抗减震协同的预制装配式填充墙板-框架结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及抗减震协同的预制装配式填充墙板

【技术实现步骤摘要】
抗减震协同的预制装配式填充墙板
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框架结构及施工方法


[0001]本专利技术属于土木建筑减震
，涉及框架结构的装配式减震填充墙，具体涉及一种抗减震协同的预制装配式填充墙板
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框架结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]填充墙
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框架结构是我国建筑的主要结构形式之一，由梁、柱及填充墙组成，具有空间分隔灵活、自重轻等优点。该结构形式中，认为填充墙是一种自承重的非结构构件，不承受主体结构的竖向荷载，因此在结构设计中通常将填充墙作为线荷载输入至梁，并采用周期折减的方式近似考虑填充墙对结构抗侧刚度的放大作用。然而，该方法实际仍基于纯框架进行设计，未考虑填充墙的变形及承载性能。
[0003]历次地震灾害报告表明，填充墙与框架主体结构协同受力、共同工作，往往充当地震下的“第一道防线”而发生较严重破坏，如图1所示，且填充墙与框架主体结构仍存在较强约束效应，易使主体结构出现短柱破坏，有悖于“强柱弱梁”设计理念的实现。填充墙破坏不仅是地震中经济损失的重要组成，也是影响建筑物使用功能快速恢复的重要原因。
[0004]目前，针对传统填充墙
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框架结构在地震作用下的抗震性能研究已取得一定进展，通过在填充墙内设置竖向柱、水平系梁、密肋框架、拉结筋，或在填充墙表面粘贴碳纤维布、涂刷新型水泥基材料等方式均可提高填充墙的抗震性能。为进一步减小地震作用带来的生命、经济损失，现有技术方案以填充墙的损伤控制和为结构提供附加减震能力为目标，通常将填充墙进行多次横向(或竖向)分割以形成具有多墙板单元的减震填充墙，墙板单元间多设置摩擦材料、粘弹性层或金属阻尼器等具有消能减震的材料(或元件)；水平地震作用下，墙板单元间因错动变形将沿横向(或竖向)缝发生错动而耗能。
[0005]综上所述，可以发现现有的研究与技术方案可提高填充墙的抗震性能，具有一定的减震效果，但上述技术方案仍存在以下问题需进一步考虑与解决：
[0006]1.墙体装配程度低：如图2所示，现有技术方案提出的减震填充墙通常由多个墙板单元组成，所述墙板单元需在施工现场采用砌块砌筑成型，因此墙板单元间的滑动缝也需在施工现场进行安装铺设，存在墙体装配化程度低的不足。进一步的，相较于目前较多采用的竖条型装配式板材，现有技术方案中的装配式减震填充墙通常采用横向板材，而板材形式的不同将造成与现有施工工艺的不协同。特别地，如图3所示，当在较大跨度的框架内安装横向减震墙板单元时，往往较难实现横向减震墙板单元间的横向连续性拼接，因此现有技术方案的减震填充墙只适合较小跨度的建筑墙板(如楼梯间墙板)，难以适配目前大跨度、大空间的建筑需求。
[0007]2.结构抗侧能力弱：传统填充墙与框架主体往往具有可靠的连接以避免墙体发生面外倒塌，因此填充墙具备一定的抗侧能力，在实际地震作用下其与框架主体共同承担水平荷载。此外，合理考虑填充墙的抗侧能力仍有助于提高结构的韧性和减小主体结构构件的截面尺寸。然而，现有技术方案的减震填充墙的抗侧能力主要取决于墙板单元间滑动缝的减震层的剪切刚度，而该剪切刚度远小于传统墙体的抗侧刚度，因此当结构采用现有技
术方案时其抗侧能力通常较弱。
[0008]3.震后功能恢复难：在震后总修复成本中，用于修复震后填充墙、水电暖通管线的经济、时间成本通常占比较大，且恢复难度高。如前所述，现有技术方案通过在墙体不同高度处设置横向滑动缝将填充墙分割为多个墙板单元；然而，水电暖通管线往往被埋置于墙面内，当结构遭受地震作用时，墙板单元将沿横向滑动缝形成人工滑动裂缝，造成墙板面层和水电暖通管线发生损伤。此外，由于现有技术方案的减震填充墙在地震作用下发生滑动，所以地震后墙体的残余位移较大，难以快速恢复至地震前状态(图4)。
[0009]4.双向变形协同差：实际地震中，填充墙总是同时受到面内和面外两个方向的耦合作用，面内损伤会影响面外承载力，面外损伤同样会影响面内行为。对于竖向减震墙板单元构造，其墙板单元通常上下均采用销轴连接或刚性连接，因此当有面内、面外荷载耦合作用时，墙板单元极易出现损伤。对于横向减震墙板单元构造，其墙板单元通常仅一侧与框架主体可靠连接，因此并未较好的考虑减震填充墙的双向变形协同：如图5所示，现有技术方案的横向减震墙板单元由于独特的构造形式，其仅在面内作用下就存在发生面外位移的可能性，这将对墙体的面外安全性带来极大隐患；此外，上述现象仍进一步表明现有技术方案的面外承载性能较差，即减震填充墙一旦受到面内、面外荷载的耦合作用，减震填充墙沿滑动缝的变形、耗能机制将被显著改变，造成双向变形协同差的问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供一种抗减震协同的预制装配式填充墙板
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框架结构及其施工方法，能够在保证建筑使用功能、提高施工质量和装配率、增加一定抗侧能力的同时，提高墙体在面内、面外荷载作用下的双向变形协同性能，实现地震下抵抗地震作用(抗震)、耗散地震输入能量(减震)、降低墙体损伤(损伤控制)和地震后减小结构残余位移降低修复成本(可恢复)的多目标协同。
[0011]本专利技术提供的技术方案如图6所示，该技术方案结合现有抗震设计方法，设置小震抗震工作状态与中大震减震工作状态。
[0012]当预制装配式填充墙板
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框架结构遭受小震地震作用时，预制装配式填充墙板与框架主体结构处于小震抗震工作状态，该状态下结构均保持弹性工作状态。如图7等效力学示意图所示，小震抗震工作状态下预制装配式填充墙板组不发生滑动滞回耗能，因此其在框架主体内可等效为双斜压杆模型，可为结构提供一定的抗侧刚度，有助于限制层间位移角，保证结构的正常使用功能。
[0013]如图8所示，当预制装配式填充墙板
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框架结构遭受中大震地震作用时，填充墙板按刚度分配得到的层间剪力进一步增大，当墙板克服由碟簧组件最大预压力组成的临界起滑力后，墙板在框架主体带动下将沿底部减震层发生滑动滞回耗能，碟簧组件将发生往复压缩变形消耗少量地震输入能量，使结构进入中大震减震工作状态。中大震减震工作状态下，结构的整体抗侧刚度降低，地震输入能量减小，将有效避免墙体因承受过大层间剪力而发生墙体损伤与破坏。进一步的，由于预制装配式填充墙板与框架主体主要采用柔性连接，故有助于“强柱弱梁”设计理念的实现，当墙体发生滑动滞回耗能时，填充墙与框架间的强约束效应被显著释放，该效应的释放将有效缓解填充墙因竖向布置不连续和平面布置不均匀而造成的刚度突变显著、顶层位移大、层间位移超限和扭转不规则等问题。特别地，当墙
体受到面内、面外荷载的双向耦合作用时，本专利技术提出的预制装配式填充墙板将允许墙板在底部发生一定的面外转动，在保证墙体损伤控制和面外承载力的同时，不影响墙板在面内的滑动滞回耗能性能，如图9所示。
[0014]地震作用后，现有技术方案的减震填充墙构造通常具有较大的震后残余位移δ0，如图10中虚线填充墙
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框架结构所示。当采用本专利技术提供的技术方案时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.抗减震协同的预制装配式填充墙板
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框架结构，其特征在于，包括框架主体、预制装配式填充墙板组、墙板组卡件(9)、碟簧组件(10)和U型连接件(12)，预制装配式填充墙板组设置在框架主体内，预制装配式填充墙板组顶部左右两侧与框架主体之间均设置有所述墙板组卡件(9)，下部左右两侧与框架主体之间均设置有所述碟簧组件(10)，每个蝶簧组件(10)均包括碟簧盒(101)、碟簧(102)和碟簧垫板(103)，碟簧盒(101)用于与框架主体固定连接，所述碟簧为预压状态，碟簧(102)位于碟簧碟簧盒(101)和碟簧垫板(103)围成的空腔内，碟簧垫板(103)活动设置且与预制装配式填充墙板组接触；预制装配式填充墙板组包括多个竖向子墙板，相邻竖向子墙板之间插接连接，每个竖向子墙板的顶部与框架主体之间均通过所述U型连接件(12)连接，底部通过现浇细石混凝土(11)与框架主体连接。2.根据权利要求1所述的抗减震协同的预制装配式填充墙板
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框架结构，其特征在于，每个竖向子墙板的侧壁设置有插接凸条或插接凹槽，相邻竖向子墙板之间通过插接凸条和插接凹槽配合实现插接连接。3.根据权利要求1所述的抗减震协同的预制装配式填充墙板
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框架结构，其特征在于，每个竖向子墙板均包括由上到下设置的主板、减震层和副板，主板底部设半圆形凹槽，所述副板顶部设半圆形凸条，主板和副板通过半圆形凹槽和半圆形凸条配合连接，主板可沿副板顶部的半圆型凸条发生转动，且减震层设置在主板和副板的连接处。4.根据权利要求3所述的抗减震协同的预制装配式填充墙板
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框架结构，其特征在于，每个竖向子墙板的副板的底部还设置有凸条，用于与现浇细石混凝土(11)形成剪力键，所述剪力键和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊贤，秦昊，姚祥坤，罗智，蒋克柱，袁国辉，陈维杰，韩伟，
申请(专利权)人：中建四局绿色建筑科技广东有限公司中国建筑第四工程局有限公司北京堡瑞思减震科技有限公司，
类型：发明
国别省市：