[发明专利]一种梯度机制剪力墙结构及其施工方法

说明书

本发明属于固定建筑物领域，涉及一种梯度机制剪力墙结构及其施工方法。该梯度机制剪力墙结构，在钢筋混凝土剪力墙和基础之间设置低强混凝土区和摇摆支座，低强混凝土区内埋设屈曲约束钢筋以代替墙体暗柱纵筋，摇摆支座由上支座和下支座构成，上支座下端面设有凸齿，下支座上端面设有凹槽，凹槽与凸齿相互配合以保证上支座可绕下支座侧边缘转动，同时也使摇摆支座具有抗压和抗剪的能力。本发明墙体中的低强混凝土区和摇摆支座可以使其兼具传统剪力墙和摇摆墙的双重功能，墙体功能机制的转变通过低强混凝土区的逐渐退出工作实现。本发明能够有效避免传统剪力墙结构在地震作用下易发生的脆性剪切破坏和失稳破坏，并使结构的损伤机制更为明确可控。

技术领域

本发明属于固定建筑物领域，涉及一种梯度机制剪力墙结构及其施工方法。

背景技术

钢筋混凝土剪力墙抗侧刚度大，可承担大部分水平地震作用，是建筑结构，特别是高层建筑结构的核心抗震构件。传统剪力墙的地震灾害主要表现为：延性性能较差，低矮剪力墙以剪切变形为主，常出现脆性剪切破坏；细高剪力墙以弯曲变形为主，墙底受压区纵向钢筋屈曲、混凝土破碎和平面外变形常引发其失稳破坏。上述地震灾害将造成墙体承载力和刚度突然下降，导致建筑结构产生薄弱层且震后难以修复。

目前改善剪力墙抗震性能的措施，一方面是对墙体自身加强，如采用高性能混凝土、高强钢筋、设置端柱和改变配筋形式等，但这种方法并没有从本质上改变剪力墙的损伤变形机制。另一方面是通过放松墙体与基础间约束形成摇摆墙，墙体的摇摆可有效避免主体结构层间破坏模式的产生，并改善结构的整体性，使强震作用下的损伤较为均匀的分布于各层，从而变不可控局部失效模式为更加易于预测的整体破坏模式；然而，由于铰接机构的加入，墙体抗侧刚度将出现较大幅度降低，在正常使用和小震下无法为结构提供足够的抗侧刚度。

上述两种方法均有一定程度的不足，难以满足结构在不同地震强度下的差异化功能需求，因此有必要研发一种具有多重功能的新型抗震墙体。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种兼具剪力墙和摇摆墙双重功能，能够在不同阶段实现不同功能目标，功能机制可根据结构受力状态自动转化的梯度机制剪力墙结构及其施工方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案：

一种梯度机制剪力墙结构，包括钢筋混凝土剪力墙1和基础2，钢筋混凝土剪力墙1位于基础2上方；所述钢筋混凝土剪力墙1包括暗柱3和墙身4，暗柱3位于墙身4的两侧，形成一体结构；

所述暗柱3与基础2之间设有低强混凝土区5，多根屈曲约束钢筋6竖直布置，依次穿过暗柱3、低强混凝土区5和基础2的内部，实现暗柱3和基础2之间的连接与固定；屈曲约束钢筋6外部套有小直径钢管14，小直径钢管14的底端位于低强混凝土区5内，上部位于暗柱3内；且屈曲约束钢筋6的外部还套有大直径钢管15，大直径钢管15的顶端套在小直径钢管14的底端，大直径钢管15的下部位于基础2内；所述屈曲约束钢筋6与小直径钢管14和大直径钢管15内壁之间无粘结，形成约束钢管区段；所述小直径钢管14与大直径钢管15之间采用橡胶封口和套接接头连接，套接接头位于低强混凝土区5内；

所述墙身4与基础2之间设有摇摆支座7，摇摆支座7主要由上支座8和下支座9构成；上支座8的下端面设有凸齿10，下支座9的上端面设有凹槽11，凸齿10与凹槽11相互配合，实现墙体摇摆；墙身4内对称布置多根竖向的第一直锚筋12，第一直锚筋12的底端与上支座8的上端面固定连接；基础2内对称布置多根竖向的第二直锚筋13，第二直锚筋13的顶端与下支座9的下端面固定连接，实现墙身4与基础2之间的连接。

所述低强混凝土区5，内部不设置箍筋和水平分布筋，其宽度W_d＝W_az，厚度T_d＝T_az，高度H_d的取值范围为：100mm≤H_d≤400mm，其中，W_az和T_az分别为暗柱3的宽度和厚度。