本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程抗震技術(shù)領(lǐng)域，涉及應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻的可恢復(fù)功能技術(shù)，尤其涉及一種基于可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻的房屋抗震結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)能夠滿足結(jié)構(gòu)可持續(xù)抗震的新需求，使結(jié)構(gòu)在抵御地震災(zāi)害的同時(shí)具備震后快速恢復(fù)的能力，提高震后救災(zāi)效率，減小震害損失。作為廣泛采用的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中聯(lián)肢剪力墻的可恢復(fù)功能是可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用的前提，目前主要措施為設(shè)置可更換連梁。可更換連梁由兩端非屈服段和中部可更換構(gòu)件組成，將連梁兩端破壞轉(zhuǎn)移至中部可更換構(gòu)件，通過(guò)中部可更換構(gòu)件剪切變形集中塑性，震后更換損傷構(gòu)件即可實(shí)現(xiàn)聯(lián)肢剪力墻的可恢復(fù)功能，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是需要將結(jié)構(gòu)損傷轉(zhuǎn)移至變形良好的可更換構(gòu)件上，而其余部位不發(fā)生損傷。

如中國(guó)核心期刊論文“可恢復(fù)功能抗震結(jié)構(gòu)新體系研究進(jìn)展”(呂西林,周穎,陳聰.地震工程與工程振動(dòng),2014,01(4):130-139.)中所描述的帶有可更換連梁的鋼筋混凝土剪力墻，將可更換保險(xiǎn)絲放置于鋼筋混凝土連梁中部，剪力墻墻肢為普通鋼筋混凝土墻肢。所述的帶有可更換連梁鋼筋混凝土剪力墻在靜力和動(dòng)力地震作用下均能使可更換連梁發(fā)生塑性耗能，但剪力墻墻腳仍有損傷。因此，即便在震后更換了破壞的連梁保險(xiǎn)絲，由于剪力墻墻腳損傷無(wú)法消除，整個(gè)結(jié)構(gòu)也難以回復(fù)到初始狀態(tài)。

由前所述，目前設(shè)置可更換連梁的聯(lián)肢剪力墻損傷并未完全集中于連梁可更換構(gòu)件，墻腳部位仍有破壞，此外，在結(jié)構(gòu)中與聯(lián)肢剪力墻相連的橫向構(gòu)件樓板會(huì)限制可更換構(gòu)件的變形，剪力傳至樓板也易使樓板發(fā)生損傷，可更換構(gòu)件剪切耗能、集中塑性的能力受阻，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中聯(lián)肢剪力墻的可恢復(fù)能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種考慮樓板連接的可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻，通過(guò)可更換連梁集中塑性，挖除墻腳易損部位并設(shè)計(jì)為自復(fù)位形式，放松剪力墻與樓板的連接約束，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，有效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中的聯(lián)肢剪力墻震時(shí)損傷控制于可更換構(gòu)件、震后損傷可更換的可恢復(fù)功能。

為了達(dá)到目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明涉及的一種基于可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻的房屋抗震結(jié)構(gòu)，其特征在于：其包括聯(lián)肢剪力墻、可更換連梁、樓板和若干預(yù)應(yīng)力筋，所述的聯(lián)肢剪力墻包括鋼管混凝土支座和墻體，可更換連梁包括連接梁和可更換構(gòu)件，連接梁和墻體一體化澆筑，可更換構(gòu)件設(shè)在連接梁的中部，所述的墻體的墻腳部位設(shè)有用于安裝鋼管混凝土支座的鏤空部位，鏤空部位上方的墻體設(shè)有鋼靴，鋼管混凝土支座設(shè)在鏤空部位，鋼管混凝土支座的頂面與鋼靴下表面接觸；所述的樓板在連接梁位置設(shè)有開槽，開槽處設(shè)有連接件，樓板通過(guò)連接件固定在墻體上；所述的預(yù)應(yīng)力筋依次貫穿墻體和鋼管混凝土支座，預(yù)應(yīng)力筋上端采用錨具錨固在聯(lián)肢剪力墻頂部，下端采用錨具錨固在基礎(chǔ)內(nèi)。

優(yōu)選地，所述的可更換構(gòu)件采用剪切型金屬阻尼器或摩擦耗能器或粘彈性阻尼器，可更換構(gòu)件通過(guò)螺栓與兩端的連接梁連接。

優(yōu)選地，所述的鋼靴由鋼板焊接而成，在所述的墻體正面為四分之一圓鋼板，在所述的墻體側(cè)面為與墻體等寬的矩形鋼板，底部為一塊與墻體等寬的厚鋼板。

優(yōu)選地，所述的鋼管混凝土支座包括外包方鋼管、內(nèi)填混凝土和鋼蓋板，內(nèi)填混凝土填滿外包方鋼管，鋼蓋板與外包方鋼管焊接連接，鋼靴底部的厚鋼板和鋼蓋板通過(guò)所述的預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)壓力相接觸。

優(yōu)選地，所述的預(yù)應(yīng)力筋為無(wú)粘結(jié)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線。

優(yōu)選地，所述的開槽的尺寸大于聯(lián)肢剪力墻的尺寸，開槽的四周與聯(lián)肢剪力墻之間均留有連接件的安裝位置，所述的連接件一端與聯(lián)肢剪力墻的墻體相連，另一端與樓板橫截面固定。

優(yōu)選地，所述的連接件為壓剪扭構(gòu)件。

一種權(quán)利要求1所述的基于可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻的房屋抗震結(jié)的施工方法，其特征在于，其包括以下步驟：

(1)在墻腳位置的基礎(chǔ)上固定外包方鋼管，外包方鋼管內(nèi)預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋張拉管道，外包方鋼管內(nèi)部填充混凝土，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后蓋上鋼蓋板，并用焊接的方式將鋼蓋板與外包方鋼管固定；

(2)綁扎連接梁和墻體的鋼筋并支設(shè)模板，將可更換構(gòu)件的預(yù)埋段放置在連接梁內(nèi)，墻體的墻腳部位不綁扎鋼筋且不支設(shè)模板，取而代之的是在墻腳鏤空部位上方安裝鋼靴，鋼靴與墻體的模板完全密封，架設(shè)模板時(shí)還應(yīng)在墻體模板內(nèi)預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋的張拉管道；

(3)綁扎樓板的鋼筋并架設(shè)樓板的模板，在樓板開槽處架設(shè)側(cè)模板，將樓板鋼筋在開槽處截?cái)啵瑫r(shí)將工廠預(yù)制的連接件置于開槽處，將連接件兩端預(yù)埋件分別置于聯(lián)肢剪力墻和樓板的模板內(nèi)；

(4)澆筑連接梁、墻體和樓板的混凝土，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，拆除模板，張拉預(yù)應(yīng)力筋對(duì)墻體和鋼管混凝土支座施加預(yù)應(yīng)力，最終在樓板開槽和連接梁中部鋪設(shè)裝飾板用以建筑裝修。

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)聯(lián)肢剪力墻的連接梁中部設(shè)置可更換構(gòu)件，可發(fā)生塑性變形，集中塑性損傷；(2)將聯(lián)肢剪力墻墻腳易損區(qū)域挖除，代之以能夠分離的鋼管混凝土支座和貫通預(yù)應(yīng)力筋，能夠在避免墻腳損傷的同時(shí)補(bǔ)償剛度和承載力，地震作用下鋼管混凝土支座與墻體角部發(fā)生張開或閉合的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)貫通的預(yù)應(yīng)力筋獲得自復(fù)位能力，能夠有效解決墻腳應(yīng)力和變形過(guò)大導(dǎo)致的塑性損傷問(wèn)題；(3)開槽并設(shè)置連接件的樓板對(duì)可更換構(gòu)件的變形約束可忽略，能夠解決可更換連梁剪切變形受約束的問(wèn)題，并可以保證可更換連梁變形時(shí)，樓板變形小，大地震作用下樓板無(wú)損傷。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻的房屋抗震結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明基于可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻的房屋抗震結(jié)構(gòu)的仰視圖；

圖3是本發(fā)明鋼管混凝土支座和墻體的連接節(jié)點(diǎn)示意圖；

圖4是本發(fā)明附圖3所示的鋼管混凝土支座和墻體的連接節(jié)的b-b截面圖；

圖5是本發(fā)明附圖4所示的鋼管混凝土支座和墻體的連接節(jié)的c-c截面圖。

圖示說(shuō)明：1-可更換構(gòu)件；2-連接梁；3-墻體；4-鋼靴；5-鋼管混凝土支座；6-樓板；7-連接件；8-預(yù)應(yīng)力筋；9-鋼蓋板；10-基礎(chǔ)；11-外包方鋼管；12-內(nèi)填混凝土，13-開槽。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述，以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

結(jié)合附圖1所示，本發(fā)明涉及一種基于可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻的房屋抗震結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于高層剪力墻結(jié)構(gòu)，使其獲得震后可恢復(fù)能力。其包括設(shè)置可更換連梁、聯(lián)肢剪力墻、樓板6和預(yù)應(yīng)力筋8。

結(jié)合附圖1和2所示，可更換連梁包括連接梁2和可更換構(gòu)件1，可更換構(gòu)件1采用剪切型金屬阻尼器或摩擦耗能器或粘彈性阻尼器，其通過(guò)螺栓與兩端的連接梁連接，可更換構(gòu)件1可通過(guò)拆卸螺栓的方式進(jìn)行更換，地震作用下通過(guò)剪切變形集中塑性損傷、耗散地震能量，地震作用過(guò)后能及時(shí)更換。施工時(shí)，將工廠預(yù)制的可更換構(gòu)件1置于模板上，可更換構(gòu)件1的預(yù)埋段放置于連接梁2內(nèi)，待混凝土澆筑后拆模固定。

結(jié)合附圖1所示，所述聯(lián)肢剪力墻包括墻體3，墻體3采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與連接梁2一起澆筑成型，墻體3的墻腳部位不澆筑混凝土且不綁扎鋼筋，形成下部截面小、上部截面大的墻體3，即在墻體的墻腳處形成鏤空部位。結(jié)合附圖3所示，墻體3角部用鋼靴4包裹，并支承于鋼管混凝土支座5上。結(jié)合附圖3～5所示，鋼靴4由四塊鋼板焊接而成，在所述的墻體正反面為四分之一圓鋼板，在所述的墻體側(cè)面為與墻體3等寬的矩形鋼板，底部為一塊與墻體3等寬的厚鋼板。所述的鋼管混凝土支座包括外包方鋼管11、內(nèi)填混凝土12和鋼蓋板9，內(nèi)填混凝土12填滿外包方鋼管11，鋼蓋板9焊接在外包方鋼管11上方，鋼靴底部的厚鋼板和鋼蓋板9通過(guò)所述的預(yù)應(yīng)力筋8相接觸。初始狀態(tài)時(shí)通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋8施加的預(yù)壓力相接觸，形成無(wú)損傷墻腳。施工時(shí)，在墻體3和鋼管混凝土支座5內(nèi)預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋8的張拉管道，將鋼靴4置于墻體3模板內(nèi)，將鋼管混凝土支座5的外包方鋼管11置于支座位置處，澆筑混凝土。待混凝土硬化后，將鋼蓋板9置于外包方鋼管11上部，與外包方鋼管11焊接固定，同時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力筋8，使鋼靴4與支座上部鋼蓋板9相接觸。本實(shí)施例中所述的預(yù)應(yīng)力筋8為無(wú)粘結(jié)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)應(yīng)力筋8上端采用錨具錨固在聯(lián)肢剪力墻頂部，下端采用錨具錨固在基礎(chǔ)10內(nèi)。

結(jié)合附圖1和圖2所示，樓板6在聯(lián)肢剪力墻位置處設(shè)置開槽13，不澆筑混凝土且不綁扎鋼筋，與聯(lián)肢剪力墻通過(guò)連接件7相連。連接件7為剪切扭轉(zhuǎn)剛度小、軸向拉壓剛度大的變形構(gòu)件，尺寸參數(shù)根據(jù)可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻的最大受力和變形確定。樓板6開槽尺寸大于聯(lián)肢剪力墻的截面尺寸，寬度與長(zhǎng)度由聯(lián)肢剪力墻最大位移和連接件7的厚度決定。施工時(shí)，在樓板開槽處架設(shè)側(cè)模板，將樓板6鋼筋在開槽處截?cái)?，同時(shí)將工廠預(yù)制的連接件7置于開槽13處，將連接件7兩端預(yù)埋件分別置于聯(lián)肢剪力墻和樓板6的模板內(nèi)，混凝土澆筑后固定，形成無(wú)損傷樓板連接?；炷劣不笤跇前彘_槽和連梁中部鋪設(shè)裝飾板用以建筑裝修。

本發(fā)明涉及的一種基于可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻的房屋抗震結(jié)的施工方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一：在墻腳位置的基礎(chǔ)上固定外包方鋼管，外包方鋼管內(nèi)預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋張拉管道，外包方鋼管內(nèi)部填充混凝土，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后蓋上鋼蓋板，并用焊接的方式將鋼蓋板與外包方鋼管固定，完成鋼管混凝土支座的施工；

步驟二：綁扎連接梁和墻體的鋼筋并支設(shè)模板，將可更換構(gòu)件的預(yù)埋段放置在連接梁內(nèi)，墻體的墻腳部位不綁扎鋼筋且不支設(shè)模板，取而代之的是在墻腳鏤空部位上方安裝鋼靴，鋼靴與墻體的模板完全密封，架設(shè)模板時(shí)還應(yīng)在墻體模板內(nèi)預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋的張拉管道；

步驟三：綁扎樓板的鋼筋并架設(shè)樓板的模板，在樓板開槽處架設(shè)側(cè)模板，將樓板鋼筋在開槽處截?cái)?，同時(shí)將工廠預(yù)制的連接件置于開槽處，將連接件兩端預(yù)埋件分別置于聯(lián)肢剪力墻和樓板的模板內(nèi)；

步驟四：澆筑連接梁、墻體和樓板的混凝土，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，拆除模板，張拉預(yù)應(yīng)力筋對(duì)墻體和鋼管混凝土支座施加預(yù)應(yīng)力，最終在樓板開槽和連接梁中部鋪設(shè)裝飾板用以建筑裝修。

本發(fā)明在高層剪力墻結(jié)構(gòu)中設(shè)置可恢復(fù)功能聯(lián)肢剪力墻，考慮其與結(jié)構(gòu)樓板6的特殊連接，通過(guò)墻腳形式形成無(wú)損傷墻腳，無(wú)損傷墻腳是將聯(lián)肢剪力墻墻腳易損區(qū)域挖除，代之以能夠分離的鋼管混凝土支座和貫通預(yù)應(yīng)力筋，能夠在避免墻腳損傷的同時(shí)補(bǔ)償剛度和承載力，地震作用下鋼管混凝土支座與墻腳發(fā)生張開或閉合的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)貫通的預(yù)應(yīng)力筋獲得自復(fù)位能力，能夠有效解決墻腳應(yīng)力和變形過(guò)大導(dǎo)致的塑性損傷問(wèn)題；其次，通過(guò)樓板連接形式避免樓板6損傷，且不限制可更換構(gòu)件1變形，能夠有效發(fā)揮可更換構(gòu)件1的耗能特性，使結(jié)構(gòu)中的聯(lián)肢剪力墻損傷只集中于連梁可更換構(gòu)件1，震時(shí)損傷可控，震后更換構(gòu)件便可恢復(fù)功能。本發(fā)明構(gòu)造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)可持續(xù)抗震能力強(qiáng)、全壽命成本低，可廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

以上結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。