同外力作用下，純框架結(jié)構(gòu)與部分設(shè)置搖擺墻組件的 層間位移示意圖。
具體實施例方式當(dāng)現(xiàn)有框架結(jié)構(gòu)因設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)提高或其他原因需要進行抗震加固時，則可以采用附 加搖擺墻組件的方式進行加固，即在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(簡稱框架結(jié)構(gòu))的外側(cè)安裝一 對或多對可以繞其底部發(fā)生有限轉(zhuǎn)動的搖擺墻。本發(fā)明實施例提供的搖擺墻組件，用于既 有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震加固，如圖1所示，該搖擺墻組件中包括鋼筋混凝土搖擺墻 1、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)2和基礎(chǔ)梁3。其中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)2上預(yù)先設(shè)置若干用于連接墻體連接件11的預(yù)埋件21?；A(chǔ)梁3上預(yù)先設(shè)置若干用于插入墻體縱筋12的鋼套管31。鋼筋混凝土搖擺墻1，設(shè)置有墻體縱筋12并布置至少一個墻體連接件11，通過布 置在自身墻體上墻體連接件11，連接到位于墻體側(cè)面的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)2的預(yù)埋件21 上，并能夠通過墻體連接件11上的槽孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)2在設(shè)定的角度 范圍內(nèi)擺動；以及通過將自身墻體中的墻體縱筋12插入位于墻體下方的基礎(chǔ)梁3上的鋼套 管31中，實現(xiàn)當(dāng)鋼筋混凝土搖擺墻1相對框架結(jié)構(gòu)2擺動時，墻體縱筋12能夠從鋼套管31 中拔出部分長度，在墻體復(fù)位時回插到鋼套管31中。其中鋼筋混凝土搖擺墻1的墻體預(yù)先 施加了豎向預(yù)應(yīng)力，因此具有自復(fù)位能力。墻體連接件11包括通過銷軸和螺帽連接的凸齒 與凹齒，銷軸穿過凹齒側(cè)壁上的通孔和凸齒凸壁上的槽孔，墻體連接件11的結(jié)構(gòu)后續(xù)再具 體描述。較佳的，鋼筋混凝土搖擺墻1需要具有較大剛度，并預(yù)先在搖擺墻1和基礎(chǔ)梁3之 間張拉預(yù)應(yīng)力，使搖擺墻組件具有較好的自復(fù)位能力。鋼筋混凝土搖擺墻1的結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖3為圖2所示的鋼筋混凝土搖擺墻1 的截面1-1的剖面圖，圖4為圖2所示的鋼筋混凝土搖擺墻1的截面2-2的剖面圖。該搖 擺墻1包括墻體10、墻體連接件11和墻體縱筋12。其中墻體連接件11，按照設(shè)定的位置布置在墻體10上，具體用于將墻體10連接到位 于墻體側(cè)面的框架結(jié)構(gòu)2上預(yù)先設(shè)置的預(yù)埋件21上，并通過自身的槽孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)允許墻體 10相對框架2在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動。墻體縱筋12，插入位于墻體下方的基礎(chǔ)梁3上預(yù)先設(shè)置的鋼套管31中，具體用于當(dāng)鋼筋混凝土搖擺墻1相對框架結(jié)構(gòu)2擺動時，墻體縱筋12能夠從鋼套管31中拔出部分 長度，在墻體10復(fù)位時回插到鋼套管31中。鋼筋混凝土搖擺墻1，還包括縱向布置在墻體內(nèi)的若干預(yù)應(yīng)力鋼筋13 ；預(yù)應(yīng)力鋼筋13下端與基礎(chǔ)梁3連接，用于通過自身預(yù)應(yīng)力使鋼筋混凝土搖擺墻1 的墻體10具備自動復(fù)位能力。如圖2-4所示的搖擺墻1，其結(jié)構(gòu)還包括與普通墻體類似的墻體箍筋14和墻體拉 筋15，通過墻體縱筋12、墻體箍筋14和墻體拉筋15提高了墻體的承載力和延性。較佳的，為了固定墻體連接件11可以在墻體10上設(shè)置預(yù)埋件16，將墻體連接件 11通過焊接、螺紋等連接方式連接到預(yù)埋件16上。當(dāng)不設(shè)置預(yù)埋件16時，也可以通過預(yù)埋 的方式實現(xiàn)將墻體連接件11布置在搖擺墻1的墻體10上。如圖1所示的搖擺墻組件的底部連接結(jié)構(gòu)放大圖如圖5所示，該搖擺墻底部連接 構(gòu)造能夠保證傳遞水平向剪力，但不會限制墻體的擺動。墻體縱筋12由墻體10中伸出，插入到基礎(chǔ)梁3的鋼套管31中，無需連接。伸入 長度保證在墻體10搖擺時，墻體縱筋12不會從鋼套管31中脫出；鋼套管31的直徑大于墻 體縱筋12的直徑，保證在墻體10搖擺時墻體縱筋12不會被鎖死。較佳的，為了增加潤滑 和防銹，實際工程中可能用油膏填充鋼套管31和墻體縱筋12之間的縫隙。較佳的，預(yù)應(yīng)力鋼筋13通過預(yù)應(yīng)力鋼筋錨具17與基礎(chǔ)梁3連接，通過伸入基礎(chǔ)梁 3的預(yù)應(yīng)力鋼筋13，起到鋼筋抗剪的作用。此外，搖擺墻1的墻底包有鋼板19，鋼板19通過抗剪螺栓18與混凝土墻體10相 連。由于剪力由墻底摩擦力與墻體縱筋12共同承擔(dān)，當(dāng)墻體10擺動時，墻體10的邊緣會 局部受壓，為防止局部混凝土壓潰，在墻底設(shè)置了鋼板19，起到約束混凝土的作用；在鋼板 19與墻體10接觸面設(shè)置的抗剪螺栓18，可以可靠的傳遞剪力。基礎(chǔ)梁3中布置鋼筋網(wǎng)片32，以增強基礎(chǔ)梁3與鋼筋混凝土搖擺墻1底部連接的強度。由于底部連接結(jié)構(gòu)釋放了彎矩，因此當(dāng)墻體擺動時底部不會被破壞。不會因搖擺 墻的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生不期望出現(xiàn)的豎向剪力及繞墻法線方向的扭矩，防止了這些破壞力可能帶 來的搖擺墻、建筑原結(jié)構(gòu)以及墻體連接件的破壞。如圖1所示的中搖擺墻組件的墻體連接件11的安裝結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，圖7為圖 6所示的墻體連接件11安裝結(jié)構(gòu)的M向視圖。墻體連接件11可以由鋼材制成，也可以由其 他剛度較大的金屬材料制成。鋼筋混凝土搖擺墻1上預(yù)先設(shè)置預(yù)埋件16，框架結(jié)構(gòu)2上也預(yù)先設(shè)置有預(yù)埋件 21，可以通過焊接的方式將墻體連接件11與鋼筋混凝土搖擺墻1上的預(yù)埋件16、框架結(jié)構(gòu) 2上的預(yù)埋件21連接。當(dāng)然也可以不采用焊接的方式，而采用如螺紋連接等其他可行的連 接方式。預(yù)埋件16和預(yù)埋件21可以采用預(yù)埋鋼板，便于與墻體連接件11焊接。墻體連接件11的結(jié)構(gòu)視圖具體如圖8所示，包括凸齒111、凹齒112、銷軸113和 螺帽114。其中，凸齒111的結(jié)構(gòu)如圖9所示，凹齒112的結(jié)構(gòu)如圖10所示。凸齒111的凸壁111a上設(shè)置槽孔111b，凹齒112的兩個側(cè)壁112a上設(shè)置通孔 112b。銷軸113與螺帽114配合，用于通過通孔和槽孔連接凸齒111和凹齒112。較佳的， 凸齒111的凸壁111a的上包括圓弧形齒面111c。
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組裝時，銷軸113依次穿過凹齒112 —個側(cè)壁112a上的通孔112b、凸齒111的凸 壁111a上的槽孔11 lb、凹齒112另一個側(cè)壁112a上的通孔112b。實現(xiàn)連接凸齒111和凹 齒112。凸齒111的圓弧形齒面111c，使凸齒111能在凹齒112的齒槽中轉(zhuǎn)動的比較順暢， 凹齒112上的通孔112b可不在凹齒112側(cè)壁112a的中心線上，位置可視工程需要確定。銷 軸113可以傳遞水平向剪力，不會傳遞豎向剪力，因此沿銷軸113方向承載力遠高于垂直銷 軸113的水平向的承載力，使得墻體連接件11具有豎向變形能力及有限轉(zhuǎn)動能力。由于墻 體連接件釋放了豎向及兩個轉(zhuǎn)動方向的力，使得搖擺墻僅與框架節(jié)點傳遞剪力，因此，搖擺 墻可以在傳遞剪力的同時順利轉(zhuǎn)動。墻體連接件11通過凸齒111、凹齒112與鋼筋混凝土搖擺墻1、框架結(jié)構(gòu)2連接。 具體為，凹齒112連接在鋼筋混凝土搖擺墻的設(shè)定位置上，則相應(yīng)的凸齒111連接到框架結(jié) 構(gòu)的預(yù)埋件上；或凹齒112連接到框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上，則相應(yīng)的凸齒111連接到鋼筋混 凝土搖擺墻的設(shè)定位置上，墻體連接件與鋼筋混凝土搖擺墻1、框架結(jié)構(gòu)2連接后，由于槽 孔111b使凸齒111能相對于凹齒112在槽孔111b允許的范圍內(nèi)移動，從而通過墻體連接 件11上凸齒111相對于凹齒112在槽孔111b允許的范圍內(nèi)移動，實現(xiàn)鋼筋混凝土搖擺墻 1相對于框架結(jié)構(gòu)2在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動。例如如圖6和7所示，墻體連接件11上的凸齒111通過焊接方式連接到搖擺墻 1上的預(yù)埋件16上，墻體連接件11的凹齒112通過焊接的方式連接到框架結(jié)構(gòu)2的預(yù)埋件 21上。銷軸113和螺帽114連接凸齒111和凹齒112。當(dāng)不設(shè)置預(yù)埋件16時，也可以采用 將墻體連接件11的凸齒111或凹齒112預(yù)埋在墻體10中的方式實現(xiàn)在搖擺墻1上布置墻 體連接件11。較佳的，如圖1所示的搖擺墻組件，還包括安裝在鋼筋混凝土搖擺墻1和框架結(jié) 構(gòu)2之間的阻尼器，阻尼器的一端連接在鋼筋混凝土搖擺墻1上，另一端連接到框架結(jié)構(gòu)2 上；和/或安裝在鋼筋混凝土搖擺墻1和基礎(chǔ)梁3之間的阻尼器，阻尼器的一端連接在鋼筋 混凝土搖擺墻1上，另一端連接到基礎(chǔ)梁3上。也就是說，可以在鋼筋混凝土搖擺墻1和框架結(jié)構(gòu)2之間設(shè)置阻尼器，也可以在鋼 筋混凝土搖擺墻1和基礎(chǔ)梁3之間設(shè)置阻尼器，也可以在鋼筋混凝土搖擺墻1和框架結(jié)構(gòu) 2之間、鋼筋混凝土搖擺墻1和基礎(chǔ)梁3之間均設(shè)置阻尼器，增加了搖擺墻結(jié)構(gòu)體系的阻尼 比，減小了搖擺墻結(jié)構(gòu)體系在水平外力，特別是地震力作用下的動力響應(yīng)。制作如圖1所示的搖擺墻組件的方法流程，如圖11所示，包括如下步驟步驟S101 在鋼筋混凝土搖擺墻的墻體上布置墻體連接件。在混凝土搖擺墻1上布置墻體連接件，既可以采用在墻體上預(yù)埋預(yù)埋件，將墻體 連接件焊接或采用其他方式連接到預(yù)埋件上的方式，也可以采用直接將墻體連接件采用預(yù) 埋的方式布置在鋼筋混凝土搖擺墻上的方式。預(yù)埋的方式即在鋼筋混凝土搖擺墻澆注的過 程中植入預(yù)埋件或墻體連接件。步驟S102 將鋼筋混凝土搖擺墻墻體中的墻體縱筋分別插入基礎(chǔ)梁上預(yù)先設(shè)置 的鋼套管中。在完成準(zhǔn)備工作后，將墻體吊裝就位，墻體縱筋插入鋼套管中，并臨時固定，以便 進行后續(xù)工作。步驟S103 將墻體連接件連接到框架結(jié)構(gòu)上預(yù)先設(shè)置的預(yù)埋件上。
在框架結(jié)構(gòu)的框架節(jié)點上需要預(yù)先設(shè)置預(yù)埋件，用于墻體連接件的連接。預(yù)埋件 可以為連接鋼板，具體可以采用節(jié)點包鋼的方式，也可以設(shè)置對拉螺栓用于連接時使用。連 接鋼板一般具有可靠的傳遞剪力的能力和一定的抗拉能力。除了采用預(yù)埋的方式，還可以 采用植筋等方式安裝，但盡量優(yōu)先選擇預(yù)埋的方式?？蚣芄?jié)點是指用于安裝墻體連接件的 位置，一般選在框架結(jié)構(gòu)中梁柱的交點處。將墻體連接件裝配完畢的搖擺墻的各墻體連接件焊接到框架結(jié)構(gòu)的各個對應(yīng)位 置的預(yù)埋件上。安裝完成后，搖擺墻就可以繞底部節(jié)點轉(zhuǎn)動了，從而實現(xiàn)鋼筋混凝土搖擺墻能夠 通過墻體連接件上的槽孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相對框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動。當(dāng)鋼筋混凝土 搖擺墻相對框架結(jié)構(gòu)擺動時，墻體縱筋能夠從鋼套管中拔出部分長度，在墻體復(fù)位時回插 到鋼套管中?？蛇x的，在施工精度較高的情況下，也可先將墻體連接件的凹齒或凸齒連接到搖 擺墻上，同時，對應(yīng)的，將凸齒或凹齒連接到框架結(jié)構(gòu)上，待整體吊裝后再將凹齒和凸齒通 過銷軸連接。較佳的，框架結(jié)構(gòu)外側(cè)的搖擺墻通常成對出現(xiàn)，以避免僅有一側(cè)時出現(xiàn)的強迫結(jié) 構(gòu)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。但如果在框架結(jié)構(gòu)中心加搖擺墻，也可以安裝單個墻體。較佳的，上述搖擺墻組件制作方法還包括步驟S104 在鋼筋混凝土搖擺墻和框架結(jié)構(gòu)之間安裝阻尼器；和/或在鋼筋混凝 土搖擺墻和基礎(chǔ)梁之間安裝阻尼器。如圖6和7所示的搖擺墻墻體連接件的安裝結(jié)構(gòu)，圖中x向為搖擺墻1法線方向， y向為搖擺墻1水平切線方向，z向為豎向。墻體連接件11依靠凸齒111與凹齒112之間 咬合作用傳遞y向剪力，靠銷軸113傳遞x向剪力。由于銷軸113可以在凸齒111的槽孔 中滑動，Z向剪力被釋放；凸齒111齒面為圓弧面，所以凸齒111可繞X軸產(chǎn)生有限轉(zhuǎn)動；凸 齒111頂面與凹齒112齒槽底面留有一定間隙，所以凸齒111可繞y軸產(chǎn)生有限轉(zhuǎn)動。地震 時，框架結(jié)構(gòu)2產(chǎn)生剪切變形，搖擺墻1繞底部轉(zhuǎn)動。當(dāng)?shù)卣鹱饔梅较蚱叫杏趽u擺墻1時， 墻體連接件11的凸齒111、凹齒112之間會產(chǎn)生錯動及轉(zhuǎn)動，其位形變化如圖12、圖13所 示；其中，圖12為搖擺墻1繞x軸轉(zhuǎn)動時墻體連接件11狀態(tài)的N向視圖，圖13為搖擺墻1 繞x軸轉(zhuǎn)動時墻體連接件11狀態(tài)的M向視圖。當(dāng)?shù)卣鹱饔梅较虼怪庇趽u擺墻1時，墻體連 接件1的凸齒111、凹齒112之間會產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，其位形變化如圖14所示，其中，圖14為 搖擺墻1繞y軸轉(zhuǎn)動時墻體連接件11狀態(tài)的M向視圖。圖15給出了鋼筋混凝土搖擺墻1擺動狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中可以看出搖擺墻 1在擺動時，墻體縱筋12從基礎(chǔ)梁3的鋼套管31中拔出部分長度。上述鋼筋混凝土搖擺墻組件在實際應(yīng)用中，可以在建筑的全高范圍內(nèi)設(shè)置鋼筋混 凝土搖擺墻。例如，對某8度設(shè)防的六層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)置搖擺墻組件。在如大地震等相同 水平外力作用下該六層建筑純框架結(jié)構(gòu)與全高設(shè)置搖擺墻組件后的層間位移如圖16所 示。從圖中由時程分析得到的數(shù)據(jù)可以看出，純框架結(jié)構(gòu)的層間位移比較大，加搖擺墻組件 后各層之間的層間位移角趨于均勻，結(jié)構(gòu)底層的位移也得到了有效地控制。上述鋼筋混凝土搖擺墻組件在實際應(yīng)用中，也可以在建筑的部分高度范圍內(nèi)設(shè)置鋼筋混凝土搖擺墻。例如，對某六層建筑的混凝土框架結(jié)構(gòu)，僅在框架結(jié)構(gòu)的底部3層設(shè)置鋼筋混凝 土搖擺墻。在地震等相同外力作用下該六層建筑純框架結(jié)構(gòu)與部分高度設(shè)置搖擺墻組件后 的層間位移如圖17所示。從圖中由時程分析得到的數(shù)據(jù)可以看出，純框架結(jié)構(gòu)的底部幾層 的層間位移比較大，加搖擺墻組件后底部各層之間的層間位移角趨于均勻，結(jié)構(gòu)底層的位 移得到了有效地控制。也就是說，搖擺墻既可以在框架架構(gòu)的全高設(shè)置，也可以僅在框架結(jié)構(gòu)的底部幾 層設(shè)置。對于底層薄弱的建筑，僅在框架結(jié)構(gòu)的底部幾層設(shè)置的搖擺墻不但可以起到良好 的控制效果，而且由于減小了高度、減少了墻體、墻體連接件的成本投入、也減少了工作量 縮短了工期，從而更加經(jīng)濟，節(jié)約了搖擺墻組件的成本投入。本發(fā)明實施例提供的上述搖擺墻組件及其制作方法，通過墻體連接件的設(shè)置，方 便的實現(xiàn)了搖擺墻和框架結(jié)構(gòu)之間的連接，通過鋼套管實現(xiàn)搖擺墻與基礎(chǔ)梁之間簡單、方 便的定位連接并能允許搖擺墻有限的轉(zhuǎn)動。該方式可以預(yù)先在搖擺墻上布置好墻體連接 件，然后吊裝完成后與框架結(jié)構(gòu)連接，施工比較簡單，且具有釋放破壞力，允許扭轉(zhuǎn)的功能， 并能在變形后據(jù)有自復(fù)位能力，搖擺墻與框架結(jié)構(gòu)相連的節(jié)點處能夠供較大的水平向剛度 及承載力，并在豎向及兩個轉(zhuǎn)動方向放松；底連接構(gòu)造能夠可靠傳遞剪力，但不會限制墻體 的擺動，是一種安全可靠、經(jīng)濟適用、施工方便、構(gòu)造簡單的搖擺墻組件。其中，鋼筋混凝土搖擺墻的墻體外觀與一般剪力墻類似，通過施加豎向預(yù)應(yīng)力，使 墻體具有自復(fù)位能力，配筋(主要是墻體縱筋)與普通剪力墻有所不同。鋼筋混凝土搖擺 墻墻體通過墻底連接構(gòu)造與基礎(chǔ)梁相連，通過墻體連接件與框架結(jié)構(gòu)相連，墻體連接件具 有特殊構(gòu)造，除了能夠可靠傳遞水平剪力，還需釋放豎向剪力及扭矩。墻底連接構(gòu)造也是特 殊構(gòu)造，能夠傳遞墻體自重、預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的壓力及水平剪力，且能夠釋放彎矩。搖擺墻與框 架結(jié)構(gòu)相結(jié)合，構(gòu)成搖擺墻組件，該結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)比較，可使水平外力(主要是地震力) 作用時層間位移趨于一致，防止局部層屈服破壞機制的產(chǎn)生，可充分發(fā)揮整個結(jié)構(gòu)的抗震、 耗能能力，提高結(jié)構(gòu)的抗震、抗倒塌能力。且搖擺墻組件的基本周期與原框架結(jié)構(gòu)接近，即 不會過多引入外力而導(dǎo)致承載力需求的增加。搖擺墻組件與傳統(tǒng)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)相比 較，基本周期明顯延長，墻體承載力需求小，由于墻底的彎矩被釋放，因此不必在墻底采取 加強措施，對基礎(chǔ)梁的需求也隨之減小。采用本發(fā)明實施例提供的搖擺墻組件進行建筑結(jié)構(gòu)的加固，可大幅提高建筑結(jié)構(gòu) 的抗倒塌能力。施加預(yù)應(yīng)力后，可使墻體具有自復(fù)位能力，減小結(jié)構(gòu)震后殘余變形，不但利 于結(jié)構(gòu)震后的修復(fù)，還有利于人員的逃生。由于搖擺墻組件屬于建筑體外子結(jié)構(gòu)加固，施工 在建筑外進行，不會中斷建筑的使用，易進行機械化施工，且施工時間短，具有良好的經(jīng)濟 社會效益和廣闊的推廣前景。本發(fā)明實施例提供的搖擺墻組件，解決了現(xiàn)有許多建筑結(jié)構(gòu)在地震后因較大的 “殘余變形”而不能滿足繼續(xù)使用的要求。殘余變形過大的建筑結(jié)構(gòu)往往無法修復(fù)到正常使 用狀態(tài)，最終只能拆除的問題。具備自復(fù)位能力的搖擺墻可以顯著減小甚至消除結(jié)構(gòu)震后 殘余變形，從而提高了建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命。搖擺墻組件性能優(yōu)良，尤其適用于既有結(jié)構(gòu)的 加固，具有廣泛的工程應(yīng)用前景。搖擺墻組件的側(cè)向剛度大，能夠有效控制墻體結(jié)構(gòu)在地震作用下的側(cè)向變形模
10式，還能夠以多種形式與消能減震裝置相結(jié)合，提高結(jié)構(gòu)的耗能能力，從而進一步提升建筑 結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種搖擺墻組件，其特征在于，包括鋼筋混凝土搖擺墻、框架結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)梁；所述框架結(jié)構(gòu)上預(yù)先設(shè)置若干用于連接墻體連接件的預(yù)埋件；所述基礎(chǔ)梁上預(yù)先設(shè)置若干用于插入墻體縱筋的鋼套管；所述鋼筋混凝土搖擺墻，設(shè)置有墻體縱筋并布置至少一個墻體連接件，所述墻體連接件包括通過銷軸、螺帽連接的凸齒與凹齒，所述銷軸穿過所述凹齒側(cè)壁上的通孔和所述凸齒凸壁上的槽孔；所述墻體連接件連接到墻體側(cè)面的所述框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上，并通過所述墻體連接件上的槽孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相對框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動；以及所述墻體縱筋插入位于墻體下方的所述基礎(chǔ)梁的鋼套管中，當(dāng)所述鋼筋混凝土搖擺墻相對框架結(jié)構(gòu)擺動時，所述墻體縱筋能夠從所述鋼套管中拔出部分長度，在墻體復(fù)位時回插到鋼套管中。
2.如權(quán)利要求1所述的搖擺墻組件，其特征在于，所述墻體連接件，具體用于通過所述 凸齒連接到鋼筋混凝土搖擺墻上的設(shè)定位置的預(yù)埋件上，相應(yīng)的，通過凹齒連接到框架結(jié) 構(gòu)的預(yù)埋件上；或通過所述凹齒連接到鋼筋混凝土搖擺墻上的設(shè)定位置的預(yù)埋件上，相應(yīng) 的，通過凸齒連接到框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上。
3.如權(quán)利要求1所述的搖擺墻組件，其特征在于，所述鋼筋混凝土搖擺墻中還包括縱 向布置在墻體內(nèi)的若干預(yù)應(yīng)力鋼筋；所述預(yù)應(yīng)力鋼筋的下端與所述基礎(chǔ)梁連接，用于通過自身預(yù)應(yīng)力使所述鋼筋混凝土搖 擺墻具備自動復(fù)位能力。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的搖擺墻組件，其特征在于，還包括安裝在所述鋼筋混凝 土搖擺墻和所述框架結(jié)構(gòu)之間的阻尼器；和/或安裝在所述鋼筋混凝土搖擺墻和所述基礎(chǔ) 梁之間的阻尼器。
5.一種鋼筋混凝土搖擺墻，其特征在于，包括墻體、墻體連接件和墻體縱筋；所述墻體連接件，布置在所述墻體上，包括通過銷軸、螺帽連接的凸齒與凹齒，所述銷 軸穿過所述凹齒側(cè)壁上的通孔和所述凸齒凸壁上的槽孔；用于將所述墻體連接到墻體側(cè)面 的框架結(jié)構(gòu)上預(yù)先設(shè)置的預(yù)埋件上，并通過自身的槽孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)允許所述墻體相對框架在 設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動；所述墻體縱筋，插入位于墻體下方的基礎(chǔ)梁上預(yù)先設(shè)置的鋼套管中，用于當(dāng)所述鋼筋 混凝土搖擺墻相對框架結(jié)構(gòu)擺動時，所述墻體縱筋能夠從所述鋼套管中拔出部分長度，在 墻體復(fù)位時回插到鋼套管中。
6.如權(quán)利要求5所述的鋼筋混凝土搖擺墻，其特征在于，所述墻體連接件上的凹齒， 用于連接在鋼筋混凝土搖擺墻的設(shè)定位置的預(yù)埋件上或連接到框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上；相應(yīng) 的，所述凸齒，用于連接到框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上或連接在鋼筋混凝土搖擺墻的設(shè)定位置的 預(yù)埋件上，通過所述槽孔使所述凸齒能相對于所述凹齒在所述槽孔允許的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。
7.如權(quán)利要求5或6所述的鋼筋混凝土搖擺墻，其特征在于，還包括縱向布置在墻體 內(nèi)的若干預(yù)應(yīng)力鋼筋；所述預(yù)應(yīng)力鋼筋下端與基礎(chǔ)梁連接，用于通過自身預(yù)應(yīng)力使所述墻體具備自動復(fù)位能力。
8.—種搖擺墻組件的制作方法，其特征在于，包括在設(shè)置有墻體縱筋的鋼筋混凝土搖擺墻的墻體上布置至少一個墻體連接件；所述墻體連接件包括通過銷軸、螺帽連接的凸齒與凹齒，所述銷軸穿過所述凹齒側(cè)壁上的通孔和所 述凸齒凸壁上的槽孔；將所述鋼筋混凝土搖擺墻墻體中的墻體縱筋分別插入位于墻體下方的基礎(chǔ)梁上預(yù)先 設(shè)置的鋼套管中，當(dāng)所述鋼筋混凝土搖擺墻相對框架結(jié)構(gòu)擺動時，所述墻體縱筋能夠從所 述鋼套管中拔出部分長度，在墻體復(fù)位時回插到鋼套管中；將所述墻體連接件連接到預(yù)先設(shè)置在墻體側(cè)面框架結(jié)構(gòu)上的預(yù)埋件上，通過所述墻體 連接件上的槽孔實現(xiàn)鋼筋混凝土搖擺墻相對所述框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定角度范圍內(nèi)擺動。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述墻體連接件通過所述凸齒連接到鋼筋 混凝土搖擺墻上的設(shè)定位置的預(yù)埋件上；相應(yīng)的，通過凹齒連接到框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上； 或所述墻體連接件通過所述凹齒連接到鋼筋混凝土搖擺墻上的設(shè)定位置的預(yù)埋件上；相 應(yīng)的，通過凸齒連接到框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述通過所述墻體連接件上的槽孔結(jié)構(gòu)實 現(xiàn)鋼筋混凝土搖擺墻相對框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動，包括通過所述墻體連接件上所述凸齒能相對于所述凹齒在所述槽孔允許的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，實 現(xiàn)所述鋼筋混凝土搖擺墻相對于所述框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述鋼筋混凝土搖擺墻中還包括縱向布置 在墻體內(nèi)的若干預(yù)應(yīng)力鋼筋；所述預(yù)應(yīng)力鋼筋的下端與所述基礎(chǔ)梁錨固連接，通過自身預(yù)應(yīng)力使所述鋼筋混凝土搖 擺墻具備自動復(fù)位能力。
12.如權(quán)利要求8-11任一所述的方法，其特征在于，還包括在所述鋼筋混凝土搖擺墻和所述框架結(jié)構(gòu)之間安裝阻尼器；和/或在所述鋼筋混凝土 搖擺墻和所述基礎(chǔ)梁之間安裝阻尼器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼筋混凝土搖擺墻、搖擺墻組件及其制作方法，該組件包括鋼筋混凝土搖擺墻、框架結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)梁，其中，框架結(jié)構(gòu)上設(shè)置若干預(yù)埋件；基礎(chǔ)梁上設(shè)置若干鋼套管；鋼筋混凝土搖擺墻，設(shè)置有墻體縱筋和墻體連接件，墻體連接件包括通過銷軸、螺帽連接的凸齒與凹齒；墻體連接件連接到墻體側(cè)面的框架結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上，并通過凸齒凸壁上的槽孔實現(xiàn)相對框架結(jié)構(gòu)在設(shè)定的角度范圍內(nèi)擺動；墻體縱筋插入位于墻體下方的基礎(chǔ)梁的鋼套管中，當(dāng)墻體相對框架結(jié)構(gòu)擺動時，墻體縱筋從鋼套管中拔出部分長度，墻體復(fù)位時回插到鋼套管中。上述鋼筋混凝土搖擺墻組件構(gòu)造簡單，能夠滿足制作、施工方便的使用需求。
文檔編號E04B2/00GK101851965SQ20101018685
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者劉明學(xué), 葉列平, 姜志勇, 曹海韻, 李娜, 潘鵬 申請人:北京時空筑誠建筑設(shè)計有限公司