一种内置可更换耗能增强型连接的带竖缝剪力墙及方法

本发明涉及工程结构减震，具体涉及一种内置可更换耗能增强型连接的带竖缝剪力墙及方法。

背景技术：

1、传统的抗震设计理念是通过产生塑性变形和不可逆损伤的方式来实现结构的延性设计，这样的理念虽然可以有效防止地震时建筑物的倒塌，但是在震后剪力墙底部却会出现明显的残余变形，导致建筑物的功能无法恢复。虽然起到了保护人们生命财产安全的目的，但是震后修复的成本却是巨大的。

2、而可恢复功能防震结构是指地震时能够保持可接受的功能、地震后不需或者仅稍需修复便可以恢复其原有功能的结构，它是一种新型的、易于建造及维护的结构体系。现行的可恢复功能防震结构的实现方法包括：设置可更换的结构构件、自复位结构，以及在结构中设置摇摆框架等。其中，自复位结构可以减少结构震后的残余变形，而可更换的结构构件则使得震后损伤多集中在可更换构件上而非主体结构上，便于震后快速恢复原结构的功能。而阻尼器正是一种被广泛应用于可恢复功能防震结构中的可更换部件，因为它不仅具有良好耗能的减震效果，可以起到耗散地震能量，减小地震作用，还能诱导损伤集于阻尼器并达到减小结构损伤的效果，符合可恢复功能防震结构的上述实现方法之一。

3、在可恢复功能防震结构中，提高剪力墙的抗震能力是尤为重要的，目前，传统的带竖缝耗能剪力墙仍然具有明显的缺陷，现有专利例如江苏泰了减震科技有限公司的摩擦阻尼器，虽然可以通过两个摩擦结构之间的摩擦耗能产生阻尼力，实现对于目标结构的减震功能，但是由于缺少自复位装置的协同工作，因而在震后存在残余变形，且耗能装置难以充分发挥其变形耗能能力，使得可更换性难以实现。

4、为了改善装配式混凝土带翼缘剪力墙的抗震性能，提高其震后可恢复性，亟需提出一种将耗能连接用于纵横墙交界处的竖向接缝，并在连接内融入自复位机制和可更换构造，形成自复位耗能连接的装配式带翼缘剪力墙。

技术实现思路

1、为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种内置可更换耗能增强型连接的带竖缝剪力墙及方法，具有耗能效率高、同时兼具自复位和可更换功能，用于提升剪力墙的抗震性能，并实现震后功能的快速恢复。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种内置可更换耗能增强型连接的带竖缝剪力墙，包括带竖缝剪力墙1和新型耗能增强型自复位剪切阻尼器2，所述新型耗能增强型自复位剪切阻尼器2设置在带竖缝剪力墙1的竖缝中，带竖缝剪力墙1通过新型耗能增强型自复位剪切阻尼器2与垂直于带竖缝剪力墙1的墙体相连；

4、所述耗能增强型自复位剪切阻尼器2包括两侧的左侧连接板3和右侧连接板4，左侧连接板3和右侧连接板4相对设置，所述左侧连接板3和右侧连接板4之间设置有两个摩擦板5，两个摩擦板5中间设置旋转板7，两个摩擦板5外侧分别设置碟簧装置8，两侧碟簧装置8呈交叉状分别连接左侧连接板3和右侧连接板4。

5、所述左侧连接板3和右侧连接板4相向设置的外侧焊接有锚固钢板10，锚固钢板10前后对称设置有两列栓钉11，左侧连接板3通过锚固钢板10和栓钉11与墙体相连，右侧连接板4通过锚固钢板10和栓钉11与带竖缝剪力墙1固接。

6、所述左侧连接板3、右侧连接板4上下两侧的端部焊接两组铰接接口9，铰接接口9分别位于连接板板面的对角，用于连接碟簧装置8，用于使两个碟簧装置8呈交叉设置。

7、所述摩擦板5为异形结构，其中，靠近右侧连接板4部分为竖条形状的长方形结构，竖条形状的长方形结构上开有一列圆形螺栓孔14，远离右侧连接板4部分为五边形结构，且位于轴心位置，设置有凸起，凸起处设置有铰接接口16，五边形结构长度方向上短于竖条形状的长方形结构，所述五边形结构上设置有半月形凹槽17，半月形凹槽17与摩擦片6对应，摩擦片6上设置有圆形螺栓孔15。

8、所述右侧连接板4表面设置竖条形状的长方形结构，竖条形状的长方形结构上开有圆形螺栓孔13，圆形螺栓孔13对应摩擦板5上的一列圆形螺栓孔14。

9、所述两个摩擦片6分别放置于摩擦板5的半月形凹槽17内，所述摩擦片6的设置有圆形螺栓孔15，圆形螺栓孔15的圆心位于摩擦片6的对称轴上。

10、所述旋转板7为扇型结构，圆心一端设置有两个圆形螺栓孔19，两个圆形螺栓孔19水平设置，在所述旋转板7的弧形结构处与摩擦片6对应位置设置有圆弧形滑槽20，且圆弧形滑槽20的对称轴与旋转板7的对称轴重合，所述旋转板7通过圆形螺栓孔19连接左侧连接板3的上铰接接口12。

11、所述碟簧装置8包括带有耳板的下套筒21、带有内孔的上套筒22和带有耳板的内杆23；所述上套筒22中设置有若干带内孔的sma碟簧24，sma碟簧24两端设置有带内孔的挡板25，所述内杆23穿过sma碟簧24的内孔以及两端挡板25的内孔，在所述内杆23的末端设置紧固螺母26。

12、所述下套筒21一端的耳板上设置铰接接头27，所述内杆23一端的耳板上设置铰接接头27，铰接接头27分别位于两端，一端连接左侧连接板3，另一端连接右侧连接板4。

13、一种内置可更换耗能增强型连接的带竖缝剪力墙的使用方法，包括以下步骤；

14、当受到地震作用时，两组斜交布置的sma碟簧装置8作为自复位单元，位移放大型摩擦耗能装置为主要耗能单元，水平地震作用下竖缝两侧墙肢发生竖向错动时，2个斜交布置的sma碟簧装置8分别受拉和受压，均会引起碟簧组产生压缩变形，从而为新型耗能增强型自复位剪切阻尼器2及剪力墙1的复位提供所需的恢复力；与此同时，墙肢错动会促使摩擦耗能装置的两个铰接接头27产生竖向变形，并通过旋转板7和连接板对应的位移放大机构实现摩擦耗能，通过改变碟簧组预压力和耗能装置螺栓预紧力，可分别调节两者的初始刚度和屈服剪力，合理设计后可实现两者的匹配和协同工作；

15、斜交布置的2个碟簧装置8，其所提供竖向分力与两侧墙肢的运动方向相反，可促使墙肢复位；而其水平分力相互抵消，可起到协调剪力墙水平传力和保护耗能装置的作用。

16、摩擦耗能装置中预紧螺栓的滑动空间受限，同时自复位装置中sma碟簧24的压缩空间也有限，因此新型耗能增强型自复位剪切阻尼器2在达到变形限制后会出现“自锁”，可起到防止结构倒塌的作用。

17、一种内置可更换耗能增强型连接的带竖缝剪力墙的安装方法，包括以下步骤；

18、步骤1：剪力墙1制作时在墙体中预留竖缝，并在制作时将预先焊接了左侧连接板3和右侧连接板4的锚固钢板10及栓钉11预埋在两侧墙肢中，以实现连接件的锚固；

19、步骤2：将摩擦板5通过右侧一列螺栓与右侧连接板4的圆形螺栓孔13相连；

20、步骤3：将两个摩擦片6分别放入两个摩擦板5的半月形凹槽17，并通过销轴和预紧螺栓与旋转板7相连；

21、步骤4：将旋转板7的圆形螺栓孔19通过销轴连接至左侧连接板3，以完成摩擦耗能装置的安装；

22、步骤5：通过铰接接口9用销轴交错连接两个碟簧装置8，以完成自复位装置的安装。

23、本发明的有益效果：

24、本发明内置可更换耗能增强型连接的带竖缝剪力墙可实现小震下腹板与翼缘的刚性连接，使剪力墙具备较好的整体性和较大的抗侧刚度。强震下竖缝连接作为第一道抗震防线率先屈服并参与耗能，以此提升剪力墙的延性和耗能能力，由于屈服后的连接所能承受的荷载几乎不再增大，使得翼缘仅能传递有限的竖向剪力给腹板，从而减缓腹板端部的损伤，并减小剪切效应；

25、本发明内置可更换耗能增强型连接的带竖缝剪力墙可实现地震作用后，连接中的自复位装置可促使错动的墙肢复位，并通过更换耗能装置内的震损部件实现功能的快速恢复。

26、本发明的sma碟簧组和预紧的摩擦耗能装置具备较大的初始刚度，可实现小震下腹板和翼缘的刚性连接；强震下sma进入马氏体相变平台后刚度较低，滑动后的摩擦耗能装置的刚度几乎为零，可在阻尼器输出力基本不增长的情况下实现腹板与翼缘的相对错动。此外，考虑到地震作用下腹板和翼缘间的相对错动较小，所采用的sma碟簧组在小变形下即可提供较高的复位力，摩擦耗能装置采用了变形放大机制可提高其耗能效率，可拆卸螺栓连接的摩擦片也便于震后更换。