[发明专利]一种可优化应力分布的自复位剪力墙

说明书

本发明属于建筑结构技术领域，涉及一种可优化应力分布的自复位剪力墙，包括：钢筋混凝土墙板、传力装置一、传力装置二、柔性垫板一和柔性垫板二；传力装置一和传力装置二分别布置于钢筋混凝土墙板两侧；传力装置一的下端穿过柔性垫板一，传力装置二的下端穿过柔性垫板二，均埋入钢筋混凝土基础梁内。所述剪力墙在墙体变形时，墙脚混凝土不易发生塑性破坏；整体应力水平分布均匀，材料利用充分；往复变形中无明显损伤积累，不产生残余位移；屈服位移后移；塑性耗能区域广，延性高；侧向变形弹性行程大；具有复位能力；面外稳定性更高；不给墙板附加内力。

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，涉及一种可优化应力分布的自复位剪力墙，具体涉及一种通过对墙板整体应力水平分布进行优化从而实现墙体复位目标的自复位剪力墙，尤其涉及一种包含混凝土、钢筋、钢管、钢棒和橡胶垫的具有复位能力的钢筋混凝土剪力墙。

背景技术

地震是一种破坏力极强的自然灾害，容易造成建(构)筑物损伤和倒塌，设备和设施损坏，交通和通讯中断及其他生命线工程设施等破坏。损坏的建筑结构需要长时间高成本的修复，才能恢复结构使用功能，给人类社会带来极大的经济损失。近年来，设计能在震后不需修复或简单修复即可快速恢复功能的功能可恢复(resilient)结构成为地震工程界的新方向。功能可恢复结构或构件具有较强的抗震能力和鲁棒性，形成的震后损伤和功能损失小，且恢复过程耗时短、成本低，如自复位摇摆框架、预应力自复位混凝土剪力墙、自复位钢板剪力墙、自复位混凝土柱、自复位框架节点、自复位支撑、自复位阻尼器、可更换连梁及可更换墙脚剪力墙等。

混凝土剪力墙因其刚度大承载力高等优点被广泛用于高层、超高层结构中。但由于混凝土的脆性明显，使得剪力墙在较大侧向变形时，墙脚易压溃，墙底裂缝集中形成塑性铰，墙体损伤严重，导致结构难以再次抵抗地震。在墙内布置型钢、暗撑及暗桁架等，可在一定程度上提高墙体的承载力、刚度及延性，但仍会出现墙脚压溃、墙底出铰等问题，墙体残余变形显著，震后难以修复。目前，功能可恢复剪力墙构件设计主要分为两类，一类是后张无粘结预应力自复位混凝土剪力墙，另一类是带有可更换墙脚剪力墙。预应力自复位剪力墙通过放张墙板与基础连接界面实现墙体刚性转动，以避免墙体在往复变形过程中形成塑性损伤，墙板内通长布置的预应力筋在墙体侧向变形时发生弹性拉伸，形成驱动墙体恢复原位的恢复力。但该剪力墙以墙体刚性转动的方式避免墙体塑性破坏，导致墙体与基础连接界面承载力不高。其次，恢复力的产生依赖于墙体发生有效侧向变形，导致该剪力墙结构侧向位移增加，P-Δ效应明显，适用结构高度受限且需与框架协同工作。带有可更换墙脚剪力墙通过对传统剪力墙易损易坏的墙脚进行可更换式设计，旨在将墙体往复变形过程中的塑性损伤控制集中于可更换区域，震后更换破损墙脚，实现剪力墙功能的快速恢复。但该剪力墙在变形过程中，墙脚形成塑性损伤积累，致使墙体有较大的残余位移，墙体塑性损伤区难控制，易向非可更换区发生转移，墙体底部混凝土截面的削弱易导致墙体侧向刚度、承载力和面外稳定性的下降。

发明内容

本发明为解决传统混凝土剪力墙及钢骨混凝土剪力墙变形时两侧墙脚易压溃、延性差及墙体残余变形大，预应力自复位混凝土剪力墙竖向承载力不高、侧向变形较大及预应力易损失，可更换墙脚剪力墙竖向承载力不高、残余变形大及塑性区易转移等问题，提出了一种可优化应力分布的自复位剪力墙。在墙板边缘约束区内布置传力装置对墙板内力分布进行调整，将传统剪力墙受荷过程中本应发生破坏的处于高应力水平状态的墙体底部混凝土控制在不足以导致破坏的低应力水平，而墙底截面需要承担的剩余荷载通过传力杆作用于墙板的低应力水平区域，通过对剪力墙应力分布水平的均衡，实现在一定位移下墙体无显著塑性变形的设计，消除墙体残余位移，实现自复位；同时提高墙体材料利用率，延缓墙体屈服，将传统剪力墙的单点破坏模式改善为多点破坏模式，具体技术方案如下：

一种可优化应力分布的自复位剪力墙，包括：钢筋混凝土墙板1-1、钢筋混凝土基础梁1-3、传力装置一1-4、传力装置二1-5、柔性垫板一1-6和柔性垫板二1-7；

所述钢筋混凝土墙板1-1位于钢筋混凝土基础梁1-3的上方；