[发明专利]含多段屈服钢管混凝土扁柱的装配式多维耗能剪力墙体系有效

专利信息
申请号: 202110279698.5 申请日: 2021-03-16
公开(公告)号: CN112982738B 公开(公告)日: 2022-07-22
发明(设计)人: 兰炳稷;何浩祥;程时涛;孙澔鼎 申请(专利权)人: 北京工业大学
主分类号: E04B2/64 分类号: E04B2/64;E04B1/98;E04H9/02
代理公司: 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 代理人: 沈波
地址: 100124 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 含多段 屈服 钢管 混凝土 装配式 多维 耗能 剪力 墙体
【说明书】:

发明公开了含多段屈服钢管混凝土扁柱的装配式多维耗能剪力墙体系,所述体系由预制钢管混凝土墙体,楼板与多种连接件组成。含多段屈服钢管混凝土扁柱的装配式多维耗能剪力墙中部墙体采用钢管混凝土柱与中空钢管柱一字型间隔排布,并且各柱沿高度方向被横向隔板分隔形成数个柱段,钢管混凝土柱在不同柱段可根据功能需求选择不同类型填充材料,另外该墙体外挑梁处安装有钢管混凝土耗能柱,上述各柱宽度,壁厚,横向隔板厚度,所用钢材等可根据受力耗能需求差异化分配,在地震作用下可可实现多段屈服特性,且上述各柱在沿墙面内、外均可发生显著弯剪变形具有良好的多维耗能能力,且各组件完全由工厂预制生产,施工方便快捷,减少工期与成本。

技术领域

本发明涉及含多段屈服钢管混凝土扁柱的装配式多维耗能剪力墙体系,属于装配式结构抗震技术领域。

背景技术

地震灾害会造成建筑结构产生损伤甚至倒塌,从而致使人员伤亡和经济损失。剪力墙是结构必不可少的组成部分,其作用为提高结构抗侧力能力并作为隔断分割平面空间。但传统剪力墙在形式与功能上存在诸多局限,尤其在地震作用下暴露出许多问题,传统钢筋混凝土剪力墙在小震下耗能量少,仅为结构提供侧向承载力,而在中大震中易产生开裂,而且存在损伤破坏集中的现象,加之剪力墙面外变形造成的墙底部损伤会造成刚度退化严重,延性表现差,能量耗散量实际低于预期值,总体抗震减震效果不佳。此外,传统钢筋混凝土剪力墙施工繁琐,人力成本高,施工周期长,受到环境因素影响大,环境污染严重,施工过程中材料浪费现象普遍。型钢剪力墙亦存在上述问题,墙体在小震作用下耗能量少,仅为结构抗侧刚度,在中大震下易产生开裂,且其用钢量较大,增加了构筑成本,同时施工困难问题并未得到有效解决。钢板剪力墙安装快速方便易于施工,但其容易发生平面外失稳,加之地震作用为多维激励,面外扰动强烈,其失稳问题表现得更为突出,一旦钢板剪力墙产生整体面外失稳,其承载能力和耗能能力会极具下降,且安装钢板剪力墙的区格沿墙对角线容易产生拉力带对两侧柱的性能存在消极作用,通过加密肋的方法可以一定程度改善钢板剪力墙的面外稳定性,但提高了用钢量,材料利用率并未得到显著提升,增加建筑成本。

混凝土构件易开裂问题和钢构件易失稳问题是两种材料缺陷的宏观反映,钢管混凝土可以使混凝土与钢材充分发挥各自材料优势,因而钢管混凝土构件在外力作用下表现出很高的刚度与承载能力,这使得在保证性能目标的前提下节约材料从而降低建造成本成为可能;同时其兼具有良好的延性与稳定性,降低了构件发生瞬时破坏的概率,构件的耗能能力可以得到保证。钢管混凝土良好的力学性能及经济效益使其适用于墙体的构建。近年来一些学者发觉了钢管混凝土剪力墙的潜力并提出了一些构造形式,但这些构造形式并不便应用于实际工程,首先大部分构造形式依赖现场灌浆,钢管混凝土墙因厚度原因难以实现充分振捣,内部混凝土易出现细观缺陷从而对墙体宏观力学性能造成影响。因此探索新的预制钢管混凝土墙施工方案并从力学性能优化角度对墙体构造进行改良意义重大。

另外楼板与剪力墙间的连接方式也值得注意,楼板作为结构的主要功能构件,其与支撑构件的连接安全性尤为重要,但传统的剪力墙结构和框剪结构中楼板与剪力墙或梁的连接基本依靠混凝土现浇,施工速度慢,工程质量不可控,材料浪费问题较为凸出,上述问题亟需解决。

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