一种装配式加劲张拉波纹板剪力墙结构的制作方法

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种装配式加劲张拉波纹板剪力墙结构。


背景技术：

2.剪力墙结构作为建筑结构中的竖向承重构件，既承受水平构件传来的竖向荷载，同时也承受水平方向的风荷载与地震作用，相较于框架结构有更好的抗侧能力。不锈钢材料内含有铬、镍等金属元素，在应用中展现了良好的耐腐蚀性、耐久性和韧性，且全寿命周期成本低、环境适用性较强，近年来在建筑领域的应用也取得了良好的社会经济效益。不锈钢板剪力墙相较于钢筋混凝土剪力墙具有自重轻，承载力高，抗震性能好，耐腐蚀，延性好的优点，适用于抗震性能要求较高的高层建筑。波纹不锈钢板的几何波折构造可以提高波纹钢板剪力墙的面外稳定性，有效抑制或减缓钢板在荷载作用下的面外屈曲。张拉筋可与波纹钢板形成一个整体，共同抵抗变形，同时可在外力撤去后帮助结构实现自复位。
3.角钢连接框架属于半刚性连接框架，能够同时传递剪力和弯矩。在发生结构破坏时，角钢连接件可以先于梁、柱等构件发生塑性变形，保障建筑结构主体框架的稳定性，提升结构耗能能力。基于此，研究一种装配式加劲张拉波纹板剪力墙结构是必要的。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明的目的在于提供一种装配式加劲张拉波纹板剪力墙结构，有效的解决了现有的装配式波纹板剪力墙结构稳定性差，使用寿命短，在受力变形后自恢复能力差问题。
5.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种装配式加劲张拉波纹板剪力墙结构，包括主体框架、张拉预应力筋、紧固件和波纹板；所述主体框架的相对梁上设置有多组对应的张拉孔，所述张拉预应力筋套装在张拉孔内，并通过锚具固定在张拉孔中；主体框架的相对柱之间设置有多组对应的固定孔，所述紧固件包括支撑夹持件和紧固杆，所述支撑夹持件间隔固定在张拉预应力筋上，所述紧固杆固定在支撑夹持件的两侧，并向主体框架外延伸，所述波纹板的凸部开设有与紧固杆相对应的紧固孔，两片所述波纹板的凹部通过螺栓固定在主体框架的固定孔内，且在固定状态下，紧固杆套装在紧固孔内，并在紧固杆的外侧施加限位螺母来压触波纹板，使两侧的波纹板之间形成多个限位张拉结构。
6.进一步的，在主体框架的梁柱连接节点处设置有加劲组件，所述加劲组件包括第一连接片、第二连接片、第一加劲片、第二加劲片和阻尼棒材；所述第一连接片和第二连接片分别用于固定在主体框架的连接节点处；所述第一加劲片和第二加劲片的一端对应固定在第一连接片和第二连接片上，加劲片的另一端与相应的固定片之间存在间隙；其中第一加劲片位于两侧，第二加劲片位于两片第一加劲片之间，在三片加劲片上开设有相对应的安装孔，所述阻尼棒材固定套装在安装孔内。
7.进一步的，所述第一连接片和第二连接片组合为l形的结构，其通过螺栓固定在两
侧的主体框架的柱节点上。
8.进一步的，所述第一加劲片和第二加劲片均为弧形的片状结构。
9.进一步的，所述片状结构的圆心处于第一连接片和第二连接片的连接处，所述安装孔在加劲片上间隔布置有多个，多个安装孔处于所述圆心的弧线上。
10.进一步的，所述阻尼棒材为sma材料制成的结构，其包括第一受力部、第二受力部和阻尼部；所述第二受力部套装在第二加劲片上，第一受力部适配的套装在第一加劲片上，所述阻尼部呈沙漏状结构，并连接在第一受力部和第二受力部之间，在第一受力部的端部固定连接有限位片。
11.进一步的，所述锚具包括锚环和夹片，所述锚环内布置有夹片结构，所述张拉预应力筋套装在锚环内，并被夹片咬合固定。
12.进一步的，所述支撑夹持件包括第一夹固片、第二夹固片和连接螺栓；所述第一夹固片和第二夹固片的相对面上设置有对应的锚固槽和连接孔，其中锚固槽位于中部，连接孔处于两侧，张拉预应力筋被两锚固槽夹紧，所述连接螺栓连接在两侧的连接孔内，并将两锚固片固定组合在一起。
13.进一步的，所述张拉预应力筋为预应力钢绞线；在预应力钢绞线上间隔布置有用于标记紧固件安装位置的标识。
14.进一步的，所述紧固杆的两端均设置有螺纹结构，其中内螺纹段螺纹连接在支撑夹持件的外侧面，外螺纹段延伸处波纹板外，并用于施加螺母。
15.上述技术方案的有益效果是：本发明本专利旨在基于装配式加劲角钢连接框架，设置张拉筋支撑的双腹板波纹不锈钢板剪力墙，运用加劲角钢提升框架的耗能能力,且通过波纹不锈钢板与不锈钢张拉筋的结合，提高结构的服役性能，使剪力墙结构具有更好的抗侧刚度与耗能能力。此外，不锈钢张拉筋可以为结构提供自复位驱动力，使得结构能够在震后恢复功能，延长结构的服役期限。
16.在实施时具有如下有益效果；（1）使用不锈钢材料制作梁柱框架、波纹钢板、预应力钢绞线、螺栓与新型加劲角钢，可以充分利用不锈钢材料的耐腐蚀与延性，显著延长结构的设计使用寿命，且结构服役结束后还能完全回收，全寿命周期成本低。
17.（2）新型加劲角钢包括：第一、第二加劲板及角钢和沙漏形阻尼棒材，仅沙漏形阻尼棒材使用sma材料，其余部分均采用不锈钢材料。框架结构的塑性变形会集中在角钢中的sma沙漏形棒材，sma棒材在具有良好的自复位能力，可以减轻地震作用对于结构的影响。
18.（3）波纹不锈钢板与梁柱框架形成一个整体，在地震作用下，张拉筋可以约束不锈钢板的平面外变形，同时给框架提供自复位驱动力，减少结构变形，并通过更换新型角钢，使得结构在震后可快速恢复功能。
19.（4）利用波纹不锈钢板抗侧力性能好，耗能能力强的特点，以波纹钢板剪力墙替代钢筋混凝土剪力墙，更加轻质高强，且具有更好的受力性能与抗侧刚度，具有极强的结构稳定性。
20.（5）新型加劲耗能角钢用于连接梁柱框架，在多遇地震下，能够起到良好的耗能作用。框架结构的塑性变形集中在新型加劲组件，减轻地震波对结构的影响，同时新型加劲组件在地震后可以实现自复位或快速更换。
21.（6）装配式结构可在工厂内完成加工，极大地减少现场作业。主要连接方式为螺栓连接，整体结构构造简洁，拆装方便，施工速度快，受力明确，方便结构损伤检测和震后修复。
22.（7）波纹不锈钢板两侧与箱形柱连接，构成墙体内部空腔，可根据需要填充保温隔热隔音材料，或者浇筑各种规格混凝土。
23.（8）整个结构为装配式，便于施工或震后修复。此外，不锈钢具有良好的耐久性，无需防腐蚀维护。
24.（9）结构受力性能可根据需要调整构件尺寸来调整。
附图说明
25.图1为本发明的整体结构示意图；图2为图1的正视结构示意图；图3为图1的俯视结构示意图；图4为本发明的内部结构示意图；图5为图4的正视结构示意图；图6为锚固结构的结构示意图；图7为锚固结构组装状态下的结构示意图；图8为加劲组件的立体结构示意图；图9为图8的正视结构示意图；图10为图8的俯视结构示意图；图11为锚具的结构示意图；图12为锚具的俯视结构示意图。
26.附图标记：1为梁，2为柱，3为固定孔，4为张拉预应力筋，5为锚具，51为锚环，52为夹片，6为支撑夹持件，61为第一夹固片，62为第二夹固片，63为连接螺栓,64为锚固槽,65为连接孔，7为波纹板，8为紧固杆，9为加劲组件，91为第一连接片，92为第二连接片，93为第一加劲片，94为第二加劲片，95为阻尼棒材，951为第一受力部，952为第二受力部，953为阻尼部。
具体实施方式
27.下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：实施例1，本实施例旨在提供一种装配式加劲张拉波纹板剪力墙结构，主要用于装配式波纹板剪力墙结构，针对目前的装配式波纹板剪力墙抗震能力弱，在发生形变后，自恢复能力差的问题，本实施例提供了一种装配式加劲张拉波纹板剪力墙结构。
28.如图1-12中展示，一种装配式加劲张拉波纹板剪力墙结构，包括主体框架、张拉预应力筋4、紧固件和波纹板7；在结构上本实施例以方形的主体框架为例进行说明，但不限于此；主体框架包括两根梁1结构和两根柱2结构，其中梁1为横梁，柱2为竖柱，梁柱形成方形框架，两者在连接处通过螺栓组合固定在一起，并作为主体框架，本实施例中张拉孔布置在横梁上，张拉孔用于装配张拉预应力筋4，固定孔布置在竖柱上，固定孔用于安装波纹板。
29.在主体框架的相对梁上设置有多组对应的张拉孔，在图1中展示的为横梁部分开
设在有张拉孔，张拉预应力筋4套装在张拉孔内，并通过锚具5固定在张拉孔中，如图11-12中展示，锚具5包括锚环51和夹片52，锚环51内布置有夹片52结构，张拉预应力筋4套装在锚环51内，并被夹片52咬合固定，套体51为柱体结构，其内部有锥形圆孔，夹片52是锥体，一般是三片，在拉力作用下，套体能够卡住锥形夹片，锥形咬齿锥头圆孔直径变小，从而锚固预应力筋。
30.楔形夹片把钢绞线锚固于锚板锥形孔内，当使用千斤顶对钢绞线束进行张拉，达到设计应力值以后，千斤顶缓慢放张，锚具的夹片即被匀速回缩运动的钢绞线束带进锚板的锥形孔内，形成一个锚固单元，钢绞线束的应力通过锚板及锚垫板传递到建筑结构上，形成永久性预应力。从而通过锚具5的限位使张拉预应力筋4对拉固定在主体框架上，且间隔布置有多个。
31.具体的结构中波纹板7可以根据实际情况更换为不锈钢平板、波折板、金属复合板等高性能金属板件，主体框架的另外两个相对柱之间设置有多组对应的固定孔3，在对应关系上，固定孔3与波纹板7的凹部相对应，使其凹部能够紧贴固定在主体框架上，同时让其凸部与张拉孔对应，且凸部向外凸出主体框架。
32.在结构上，紧固件包括支撑夹持件6和紧固杆8，支撑夹持件6间隔固定在张拉预应力筋4上，紧固杆8固定在支撑夹持件6的两侧，并向主体框架外延伸，波纹板7的凸部开设有与紧固杆8相对应的紧固孔，两片波纹板7的凹部通过螺栓固定在主体框架的固定孔3内，且在固定状态下，紧固杆8套装在紧固孔内，并在紧固杆8的外侧施加限位螺母，使两侧的波纹板之间形成多个限位张拉结构，本实施例中紧固杆8的两端均设置有螺纹结构，其中内螺纹段螺纹连接在支撑夹持件6的外侧面，外螺纹段延伸处波纹板外，并用于施加螺母，为了使波纹板的结构稳定，本实施例通过紧固件使波纹板与张拉预应力筋4连接，将支撑夹持件夹持在预应力筋上，然后再跟波纹板连接，起到支撑、约束波纹板的作用，张拉筋通过紧固件与波纹不锈钢板及梁柱框架形成一个整体，在地震作用下，张拉预应力筋4可约束波纹不锈钢板的平面外变形，同时可以为框架提供自复位驱动力，使得结构具有自复位机制。
33.进一步的结构中，支撑夹持件6包括第一夹固片61、第二夹固片62和连接螺栓63；第一夹固片61和第二夹固片62的相对面上设置有对应的锚固槽64和连接孔65，其中锚固槽64位于中部，连接孔65处于两侧，张拉预应力筋4被两锚固槽64夹紧，连接螺栓63连接在两侧的连接孔65内，并将两锚固片固定组合在一起，通过这种结构能够在张拉预应力筋4布置多个固定点，并为波纹板的组装提供限位和连接结构。
34.本实施例张拉预应力筋4为预应力钢绞线，当然，预应力不锈钢绞线可根据实际使用需要更换为钢拉杆、gfrp筋材、sma筋材等材料，更好实现自复位；同时为了便于在钢绞线施加紧固件，本实施例在预应力钢绞线上间隔布置有用于标记紧固件的标识，通过锚具固定张拉预应力筋4，并通过紧固件将预应力筋、波纹板和波纹板相连接。
35.为防止箱形柱与波纹钢板连接部位受力集中导致钢板发生局部撕裂，可设置为多排高强螺栓连接；为避免框架梁在钢绞线锚固处局部受压过大发生变形，可在张拉部位附近箱形梁内部设置加劲肋。
36.在使用时，首先将梁柱结构组合形成一个方形框架，然后加装筋为预应力钢绞线，然后进行固定并确保筋为预应力钢绞线绷直，根据标记在筋为预应力钢绞线上加装支撑夹持件6，将紧固杆连接在支撑夹持件6上，再将波纹板的紧固孔与紧固杆对应，最后多点施加
螺栓即可实现结构的组装，本发明为装配式结构，墙体尺寸可根据建筑物实际需求调整，不受长宽比等限制，整个结构为装配式，便于施工或震后修复。此外，不锈钢具有良好的耐久性，无需防腐蚀维护，结构新颖，结构在中震或大震作用下，水平作用力较大，波纹钢板达到屈服强度，发生屈曲，中间的张拉筋受拉，张拉筋通过紧固件与波纹钢板及梁柱框架形成一个整体，共同约束波纹钢板的屈曲变形，当外力撤去后，张拉筋通过紧固件传递拉力至波纹钢板及梁柱框架，使钢板及框架变形恢复，实现结构的自复位。
37.实施例2，本实施例进一步主体框架的梁柱连接节点处设置有加劲组件9，并对加劲组件进行说明。
38.针对主体框架结构稳定性和抵抗荷载能力方面，本实施例提供了加劲组件9结构，具体结构如图1、8、9和10中展示，在主体框架的梁柱连接节点处设置有加劲组件9，加劲组件9包括第一连接片91、第二连接片92、第一加劲片93、第二加劲片94和阻尼棒材95；其中第一连接片91和第二连接片92分别用于固定在主体框架的连接节点处，在结构本实施例适配于主体框架的形状结构，针对方形的框架结构，连接结构如图1中展示在梁柱的交汇直角位置，本实施例中第一连接片91和第二连接片92组合为l形的角钢结构，其通过螺栓固定在两侧的主体框架的柱节点上。
39.第一加劲片93和第二加劲片94的一端对应固定在第一连接片91和第二连接片92上，加劲片的另一端与相应的固定片之间存在间隙，具体的固定方式可以为焊接或者一体浇筑成型；其中第一加劲片93位于两侧，第二加劲片94位于两片第一加劲片93之间，在三片加劲片上开设有相对应的安装孔，阻尼棒材95固定套装在安装孔内，阻尼棒材95为sma材料制成的结构，其包括第一受力部951、第二受力部952和阻尼部953；第二受力部952套装在第二加劲片94上，第一受力部951适配的套装在第一加劲片93上，在结构上，阻尼部953呈沙漏状结构，并连接在第一受力部951和第二受力部952之间，在第一受力部的端部固定连接有限位片。
40.新型不锈钢加劲组件应用于框架结构，在多遇地震下能够发挥屈服耗能作用。角钢中的sma沙漏形棒材可以屈服耗能，且卸载后可以实现自复位。此外，连接角钢便于更换，可实现震后功能快速恢复。
41.形状记忆合金（sma）材料具有优异的自复位和耗能能力，使用sma加劲角钢，能够改善角钢的受力性能，框架的刚度和承载力随之提高。sma加劲角钢所增加的用钢量较少，施工方便，显著提升了结构的耗能能力，且便于更换，使得结构具备震后功能恢复能力。
42.第一加劲片93和第二加劲片94均为弧形的片状结构，片状结构的圆心处于第一连接片和第二连接片的连接处，安装孔在加劲片上间隔布置有多个，多个安装孔处于所述圆心的弧线上，阻尼棒材以垂直于加劲片的方向套装在三片加劲片之间，本实施例中第一连接片91和第二连接片92组成为l形结构，在受力变形时以两固定片的折弯处进行变形，并本实施例针对这种形变特性，将加劲片布置为弧形结构，第一加劲片93和第二加劲片94在变形在特定的圆周上反向运动，并对应的布置阻尼棒材的形状，两个运动状态都会使阻尼棒材拉伸，进而产生阻尼力，使阻尼棒材优先形变。
43.本实施例在组装使用时，先对梁1、柱2、加劲组件9、波纹板7等构件在工厂进行加工制作，将各构件运输至现场后开始装配；通过高强螺栓安装新型加劲组件连接梁、柱等构件，形成箱形梁柱框架结构；然后将固定支撑夹持件6，将预应力钢绞线穿过预留好的张拉
孔，按照结构设计要求施加预应力，将预应力钢绞线拉直并固定，完成预应力张拉。
44.将预留有固定孔的后侧波纹钢板墙通过高强螺栓与梁柱框架完成连接，紧固件如图6-7所示，使用第一、第二夹固片来夹紧预应力钢绞线，再通过高强螺栓将两锚固片相连接。完成后，将第一、第二夹固片与紧固杆8之间连接，之后将紧固杆8穿过后侧波纹钢板墙预留螺栓孔完成定位，并在波纹钢板墙外侧使用螺母进行固定，然后将前侧波纹板墙通过高强螺栓与梁柱框架完成连接，并用螺母完成紧固件与前侧波纹钢板墙的连接。
45.在受力方面，当水平地震及水平风荷载作用在结构上时，水平力主要由波纹板通过高强螺栓与紧固件传递至梁柱及张拉筋，张拉筋承受弯矩，梁承受横向剪力；柱子主要承受地震引起的剪力；主体框架结构平面内变形使得梁柱节点区产生相对转动，引起加劲组件中沙漏形sma棒材剪切变形，从而吸收地震能量，减小框架结构的侧移及层间位移角。
46.结构在小震作用下，波纹板7、主体框架及张拉预应力筋4共同受力，张拉预应力筋4承受弯矩，波纹板7承受剪力和弯矩作用，主体框架承受轴向力及剪力，波纹板未达到屈服荷载，梁柱连接处加劲组件中的沙漏形阻尼棒材变形耗能，此时整体结构的抗侧力刚度较大，结构处于弹性状态。
47.结构在中震或大震作用下，水平作用力较大，波纹板达到屈服强度，发生屈曲，中间的张拉预应力筋受拉，张拉预应力筋通过紧固件与波纹板及梁柱框架形成一个整体，共同约束波纹钢板的屈曲变形；当外力撤去后，张拉筋通过紧固件传递拉力至波纹钢板及梁柱框架，使钢板及框架变形恢复，同时梁柱节点处的角钢中sma沙漏形棒材自恢复，从而实现结构的自复位。