一种保险丝式框架填充墙板及其设计方法技术

技术编号:18608105 阅读:80 留言:0更新日期:2018-08-04 22:30
本发明专利技术涉及一种保险丝式框架填充墙板及设计方法,其包括:框架梁、框架柱、填充墙、上保险丝、侧保险丝、柔性填充材料、弹性材料及其连接件,其中,框架梁、框架柱与填充墙之间分别设置水平间隙、竖向间隙,均填充柔性填充材料;框架梁、框架柱分别通过上保险丝、侧保险丝与填充墙连接。框架梁、框架柱及填充墙可按现行规范先行设计,之后,设计水平间隙、竖向间隙、上保险丝、侧保险丝及相应连接。通过保险丝的设置,实现各部件间的协调工作,设计合力、传力明确,既可有效消除填充墙对框架的刚度效应和约束作用,又使其成为抵御房屋倒塌的最后一道防线;且基本不改变传统框架的设计、建造方式,设计简单,易于施工、维护,从而降低成本。

A fuse type framed wallboard and its design method

The invention relates to a fuse type frame filled wall plate and a design method, which comprises a frame beam, a frame column, a filling wall, a fuse, a side fuse, a flexible filling material, an elastic material and a connecting piece. The frame beam, the frame column and the filling wall are respectively set up and filled with the vertical gap, and all are filled with each other. Flexible packing material; frame beam and frame column are connected by upper fuse and side fuse with filler wall respectively. Frame beam, frame column and filling wall can be designed according to the current code. After that, horizontal clearance, vertical gap, upper fuse, side fuse and corresponding connection are designed. Through the setting of fuse, the coordination work between various parts is realized. The design of joint force and force is clear. It can effectively eliminate the stiffness effect and constraint effect of the filling wall to the frame, and make it the last line of defense against the collapse of the house, and basically do not change the design and construction of the traditional frame. Construction and maintenance, so as to reduce cost.

【技术实现步骤摘要】
一种保险丝式框架填充墙板及其设计方法
本专利技术属于结构工程抗震
,涉及一种利用保险丝式框架填充墙板及设计方法。
技术介绍
填充墙是框架结构体系中不可缺少的元件,通常起围护和分隔作用,在设计中通常不考虑其作用。由于填充墙的存在增加了框架结构的刚度和强度,因此大部人研究人员和设计人员乐观的认为填充墙的存在提高了框架结构的抗震性能。然而,大量震害表明,由于填充墙的作用造成大量框架房屋倒塌,究其原因主要是由于填充墙的刚度效应、及约束作用,使填充墙结构在地震作用下发生薄弱层破坏、扭转破坏使结构严重受损甚至倒塌,造成大量的人员伤亡和财产损失。目前,针对上述问题,大量研究人员主要采用如下两种突破方案:一种是通过在填充墙中或填充墙与框架之间设置耗能材料(如“一种用于框架结构的阻尼抗震填充墙板”,申请号201110156375.3;“一种用于框架结构的新型耗能减震填充墙板”,申请号200910077078.2;“一种复合材料耗能型剪力墙”,申请号201410250159.9),提高填充墙的耗能能力;另一种,将框架与填充墙之间设置为柔性连接(如“砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构”,申请号201510147303.0;“一种砌体填充墙与主体框架的柔性连接装置及方法”,申请号201610172477.7;“砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构”,申请号201510147303.0),减少框架与填充墙之间的相互作用,从而较少填充墙的刚度效应、及约束作用。第一种方案,由于在填充墙增加了耗能材料,有效的提高了整个框架体系的强度、耗能能力,但是该方案的目前还是要求填充墙与框架一起抵抗外荷载,不能避免填充墙引起的刚度效应及约束作用,且由于耗能材料的投入提高了整个体系的成本。第二种方案,在填充墙与框架梁柱之间设置柔性填充材料,形成柔性隔断,消除了填充墙对框架的刚度效应和约束作用,但是,由于柔性隔断极大的消弱了框架对填充墙板的约束,一方面增加了填充墙板平面外倒塌的风险,另一方面,没有充分发挥填充墙在结构体系中的抗力作用,是一种变相的浪费。同时,上述两种方案改变了传统施工方法,均需增加新的施工工艺,增加了施工难度,提高了成本。
技术实现思路
本专利技术针对上述研究的问题,提出了一种保险丝式框架填充墙板及设计方法,通过保险丝的设置及设计,实现框架填充墙板之间的协调工作,保证框架梁柱在弹性阶段、弹塑性阶段与填充墙之间的柔性连接性能,从而消除填充墙对框架的刚度效应和约束作用;当框架梁柱到达极限承载能力状态时,即将出现倒塌时,使得框架和填充墙接触,参与到抵抗外荷载中,共同抵御地震作用,使得填充墙成为抵御房屋倒塌的最后一道防线。同时,整个受力过程中,保险丝始终起到保护填充墙平面外的倒塌作用。该保险丝式框架填充墙板,设计合力、传力明确,可充分发挥各部件的能力,有效的提高了整体框架体系的抗倒塌能力,增加了传统抗震设计的设计防线,可以做到巨震不倒。此外,本专利技术的体系基本不改变传统框架结构的建造方式,易于施工,也可采用全螺栓装配式连接,拆装方便,便于维修,从而降低成本。一种保险丝式框架填充墙板,包括框架梁,框架柱,上保险丝,侧保险丝,填充墙板,柔性填充材料、弹性材料及其连接。框架梁与填充墙板之间设置水平间隙,框架柱与填充墙板之间设置竖向间隙,水平间隙与竖向间隙中均填充柔性填充材料,优选高压缩性保温隔热材料,如矿棉板、岩棉等,优选岩棉。框架梁与填充墙板之间通过上保险丝连接,其中,框架梁与上保险丝固端连接,可以焊接也可以螺栓连接,优选螺栓连接,方便上保险丝的拆装,;框架柱与填充墙板之间通过侧保险丝连接,其中,框架柱与侧保险丝固端连接,可以焊接也可以螺栓连接,优选螺栓连接,方便侧保险丝的拆装,填充墙板与侧保险丝通过弹性材料接触连接,弹性材料可选择SBS、TPV、TPU等具有良好弹性的材料,优选SBS。一种保险丝式框架填充墙板,所述填充墙板,为了防止振动时对填充墙的冲击作用,在填充墙板两侧粘贴有弹性材料,用于与侧保险丝接触连接,通过侧保险丝限制其平面外的倒塌。填充墙板上部设置有加强块,加强块中设置有锚杆,用于与上保险丝螺栓连接,通过上保险丝实现框架填充墙板之间的协调工作,保证框架梁柱在弹性阶段、弹塑性阶段与填充墙之间的柔性连接性能,从而消除填充墙对框架的刚度效应和约束作用。同时,加强块的设置一方面避免由于钻孔对墙体造成的二次损伤,另一方面防止锚杆处的局压破坏。一种保险丝式框架填充墙板,所述的上保险丝,设置为倒L型,其上端优选为矩形,并与框架梁固端连接,可焊接也可螺栓连接,优选螺栓连接,方便上保险丝的拆装。下端优选为弧形过渡为矩形,其弧形部分截面宽度的平方随截面距端部的距离呈线性变化,弧形设置是保证其受力时为等强度,从而减少材料用量,末端矩形设置防止由于其上设置的螺栓孔造成的应力集中而进行的局部加宽。上保险丝下端矩形设置区域内设置螺栓孔,螺栓孔设置为中间为矩形,两边为半圆型的孔洞,矩形的宽度及半圆形的直径大于锚杆直径,便于上保险丝安装及拆除。一种保险丝式框架填充墙板,所述侧保险丝为L型板,其一侧设置为矩形与框架柱固端连接,可焊接也可以螺栓连接,优选螺栓连接,方便侧保险丝的拆装,另一侧优选为锥形,其锥形部分截面宽度随截面距右端部的距离呈线性变化,锥形的设置是保证其受力时为等强度,从而减少材料用量。一种保险丝式框架填充墙板,所述的框架梁与填充墙之间设置的水平间隙宽度,应满足框架梁竖向自由变形的需求,大于框架梁自由变形与所填充柔性填充材料最大压缩量的和,减少整个过程中填充墙的存在引起的框架梁刚度的提高,避免强梁弱柱破坏的发生。框架柱与填充墙之间设置的竖向间隙,其宽度应等于框架达到极限承载能力时的位移值与所填充的柔性填充材料最大压缩量的和。一种保险丝式框架填充墙所述的设计方法,首先,根据现行规范设计出相应的框架梁、框架柱以及填充墙;框架梁、框架柱可为钢筋混凝土结构或钢结构,填充墙可为传统的砌体结构,也可为耗能填充墙板。之后,选择柔性填充材料,根据设计的框架梁、框架柱、填充墙,来确定框架梁与填充墙之间设置的水平间隙、以及框架柱与填充墙之间设置的竖向间隙。框架梁与填充墙之间设置的水平间隙宽度,应满足框架梁竖向自由变形的需求,大于框架梁自由变形与所填充柔性填充材料最大压缩量的和,减少整个过程中填充墙的存在引起的框架梁刚度的提高,避免强梁弱柱破坏的发生。其中,框架梁的自由变形可根据现行荷载规范统计的梁上承受的最大荷载确定。框架柱与填充墙之间设置的竖向间隙,其宽度应等于框架达到极限承载能力时的位移值与所填充的柔性填充材料最大压缩量的和,从而保证在框架即将失去承载能力进入倒塌状态时,填充墙作为最后一道防线,参与到抵抗水平作用中,提高其抗倒塌的能力。其中,框架达到极限承载能力时的位移,可根据现行规范或有限元软件计算确定。最后,设计上保险丝及侧保险丝。附图说明图1为本专利技术专利的实施的结构示意图;图2为本专利技术专利的填充墙板示意图;图3为本专利技术专利的上保险丝轴测图;图4为本专利技术专利的上保险丝连接侧视图;图5为本专利技术专利的侧保险丝轴测图;图6为本专利技术专利的上保险丝公式推导示意图;图7为本专利技术专利的侧保险丝公式推导示意图;图中:1框架梁、2框架柱、3上保险丝、4侧保险丝、5填充墙板、6本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种保险丝式框架填充墙板,其特征在于:包括框架梁、框架柱、填充墙、上保险丝、侧保险丝、柔性填充材料、弹性材料及其连接件,其中,框架梁与填充墙之间设置水平间隙,框架柱与填充墙之间设置竖向间隙,水平间隙与竖向间隙内均填充柔性填充材料;框架梁通过上保险丝与填充墙上部连接,其中,框架梁底部与上保险丝固端连接,上保险丝通过其上螺栓孔与填充墙上锚杆螺栓连接;框架柱通过侧保险丝与填充墙侧面连接,其中,框架柱与侧保险丝固端连接,侧保险丝通过与填充墙之间填充的弹性材料接触连接。

【技术特征摘要】
1.一种保险丝式框架填充墙板,其特征在于:包括框架梁、框架柱、填充墙、上保险丝、侧保险丝、柔性填充材料、弹性材料及其连接件,其中,框架梁与填充墙之间设置水平间隙,框架柱与填充墙之间设置竖向间隙,水平间隙与竖向间隙内均填充柔性填充材料;框架梁通过上保险丝与填充墙上部连接,其中,框架梁底部与上保险丝固端连接,上保险丝通过其上螺栓孔与填充墙上锚杆螺栓连接;框架柱通过侧保险丝与填充墙侧面连接,其中,框架柱与侧保险丝固端连接,侧保险丝通过与填充墙之间填充的弹性材料接触连接。2.权利要求1所述保险丝式框架填充墙板,其特征在于:所述的填充墙板上部与上保险丝连接位置,设置加强块,加强块中设置锚杆;所述的填充墙板侧面与侧保险丝连接位置,粘贴弹性材料。3.权利要求1所述保险丝式框架填充墙板,其特征在于:所述的上保险丝,设置为倒L型,其上端优选为矩形,下端优选为弧形过渡为矩形,其弧形部分截面宽度的平方随截面距端部的距离呈线性变化。4.权利要求1所述保险丝式框架填充墙板,其特征在于:所述的上保险丝与填充墙上锚杆相连的螺栓孔,设置为中间为矩形,两边为半圆型的孔洞,矩形的宽度及半圆形的直径大于锚杆直径。5.权利要求1所述保险丝式框架填充墙板,所述的侧保险丝,其一侧设置为矩形与框架柱固端连接,另一侧为锥形,其锥形部分截面宽度随截面距右端部的距离呈线性变化。6.一种保险丝式框架填充墙板设计方法,其特征在于:首先,根据现行结构设计规范设计框架梁、框架柱及填充墙;其次,通过受力分析以及所选择的柔性填充材料,...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈再现包侗余立炀徐龙军
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学威海
类型:发明
国别省市:山东,37

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