一种具有自复位及防撞功能的墙体耗能结构的制作方法

1.本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种具有自复位及防撞功能的墙体耗能结构。


背景技术：

2.我国建筑物的结构类型大部分以钢筋混凝土结构为主，相比于早期的砖木结构，其在防潮、防火、保温等性能方面有了极大的提升，但在抗震、防撞方面一直存在着缺陷。在自然灾害方面，由于的地震的不确定性和复杂性，结构在地震中受到的变形或破坏，地震后难以修复，有的建筑物虽进行修复但也难以达到最初使用状态，有的建筑物则直接推倒重建，对生命安全及财产都造成了巨大影响。当墙体受到撞击时，墙体结构受损一般较严重，造成财产损失，且威胁人身安全。且现有墙体耗能结构在震后修复较麻烦，墙体主体部件的变形较大，容易对墙体的主体结构造成损害。
3.如专利“cn106906910a”公开了一种具有自复位功能的框架结构，包括二工字形柱、一t形上杆、一t形下杆和至少一耗能连接件；二工字形柱竖直放置于混凝土基础上，每一加劲肋板均通过一预应力筋与混凝土基础相连，t形上杆通过其两端的上端板的上耳板与所述二工字型柱铰接，t型下杆通过其两端的下端板的下耳板与所述二工字型柱铰接；t型上杆与t型下杆上下平行设置并具有间隙，且t型上杆的上腹板与t型下杆的下腹板通过至少一耗能连接件相连。该发明中的框架结构可以实现对建筑物墙体的自复位功能，但整体结构复杂，自复位性能差，震后修复麻烦，且不具有防撞功能。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于，提出一种结构简单、地震主体零件形变小、震后修复简单，且具有自复位及防撞功能的墙体耗能结构。
5.本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种具有自复位及防撞功能的墙体耗能结构，包括有：
6.设置在墙体基础上的底座；
7.呈间隔设置的第一立柱和第二立柱，均铰接在所述底座上；
8.横梁，铰接在所述第一立柱和第二立柱之间；
9.预应力网，包括有多根横向预应力筋和多根纵向预应力筋，所述横向预应力筋连接在所述第一立柱和所述第二立柱之间，所述纵向预应力筋连接在所述墙体基础与所述横梁之间；
10.耗能装置，设置在所述预应力网上，包括有两连接板和设置在两所述连接板之间的弹性件。
11.进一步地，所述预应力网包括有：呈并排设置的第一层所述横向预应力筋和第二层所述横向预应力筋，以及呈并排设置的第一层所述纵向预应力筋和第二层所述纵向预应力筋。
12.进一步地，第一层所述横向预应力筋和第一层所述纵向预应力筋呈交错设置，第二层所述横向预应力筋和第二层所述纵向预应力筋呈交错设置；
13.其中，一所述连接板设置在第一层所述横向预应力筋和第一层所述纵向预应力筋上，另一所述连接板设置在第二层所述横向预应力筋和第二层所述纵向预应力筋上。
14.进一步地，所述纵向预应力筋上设有多个第一弯折部，所述横向预应力筋上设有多个第二弯折部，且所述第一弯折部和所述第二弯折部活动相抵。
15.进一步地，相邻两所述第一弯折部的弯折方向相反，相邻两所述第二弯折部的弯折方向相反。
16.进一步地，所述耗能装置还包括连接件，两所述连接板通过所述连接件连接；且所述耗能装置的数量设有多个。
17.进一步地，所述底座上设有两第一铰接部，所述第一立柱和第二立柱两者的一端设有第二铰接部，两者的另一端设有第三铰接部，所述横梁的两端各设有一第四铰接部；
18.所述第一立柱上的第二铰接部与一所述第一铰接部铰接，第一立柱上的第三铰接部与一所述第四铰接部铰接；所述第二立柱上的第二铰接部与另一所述第一铰接部铰接，第二立柱上的第三铰接部与另一所述第四铰接部铰接。
19.进一步地，所述横梁呈工字型设置，包括第一腹板和连接在所述第一腹板两侧的两第一翼板；
20.所述纵向预应力筋的一端固定在墙体基础上，纵向预应力筋的另一端连接在所述第一翼板上。
21.进一步地，所述第一立柱和第二立柱均呈工字型设置，所述第一立柱包括第二腹板和连接在所述第二腹板两侧的两第二翼板，所述第二立柱包括第三腹板和连接在所述第三腹板两侧的两第三翼板；
22.所述横向预应力筋的两端分别连接在所述第二翼板和所述第三翼板上。
23.进一步地，两所述第一翼板、两所述第二翼板以及两所述第三翼板之间均间隔设置有多个加劲肋。
24.进一步地，所述第一预应力筋与所述第一腹板平行设置，所述第二预应力筋与所述第二腹板和所述第三腹板平行设置。
25.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
26.本发明中，通过第一立柱与底座之间、第二立柱与底座之间，以及横梁与第一立柱和第二立柱的铰接，形成全铰接的方案，使底座上的第一立柱、第二立柱和横梁之间可以相对运动，横梁与第一立柱和第二立柱只传递垂直剪力，不传递弯矩，具备自复位的条件；且在第一立柱和第二立柱之间设置了两层横向预应力筋，在墙体基础与横梁之间设置了两层纵向预应力筋，即形成双层的预应力网结构，在预应力网的结构平面内提供自复位的恢复力，在结构平面外具有防撞功能，即使得本耗能结构不仅具有自复位功能，还能具有防撞功能，安全性能高，当受到撞击时，预应力网能将大部分能量耗散，实现防撞功能。在双层的预应力网上设置了耗能装置，该耗能装置的数量可以通过要求耗能结构所能承受的震强来决定，调节方便；耗能装置包括两连接板，即铝板，和设置在预应力网上，夹持在两连接板之间的弹性件(即弹性材料)，在地震发生时，预应力筋发生抖动，进而对预应力网上、两连接板之间的弹性材料进行振捣，将地震的能量耗散，预应力筋不会发生过大的变形，保证地震发
生时，主体零部件的形变小；由于弹性材料设置在双层预应力网上，通过螺栓将两连接板固定在双层预应力网上，将弹性材料保持住，在地震发生后，修复也非常方便。第一立柱、第二立柱和横梁均为工字梁，且均在腹板与翼板之间设置加劲肋，提高各梁、柱的稳定性和抗扭能力。
附图说明
27.图1为本发明墙体耗能结构的一种结构示意图(单排、省略了耗能装置)；
28.图2为本发明墙体耗能结构另一形式的示意图(双排、示意了耗能装置)；
29.图3为图2的主视图；
30.图4为横向预应力筋与纵向预应力筋连接节点的结构示意图；
31.图5为耗能装置的结构示意图(省略了弹性材料)；
32.图6为第一立柱及横梁的截面图。
33.图中：
34.1、墙体基础；
35.2、底座；20、第一铰接部；
36.3、第一立柱；30、第二铰接部；31、第三铰接部；32、第二腹板；33、第二翼板；34、加劲肋；
37.4、第二立柱；40、第三腹板；41、第三翼板；
38.5、横梁；50、第四铰接部；51、第一腹板；52、第一翼板；
39.6、预应力网；60、纵向预应力筋；61、横向预应力筋；600、第一弯折部；610、第二弯折部；
40.7、耗能装置；70、连接件；71、连接板。
具体实施方式
41.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
42.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
43.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普
通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
46.如图1
‑
图6所示，一种具有自复位及防撞功能的墙体耗能结构，包括：墙体基础1、底座2、第一立柱3、第二立柱4、横梁5、预应力网6和耗能装置7。其中：设置在墙体基础1上的底座2，该底座2可直接浇筑在墙体基础1上；呈间隔设置的第一立柱3和第二立柱4，均铰接在所述底座2上；横梁5，铰接在所述第一立柱3和第二立柱4之间；预应力网6，包括有多根横向预应力筋61和多根纵向预应力筋60，所述横向预应力筋61连接在所述第一立柱3和所述第二立柱4之间，所述纵向预应力筋60连接在所述墙体基础1与所述横梁5之间；耗能装置7，设置在所述预应力网6上，包括有两连接板71和设置在两所述连接板71之间的弹性件。即墙体基础1、第一立柱3、第二立柱4和横梁5合围呈一四边形结构，此四边形结构下使得横梁5与第一立柱3和第二立柱4之间只传递垂直剪力，不传递弯矩，且横梁5与第一立柱3和第二立柱4之间具备相对运动的条件；同时，在该四边形结构中设置预应力网6，分别连接在横梁5与墙体基础1之间，以及第一立柱3和第二立柱4之间，使此结构具有自复位功能；耗能装置7设置在预应力网6上，在地震反生时，起到耗能作用。需要解释地是，该弹性件为粘弹性材料，可附着在预应力网6上；当墙体受到冲击时，该弹性件被挤压，可形变，减少对墙体的损坏。连接件70穿设在预应力网6的间隙中，并连接两连接板71，且连接板71可与弹性件抵接，使涂抹的粘弹性材料的弹性件与预应力筋网6更好的接触，便于耗能。
47.本方案的预应力网6可以采用单排式，但最优采用双排式，当然，还可以在双排式的中间设置多排，其原理与双排式的类似。
48.如图2
‑
图3所示，所述预应力网6包括有：呈并排设置的第一层所述横向预应力筋61和第二层所述横向预应力筋61，以及呈并排设置的第一层所述纵向预应力筋60和第二层所述纵向预应力筋60。第一层所述横向预应力筋61和第一层所述纵向预应力筋60呈交错设置，第二层所述横向预应力筋61和第二层所述纵向预应力筋60呈交错设置；其中，一所述连接板71设置在第一层所述横向预应力筋61和第一层所述纵向预应力筋60上，另一所述连接板71设置在第二层所述横向预应力筋61和第二层所述纵向预应力筋60上。
49.在实际使用过程中，通过第一立柱3与底座2之间、第二立柱4与底座2之间，以及横梁5与第一立柱3和第二立柱4的铰接，形成全铰接的方案，使底座2上的第一立柱3、第二立柱4和横梁5之间可以相对运动，横梁5与第一立柱3和第二立柱4只传递垂直剪力，不传递弯矩，具备自复位的条件；且在第一立柱3和第二立柱4之间设置了两层横向预应力筋61，在墙体基础1与横梁5之间设置了两层纵向预应力筋60，即形成双层的预应力网6结构，在预应力网6的结构平面内提供自复位的恢复力，在结构平面外具有防撞功能，即使得本耗能结构不仅具有自复位功能，还能具有防撞功能，安全性能高，当受到撞击时，预应力网6能将大部分能量耗散，实现防撞功能。
50.如图4所示，所述纵向预应力筋60上设有多个第一弯折部600，所述横向预应力筋61上设有多个第二弯折部610，且所述第一弯折部600和所述第二弯折部610活动相抵。具体地，相邻两所述第一弯折部600的弯折方向相反，相邻两所述第二弯折部610的弯折方向相反。这样设置可以在发生地震时，也可防止横向预应力筋61和纵向预应力筋60发生大的形变，提高预应力网6的强度和稳定性。具体地，纵向预应力筋60上设有第一弯折部600，横向预应力筋61上设有第二弯折部610，第一弯折部600与第二弯折部610抵接。通过该连接方
式，使预应力网6受力时，保持整体结构稳定性；且便于在纵向预应力筋60与横向预应力筋61连接节点处用铁丝固定，从而便于涂抹弹性件。
51.如图5所示，所述耗能装置7还包括连接件70，两所述连接板71通过所述连接件70连接；且所述耗能装置7的数量设有多个。其中，该耗能装置7的数量可以通过要求耗能结构所能承受的震强来决定，调节方便。
52.如图1
‑
图3所示，所述底座2上设有两第一铰接部20，所述第一立柱3和第二立柱4两者的一端设有第二铰接部30，两者的另一端设有第三铰接部31，所述横梁5的两端各设有一第四铰接部50；所述第一立柱3上的第二铰接部30与一所述第一铰接部20铰接，第一立柱3上的第三铰接部31与一所述第四铰接部50铰接；所述第二立柱4上的第二铰接部30与另一所述第一铰接部20铰接，第二立柱4上的第三铰接部31与另一所述第四铰接部50铰接。具体为，在第一铰接部20、第二铰接部30、第三铰接部31与第四铰接部50上开设连接孔，第一铰接部20与第二铰接部30通过销轴穿设在连接孔中铰接，第三铰接部31与第四铰接部50通过销轴穿设在连接孔中铰接。
53.如图2
‑
图3和图6所示，所述横梁5呈工字型设置，包括第一腹板51和连接在所述第一腹板51两侧的两第一翼板52；所述纵向预应力筋60的一端固定在墙体基础1上，纵向预应力筋60的另一端连接在所述第一翼板52上。且所述第一立柱3和第二立柱4均呈工字型设置，即横梁5、第一立柱3和第二立柱4均为工字梁，提高梁和柱的稳定性和抗扭性能。所述第一立柱3包括第二腹板32和连接在所述第二腹板32两侧的两第二翼板33，所述第二立柱4包括第三腹板40和连接在所述第三腹板40两侧的两第三翼板41；所述横向预应力筋61的两端分别连接在所述第二翼板33和所述第三翼板41上。优选地，两所述第一翼板52、两所述第二翼板33以及两所述第三翼板41之间均间隔设置有多个加劲肋34。其中，第二预应力筋61与第二腹板32和第三腹板40平行设置，保证横梁5、第一立柱3和第二立柱4之间转动的顺畅性。两第一翼板52、两第二翼板33以及两第三翼板41之间均连接有加劲肋34，加劲肋34位于各腹板两侧成对配置，提高梁和柱的稳定性和抗扭性能。
54.在实际使用过程中，在双层的预应力网6上设置了耗能装置7，该耗能装置7的数量可以通过要求耗能结构所能承受的震强来决定，调节方便；耗能装置7包括两连接板71，即铝板，和设置在预应力网6上，夹持在两连接板71之间的弹性件(即弹性材料)，在地震发生时，预应力筋发生抖动，进而对预应力网6上、两连接板71之间的弹性材料进行振捣，将地震的能量耗散，预应力筋不会发生过大的变形，保证地震发生时，主体零部件的形变小；由于弹性材料设置在双层预应力网6上，通过螺栓将两连接板71固定在双层预应力网6上，将弹性材料保持住，在地震发生后，修复也非常方便。第一立柱3、第二立柱4和横梁5均为工字梁，且均在腹板与翼板之间设置加劲肋34，提高各梁、柱的稳定性和抗扭能力。
55.本方案中，该耗能结构具有自复位及防撞功能，主要用于建筑物墙体中，可解决自然以及人为所给建筑结构带来的危害，保护人民的生命财产安全；且该结构整体简单，便于制造，自复位及防撞性能好。
56.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。