一种自复位可更换剪力墙连梁及其装配方法
阅读说明：本技术 一种自复位可更换剪力墙连梁及其装配方法 (Self-resetting replaceable shear wall coupling beam and assembling method thereof ) 是由 蔡小宁 徐震 何永福 胡永涛 马儒琛 巩妮娜 付怀合 王美玲 高兆福 蒋凯杰 鲍 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及建筑技术领域,具体公开了一种自复位可更换剪力墙连梁及其装配方法；包括预制混凝土剪力墙、预制混凝土连梁以及用于连接预制混凝土剪力墙和预制混凝土连梁的墙梁连接组件；其中所述墙梁连接组件包括能耗槽钢、UHTCC填充块、后浇块、剪力墙连接板、连梁连接板、预埋矩形钢板、预埋梯形钢板、方形钢筒以及水平无粘结预应力钢筋；本发明公开的自复位可更换剪力墙连梁极大增加了剪力墙结构的耗能能力,并且震后也便于更换；另外由于使用的预制混凝土剪力墙、预制混凝土连梁均是采用预制构件,也极大提高了整个装配速率,简化了装配步骤。(The invention relates to the technical field of buildings, and particularly discloses a self-resetting replaceable shear wall coupling beam and an assembling method thereof; the prefabricated concrete shear wall comprises a prefabricated concrete shear wall, a prefabricated concrete connecting beam and a wall beam connecting assembly for connecting the prefabricated concrete shear wall and the prefabricated concrete connecting beam; the wall beam connecting assembly comprises energy consumption channel steel, a UHTCC (ultra high temperature coefficient of transmission) filling block, a post-cast block, a shear wall connecting plate, a connecting beam connecting plate, a pre-embedded rectangular steel plate, a pre-embedded trapezoidal steel plate, a square steel cylinder and horizontal unbonded prestressed steel bars; the self-resetting replaceable shear wall connecting beam greatly increases the energy consumption capacity of the shear wall structure, and is convenient to replace after an earthquake; in addition, as the used precast concrete shear wall and the precast concrete connecting beam both adopt precast components, the whole assembly rate is greatly improved, and the assembly steps are simplified.)
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，具体公开了一种自复位可更换剪力墙连梁及其装配方法。
背景技术
我国建筑工业化水平相对较低，预制装配技术相对落后，随着我国经济的发展，建筑工业化已成为建筑产业的发展方向和必然趋势。我国属于多发地震国家，因此预制结构需要考虑其抗震性能。
在装配式建筑中，特别是高层与超高层建筑中，应用混凝土剪力墙越来越普遍。而连梁是装配式建筑混凝土剪力墙中的耗能构件，连梁对建筑整体抗震性能有直接影响作用。作为装配式建筑混凝土剪力墙的第一道耗能抗震防线，连梁的设计通常需要遵循大震不倒、中震可修、小震弹性的原则，在发生地震时，连梁的梁端会有塑性铰出现，对地震能量进行耗散，以避免过早发生墙肢的破坏。
传统的装配式结构通过延性设计避免结构发生脆性破坏甚至倒塌，允许结构主要抗侧力构件发生塑性变形以耗散输入结构中的地震能量，由于破坏位置的特殊性以及破坏的严重性，导致震后结构的残余位移很大，使其难以加固修复，最后整个结构只能被推倒重建，造成了巨大的浪费。虽然预应力自复位结构具有良好的自复位能力，但结构的耗能能力较差，为了控制结构的最大变形，需要附加耗能部件增强结构的耗能。
申请号为CN201910067937.3的发明专利就公开了一种自复位剪切耗能型可更换连梁，包括半嵌固在剪力墙墙肢中的非耗能段型钢连梁，以及可更换段耗能连梁，非可更换段两端与可更换段螺栓固定连接。可更换段包括两个自复位剪切耗能阻尼器通过传动杆与外层工字钢相连。随着联肢剪力墙的两个墙肢发生相对运动，可更换连梁端发生变形，通过传动杆引起内部自复位剪切耗能型阻尼器发生轴向相对运动，通过阻尼器内部环状剪切铅块的剪切变形和外部配置的圆柱螺旋弹簧波纹管的轴向变形消耗能量，在地震作用之后通过形状记忆合金使阻尼器恢复部分原有振动特性。该发明虽然具有自复位、耗能强度大、适应不同振动强度、破坏位置可控、可更换等优点，但是结构的耗能能力较差，为了控制结构的最大变形，需要附加耗能部件增强结构的耗能。因此，针对现有自复位剪切耗能型可更换连梁的不足，本发明提出了一种能够解决上述技术问题的自复位可更换剪力墙连梁及其装配方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有自复位剪切耗能型可更换连梁的在背景技术中提出的不足，设计了一种能够解决上述技术问题的自复位可更换剪力墙连梁及其装配方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自复位可更换剪力墙连梁，包括预制混凝土剪力墙、预制混凝土连梁以及用于连接预制混凝土剪力墙和预制混凝土连梁的墙梁连接组件；
其中，所述墙梁连接组件包括能耗槽钢、UHTCC填充块、后浇块、剪力墙连接板、连梁连接板、预埋矩形钢板、预埋梯形钢板、方形钢筒以及水平无粘结预应力钢筋，所述预制混凝土剪力墙的侧面上端开设有安装槽，所述剪力墙连接板与预埋矩形钢板的内侧面垂直相焊接，且所述预埋矩形钢板预埋在安装槽中，所述剪力墙连接板通过预埋矩形钢板的连接作用固定嵌入安装槽中设置，所述后浇块设置在剪力墙连接板的上下两端与安装槽之间预留的空隙中；
所述方形钢筒的一端设置在剪力墙连接板的中间内凹处，且在所述方形钢筒端部与剪力墙连接板中间内凹处的上下空隙中设置有UHTCC填充块，所述方形钢筒的另一端伸入预制混凝土连梁的端面中固定设置；
位于所述剪力墙连接板与预制混凝土连梁端面之间的方形钢筒上下表面均设置有一个能耗槽钢，且两个所述能耗槽钢以方形钢筒为对称轴呈镜像对称设置，所述能耗槽钢的底壁上前后间隔开设有多个条形口，每个所述条形口中均设置有第一螺栓，且第一螺栓穿过上下两个能耗槽钢中的条形口、方形钢筒设置，所述能耗槽钢的一侧面通过第二螺栓与剪力墙连接板固定连接，所述能耗槽钢的另一侧面通过第二螺栓与连梁连接板固定连接，所述连梁连接板朝向预制混凝土连梁的侧面与预埋梯形钢板垂直焊接，所述预埋梯形钢板预埋嵌入预制混凝土连梁的端面中设置，上下两个所述连梁连接板与预制混凝土连梁的端面之间也设置有后浇块；
所述预制混凝土连梁中开设有水平贯穿整个预制混凝土连梁的预应力筋孔道，所述水平无粘结预应力钢筋设置在预应力筋孔道中，且水平无粘结预应力钢筋的两端穿过墙梁连接组件、预制混凝土剪力墙设置。
作为上述方法的进一步设置，包括两个预制混凝土剪力墙和一个预制混凝土连梁，所述预制混凝土连梁设置在两个预制混凝土剪力墙之间，且预制混凝土连梁的两端通过墙梁连接组件与两个预制混凝土连梁的上端相连接。
作为上述方法的进一步设置，左右所述两个预制混凝土剪力墙上开设有与预应力筋孔道对齐的外穿孔，所述剪力墙连接板、连梁连接板以及方形钢筒上也开设有用于衔接预应力筋孔道、外穿孔的内穿孔，所述水平无粘结预应力钢筋贯穿预应力筋孔道、外穿孔和内穿孔设置。
作为上述方法的进一步设置，所述预应力筋孔道开设在预制混凝土连梁的正中心位置处。
作为上述方法的进一步设置，所述第一螺栓为高强度长螺栓。
作为上述方法的进一步设置，所述耗能槽钢、剪力墙连接板和连梁连接板上均开设有用于安装第二螺栓的螺栓孔。
作为上述方法的进一步设置，所述方形钢筒的内部填充混凝土并与预制混凝土连梁形成整体。
作为上述方法的进一步设置，所述能耗槽钢的底壁上上开设的条形口为2-3个。
一种对上述自复位可更换剪力墙连梁的装配方法，包括如下步骤：
1)首先将预制混凝土剪力墙的底端通过灌浆套筒安装于地基上；
2)将UHTCC填充块先放置在剪力墙连接板内凹处的上下两侧，以便于吊装固定预制混凝土连梁；
3)将预制混凝土连梁水平吊装至预制混凝土剪力墙中间，使得方形钢筒端部处于两个UHTCC填充块之间，形成第一道耗能机制；
4)将两个耗能槽钢对称安装在方形钢筒、剪力墙连接板和连梁连接板之间，并通过螺栓对三者进行初步固定；
5)将一根无粘结预应力钢筋由左向右插入预应力筋孔道内部，并且将无粘结预应力筋张拉并锚固在两个所述预制剪力墙两侧；
6)使用高强螺栓将伸出预制混凝土剪力墙的无粘结预应力筋端部进行最终拧紧；
7)最后在剪力墙连接板与安装槽预留空隙中、连梁连接板与预制混凝土连梁端面间使用混凝土浇筑后浇块，形成整体。
作为上述方法的进一步设置，还包括在浇筑后浇块后对预应力筋孔道及接缝处进行填充胶凝材料。
本发明专利与传统技术相比，具有如下优势：
(1)本发明公开的自复位可更换剪力墙连梁能将剪力墙连梁结构的非线性变形集中于墙梁连接组件上，剪力墙和连梁多个主体保持弹性，利用无粘结预应力筋的回弹作用，结构整体残余变形小，可实现震后结构功能的迅速恢复；同时为了控制剪力墙连梁的最大变形，在预制混凝土连梁端部设置耗能槽钢，增强了剪力墙结构的耗能能力，明显提高了抗震性能，结构在地震作用下的最大位移进一步得到控制；在剪力墙连接板处设置UHTCC填充块，利用其先于耗能槽钢破坏的特点，增加了剪力墙结构的耗能能力，并且震后也便于更换。
(2)本发明公开的自复位可更换剪力墙连梁中的混凝土剪力墙与连梁是采用预制化装配形式，使用的预制混凝土剪力墙、预制混凝土连梁均是采用预制构件，由工厂统一生产并运输，在管理上减少分包单位，更易管理，从而大幅度提升了施工的效率，由于现场布置大量吊装机械施工，因此也极大提高了整个装配速率，简化了装配步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明图1中A处的放大结构示意图；
图3为本发明的主视内部平面结构示意图；
图4为本发明中墙梁连接组件安装后的结构示意图；
图5为本发明中墙梁连接组件安装后的侧视结构示意图；
图6为本发明中能耗槽钢的立体结构示意图；
图7为本发明中剪力墙连接板的立体结构示意图；
图8为本发明中方形钢筒的立体结构示意图；
图9为本发明中连梁连接板、预埋梯形钢板连接时的立体结构示意图；
图10为本发明去除墙梁连接组件后的立体结构示意图。
其中：
100-预制混凝土剪力墙，101-安装槽；
200-预制混凝土连梁，201-预应力筋孔道；
300-墙梁连接组件，301-能耗槽钢，3011-条形口，302-UHTCC填充块，303-后浇块，304-剪力墙连接板，305-连梁连接板，306-预埋矩形钢板，307-预埋梯形钢板，308-方形钢筒，309-水平无粘结预应力钢筋，310-第一螺栓，311-第二螺栓。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语″第一″、″第二″等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语″包括″和″具有″以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1～10，并结合实施例来详细说明本申请公开的自复位可更换剪力墙连梁。
实施例1
实施例1公开了一种自复位可更换剪力墙连梁，参考附图1和附图3，其主体包括预制混凝土剪力墙100、预制混凝土连梁200以及用于连接预制混凝土剪力墙100和预制混凝土连梁200的墙梁连接组件300。在具体设置时包括两个预制混凝土剪力墙100和一个预制混凝土连梁200，将预制混凝土连梁200设置在两个预制混凝土剪力墙100之间，并且预制混凝土连梁200的两端通过墙梁连接组件300与两个预制混凝土连梁200的上端相连接。
参考附图2、附图3和附图4，该墙梁连接组件300包括能耗槽钢301、UHTCC填充块302、后浇块303、剪力墙连接板304、连梁连接板305、预埋矩形钢板306、预埋梯形钢板307、方形钢筒308以及水平无粘结预应力钢筋309。
在预制混凝土剪力墙100的侧面上端开设有安装槽101，先将剪力墙连接板304与预埋矩形钢板306的内侧面垂直相焊接，然后将预埋矩形钢板306预埋在安装槽101中与预制混凝土剪力墙100一体化固定使得剪力墙连接板304通过预埋矩形钢板306的连接作用固定嵌入安装槽101中设置。然后将后浇块303设置在剪力墙连接板304的上下两端与安装槽101之间预留的空隙中。
同时，将方形钢筒308的一端设置在剪力墙连接板304的中间内凹处，其中剪力墙连接板304的结构可参考7，并且在方形钢筒308端部与剪力墙连接板304中间内凹处的上下空隙中设置有UHTCC填充块302。然后将方形钢筒308的另一端伸入预制混凝土连梁200的端面中固定设置。具体设置时，在方形钢筒308的内部填充混凝土，并且内部填充的混凝土与预制混凝土连梁200形成整体，从而实现方形钢筒308与预制混凝土连梁200的一体化固定连接。
参考附图2、附图4和附图6，在位于剪力墙连接板304与预制混凝土连梁200端面之间的方形钢筒308上下表面均设置有一个能耗槽钢301，并且两个能耗槽钢301以方形钢筒308为对称轴呈镜像对称设置。在能耗槽钢301的底壁上前后间隔开设有多个条形口3011，具体设置时条形口3011可设置为2-3个。在每个条形口3011中均设置有第一螺栓310，并且第一螺栓310穿过上下两个能耗槽钢301中的条形口、方形钢筒308设置，其中第一螺栓310为高强度长螺栓，通过上述第一螺栓310的作用能够将两个能耗槽钢301中的条形口、方形钢筒308之间进行固定连接安装。
另外，能耗槽钢301的一侧面通过第二螺栓311与剪力墙连接板304固定连接，而能耗槽钢301的另一侧面通过第二螺栓311与连梁连接板305固定连接，在具体设置过程中在耗能槽钢301、剪力墙连接板304和连梁连接板305上均开设有用于安装第二螺栓311的螺栓孔，通过将第二螺栓311设置在螺栓孔中实现三者之间的固定拆装连接。将连梁连接板305朝向预制混凝土连梁200的侧面与预埋梯形钢板307垂直焊接(参考附图9)，然后将预埋梯形钢板307预埋嵌入预制混凝土连梁200的端面中设置，并在上下两个连梁连接板305与预制混凝土连梁200的端面空隙之间也设置有后浇块303。
最后，参考附图1、附图3和附图10，在预制混凝土连梁200中开设有水平贯穿整个预制混凝土连梁200的预应力筋孔道201，水平无粘结预应力钢筋309设置在预应力筋孔道201中，并且水平无粘结预应力钢筋309的两端穿过墙梁连接组件300、预制混凝土剪力墙100设置。
在具体设置过程中，预应力筋孔道201开设在预制混凝土连梁200的正中心位置处。还在左右两个预制混凝土剪力墙100上开设有与预应力筋孔道201对齐的外穿孔，剪力墙连接板304、连梁连接板305以及方形钢筒308上也开设有用于衔接预应力筋孔道201、外穿孔的内穿孔，然后将水平无粘结预应力钢筋309贯穿预应力筋孔道201、外穿孔和内穿孔设置。
实施例2
实施例2公开了一种用于实施例1公开的自复位可更换剪力墙连梁的装配方法，包括如下步骤：
步骤一：首先，将预制混凝土剪力墙100的底端通过灌浆套筒安装于地基上。
步骤二：将UHTCC填充块302先放置在剪力墙连接板304内凹处的上下两侧，以便于吊装固定预制混凝土连梁。
步骤三：将预制混凝土连梁200水平吊装至预制混凝土剪力墙100中间，使得方形钢筒308端部处于两个UHTCC填充块302之间，形成第一道耗能机制。
步骤四：将两个耗能槽钢301对称安装在方形钢筒308、剪力墙连接板304和连梁连接板305之间，并通过螺栓对三者进行初步固定。
步骤五：将一根无粘结预应力钢筋309由左向右插入预应力筋孔道201内部，并且将无粘结预应力筋309张拉并锚固在两个预制剪力墙100两侧。
步骤六使用高强螺栓将伸出预制混凝土剪力墙100的无粘结预应力筋309端部进行最终拧紧；
步骤七：最后在剪力墙连接板304与安装槽预留空隙中、连梁连接板305与预制混凝土连梁200端面间使用混凝土浇筑后浇块303，形成整体。
步骤八：在浇筑后浇块303后对预应力筋孔道4及接缝处进行填充胶凝材料。
本发明实施例1公开的自复位可更换剪力墙连梁以及实施例2公开的装配方法，能将剪力墙连梁结构的非线性变形集中于连接处，剪力墙和连梁多个主体保持弹性，利用无粘结预应力筋的回弹作用，结构整体残余变形小，可实现震后结构功能的迅速恢复；同时为了控制剪力墙连梁的最大变形，在预制混凝土连梁端部设置耗能槽钢，增强了剪力墙结构的耗能能力，明显提高了抗震性能，结构在地震作用下的最大位移进一步得到控制；在剪力墙连接板处设置UHTCC填充块，利用其先于耗能槽钢破坏的特点，增加了剪力墙结构的耗能能力，震后也便于更换。另外，本发明的自复位可更换混凝土剪力墙与连梁是采用预制化装配形式，使用的预制混凝土剪力墙、预制混凝土连梁均是采用预制构件，由工厂统一生产并运输，在管理上减少分包单位，更易管理，从而大幅度提升了施工的效率，由于现场布置大量吊装机械施工，因此这种装配式更快捷。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。