一种钢框架可恢复功能强韧性复合材料抗侧力墙
阅读说明：本技术 一种钢框架可恢复功能强韧性复合材料抗侧力墙 (Steel frame recoverable functional strong toughness composite material side force resisting wall ) 是由 白亮 杨磊 魏会林 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：一种钢框架可恢复功能强韧性复合材料抗侧力墙,包括钢框架柱、钢框架梁和强韧性复合材料抗侧力墙；若干钢框架柱和若干钢框架梁围成网格型的矩形框架；强韧性复合材料抗侧力墙设置在网格内。钢框架梁与预先制作完成的强韧性复合材料抗侧力墙采用长圆孔螺栓连接,实现钢框架与抗侧力墙同步安装,缩短施工周期,可满足地震后抗侧力墙的更换及维修要求,实现功能恢复。(A steel frame recoverable functional strong toughness composite material lateral force resisting wall comprises steel frame columns, steel frame beams and a strong toughness composite material lateral force resisting wall; a grid-type rectangular frame is formed by the surrounding of the steel frame columns and the steel frame beams; the side force resisting wall made of the high-toughness composite material is arranged in the grid. The steel frame beam and the prefabricated strong-toughness composite material side-force resisting wall are connected through the long round hole bolts, so that the steel frame and the side-force resisting wall are installed synchronously, the construction period is shortened, the requirements of replacement and maintenance of the side-force resisting wall after an earthquake can be met, and the function recovery is realized.)
技术领域
本发明属于建筑抗震技术领域，具体涉及一种钢框架可恢复功能强韧性复合材料抗侧力墙。
背景技术
钢框架填充混凝土墙是一种常见的结构，但混凝土材料易开裂、延性差，与钢框架的变形能力严重不匹配，地震作用下混凝土墙极易产生宽裂缝，混凝土墙受压区压溃，混凝土墙损伤大，会较早退出工作，地震后无法恢复功能。对于钢框架填充混凝土墙，通过焊接栓钉将混凝土墙全部填充在钢框架内，混凝土墙只能在钢框架安装完成后再进行现场浇筑，施工周期长，地震后混凝土墙无法进行更换及维修。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢框架可恢复功能强韧性复合材料抗侧力墙，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钢框架可恢复功能强韧性复合材料抗侧力墙，包括钢框架柱、钢框架梁和强韧性复合材料抗侧力墙；若干钢框架柱和若干钢框架梁围成网格型的矩形框架；强韧性复合材料抗侧力墙设置在网格内。
进一步的，钢框架梁下翼缘处焊接连接钢板，强韧性复合材料抗侧力墙顶部预埋有T形钢板，T形钢板与连接钢板通过长圆孔螺栓连接。
进一步的，强韧性复合材料抗侧力墙底部设置底座梁，底座梁通过螺栓与钢框架梁上翼缘连接。
进一步的，强韧性复合材料抗侧力墙通过设置预埋锚筋将T形钢板与底座梁栓接于强韧性复合材料抗侧力墙两端。
进一步的，强韧性复合材料抗侧力墙内部设有钢筋网，钢筋网与强韧性复合材料具有良好的粘结能力。
进一步的，强韧性复合材料抗侧力墙为水泥、粉煤灰、石英砂、减水剂、水以及聚丙烯纤维材料复合而成，各组份按质量百分比计为：水泥：水：粉煤灰：石英砂：外加剂＝1：0.64：1.81：1.70：0.003，聚丙烯纤维的体积比为0.5％。
进一步的，水泥为P.O.52.5级硅酸盐水泥；粉煤灰为I级粉煤灰；石英砂的平均粒径为110μm，最大粒径为200μm；聚丙烯纤维直径为30μm，长度为12mm，抗拉强度为800Mpa，弹性模量为6.5GPa。
进一步的，钢框架柱和钢框架梁通过螺栓连接。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
1)钢框架梁与预先制作完成的强韧性复合材料抗侧力墙采用长圆孔螺栓连接，实现钢框架与抗侧力墙同步安装，缩短施工周期，可满足地震后抗侧力墙的更换及维修要求，实现功能恢复。
2)强韧性复合材料有效地提高抗侧力墙的耗能能力、韧性、变形能力和耐损伤能力，在地震作用下，强韧性复合材料抗侧力墙可作为耗能元件实现能量耗散，对钢框架提供保护，可有效提高钢框架承载力及刚度。强韧性复合材料抗侧力墙具有优秀的变形能力，能够与钢框架协同变形，共同工作，减缓地震下钢框架的地震反应，提高结构抗震性能。地震荷载作用下强韧性复合材料抗侧力墙仅表面有多重细微裂缝，抗侧力墙耐损伤能力强，抗侧力墙无需修补或稍微修补便可恢复功能。
3)强韧性复合材料抗侧力墙通过长圆孔螺栓与钢框架梁连接，可以通过调整墙体高宽比来满足钢框架承载力及刚度需求，而且可根据门窗位置，灵活调整强韧性复合材料抗侧力墙的位置。
4)强韧性复合材料抗侧力墙作为预制装配化构件，可根据客户需求，实现标准化生产，制作完成后在现场与钢框架进行同步安装，有效缩短现场施工周期。
综上所述，本发明可克服现有混凝土墙与钢框架变形能力不匹配、易于产生宽裂缝、无法同步安装，及地震后墙体不易更换及修复的缺点，极大提升了钢框架抗侧力墙的抗震性能，做到地震后抗侧力墙的更换与维修，实现功能快速有效的恢复。
附图说明
图1为本发明的三维示意图
图2为超强韧性复合材料墙与钢框架连接构造图
图3为钢框架梁柱节点构造图
图4为图2的A-A
图5为图2的B-B向剖视图
图6为T形钢板及长圆孔细节图
其中：1是钢框架柱、2是钢框架梁、3是强韧性复合材料抗侧力墙、4是长圆孔螺栓、5是连接板、6是T形钢板、7是底座梁、8是预埋铆筋、9是钢筋网。
具体实施方式
本发明提供一种钢框架可恢复强韧性复合材料抗侧力墙，下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
一种钢框架可恢复功能强韧性复合材料抗侧力墙，主要包括钢框架梁、钢框架柱及强韧性复合材料抗侧力墙。
钢框架是由上下钢框架梁及左右钢框架柱构成，钢框架梁与钢框架柱节点由高强螺栓连接。强韧性复合材料抗侧力墙通过长圆孔螺栓仅与钢框架梁连接而不与钢框架柱连接，采用此种连接方式可以通过调整墙体高宽比来满足钢框架承载力及刚度需求，而且可根据建筑门窗的位置，来灵活改变强韧性复合材料抗侧力墙的位置，满足日常使用需要。
具体的，强韧性复合材料抗侧力墙内部设有预埋铆筋，预埋铆筋将T形钢板及底座梁栓接于墙体两端，使得与强韧性复合材料抗侧力墙形成一体。
T形钢板采用长圆孔螺栓与钢框架梁下翼缘处的连接板连接，底座梁采用高强螺栓与钢框架梁上翼缘连接。
进一步的，所述的强韧性复合材料抗侧力墙由强韧性复合材料浇筑而成，强韧性复合材料由水泥、粉煤灰、石英砂、减水剂、水以及聚丙烯纤维等材料复合而成。经过多次试验，强韧性复合材料各组份按质量百分比计为：水泥：水：粉煤灰：石英砂：外加剂＝1：0.64：1.81：1.70：0.003，聚丙烯纤维的体积比为0.5％。水泥为P.O.52.5级硅酸盐水泥；粉煤灰为I级粉煤灰；上述砂子的平均粒径为110μm，最大粒径为200μm；聚丙烯纤维直径为30μm、长度为12mm、抗拉强度为800Mpa、弹性模量为6.5GPa。
实例：
基于本发明的技术方案，如图1、2、3及4所示，具体的施工方法如下：
钢框架层高3300mm，跨度3900mm，钢材选用Q345B级。钢框架梁、柱的连接设计依照“强节点弱构件”的原则进行设计。
强韧性复合材料抗侧力墙高2560mm，宽1200mm，厚度130mm，并在墙体内部铺设钢筋网。强韧性复合材料抗侧力墙体顶部设置预埋T形钢板，底部设置底座梁。T形钢板腹板与连接板预留长圆孔，T形板翼缘板与底座梁翼缘板预留螺栓孔。强韧性复合材料抗侧力墙体顶部及底部均设置预埋铆筋，通过预埋铆筋将T形钢板及底座梁与墙体连接。
采用10.9级M22高强螺栓分别将钢框架梁下翼缘处的连接板和预埋在强韧性复合材料抗侧力墙顶部的T形钢板进行连接，以及将强韧性复合材料抗侧力墙底座梁与钢框架上翼缘进行连接。
强韧性复合材料破坏时表现为多缝开裂，不会出现混凝土的压溃现象，具有良好的耗能能力。强韧性复合材料抗侧力墙具有优秀的变形能力，与钢框架之间具有良好的协同变形能力，提高钢框架承载力及刚度。强韧性复合材料抗侧力墙耗能能力好，可作为耗能元件对钢框架提供保护，，减轻地震下钢框架结构的地震反应，有效实现功能恢复。综上所述，钢框架强韧性复合材料抗侧力墙充分发挥了钢结构与强韧性复合材料的优点，利用强韧性复合材料的强韧性和高耐损伤能力，从根本上克服传统混凝土填充墙的缺点，具有广泛的应用前景。
以上是本发明的一个经典的实施案例及技术思想，未提到的具体尺寸并不能限定本发明的保护范围。凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均应属于本发明权利要求书的保护范围之内。
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