一种可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙的制作方法

本发明涉及土木工程中的装配式混凝土建筑领域，特别涉及一种可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙。

背景技术：

装配式建筑具有节省资源、环保、节约工期等众多优点，其中装配式剪力墙结构由于具有承载力高、抗震性能好等特点，因而是一种被广泛使用的结构形式。普通的预制混凝土剪力墙承载力大，但延性以及耗能能力不足，尤其在大变形条件下，墙体往往容易出现较多的对角方向的斜裂缝，而裂缝一旦贯通构件随即失效。在需要承受巨大作用力的情况下，普通的配筋混凝土剪力墙需要较大的截面形式才能满足要求，对于空间利用、经济性等都不利。另外，经研究发现，在地震作用下，剪力墙之间同一水平位置的变形小，同一高度两片剪力墙之间设置耗能器效果并不明显。传统现浇的剪力墙构件在地震中产生破坏后，由于其构造以及连接方式较为复杂，很难修复或更换，其维护成本非常高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙，该结构的剪力墙具有较大的承载能力和较好的抗震耗能能力，具有可更换或修复的特点，能实现快速恢复建筑正常使用功能的目的。

本发明的技术方案为：一种可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙，包括剪力墙本体、预制暗柱、耗能器、上约束梁和下约束梁，剪力墙本体的顶部设置上约束梁，剪力墙本体的底部设置下约束梁，剪力墙本体的一侧或两侧设有预制暗柱，预制暗柱与剪力墙本体之间通过耗能器连接，预制暗柱的顶部与上约束梁之间相分离且留有空隙，预制暗柱的底部与下约束梁之间铰接。

所述耗能器的两侧，剪力墙本体的侧面和预制暗柱的侧面均预埋有连接钢板，耗能器两侧分别与连接钢板连接；连接钢板的表面与剪力墙本体的表面或预制暗柱的表面相平齐。连接钢板的宽度为b，长度为l，其表面与预制暗柱的表面或剪力墙本体的表面齐平。当剪力墙本体与预制暗柱之间设有两个耗能器时，不同高度的两组连接钢板的中心高度位置分别为1/2h、5/6h，h为剪力墙本体的高度。

所述剪力墙本体内设置有两个斜撑，两个斜撑沿剪力墙本体的对角线交叉分布，形成x型。各斜撑的材料为角钢，设置于剪力墙本体的钢筋骨架对角位置，角钢的截面高度应小于(h-2c)/2，其中h为剪力墙本体的厚度，c为保护层厚度。在剪力墙本体两侧高度为1/2h、5/6h(h为剪力墙本体的高度)处分别预埋连接钢板，连接钢板宽度为b，长度为l，其表面与剪力墙本体的表面齐平。

所述耗能器采用屈服位移较小的软钢耗能器，包括端板、耗能钢板和加劲肋，耗能钢板两侧分别设置端板，且耗能钢板与端板之间相垂直设置，耗能钢板的两面上分别设有加劲肋；位于两侧的端板分别与剪力墙墙体和预制暗柱连接。

所述耗能钢板上，位于同一面上的加劲肋呈“一”字形、“王”字形或“十”字形分布。

所述耗能钢板为软钢钢板。

所述端板的宽度小于连接钢板的宽度，端板的长度小于连接钢板的长度。

其中端板的宽度为b，长度为l，应满足b小于连接钢板的宽度b，l小于连接钢板的长度l，以适应施工误差；实际施工时，耗能钢板的实际尺寸主要取决于耗能能力的要求以及构件之间需预留空间的大小，其两端与端板进行焊接连接；加劲肋焊接在耗能钢板的两侧，根据耗能钢板的尺寸大小，可设置为一字型、王字形、十字形等不同的布置形式；耗能器的端板分别与预埋在预制暗柱和预埋在剪力墙本体上的连接用钢板焊接。

所述预制暗柱的厚度与剪力墙本体的厚度相等。

所述预制暗柱的底部预埋有第一型钢，第一型钢上设有第一通孔；下约束梁上预埋有第二型钢，第二型钢上设有第二通孔；第一通孔和第二通孔之间铰接。

所述剪力墙本体一侧与预制暗柱之间设有两个耗能器，两个耗能器的中心位置高度分别为1/2h和5/6h，其中h为剪力墙本体的高度。

上述可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙使用时，其原理是：当剪力墙本体在竖向力作用下，可通过耗能器将部分竖向力传递给预制暗柱，提高了剪力墙本体的竖向承载能力；在有侧向作用力时，预制暗柱所承担的轴力能额外的提供整体稳定的弯矩，从而提高抗侧能力；预制暗柱与下约束梁之间的铰接形式便于拆卸，当耗能器在地震过程中被破坏，可以快速地拆除预制暗柱并更换耗能器再重新安装预制暗柱，达到快速更换效果；与现有剪力墙之间耗能器利用墙体间局部变形来达到耗能目的的方式相比，本可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙具有更优耗能效果，主要表现在：耗能器一端约束设置在剪力墙本体转动位移较大的位置，另一端约束设置于预制暗柱上，预制暗柱与下约束梁之间铰接以实现连接位置与基础的转动距离保持不变，即耗能器一端约束与下约束梁相对位移一致，从而利用剪力墙本体上下整体变形来实现耗能，其耗能效果更佳。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙中，采用软钢耗能器实现预制暗柱和剪力墙本体之间的水平连接，配合上约束梁和下约束梁，形成具有较大承载力的装配式耗能剪力墙体系。首先，软钢耗能器作为抗震的第一道防线，能够耗散大量的地震能量，防止剪力墙本体被破坏，保障整个系统的结构安全；其次，由于预制暗柱利用软钢耗能器与剪力墙本体之间进行连接，且其顶部不与上约束梁连接，底部与下约束梁铰接，所以即使是震后被破坏，也可实现快速更换，迅速恢复建筑的使用功能。

本可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙中，剪力墙本体还内置有斜撑，可有效加强剪力墙本体的强度，防止剪力墙本体上产生裂纹，延长剪力墙本体的使用寿命，降低其更换频率和维修成本。

本可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙中，由于剪力墙本体、预制暗柱等均为预制结构，安装过程中湿作业极少，安装方便且操作简单，能有效提高建筑行业的工业化水平。

附图说明

图1为本可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙的结构示意图。

图2为去掉下约束梁后图1的a-a截面视图。

图3为图1中预制暗柱与下约束梁之间的铰接结构示意图。

图4为图3中铰接处的铰接螺栓示意图。

图5为剪力墙本体的结构示意图。

图6为预制暗柱的结构示意图。

图7为耗能器的结构示意图。

上述各图中，各附图标记所示如下：1为预制暗柱，2为剪力墙本体，3为耗能器，3-1为端板，3-2为耗能钢板，3-3为加劲肋，4为连接钢板，5为上约束梁，6为下约束梁，7为斜撑，8为型钢，9为铰接螺栓。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种可更换的内置型钢斜撑的装配式耗能剪力墙，如图1或图2所示，包括预制暗柱1、剪力墙本体2、耗能器3、预埋的连接钢板4、剪力墙本体上方的上约束梁5和剪力墙本体下方的下约束梁6等部件。各部件的具体结构如下：

预制暗柱与剪力墙本体同厚，即两者厚度相同。本实施例中，剪力墙本体单侧与预制暗柱之间设有两个耗能器，因此，如图5或图6所示，在两者的连接面上，各预埋两块连接钢板4(连接钢板成对位于耗能器的两侧，即连接钢板的对数与耗能器的数量相等)，其中连接钢板的宽度为b，长度为l，其表面分布与预制暗柱的表面或剪力墙本体的表面齐平。连接钢板的后侧焊接抗剪栓钉锚并固于混凝土内，连接钢板的中心高度位置分别为1/2h、5/6h，h为剪力墙本体的高度。

如图3所示，预制暗柱的底部预埋有带孔的型钢，以便于与下约束梁上预留的带孔的型钢实现铰接连接，铰接使耗能器与剪力墙本体之间耗能效果更好。预制暗柱顶部与剪力墙本体上方的上约束梁不连接(如图1所示)，设置适当高度的空隙，防止预制暗柱转动过程中对墙体产生损伤。在实际施工时，预制暗柱中的配筋可进行实际计算，以保证耗能器的阻尼力传递至下约束横梁，并且为了保证预制暗柱有较大的刚度，预制暗柱的箍筋全高加密。

如图1或图2所示，剪力墙本体采用两个角钢作为斜撑7，设置在剪力墙本体的钢筋骨架对角位置。角钢的截面高度应小于(h-2c)/2，其中h为剪力墙本体的厚度，c为保护层厚度。如图5所示，在剪力墙本体两侧高度为1/2h、5/6h(h为剪力墙本体的高度)处分别预埋有连接钢板4(与上述预制暗柱相对应)，并对剪力墙本体的连接钢板预埋之处适当加密水平筋，连接钢板宽度b，长度l，其表面与剪力墙本体的表面齐平，连接钢板的后侧焊接抗剪栓钉锚固于剪力墙本体内。

本实施例中，耗能器3采用屈服位移较小的软钢耗能器，利用软钢的弯曲及剪切变形来耗散地震能量。如图7所示，耗能器包括端板3-1、耗能钢板3-2和加劲肋3-3，其中端板宽度为b，长度为l，应满足b小于连接钢板宽度b，l小于连接钢板长度l，以适应施工误差。端板与预埋的连接钢板焊接连接。根据阻尼力的大小、预留位置的尺寸来选择相应截面尺寸的软钢耗能器，耗能钢板与端板进行焊接连接。加劲肋由小钢条组成，其布置方式可以为一字形、王字形或者十字形等，其数量可根据实际的计算结果确定，用以提高承载力，同时约束软钢屈曲。

如图5所示，预祝暗柱的柱脚以及下约束梁均预埋有带螺栓孔的型钢8，型钢的后侧焊接抗剪栓钉锚固入混凝土中，两个型钢之间通过单个铰接螺栓9(其具体结构如图4所示)进行铰接连接。剪力墙本体作为位移的主体，通过铰接连接的预制暗柱可以跟随其变形，连接二者的软钢耗能器能够获得更大的相对位移从而耗能效果更优。若产生地震，大震后若结构产生破坏，铰接的连接方式能够快速方便的更换暗柱或者耗能器，可使结构使用功能快速恢复。铰接螺栓中，螺杆的直径可根据预制暗柱的实际受力进行确定和选择。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。