一种内置形状记忆合金自复位混凝土剪力墙制造技术

本发明专利技术属于建筑结构技术领域，涉及一种内置形状记忆合金自复位混凝土剪力墙，包括：钢筋混凝土剪力墙板1和SMA装置2，所述SMA装置包括：SMA杆和粘弹性耗能装置；SMA杆产生的弹性恢复力驱动墙体在水平荷载减小时，墙体恢复到初始位置，在长期使用过程中不存在预应力损失导致的墙体复位能力下降的问题；当墙体产生侧向变形时，不需要过大的变形就可产生显著的恢复力驱动墙体复位，实现墙体的复位，便于更换的粘弹性耗能装置可由工程需求设计成不同阻尼特性的粘弹性耗能装置，改善墙体动力特性，优化结构性能。

A self-resetting concrete shear wall with built-in shape memory alloy

【技术实现步骤摘要】
一种内置形状记忆合金自复位混凝土剪力墙
本专利技术属于建筑结构
，涉及一种具有复位能力的剪力墙，具体涉及一种包含混凝土、钢筋、SMA(形状记忆合金)和粘弹性材料的具有耗能能力和复位能力的钢筋混凝土剪力墙。
技术介绍
地震会造成建筑物破坏倒塌、人员伤亡和财产损失，给人类社会带来巨大的经济耗损。传统的抗震设计思想以保护生命为首要目标，这种延性设计方法会导致结构产生较大的塑性损伤和残余变形，虽然生命安全得以保障，但建筑结构功能的恢复耗时耗力，仍然严重影响正常的生产和生活。地震可恢复功能结构可在震后不需修复或者稍加修复即可恢复使用功能，能减轻建筑结构功能中断带来的影响，如可更换连梁、自复位支撑、自复位摇摆结构和自复位框架结构等。钢筋混凝土剪力墙的刚度大、承载力高，作为主要抗侧力构件，广泛用于地震区的高层建筑。但当遇到较大地震作用时，墙体往往发生较大侧向变形，导致剪力墙墙脚处的混凝土遭受较大塑性损伤而发生破坏，墙体出现明显的残余变形，进而使得墙体承载力下降，结构失效。通过调高墙体约束区的配箍率可以提高墙体延性但残余变形会加重。在墙体内布置型钢、钢管和暗撑等会提高墙体承载力和侧向刚度，但易使得墙体延性下降，墙脚破坏更加严重，且难以修复。现阶段，功能可恢复剪力墙结构主要有可更换墙脚剪力墙和自复位剪力墙两种形式。其中，可更换墙脚剪力墙通过替换原本会发生混凝土压溃破坏的墙脚部分为可更换部件的方法，实现剪力墙刚度及承载力的恢复，这种形式的剪力墙设计思想为引导墙体塑性破坏发生在可更换区域，通过可更换区域的更换恢复墙体功能，墙体在脚部更换前存在较大残余变形。预应力自复位摇摆墙通过放张部分或全部墙体与基础刚性连接界面，实现墙体的刚性摇摆，减小塑性损伤，并通过后张无粘结预应力筋的作用，将墙体拉回原位从而消除残余变形，但这种墙体会使得相同荷载作用下侧向位移明显加大，难以运用于高层建筑和纯剪力墙结构，同时墙脚处混凝土受力状态未改善，难以避免墙脚压溃的发生。刚性界面全部放张会使得墙体在往复变形过程中发生面外偏移，降低了墙体的稳定性。同时，预应力筋的预拉力对摇摆墙的自复位性能有较大影响，预应力的损失或墙体两侧预拉力的不同步会降低墙体复位性能。这种墙体往往需要配合框架协同工作，且不能或只能承受较小的竖向荷载，适用高度受到限制。
技术实现思路
本专利技术为了解决传统混凝土剪力墙在地震作用过程中墙体脚部及其他部分因塑性变形和损伤积累导致墙体残余位移明显、预应力自复位摇摆墙侧向位移较大、摇摆墙面外稳定性差等问题，提出一种内置SMA墙脚自复位钢筋混凝土剪力墙。SMA的超弹性性能使得其在发生较大变形后能恢复初始状态，不产生显著塑性变形，合金中奥氏体与马氏体的转换过程可耗散一定能量。在剪力墙脚部设置由SMA制成的可更换墙脚可以实现墙体脚部的弹性变形，减小墙体在侧向变形过程中的塑性损伤。墙脚变形产生的弹性力为墙体提供恢复力，使得墙体恢复初始位置，消除残余位移。墙脚同时设置有粘弹性剪切耗能部件，在墙体侧向变形过程中耗散一定能量。墙脚几何形状为三角形，墙脚上下板的铰接连接弥补了一部分墙体因局部替换造成的底部截面抗剪能力的损失，具体技术方案如下：一种内置形状记忆合金自复位混凝土剪力墙，包括：钢筋混凝土剪力墙板1和SMA装置2；所述钢筋混凝土剪力墙板1位于钢筋混凝土基础梁3的上方；在所述钢筋混凝土剪力墙板1的墙脚处设置SMA装置2；所述钢筋混凝土剪力墙板1依据现行设计规范设计，由边缘约束区和非约束区组成，在所述边缘约束区布置纵向受力钢筋和箍筋，在所述非约束区布置水平分布筋和纵向分布钢筋；所述SMA装置2包括：上板4、下板5、四根拉压杆7、SMA杆8、卡板一6a、卡板二6b和粘弹性耗能装置9；所述下板5水平布置，所述上板4倾斜布置于下板5的上方；上板4的下端与下板5的一侧相交，并通过铰接连接；所述下板5的下表面与钢筋混凝土基础梁3内的钢筋焊接，在所述下板5的下表面焊接若干抗剪键11，在浇筑钢筋混凝土基础梁3时，所述述若干抗剪键11埋入钢筋混凝土基础梁3内的混凝土中；所述上板4的上表面与钢筋混凝土剪力墙板1接触，并与钢筋混凝土剪力墙板1内部的钢筋焊接连接；在所述上板4的上表面焊接若干抗剪键11，在浇筑钢筋混凝土剪力墙板1时，所述述若干抗剪键11埋入钢筋混凝土剪力墙板1内的混凝土中；所述若干抗剪键11用于：增强与混凝土的粘结能力；在所述上板4下表面的上端两侧设置有铰接接头，下表面的下端两侧设置有连接板二15；在所述下板5上表面的一侧两端设置有铰接接头，上表面中部两侧并设置有连接板三16；所述粘弹性耗能装置9位于下板5与上板4之间，粘弹性耗能装置9上端两侧和下端两侧分别设有连接板一12，上端的连接板一12与所述连接板二15连接，下端连接板一12与所述连接板三16连接；所述卡板一6a和卡板二6b水平放置，沿卡板一6a和卡板二6b的长度方向分别设有两个方孔、两个小圆孔和一个大圆孔，中间为大圆孔；在所述卡板一6a的靠近两端处，分别设有一个方孔，靠近中间的两侧分别设有一个小圆孔；在所述卡板二6b的靠近两端处，分别设有一个小圆孔，靠近中间的两侧分别设有一个方孔；所述卡板一6a位于卡板二6b的上方；所述拉压杆7竖直放置，且分为三段，第一段的截面为方形，与卡板一6a和卡板二6b的方孔配合，且在与拉压杆7轴线方向垂直的面设有圆孔；中间段截面大于卡板一6a和卡板二6b的方孔；第三段为圆柱，与卡板一6a和卡板二6b的小圆孔配合；所述SMA杆8的两端分别穿过卡板一6a和卡板二6b的大圆孔，并分别与卡板一6a和卡板二6b固定连接；在所述SMA杆8的一侧，靠近SMA杆8的拉压杆7的第一段穿过卡板二6b的方孔，并通过拉压杆7的圆孔与下板5上的铰接接头连接；靠近SMA杆8的拉压杆7的中间段下端卡到卡板一6a的下表面，第三段穿入卡板一6a的小圆孔中；在所述SMA杆8的一侧，远离SMA杆8的拉压杆7的第一段穿过卡板一6a的方孔，并通过拉压杆7的圆孔与上板4上的铰接接头连接；远离SMA杆8的拉压杆7的中间段下端卡到卡板二6b的上表面，第三段穿入卡板二6b的小圆孔中；在所述SMA杆8的另一侧，对称安装两根拉压杆7。在上述技术方案的基础上，在所述连接板二15上设有若干螺栓孔二17，在所述连接板三16上设有若干螺栓孔三18；所述粘弹性耗能装置9的连接板一12上下两端分别设有相应的螺栓孔一14；所述粘弹性耗能装置9通过若干高强螺栓10穿过粘弹性耗能装置9上端的螺栓孔一14、螺栓孔二17与上板4连接，并通过若干高强螺栓10穿过粘弹性耗能装置9下端的螺栓孔一14、螺栓孔三18与下板5连接。在上述技术方案的基础上，所述粘弹性耗能装置9呈扇形，为钢板与粘弹性材料13叠层放置，并经高温高压处理，形成的粘弹性阻尼器。在上述技术方案的基础上，所述粘弹性耗能装置9根据粘弹性阻尼器设计方法设计为速度相关型耗能装置。在上述技术方案的基础上，所述SMA杆8的两端通过卡件分别与卡板一6a和卡板一6b固定连接。在上述技术方案的基础上，所述钢筋混凝土剪力墙板1所采用的混凝土强度不低于C30，受力钢筋不低于HRB335，箍筋不低于HPB300。在上述技术方案的基础上，所述上板4、下板5、拉压杆7、卡板一6a和卡板二6b采用Q345低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内置形状记忆合金自复位混凝土剪力墙，其特征在于，包括：钢筋混凝土剪力墙板(1)和SMA装置(2)；所述钢筋混凝土剪力墙板(1)位于钢筋混凝土基础梁(3)的上方；在所述钢筋混凝土剪力墙板(1)的墙脚处设置SMA装置(2)；所述钢筋混凝土剪力墙板(1)依据现行设计规范设计，由边缘约束区和非约束区组成，在所述边缘约束区布置纵向受力钢筋和箍筋，在所述非约束区布置水平分布筋和纵向分布钢筋；所述SMA装置(2)包括：上板(4)、下板(5)、四根拉压杆(7)、SMA杆(8)、卡板一(6a)、卡板二(6b)和粘弹性耗能装置(9)；所述下板(5)水平布置，所述上板(4)倾斜布置于下板(5)的上方；上板(4)的下端与下板(5)的一侧相交，并通过铰接连接；所述下板(5)的下表面与钢筋混凝土基础梁(3)内的钢筋焊接；在所述下板(5)的下表面焊接若干抗剪键(11)，在浇筑钢筋混凝土基础梁(3)时，所述述若干抗剪键(11)埋入钢筋混凝土基础梁(3)内的混凝土中；所述上板(4)的上表面与钢筋混凝土剪力墙板(1)接触，并与钢筋混凝土剪力墙板(1)内部的钢筋焊接连接；在所述上板(4)的上表面焊接若干抗剪键(11)，在浇筑钢筋混凝土剪力墙板(1)时，所述述若干抗剪键(11)埋入钢筋混凝土剪力墙板(1)内的混凝土中；在所述上板(4)下表面的上端两侧设置有铰接接头，下表面的下端两侧设置有连接板二(15)；在所述下板(5)上表面的一侧两端设置有铰接接头，上表面中部两侧并设置有连接板三(16)；所述粘弹性耗能装置(9)位于下板(5)与上板(4)之间，粘弹性耗能装置(9)上端两侧和下端两侧分别设有连接板一(12)，上端的连接板一(12)与所述连接板二(15)连接，下端连接板一(12)与所述连接板三(16)连接；所述卡板一(6a)和卡板二(6b)水平放置，沿卡板一(6a)和卡板二(6b)的长度方向分别设有两个方孔、两个小圆孔和一个大圆孔，中间为大圆孔；在所述卡板一(6a)的靠近两端处，分别设有一个方孔，靠近中间的两侧分别设有一个小圆孔；在所述卡板二(6b)的靠近两端处，分别设有一个小圆孔，靠近中间的两侧分别设有一个方孔；所述卡板一(6a)位于卡板二(6b)的上方；所述拉压杆(7)竖直放置，且分为三段，第一段的截面为方形，与卡板一(6a)和卡板二(6b)的方孔配合，且在与拉压杆(7)轴线方向垂直的面设有圆孔；中间段截面大于卡板一(6a)和卡板二(6b)的方孔；第三段为圆柱，与卡板一(6a)和卡板二(6b)的小圆孔配合；所述SMA杆(8)的两端分别穿过卡板一(6a)和卡板二(6b)的大圆孔，并分别与卡板一(6a)和卡板二(6b)固定连接；在所述SMA杆(8)的一侧，靠近SMA杆(8)的拉压杆(7)的第一段穿过卡板二(6b)的方孔，并通过拉压杆(7)的圆孔与下板(5)上的铰接接头连接；靠近SMA杆(8)的拉压杆(7)的中间段下端卡到卡板一(6a)的下表面，第三段穿入卡板一(6a)的小圆孔中；在所述SMA杆(8)的一侧，远离SMA杆(8)的拉压杆(7)的第一段穿过卡板一(6a)的方孔，并通过拉压杆(7)的圆孔与上板(4)上的铰接接头连接；远离SMA杆(8)的拉压杆(7)的中间段下端卡到卡板二(6b)的上表面，第三段穿入卡板二(6b)的小圆孔中；在所述SMA杆(8)的另一侧，对称安装两根拉压杆(7)。...

【技术特征摘要】
1.一种内置形状记忆合金自复位混凝土剪力墙，其特征在于，包括：钢筋混凝土剪力墙板(1)和SMA装置(2)；所述钢筋混凝土剪力墙板(1)位于钢筋混凝土基础梁(3)的上方；在所述钢筋混凝土剪力墙板(1)的墙脚处设置SMA装置(2)；所述钢筋混凝土剪力墙板(1)依据现行设计规范设计，由边缘约束区和非约束区组成，在所述边缘约束区布置纵向受力钢筋和箍筋，在所述非约束区布置水平分布筋和纵向分布钢筋；所述SMA装置(2)包括：上板(4)、下板(5)、四根拉压杆(7)、SMA杆(8)、卡板一(6a)、卡板二(6b)和粘弹性耗能装置(9)；所述下板(5)水平布置，所述上板(4)倾斜布置于下板(5)的上方；上板(4)的下端与下板(5)的一侧相交，并通过铰接连接；所述下板(5)的下表面与钢筋混凝土基础梁(3)内的钢筋焊接；在所述下板(5)的下表面焊接若干抗剪键(11)，在浇筑钢筋混凝土基础梁(3)时，所述述若干抗剪键(11)埋入钢筋混凝土基础梁(3)内的混凝土中；所述上板(4)的上表面与钢筋混凝土剪力墙板(1)接触，并与钢筋混凝土剪力墙板(1)内部的钢筋焊接连接；在所述上板(4)的上表面焊接若干抗剪键(11)，在浇筑钢筋混凝土剪力墙板(1)时，所述述若干抗剪键(11)埋入钢筋混凝土剪力墙板(1)内的混凝土中；在所述上板(4)下表面的上端两侧设置有铰接接头，下表面的下端两侧设置有连接板二(15)；在所述下板(5)上表面的一侧两端设置有铰接接头，上表面中部两侧并设置有连接板三(16)；所述粘弹性耗能装置(9)位于下板(5)与上板(4)之间，粘弹性耗能装置(9)上端两侧和下端两侧分别设有连接板一(12)，上端的连接板一(12)与所述连接板二(15)连接，下端连接板一(12)与所述连接板三(16)连接；所述卡板一(6a)和卡板二(6b)水平放置，沿卡板一(6a)和卡板二(6b)的长度方向分别设有两个方孔、两个小圆孔和一个大圆孔，中间为大圆孔；在所述卡板一(6a)的靠近两端处，分别设有一个方孔，靠近中间的两侧分别设有一个小圆孔；在所述卡板二(6b)的靠近两端处，分别设有一个小圆孔，靠近中间的两侧分别设有一个方孔；所述卡板一(6a)位于卡板二(6b)的上方；所述拉压杆(7)竖直放置，且分为三段，第一段的截面为方形，与卡板一(6a)和卡板二(6b)的方孔配合，且在与拉压杆(7)轴线方向垂直的面设有圆孔；中间段截面大于卡板一(6a)和卡板二(6b)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐龙河，张焱，李忠献，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11