[发明专利]一种高韧性剪力墙及其建造方法

说明书

本发明公开了一种高韧性剪力墙及其建造方法，包括地梁，地梁上安装有剪力墙；所述剪力墙底部的左、右两侧均通过支撑结构和若干受拉耗能结构与地梁相连；剪力墙中部通过预应力筋和抗剪钢棒与地梁相连。本发明具有快修复，低残余位移，自复位好的优点，改变了传统普通耗能钢筋既受拉又受压的受力机制，使得其只受拉，避免了因受压屈曲而过早破坏的现象，兼顾了剪力墙自复位与耗能的要求，避免了传统自复位剪力墙位移大、耗能能力低的缺点，且损伤后更换迅速，大大提高了其韧性能力。

技术领域

本发明属于建筑领域，尤其涉及一种高韧性剪力墙及其建造方法。

背景技术

我国建筑抗震设防标准是“小震不坏，中震可修，大震不倒”，可是越来越多学者发现，虽然我国的设防标准已经满足安全要求，但地震带来的经济损失巨大，且震后的建筑一般不能立刻修复使用。2020年3月31日中国GB/T38591-2020《建筑抗震韧性评价标准》正式发布，标志着我国进入建设抗震韧性建筑乃至韧性城市的阶段。建筑抗震韧性，顾名思义指建筑结构在经受地震作用后维持和迅速恢复使用功能的能力。近年来为了解决建筑因地震造成结构损伤进而修复所带来的巨大经济损失问题，通过开发耗能、自恢复、摇摆等措施，减少了因地震后修复带来的经济成本。而结构中，剪力墙承受着大量水平荷载和纵向荷载，是重要的构件也是灾后修复的重点对象，所以提高其韧性具有重要意义。目前，提高韧性主要通过可恢复实现，但实现快速的可恢复还没人进行深入的研究，高韧性就更无法实现。实现可恢复剪力墙结构中耗能措施大致可以分为以下几类：一是通过挖空剪力墙左右下端两直角，设置预先设计好的阻尼器，在地震过程中，墙角最先受力，且受力最大，于是阻尼器吸收剪力墙中大部分地震能量，进而减少剪力墙损伤；二是通过设置钢板，利用钢板优异的耗能能力进行耗能。自恢复剪力墙措施大致如下：一是在两墙角处安置碟簧装置，碟簧装置由多片无支撑面碟簧叠合与对合，其中碟簧叠合能提供恢复力，碟簧对合能提供较大行程，碟簧装置的安置能提供剪力墙恢复力，减少地震作用下的残余变形；二是在剪力墙内设置无粘结预应力钢绞线，利用剪力墙的自重和给钢绞线的预应力，实现剪力墙的自复位。此外摇摆结构主要通过结构底部铰接实现，摇摆结构利用自身的的抗弯刚度和强度对框架受到内力进行重分配，从而使结构层间变形均匀，避免发生软弱层破坏。

但是上述技术的缺陷如下:

1.耗能措施中，阻尼器由于空间的限制以及剪力墙受力的复杂性，常常无法理想的进行耗能，进而其耗能能力大打折扣，更重要的是，阻尼器造价较高，无法全面普及，限制了其发展；钢板虽然能在预定受力方向的进行耗能，且造价较低，但是地震具有随机性与不确定性，不确定性决定了发生地震的时间，由于钢板不耐腐蚀，就会造成损伤，从而影响耗能功能，另外地震的随机性会使得钢板并不一定在预定的受力方向上受力，这也会导致耗能能力下降。2.自复位剪力墙措施中，自复位碟簧装置构造复杂，组装程序多，不易于工人施工，此外碟簧装置仅提供自复位能力，其耗能能力弱，无法实现高韧性目标。自复位无粘结预应力钢绞线剪力墙虽然实现了剪力墙的自复位，但传统的无粘结预应力钢绞线常常设置在剪力墙中部，而剪力墙中部往往受力小，位移小，进而导致设置的预应力钢绞线自复位能力弱，若在强震作用下，剪力墙损伤大，就会导致丧失自复位能力，进而不宜继续使用，更换剪力墙成本提高，这就与高韧性结构建筑标准相违背。3.目前在柱结构中实现钢筋受拉，混凝土受压分开受力以此减少钢筋残余应变，增强自复位能力的方案，但在剪力墙中尚未出现，此外，结构中实现钢筋受拉，混凝土受压的措施通常为预设PVC管，在PVC管中埋设钢绞线，避免钢绞线与混凝土接触，以此替代钢筋实现钢绞线只受拉的功能，但由于PVC管强度低容易发生破坏，在反复轴压下的可靠性低。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种高韧性剪力墙及其建造方法。本发明具有快修复，低残余位移，自复位好的优点，改变了传统普通耗能钢筋既受拉又受压的受力机制，使得其只受拉，避免了因受压屈曲而过早破坏的现象，兼顾了剪力墙自复位与耗能的要求，减少了传统自复位剪力墙位移大、耗能能力低的缺点，更换迅速，大大提高了其韧性能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：