一种波型钢阻尼墙及钢管混凝土柱结构耗能体系

本发明涉及建筑工程新型耗能减震领域，尤其是涉及一种波型钢阻尼墙及钢管混凝土柱结构耗能体系。

背景技术：

钢结构的抗震性能优越，在地震作用下有很好的延性，可以吸收地震所施加的能量。相对而言传统装配式钢筋混凝土结构的墙体与梁柱之间为刚性连接，由于墙体本身的抗震性能较低，在地震的作用下易出现剪切破坏，实践证明地震发生后装配式钢结构房屋的钢梁骨架没有受到太大的破坏，而往往是与梁柱连接的钢筋混凝土墙体发生破坏。因此，如何增加该类装置的耗能减震能力、坏了如何修理更换，如何更有利于建筑工业化是摆在工程界的两大关键技术问题，也是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种波型钢阻尼墙及钢管混凝土柱结构耗能体系，该结构耗能体系与传统的钢筋混凝土剪力墙相比，钢板剪力墙更具有优势，一旦发生地震，钢板剪力墙迅速屈服，整个墙体侧移刚度明显减小。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：

一种波型钢阻尼墙及钢管混凝土柱结构耗能体系,包括若干组耗能体系单体，每组耗能体系单体包括两根钢管混凝土柱、一面波型钢阻尼墙和两根工字钢梁，所述钢管混凝土柱包括三根空心钢管柱，空心钢管柱上下两个连接端口处设置抗剪螺杆孔，空心钢管柱连墙一侧钢管壁上布置剪力键槽，空心钢管柱内部布置十字型钢芯，剪力键槽上布置剪力键并注入混凝土砂浆形成钢管混凝土柱；工字钢梁的上下翼缘板上等距预留螺栓孔，左右连接端部的腹板上预留抗剪螺杆孔；两根工字钢梁上下平行设置，工字钢梁的两端通过翼缘位连接件和腹板位连接件连接在钢管混凝土柱上，所述的波型钢阻尼墙设置在两根工字钢梁和两根钢管混凝土柱围成的空间内，波型钢阻尼墙上下连接端部通过连接螺栓与工字钢梁连接，波型钢阻尼墙左右连接端部通过剪力键与钢管混凝土柱连接。

进一步地，所述的十字型钢芯为若干根，上下相邻的两根十字型钢芯之间通过连接板相连，连接板通过连接螺栓固定在十字型钢芯上。

进一步地，所述钢管混凝土柱上位于上下相邻两根空心钢管柱的连接处布置有分离式套筒，所述分离式套筒是由两片u型钢板组成，u型钢板上预留有与空心钢管柱上的抗剪螺杆孔相匹配的抗剪螺杆孔。

进一步地，所述翼缘位连接件包括连接板和连接肋条，连接板呈l形，连接板上设置三根连接肋条，三根连接肋条将连接板分割出两个连接槽，连接板的一块板面上预留抗剪螺杆孔，另一块板面上预留螺栓孔。

进一步地，所述腹板位连接件由立板和顶板组成，立板为l形并用两个顶板上下封堵，上下顶板上预留螺栓孔，立板的一块板面上预留两个抗剪螺杆孔，另一块板面上预留六个抗剪螺杆孔。

进一步地，所述工字钢梁与钢管混凝土柱连接节点处，翼缘位连接件布置在工字钢梁左右连接端上下翼缘位置，连接板预留抗剪螺杆孔的板面通过抗剪螺杆和锁紧螺母在连接槽位置与钢管混凝土柱连接，连接板预留螺栓孔板面通过连接螺栓与工字钢梁上下翼缘板连接；腹板位连接件布置在工字钢梁左右连接端腹板位置，立板上预留六个抗剪螺杆孔的板面通过抗剪螺杆和锁紧螺母与工字钢梁腹板连接，立板上预留两个抗剪螺杆孔的板面通过抗剪螺杆和锁紧螺母与钢管混凝土柱连接，上下顶板通过连接螺栓与工字钢梁上下翼缘板连接。

进一步地，所述波型钢阻尼墙由两块波型钢板和两块耗能内芯板组成；两块波型钢板与两块耗能内芯板通过连接螺栓连接，两块耗能内芯板被夹在两块波型钢板内侧。

进一步地，所述耗能内芯板包括内芯板、抗剪板和外伸板；所述抗剪板的截面为直角形状，所述内芯板上布置多排螺栓孔，内芯板的上下两端各连接一个抗剪板，内芯板的左右两端向外延伸形成外伸板；外伸板板面上布置两排螺栓孔；所述波型钢板包括凸腹板、凹腹板和连接斜板，凸腹板和凹腹板通过连接斜板相连，波型钢板的截面为波浪状，凹腹板板面上预设的螺栓孔孔位与内芯板板面上预设孔位相匹配；凹腹板紧贴在内芯板上，抗剪板覆盖在波型钢板上下两个连接端；两个对接的凸腹板组成一个构造暗柱。

进一步地，所述剪力键包括两个预埋脚和一个连接头，预埋脚预设在空心钢管柱内，连接头通过连接螺栓与外伸板连接；两个预埋脚分别左右外翻，其外翻宽度为2倍连接头宽度，剪力键槽的宽度为2倍连接头的宽度。

本发明所具有的优点和有益效果是：

本发明一种波型钢阻尼墙及钢管混凝土柱结构耗能体系，包括波型钢阻尼墙和钢管混凝土柱两部分；空心钢管内部布置十字型钢芯并注入混凝土砂浆形成钢管混凝土柱；波型钢阻尼墙由波型钢板和耗能内芯板组合而成。波型钢阻尼墙上下连接端部通过螺栓与工字钢梁连接，波型钢阻尼墙左右连接端部通过剪力键与钢管混凝土柱连接。工字钢梁通过腹板位连接件和翼缘位连接件与钢管混凝土柱连接。由于阻尼墙面采用双侧压波型钢板协同耗能，双侧压波型钢板通过连接组合成一排暗柱，支撑上层工字钢梁增加整体结构稳定性，耗能内芯板与钢管混凝土柱通过剪力键连接，发生震动时两者进行联动耗能，达到消减震动能量特性。与传统的钢筋混凝土剪力墙相比，钢板剪力墙更具有优势，一旦发生地震，钢板剪力墙迅速屈服，整个墙体侧移刚度明显减小。

附图说明

图1为本发明一种波型钢阻尼墙及钢管混凝土柱结构耗能体系立体结构示意图；

图2为本发明一种波型钢阻尼墙及钢管混凝土柱结构耗能体系正视图；

图3为空心钢管柱结构示意图；

图4为十字型钢芯布置示意图；

图5为分离式套筒结构示意图；

图6为分离式套筒与空心钢管柱连接示意图；

图7为翼缘位连接件结构示意图；

图8为腹板位连接件结构示意图；

图9为剪力键结构示意图；

图10为耗能内芯板结构示意图；

图11为波型钢板结构示意图；

图12为波型钢阻尼墙立体结构示意图；

图13为波型钢阻尼墙的横向剖面图；

图14为图2中a处放大图；

图15为图2中b处放大图。

图中：1为钢管混凝土柱；2为工字钢梁；3为分离式套筒；4为翼缘位连接件；5为腹板位连接件；6为十字型钢芯；7为波型钢阻尼墙；8为抗剪螺杆；9为剪力键；10为抗剪螺杆孔；11为剪力键槽；12为连接板；13为连接螺栓；14为锁紧螺母；15为螺栓孔；16为构造暗柱；4-1为连接板；4-2为连接肋条；4-3为连接槽；5-1立板；5-2为顶板；7-1为耗能内芯板；7-1-1为内芯板；7-1-2为抗剪板；7-1-3为外伸板；7-2为波型钢板；7-2-1为凸腹板；7-2-2为凹腹板；9-1为预埋脚；9-2为连接头。

具体实施例

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，本发明一种波型钢阻尼墙及钢管混凝土柱结构耗能体系,包括若干组耗能体系单体，每组耗能体系单体包括两根钢管混凝土柱1、一面波型钢阻尼墙7和两根工字钢梁2，所述钢管混凝土柱1包括三根空心钢管柱1。如图3所示，空心钢管柱1上下两个连接端口处设置抗剪螺杆孔10，空心钢管柱1连墙一侧钢管壁上布置剪力键槽11，空心钢管柱1内部布置十字型钢芯6，剪力键槽11上布置剪力键9并注入混凝土砂浆形成钢管混凝土柱；工字钢梁2的上下翼缘板上等距预留螺栓孔15，左右连接端部的腹板上预留抗剪螺杆孔10；如图14所示，两根工字钢梁2上下平行设置，工字钢梁2的两端通过翼缘位连接件4和腹板位连接件5连接在钢管混凝土柱上，所述的波型钢阻尼墙7设置在两根工字钢梁2和两根钢管混凝土柱1围成的空间内，波型钢阻尼墙7上下连接端部通过连接螺栓13与工字钢梁2连接，波型钢阻尼墙7左右连接端部通过剪力键9与钢管混凝土柱连接。

如图4所示，所述的十字型钢芯6为若干根，上下相邻的两根十字型钢芯6之间通过连接板12相连，连接板12通过连接螺栓13固定在十字型钢芯6上。

如图5、6、15所示，所述钢管混凝土柱上位于上下相邻两根空心钢管柱1的连接处布置有分离式套筒3，空心钢管柱1浇筑混凝土砂浆前，通过穿过抗剪螺杆孔10的抗剪螺杆8将分离式套筒3安置在上下对接整齐的空心钢管柱1连接节点外侧；浇筑混凝土砂浆后，通过在带螺纹的抗剪螺杆8上旋转锁死锁紧螺母14将分离式套筒3固定在钢管混凝土柱连接节点处。所述分离式套筒3是由两片u型钢板组成，u型钢板上预留有与空心钢管柱1上的抗剪螺杆孔相匹配的抗剪螺杆孔10。

如图7所示，所述翼缘位连接件4包括连接板4-1和连接肋条4-2，连接板4-1呈l形预制，连接板4-1上设置三根连接肋条4-2，三根连接肋条4-2将连接板4-1分割出两个连接槽4-3，连接板4-1的一块板面上预留抗剪螺杆孔10，另一块板面上预留螺栓孔15。

如图8所示，所述腹板位连接件5由立板5-1和顶板5-2组成，立板5-1为l形预制并用两个顶板5-2上下封堵，上下顶板5-2上预留螺栓孔15，立板5-1的一块板面上预留两个抗剪螺杆孔10，另一块板面上预留六个抗剪螺杆孔10。

所述工字钢梁2与钢管混凝土柱连接节点处，翼缘位连接件4布置在工字钢梁2左右连接端上下翼缘位置，连接板4-1预留抗剪螺杆孔10的板面通过抗剪螺杆8和锁紧螺母14在连接槽4-3位置与钢管混凝土柱连接，连接板4-1预留螺栓孔15板面通过连接螺栓13与工字钢梁2上下翼缘板连接；腹板位连接件5布置在工字钢梁2左右连接端腹板位置，立板5-1上预留六个抗剪螺杆孔10的板面通过抗剪螺杆8和锁紧螺母14与工字钢梁2腹板连接，立板5-1上预留两个抗剪螺杆孔10的板面通过抗剪螺杆8和锁紧螺母14与钢管混凝土柱连接，上下顶板5-2通过连接螺栓13与工字钢梁2上下翼缘板连接。

如图12、13所示，所述波型钢阻尼墙7由两块波型钢板7-2和两块耗能内芯板7-1组成；两块波型钢板7-2与两块耗能内芯板7-1通过连接螺栓13连接，两块耗能内芯板7-1被夹在两块波型钢板7-2内侧。

如图10所示，所述耗能内芯板7-1包括内芯板7-1-1、抗剪板7-1-2和外伸板7-1-3；所述抗剪板7-1-2的截面为直角形状，所述内芯板7-1-1上布置多排螺栓孔15，内芯板7-1-1的上下两端各连接一个抗剪板7-1-2，内芯板7-1-1的左右两端向外延伸形成外伸板7-1-3；外伸板7-1-3板面上布置两排螺栓孔15；如图11所示，所述波型钢板7-2包括凸腹板7-2-1、凹腹板7-2-2和连接斜板，凸腹板7-2-1和凹腹板7-2-2通过连接斜板相连，波型钢板7-2的截面为波浪状，凹腹板7-2-2板面上预设的螺栓孔15孔位与内芯板7-1-1板面上预设孔位相匹配。凹腹板7-2-1紧贴在内芯板7-1-1上，抗剪板7-1-2覆盖在波型钢板7-2上下两个连接端；两个对接的凸腹板7-2-1组成一个构造暗柱16。

如图9所示，所述剪力键9包括两个预埋脚9-1和一个连接头9-2，预埋脚9-1预设在空心钢管柱1内，连接头9-2通过连接螺栓13与外伸板7-1-3连接；两个预埋脚9-1分别左右外翻，其外翻宽度为2倍连接头9-2宽度，剪力键槽11的宽度为2倍连接头9-2的宽度。