CN108951908A - 一种带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，框架梁的一端固定于剪力墙上，框架柱的上端与框架梁的另一端固定连接，钢筋混凝土墩为凹槽形结构，框架柱的下端插入于钢筋混凝土墩内，两个耗能构件分别位于钢筋混凝土墩内，且两个耗能构件分别位于框架柱的两侧；各第二螺杆依次穿过钢筋混凝土墩的侧壁第二端板、第一端板及框架柱的翼缘，钢板的端部固定于框架柱的翼缘上，各第一螺杆的一端设置有第一限位件，各第一螺杆的另一端穿过钢筋混凝土墩的底部及钢板后设置有第二限位件，各第一螺杆上设置有第一弹簧及第二弹簧，各第二螺杆上设置有第三弹簧，该结构具有自复位效果，且地震破坏后更换较为方便。
Description
技术领域
本发明属于土木工程抗震与减震领域，涉及一种带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构。
背景技术
传统的抗震理念一般是通过增大结构的刚度、强度和延性来增强结构的抗震能力，但这种做法通常会导致结构震后发生严重损坏，修复困难。近年来，摇摆结构体系由于其能够显著减轻结构的震后损害，成为地震工程领域重要的研究方向之一。目前已经有摇摆柱体系、摇摆墙体系、摇摆结构与消能减震装置相结合等多种实现方式。
摇摆体系是一种可以绕其底部转动的自复位被动抗震体系，摇摆结构体系不是利用结构本身的变形来耗散地震能量，而是放松结构体系约束构成摇摆构件，通过结构构件的摇摆，使结构变形趋于一致，将变形集中在摇摆界面上，并在这些部位设置阻尼器来耗能。现有的研究结果表明摇摆墙体系可使结构各层层间变形趋于均匀，能有效控制结构变形的集中，可发挥结构整体抗震及耗能能力。摇摆墙体系已经实际应用于框架结构，并表现出良好的抗震效果。
摇摆柱体系还具有自复位能力，目前摇摆柱体系的自复位能力功能主要靠预应力无粘结钢绞线提供，不仅施工困难，而且自复位效果不明显。另外，目前的摇摆柱体系在地震破坏后不易更换。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，该结构具有自复位效果，且地震破坏后更换较为方便。
为达到上述目的，本发明所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构包括摇摆耗能柱、框架梁、剪力墙及两个耗能构件，其中，摇摆耗能柱包括框架柱及钢筋混凝土墩；
框架梁的一端固定于剪力墙上，框架柱的上端与框架梁的另一端固定连接，钢筋混凝土墩为凹槽形结构，框架柱的下端插入于钢筋混凝土墩内，两个耗能构件分别位于钢筋混凝土墩内，且两个耗能构件分别位于框架柱的两侧；
两个耗能构件均包括钢板、第一端板、第二端板、若干第一螺杆及若干第二螺杆，各第二螺杆依次穿过钢筋混凝土墩的侧壁第二端板、第一端板及框架柱的翼缘，钢板的端部固定于框架柱的翼缘上，各第一螺杆的一端设置有第一限位件，各第一螺杆的另一端穿过钢筋混凝土墩的底部及钢板后设置有第二限位件，各第一螺杆上设置有第一弹簧及第二弹簧，各第二螺杆上设置有第三弹簧，其中，第一弹簧位于第一限位件与钢筋混凝土墩之间，第二弹簧位于第二限位件与钢板之间，第三弹簧位于第一端板与第二端板之间。
各第二螺杆分为两组，其中，第一组第二螺杆位于第二组第二螺杆的正上方。
耗能构件还包括两个折板，其中，两个折板的两端均分别固定于第一端板与第二端板上，两个折板均位于第一组第二螺杆与第二组第二螺杆之间，且两个折板位于框架柱腹板的两侧。
同一组第二螺杆内相邻两个第二螺杆之间均设置有波形钢板，其中，波形钢板的一端固定于第一端板上，波形钢板的另一端固定于第二端板上。
钢板通过角钢固定于框架柱的翼缘上。
第一限位件及第二限位件均为螺母。
钢筋混凝土墩的底部设置有第一凹槽，钢筋混凝土墩的侧面设置有第二凹槽，第一限位件及第一弹簧位于第一凹槽内，第二螺杆的端部位于第二凹槽内。
第一端板两端均设置有端板，端板与第一端板组成凹形构件，所述凹形构件扣合于钢筋混凝土墩的侧壁上。
第一弹簧、第二弹簧及第三弹簧均为SMA形状记忆合金弹簧。
波形钢板的弯折角度为135°，且呈波浪形结构。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构在具体操作时，采用摇摆耗能柱承担主要耗能，相对于传统的框架剪力墙结构，具有可来回滞回耗能的优点，在相同尺寸的情况下，能够吸收的能量更大，抗震、减震效果更佳，另外，本发明采用装配式结构，通过螺杆将各部分相连接，在地震作用后破坏部件可多次更换，达到连接更换简易和抗震功能迅速恢复的目的。另外，本发明通过弹簧来消耗地震能量并使其复位，具有优良的自动复位效果。
进一步，在风载荷或者小地震作用下，通过折板及波形钢板发挥作用，以保证结构柱的侧向刚度，在中震或者大震发生时，框架柱的一端可抬起，使结构整体发生摇摆，从而防止结构局部变形过大，此时弹簧、折板和波形钢板开始发挥作用，使整个结构柱在地震过程中始终处于弹性状态，使结构得以继续运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中耗能摇摆柱的结构示意图；
图3为本发明中耗能摇摆柱的主视图；
图4为本发明中耗能摇摆柱的右视图；
图5为本发明中耗能摇摆柱的俯视图；
图6为本发明中波形钢板8、折板7、第一端板5及第二端板6的位置关系图；
图7为本发明中角钢15与钢板13的位置关系图；
图8为本发明中钢板13与第二弹簧12的位置关系图。
其中，1为剪力墙、2为框架梁、3为框架柱、4为钢筋混凝土墩、5为第一端板、6为第二端板、7为折板、8为波形钢板、9为第一螺杆、10为第二螺杆、11为第一弹簧、12为第二弹簧、13为钢板、14为第三弹簧、15为角钢。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1至图8，本发明所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构包括摇摆耗能柱、框架梁2、剪力墙1及两个耗能构件，其中，摇摆耗能柱包括框架柱3及钢筋混凝土墩4；框架梁2的一端固定于剪力墙1上，框架柱3的上端与框架梁2的另一端固定连接，钢筋混凝土墩4为凹槽形结构，框架柱3的下端插入于钢筋混凝土墩4内，两个耗能构件分别位于钢筋混凝土墩4内，且两个耗能构件分别位于框架柱3的两侧；两个耗能构件均包括钢板13、第一端板5、第二端板6、若干第一螺杆9及若干第二螺杆10，各第二螺杆10依次穿过钢筋混凝土墩4的侧壁第二端板6、第一端板5及框架柱3的翼缘，钢板13的端部固定于框架柱3的翼缘上，各第一螺杆9的一端设置有第一限位件，各第一螺杆9的另一端穿过钢筋混凝土墩4的底部及钢板13后设置有第二限位件，各第一螺杆9上设置有第一弹簧11及第二弹簧12，各第二螺杆10上设置有第三弹簧14，其中，第一弹簧11位于第一限位件与钢筋混凝土墩4之间，第二弹簧12位于第二限位件与钢板13之间，第三弹簧14位于第一端板5与第二端板6之间，其中，第一限位件及第二限位件均为螺母；钢板13通过角钢15固定于框架柱3的翼缘上。
各第二螺杆10分为两组，其中，第一组第二螺杆10位于第二组第二螺杆10的正上方。耗能构件还包括两个折板7，其中，两个折板7的两端均分别固定于第一端板5与第二端板6上，两个折板7均位于第一组第二螺杆10与第二组第二螺杆10之间，且两个折板7位于框架柱3腹板的两侧；同一组第二螺杆10内相邻两个第二螺杆10之间均设置有波形钢板8，其中，波形钢板8的一端固定于第一端板5上，波形钢板8的另一端固定于第二端板6上。
钢筋混凝土墩4的底部设置有第一凹槽，钢筋混凝土墩4的侧面设置有第二凹槽，第一限位件及第一弹簧11位于第一凹槽内，第二螺杆10的端部位于第二凹槽内；第一端板5两端均设置有端板，端板与第一端板5组成凹形构件，所述凹形构件扣合于钢筋混凝土墩4的侧壁上。
第一弹簧11、第二弹簧12及第三弹簧14均为SMA形状记忆合金弹簧；波形钢板8的弯折角度为135°，且呈波浪形结构。
各第二螺杆10的端部均套接有螺帽及圆形垫板，第一弹簧11与螺母之间、第二弹簧12与螺母之间均设置有圆形垫板。
所述摇摆耗能柱全部组成构件均采用螺栓或螺杆连接，在风荷载或者小震作用下，折板7和波形钢板8发挥作用，以保证结构柱的侧向刚度，第一弹簧11、第二弹簧12及第三弹簧14在地震发生后，首先产生弹性变形耗能，保证结构自身不受破坏，震后即可进行拆卸和更换。
在实际操作时，钢筋混凝土墩4因被挖去一定的空间，承载能力下降，可以通过减小平行高度范围内钢筋混凝土墩4中水平分布的钢筋间距来补偿损失的承载力。
Claims (10)
1.一种带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，包括摇摆耗能柱、框架梁(2)、剪力墙(1)及两个耗能构件，其中，摇摆耗能柱包括框架柱(3)及钢筋混凝土墩(4)；
框架梁(2)的一端固定于剪力墙(1)上，框架柱(3)的上端与框架梁(2)的另一端固定连接，钢筋混凝土墩(4)为凹槽形结构，框架柱(3)的下端插入于钢筋混凝土墩(4)内，两个耗能构件分别位于钢筋混凝土墩(4)内，且两个耗能构件分别位于框架柱(3)的两侧；
两个耗能构件均包括钢板(13)、第一端板(5)、第二端板(6)、若干第一螺杆(9)及若干第二螺杆(10)，各第二螺杆(10)依次穿过钢筋混凝土墩(4)的侧壁第二端板(6)、第一端板(5)及框架柱(3)的翼缘，钢板(13)的端部固定于框架柱(3)的翼缘上，各第一螺杆(9)的一端设置有第一限位件，各第一螺杆(9)的另一端穿过钢筋混凝土墩(4)的底部及钢板(13)后设置有第二限位件，各第一螺杆(9)上设置有第一弹簧(11)及第二弹簧(12)，各第二螺杆(10)上设置有第三弹簧(14)，其中，第一弹簧(11)位于第一限位件与钢筋混凝土墩(4)之间，第二弹簧(12)位于第二限位件与钢板(13)之间，第三弹簧(14)位于第一端板(5)与第二端板(6)之间。
2.根据权利要求1所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，各第二螺杆(10)分为两组，其中，第一组第二螺杆(10)位于第二组第二螺杆(10)的正上方。
3.根据权利要求2所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，耗能构件还包括两个折板(7)，其中，两个折板(7)的两端均分别固定于第一端板(5)与第二端板(6)上，两个折板(7)均位于第一组第二螺杆(10)与第二组第二螺杆(10)之间，且两个折板(7)位于框架柱(3)腹板的两侧。
4.根据权利要求2所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，同一组第二螺杆(10)内相邻两个第二螺杆(10)之间均设置有波形钢板(8)，其中，波形钢板(8)的一端固定于第一端板(5)上，波形钢板(8)的另一端固定于第二端板(6)上。
5.根据权利要求1所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，钢板(13)通过角钢(15)固定于框架柱(3)的翼缘上。
6.根据权利要求1所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，第一限位件及第二限位件均为螺母。
7.根据权利要求1所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，钢筋混凝土墩(4)的底部设置有第一凹槽，钢筋混凝土墩(4)的侧面设置有第二凹槽，第一限位件及第一弹簧(11)位于第一凹槽内，第二螺杆(10)的端部位于第二凹槽内。
8.根据权利要求1所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，第一端板(5)两端均设置有端板，端板与第一端板(5)组成凹形构件，所述凹形构件扣合于钢筋混凝土墩(4)的侧壁上。
9.根据权利要求1所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，第一弹簧(11)、第二弹簧(12)及第三弹簧(14)均为SMA形状记忆合金弹簧。
10.根据权利要求1所述的带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构，其特征在于，波形钢板(8)的弯折角度为135°，且呈波浪形结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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