本发明专利技术涉及土木工程减震技术领域，特别涉及一种装配式模块化自复位可控铰耗能墙及其装配方法。包括铰柱、底铰梁、顶铰梁、中铰梁、复位系统、摩擦墙、剪力墙以及屈服墙，铰柱、底铰梁、顶铰梁和中铰梁拼接组成双层框架结构；双层框架结构设有至少一组，多组双层框架结构堆叠拼接；摩擦墙两端分别与铰柱连接；剪力墙两侧分别与底铰梁、中铰梁、顶铰梁连接组成耗能剪力墙组；或屈服墙替换剪力墙和摩擦墙，屈服墙与铰柱、底铰梁、中铰梁、顶铰梁连接组成耗能屈服墙组。本发明专利技术由于各个构件均采用机械连接，在地震发生后，若某一构件局部发生损坏，可以轻松实现更换；该结构设计目标为罕遇地震下，底铰梁、顶铰梁、中铰梁、铰柱始终保持弹性状态。同时便于各零部件之间拆卸更换。同时便于各零部件之间拆卸更换。同时便于各零部件之间拆卸更换。
【技术实现步骤摘要】
一种装配式自复位可控铰耗能墙及其装配方法
[0001]本专利技术涉及土木工程减震
，特别涉及一种装配式模块化自复位可控铰耗能墙及其装配方法。
技术介绍
[0002]目前，我国处在工业化、市场化、国际化深入发展重要阶段，工业化建筑可提高建设速度、改善作业环境、提高生产效率，是未来建筑行业发展的趋势。而具有高效节能、质量可控、绿色环保优点的装配式建筑是建筑业工业化、绿色化、可持续化发展的必由之路。传统的装配式钢筋混凝土剪力墙结构虽然具有充足的抗剪性能，但是延性、耗能不足，且结构耗能消耗能量通过钢筋混凝土。此外大型剪力墙为方便运输和现场吊装需要沿水平和竖向方向进行拆分，虽然连接处引入耗能元件，但是结构构造复杂、连接性能差、施工效率低、检测和修复困难等问题，且结构破坏仍以结构构件连接处损伤和结构构件损坏为代价，造成结构修复困难、甚至重建，因此在地震区使用受到限制。研发具有优良抗震性能、模块化易拆分、构造简洁、受力明确、震后易修复功能的装配式耗能墙，对装配式结构的推广应用具有非常重要的现实意义。
技术实现思路
[0003]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种装配式自复位可控铰耗能墙，以解决现有技术中的装配式剪力墙变模板大、变形能力差、变形以材料破坏为代价、震后修复困难、构件替换困难、不能复位、耗能能力差的问题，实现了结构在震时无损伤或低损伤以及在震后易更换、可修复的设计目的。
[0004]为达到实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种装配式模块化自复位可控铰耗能墙，包括铰柱、底铰梁、顶铰梁、中铰梁、复位系统、摩擦墙、剪力墙以及屈服墙，铰柱、底铰梁、顶铰梁和中铰梁拼接组成双层框架结构；每个铰柱与梁连接处设有复位系统；第一层两个铰柱下端分别与底铰梁两端上部连接，第一层两个铰柱上端分别与中铰梁两端下部连接；第二层两个铰柱下端分别与中铰梁两端上部连接，两个铰柱上端分别与顶铰梁两端下部连接；双层框架结构设有至少一组，多组双层框架结构堆叠拼接；摩擦墙两端分别与铰柱连接；剪力墙两侧分别与底铰梁、中铰梁、顶铰梁连接组成耗能剪力墙组；或屈服墙替换剪力墙和摩擦墙，屈服墙与铰柱、底铰梁、中铰梁、顶铰梁连接组成耗能屈服墙组。
[0005]所述复位系统包括拱形弹簧和螺杆，两个拱形弹簧开口端扣合对叠组成复位单元，多个复位单元进行叠合，复位单元依次穿入螺杆连接组成弹簧组。
[0006]所述底铰梁包括底主梁，底左耳板，底左耳板，底梁连接件，底梁第一限位孔和底梁第二限位孔；顶铰梁包括顶主梁，顶左耳板，顶左耳板、，顶梁连接件、，顶梁第一限位孔，顶梁第二限位孔，底铰梁或顶铰梁的左耳板和右耳板分别对称连接在梁的两端下部，连接
件接在梁侧面轴线上，且连接件中心截面与梁中心截面重合；中铰梁包括中主梁，中左耳板，中右耳板，中梁第一连接件，中梁第二连接件，中梁第一限位孔，中梁第二限位孔，中左耳板和中右耳板分别对称连接在梁的两端上部，连接件接在梁侧面轴线上，连接件中心截面与梁中心截面重合；铰柱包括主柱，上单耳板，下单耳板，柱侧连接件，上单耳板和下单耳板分别连接在主柱的上下端部，柱侧连接件连接在柱侧面轴线上，且柱侧连接件中心截面与柱中心截面重合；顶铰梁、底铰梁和中铰梁与铰柱通过端耳板与销轴连接；摩擦墙与铰柱侧连接件采用螺栓连接；剪力墙与顶铰梁、底铰梁和中铰梁的侧连接件均采用螺栓连接。
[0007]所述述摩擦墙和剪力墙分为多层结构，分别为摩擦层、钢板层、混凝土层；屈服墙四边开孔，由低屈服点钢板Q235制作而成；所述摩擦墙开有弧形孔，该孔形式依据摩擦墙上点相对剪力墙的几何运动轨迹确定，假定安装孔最高位置为，轨迹长度范围为：，其厚度方向设计为3层构造，最外层为钢筋混凝土，中间层为带3mm凸起点的钢板，内层为摩擦面；外层钢筋混凝土中钢筋笼与钢板接触位置均点焊在一起；摩擦层采用聚氨脂橡胶,厚度为3mm~5mm。以增强钢筋混凝土层与钢板层的共同协同作用；钢板上凸起为了增加与摩擦层的接触面积，增强摩擦层的粘结强度；摩擦层采用聚氨脂橡胶,厚度为3mm~5mm，该胶层具有一定的变形能力，便于剪力墙的安装和施加预应力；因为摩擦墙仅需承载水平剪力，需沿其水平方向布置纵向钢筋，以满足摩擦墙受力需求。
[0008]所述剪力墙在相对于摩擦墙弧形孔对应位置开孔，通过螺栓将摩擦墙和剪力墙连接成一个整体，并施加预应力，剪力墙沿其厚度方向设计为3层构造，最外层为钢筋混凝土，中间层为带3mm凸起点的钢板，内层为摩擦面；外层钢筋混凝土中钢筋笼与钢板接触位置均点焊在一起。以增强钢筋混凝土层与钢板层的共同协同作用；钢板上凸起为了增加与摩擦层的接触面积，增强摩擦层的粘结强度；摩擦层采用粘滞胶，该胶层具有一定的变形能力，便于剪力墙的安装和施加预应力。
[0009]所述拱形弹簧上面开有椭圆型长孔。
[0010]所述顶铰梁、中铰梁和底铰梁的耳板处开有两个限位孔。
[0011]所述顶铰梁、中铰梁和底铰梁的上耳板和下耳板均采用双耳板，柱铰端耳板采用单耳板；铰柱为工字性钢、矩形混凝土注心钢管或圆形混凝土注心钢管。
[0012]一种装配式模块化自复位可控铰耗能墙的装配方法，其特征在于包括如下步骤：S1将通过螺栓将底铰梁锚固在地基上；S2底铰梁的左耳板和左耳板分别与两个铰柱的下耳板采用销轴连接；底铰梁和铰柱梁柱节点区域连接复位系统；S3两个铰柱的上耳板与中铰梁下端的中左耳板和中右耳板采用销轴连接，中铰梁和铰柱梁柱节点区域连接复位系统，之后一个独立支撑的框架便建立完成；S4将摩擦墙与铰柱的柱侧连接件通过螺栓连接在一起，剪力墙与底铰梁的底梁连接件和中铰梁的中梁第二连接件通过螺栓连接在一起；S5两个角柱的下单耳板与中铰梁上端的中左耳板和中右耳板采用销轴连接，中铰
梁和铰柱梁柱节点区域连接复位系统；S6两个角柱的上单耳板与顶铰梁上端的顶左耳板和顶左耳板采用销轴连接，顶铰梁和铰柱梁柱节点区域连接复位系统；S7将摩擦墙与铰柱的柱侧连接件通过螺栓连接在一起，与顶铰梁的顶梁连接件和中铰梁的中梁第一连接件通过螺栓连接在一起；S8在底梁第一限位孔、底梁第二限位孔、顶梁第一限位孔、顶梁第二限位孔、中梁第一限位孔和中梁第二限位孔分别放入螺栓杆，并采用螺帽固定；S9在摩擦墙和剪力墙上预留孔洞连接螺杆并施加预应力；S10屈服墙替换剪力墙和摩擦墙调整步骤S7、S8、S9连接方式。
[0013]进一步，顶铰梁包括主梁、左耳板、右耳板、侧连接件；主梁两端下翼缘板预留4个螺栓孔，螺栓孔位置沿柱截面两个轴线分别对称分布，螺栓孔距翼缘截面的距离为1/2拱形弹簧截面的宽度，螺栓孔距翼缘边的距离至少大于50mm；在主梁端翼缘与腹板之间焊接加劲肋，加劲肋靠近螺栓孔中心轴线；侧连接件焊接在主梁翼缘腹板位置处，侧连接件螺栓孔距边缘距离至少大于50mm，每个螺栓孔之间焊接加劲肋；中铰梁包括主梁、左上耳板、左下耳板、右上耳板、右下耳板、上侧连接件，下侧连接件，主梁两端上、下翼缘板各预留4个螺栓孔，螺栓孔位置沿柱截面两个轴线分别对称分布，螺栓孔距翼缘截面的距离为1/2拱形弹簧截面的宽度，螺栓孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种装配式模块化自复位可控铰耗能墙，其特征在于，包括铰柱（1）、底铰梁（2）、顶铰梁（3）、中铰梁（4）、复位系统（5）、摩擦墙（6）、剪力墙（7）以及屈服墙（8），铰柱（1）、底铰梁（2）、顶铰梁（3）和中铰梁（4）拼接组成双层框架结构；每个铰柱与梁连接处设有复位系统（5）；第一层两个铰柱（1）下端分别与底铰梁（2）两端上部连接，第一层两个铰柱（1）上端分别与中铰梁（4）两端下部连接；第二层两个铰柱（1）下端分别与中铰梁（4）两端上部连接，两个铰柱（1）上端分别与顶铰梁（3）两端下部连接；双层框架结构设有至少一组，多组双层框架结构堆叠拼接；摩擦墙（6）分别与铰柱（1）连接，剪力墙（7）分别与底铰梁（2）、中铰梁（4）、顶铰梁（3）连接组成耗能剪力墙组；或屈服墙替换剪力墙和摩擦墙，屈服墙与铰柱、底铰梁、中铰梁、顶铰梁连接组成耗能屈服墙组。2.根据权利要求1所述的一种装配式模块化自复位可控铰耗能墙，其特征在于，所述复位系统包括拱形弹簧和螺杆，两个拱形弹簧开口端扣合对叠组成复位单元，多个复位单元进行叠合，复位单元依次穿入螺杆连接组成弹簧组。3.根据权利要求1所述的一种装配式模块化自复位可控铰耗能墙，其特征在于，所述底铰梁包括底主梁（021），底左耳板（022），底左耳板（023），底梁连接件（024），底梁第一限位孔（025）和底梁第二限位孔（026）；顶铰梁包括顶主梁（031），顶左耳板（032），顶左耳板（033），顶梁连接件（034），顶梁第一限位孔（035），顶梁第二限位孔（036），底铰梁或顶铰梁的左耳板和右耳板分别对称连接在梁的两端下部，连接件接在梁侧面轴线上，且连接件中心截面与梁中心截面重合；中铰梁包括中主梁（041），中左耳板（042），中右耳板（043），中梁第一连接件（044），中梁第二连接件（045），中梁第一限位孔（046），中梁第二限位孔（047），中左耳板和中右耳板分别对称连接在梁的两端上部，连接件接在梁侧面轴线上，连接件中心截面与梁中心截面重合；铰柱包括主柱（011），上单耳板（012），下单耳板（013），柱侧连接件（014），上单耳板和下单耳板分别连接在主柱的上下端部，柱侧连接件连接在柱侧面轴线上，且柱侧连接件中心截面与柱中心截面重合；顶铰梁、底铰梁和中铰梁与铰柱通过端耳板与销轴连接；摩擦墙与铰柱侧连接件采用螺栓连接；剪力墙与顶铰梁、底铰梁和中铰梁的侧连接件均采用螺栓连接。4.根据权利要求1所述的一种装配...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁玉杰，王文达，鲜威，史艳莉，郑龙，王凤，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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