拉压吸能构件及具有吸能特性的预制应力墙

本发明具体涉及一种拉压吸能构件及具有吸能特性的预制应力墙，属于土木建筑行业。

背景技术：

1、装配式是绿色工程最重要的一环，它省去了工程施工现场现浇混凝土工程的很多工序，例如大量混凝土搅拌车的运输，钢筋等材料的搬运，组织协调的不一致等，这些会造成大量的浪费、污染和安全隐患。因此，我国工程的建造方式会逐步向装配式迈进，虽然现阶段在一些桥梁工程、公路工程、市政工程上慢慢实现了装配式，但在房屋工程方面依然任重而道远。其原因除了装配式需要建设特殊的预制墙自动化工厂、培训相关的专业技术人员和造价高外，最核心的原因是人们对装配式楼房安全性的担忧，尤其是在抗震方面，装配式房屋没有现浇混凝土房屋的效果好。基于此，如何提升装配式房屋的安全性，提升抗震能力，是科研人员的攻关方向。

2、目前对装配式墙体结构的研究主要有以下四个方面，第一，普通墙体结构，通过调节混凝土配合比，加入新的掺合料等方法，让墙体的强度变高；第二，墙体材料方面的研究，研制新型混凝土，让混凝土材料强度更高，抗弯折性能更好；第三，墙体中钢筋材料性能的提升，让其具有更大的变形能力；第四，在墙体中安装吸能构件，充分吸收外部荷载的能量，最终使墙体处于稳定状态。当前市场上的装配式墙体结构的缺点包括：1.普通墙体结构，虽然通过调节配合比等方法增强墙体的强度，但它无法吸能，无法承受大变形而破坏，最终依然出现失稳；2.新型墙体材料，虽然新型混凝土的出现使得墙体结构强度增强，但它依然无法克服外部荷载导致的大变形，继而出现破坏失效；3.墙体内部钢筋材料性能的提升，这种钢筋的出现在一定程度上增加了墙体的变形能力，同时具有一定的吸能作用，但它无法克服压力荷载，也无法在变形后进行更换，这使得后期维修加固十分不易，同时再遇到灾害，无法保证后续的安全；4．墙内安装吸能构件的墙体存在三个问题，一是吸能构件无法吸收压缩能量，而只能吸收拉伸能量；二是吸能构件无法更换，或更换不方便；三是没有预应力调节装置。

3、另外大量墙体受力破坏性实验表明，墙体由于动力荷载的影响，极易发生开裂破坏，其发生的部位总集中在墙体的左右角，如图1所示。其中，①为动力荷载，②为墙体，③为墙内纵向钢筋，④为墙内横向钢筋，⑤为墙体横向和纵向裂缝，⑥为纵向钢筋破断。我们可以从图1墙体的破坏状态得到，一个房屋结构在受到地震影响时，墙体内部部分纵向钢筋破断，墙体底部角发生破坏，墙体整体的承载力大大降低，危险系数陡然增加，必然会导致房屋整体的失稳和垮塌，危害性极大。在这种情况下，研发拉压双向吸能构件及具有双向吸能特性的预制墙体势在必行。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明给出一种拉压吸能构件及具有吸能特性的预制应力墙，旨在解决装配式房屋结构在受到地震影响时，通过吸收一定能量，继而保持房屋稳定性和安全性的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种拉压吸能构件，包括阻尼筒和用来连接固定传导钢筋的阻尼器，阻尼器设置在阻尼筒内，阻尼筒限制阻尼器沿着阻尼筒轴向的运动距离；

4、所述阻尼筒包括拉伸阻尼筒、压缩阻尼筒、拉压组合筒，在拉压组合筒的内壁中心设置有环台，在拉压组合筒的两端均设置有内螺纹，在拉伸阻尼筒的下端和压缩阻尼筒的上端均设置有外螺纹，外螺纹与内螺纹配套，拉伸阻尼筒的下端与拉压组合筒螺纹固定连接，压缩阻尼筒的上端与拉压组合筒螺纹固定连接；拉伸阻尼筒和压缩阻尼筒的内直径一致，环台的内直径大于拉伸阻尼筒的内直径，环台具有一定厚度；

5、所述阻尼器具有对称的双圆锥台外形结构，阻尼器的中心直径大于拉伸阻尼筒的内直径同时小于环台的内直径，阻尼器的两端面直径小于拉伸阻尼筒的内直径。

6、进一步的，所述阻尼器包括拉伸阻尼器、压缩阻尼器、双头空心螺栓，所述拉伸阻尼器和压缩阻尼器的结构相同、对称设置；所述拉伸阻尼器的具有圆锥台外形结构，沿其轴向设有允许传导钢筋贯穿的空腔，并在其直径较大的一端设置有内螺纹，该内螺纹与双头空心螺栓的一端配套连接，在拉伸阻尼器的的空腔内设置有用于夹紧传导钢筋的夹片，传导钢筋贯穿阻尼器并被阻尼器夹紧固定。

7、进一步的，在所述拉伸阻尼筒的上端还盖有上盖片，传导钢筋从上盖片中穿出。

8、一种具有吸能特性的预制应力墙，在预制应力墙的左侧和右侧墙体内分别竖直固定有一根所述传导钢筋，在预制应力墙的左侧下部和右侧下部的墙体内分别设置有一套所述的拉压吸能构件，拉压吸能构件与传导钢筋固定连接。

9、进一步的，在所述预制应力墙内还设置有一套预应力调节装置，该预应力调节装置包括框架及左右两个横向应力钢筋，在框架内设置有两个独立的应力施加齿轮和齿轮阻挡片，在框架的两侧下部分别设置有钢筋锁扣，每个横向应力钢筋的一端为锯齿结构，横向应力钢筋的锯齿结构端穿过钢筋锁扣进入框架内部，锯齿结构与一个应力施加齿轮啮合，位于框架外部的横向应力钢筋穿过防护管，横向应力钢筋的外末端固定连接有锚固片。

10、有益效果：本发明具有如下的创新特点：

11、（1）拉压吸能构件的拉压双向吸能特性。本发明中的拉压吸能构件，根据特殊的结构设计和尺寸配比，以及方便的可拆卸安装设计，使得拉压吸能构件在满足大量程的拉伸变形和压缩变形后，还不会发生破坏，完全优于其它材料和结构的力学性能及设计理念；

12、（2）拉压吸能构件易于更换。本发明中，采用螺纹连接可以快速方便的更换拉压吸能构件是一大亮点，这就使得墙体通过更换拉压吸能构件后，即可恢复到如新建墙体的状态，维修成本大大降低，同时安全性也得到保证；

13、（3）装配式预制应力墙墙体拉压吸能理念的创新。本发明通过在墙体内安装拉压吸能构件和预应力调节装置，使墙体在活荷载作用下，最大程度的以变形的方式吸收能量，继而使墙体处于稳定和安全的状态；

14、（4）预制应力墙可施加预应力。本发明中的预应力调节装置，是其他装配式墙体没有的，它的巧妙设计和安装，既能作为墙体横向钢筋对墙体进行锚固并提供荷载力，又能在墙体更换完拉压吸能构件后，通过现场施加预应力的方式，给新的拉压吸能构件附上作用力，使其满足工作准备状态。

技术特征：

1.一种拉压吸能构件，其特征在于：包括阻尼筒和用来连接固定传导钢筋的阻尼器，阻尼器设置在阻尼筒内，阻尼筒限制阻尼器沿着阻尼筒轴向的运动距离。

2.根据权利要求1所述的一种拉压吸能构件，其特征在于：所述阻尼筒包括拉伸阻尼筒、压缩阻尼筒、拉压组合筒，在拉压组合筒的内壁中心设置有环台，在拉压组合筒的两端均设置有内螺纹，在拉伸阻尼筒的下端和压缩阻尼筒的上端均设置有外螺纹，外螺纹与内螺纹配套，拉伸阻尼筒的下端与拉压组合筒螺纹固定连接，压缩阻尼筒的上端与拉压组合筒螺纹固定连接；拉伸阻尼筒和压缩阻尼筒的内直径一致，环台的内直径大于拉伸阻尼筒的内直径，环台具有一定厚度；所述阻尼器具有对称的双圆锥台外形结构，阻尼器的中心直径大于拉伸阻尼筒的内直径同时小于环台的内直径，阻尼器的两端面直径小于拉伸阻尼筒的内直径。

3.根据权利要求2所述的一种拉压吸能构件，其特征在于：所述阻尼器包括拉伸阻尼器、压缩阻尼器、双头空心螺栓，所述拉伸阻尼器和压缩阻尼器的结构相同、对称设置；所述拉伸阻尼器的具有圆锥台外形结构，沿其轴向设有允许传导钢筋贯穿的空腔，并在其直径较大的一端设置有内螺纹，该内螺纹与双头空心螺栓的一端配套连接，在拉伸阻尼器的的空腔内设置有用于夹紧传导钢筋的夹片，传导钢筋贯穿阻尼器并被阻尼器夹紧固定。

4.根据权利要求2所述的一种拉压吸能构件，其特征在于：在所述拉伸阻尼筒的上端还盖有上盖片，传导钢筋从上盖片中穿出。

5.一种具有吸能特性的预制应力墙，其特征在于：在预制应力墙的左侧和右侧墙体内分别竖直固定有一根传导钢筋，在预制应力墙的左侧下部和右侧下部的墙体内分别设置有一套如权利要求1所述的拉压吸能构件，拉压吸能构件与传导钢筋固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种具有吸能特性的预制应力墙，其特征在于：在所述预制应力墙内还设置有一套预应力调节装置。

7.根据权利要求6所述的一种具有吸能特性的预制应力墙，其特征在于：所述预应力调节装置包括框架及左右两个横向应力钢筋，在框架内设置有两个独立的应力施加齿轮和齿轮阻挡片，在框架的两侧下部分别设置有钢筋锁扣，每个横向应力钢筋的一端为锯齿结构，横向应力钢筋的锯齿结构端穿过钢筋锁扣进入框架内部，锯齿结构与一个应力施加齿轮啮合，位于框架外部的横向应力钢筋穿过防护管，横向应力钢筋的外末端固定连接有锚固片。

技术总结
本发明公开了一种拉压吸能构件及具有吸能特性的预制应力墙，拉压吸能构件包括阻尼筒和用来连接固定传导钢筋的阻尼器，阻尼器设置在阻尼筒内，阻尼器沿着阻尼筒的轴向具有一定的活动距离；所述阻尼筒包括拉伸阻尼筒、压缩阻尼筒、拉压组合筒，所述阻尼器包括拉伸阻尼器、压缩阻尼器、双头空心螺栓。具有吸能特性的预制应力墙，墙内设有一套预应力调节装置，在预制应力墙的左侧和右侧墙体内分别设置有一套所述的拉压吸能构件，由于在于墙体内部安装了吸能构件和应力调节装置，这使得墙体能够承受更大的力和变形，继而保持房屋整体的稳定和安全，具有巨大的市场前景。

技术研发人员：吕谦,黄艳霞,陈上元
受保护的技术使用者：安阳工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14