專利名稱：適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種復合墻體結構中應用的耗能填充裝置，所屬技術領域為建筑結構耗能減震技術。該耗能裝置填充在密肋復合墻板中，能夠與墻板共同工作，耗散能量，尤其適用于耗能減震結構體系中。
背景技術：
地震是一種破壞性極大的自然災害，有著難于把握的復雜性和不確定性，強烈地震動瞬間釋放的能量可使一座城市遭受毀滅性的破壞，給人們生命財產帶來巨大損失。地震造成災難的主要原因是工程結構在地面運動作用下產生很大的慣性力，從而導致結構嚴重破壞或倒塌。在對結構抗震性能的研究過程中，工程技術人員提出了很多耗能減震的結構形式。
結構耗能減震體系，就是把結構物的某些非承重構件(如支承，剪力墻，連接件等)設計成耗能構件，或在結構的某部位(層間空間，結點，聯接縫等)裝設耗能裝置。在風或小震作用下，這些耗能構件或耗能裝置具有足夠的初始剛度，處于彈性狀態，結構物仍具有足夠的側向剛度以滿足使用要求。但是，當出現中、大地震時，耗能構件或耗能裝置率先進入耗能狀態，大量消耗輸入結構的地震能量，使主體結構避免出現明顯的非彈性狀態，并迅速衰減結構的地震反應(位移、速度、加速度等)，從而保護主體結構及構件在大震中免遭破壞，確保主體結構在大震中的安全。
耗能構件可根據情況需要選用不同的形式，如耗能支撐、耗能剪力墻、耗能節點、耗能聯結、耗能支承或懸吊構件等。但是這些結構體系存在很大不足，耗能裝置設置在結構中，為非標準化產品，體積龐大，加工工藝復雜、難度大，施工安裝工期長，造價高昂。中國發明專利的專利號為200610001006.6的公開了一種名稱為"密肋結構體系及其連接施工工藝方法"。該發明的密肋結構體系包括密肋復合墻板、隱形框架和樓板。密肋復合墻板是鋼筋混凝土和輕質材料復合而成的網格狀建筑構件，由結構墻體用截面較小的鋼筋混凝土梁柱即肋梁柱進行劃分，并在格子中嵌入輕質材料填充塊而形成;其中的隱形框架是由嵌套在密肋復合墻板外圍的外框柱、連接柱及暗梁組成，可采用普通鋼筋混凝土梁柱、型鋼鋼筋混凝土梁柱或鋼結構梁柱。樓板采用現澆混凝土、現澆或預制的密肋復合樓板、預應力疊合樓板或異型預應力空心樓板的形式。填充材料是由具有一定強度、容重及彈模較小的輕質材料加工而成，該結構體系適用于多層和中高層住宅建筑。
密肋復合墻板主要靠結構材料塑性變形耗散能量，傳統的密肋復合墻板中，填充砌塊采用了普通的加氣混凝土砌塊、EPS輕骨料混凝土、植物纖維水泥基塊材、輕質粉煤灰砌塊等，由于其材性的缺點，導致普通填充砌塊存在以下缺點和不足。
(1) 阻尼比較低，耗能能力欠缺，因而導致結構在破壞階段損傷嚴重，危及結構的使用功能。
(2) 加氣硅酸鹽砌塊的制備工序比較復雜，質量不易控制，此外在結構的破壞階段，砌塊發生破碎脫落，可能造成內部人員的傷亡。
(3) 傳統的硅酸鹽填充砌塊，材料單一，在一些材料缺乏或者制備條件受到限制的地區缺少可供選擇的替代填充材料。因此有必要對密肋結構體系中填充耗能裝置進行改進。
實用新型內容
針對上述結構體系存在的缺陷，本實用新型提出了一種適用于密肋復合結構的小型耗能填充裝置，有效的解決現有填充砌塊存在的問題。
本實用新型的目的是對密肋復合墻板進行改進，研究一種承載能力大、質量輕、耗能能力強、整體性好的耗能填充裝置，以其取代傳統的填充砌塊。在對 采用密肋復合墻板的密肋結構體系抗震性能的研究過程中，申請人發現，墻板耗 能能力的好壞是影響密肋結構體系地震反應的主要因素之一。在本實用新型中， 申請人:研究了一種小型耗能填充裝置，將其應用到密肋復合墻中，能夠達到提高 墻體耗能能力的效果。填充新型耗能裝置的密肋復合墻板應用到密肋壁板結構 中，可以提高整個結構的耗能減震能力。
為實現上述實用新型目的而采用的技術解決方案是這樣的 一種適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置，所述耗能填充裝置由型鋼 立柱與上橫梁和下橫梁焊接而成，在上橫梁的頂部和下橫梁的底部設置抗剪連 接鍵。將該耗能填充裝置填充到密肋體系的框格中并與肋梁連接，從而起到承 重和耗能的目的。
抗剪連接鍵長度為60 80mm，抗剪連接鍵均勻布置，橫向和縱向間距為 150 200mm。在澆筑肋格混凝土的時候，抗剪連接鍵伸入肋梁混凝土內，實現 耗能裝置與肋格的有效連接。
所述的型鋼立柱由H型鋼、槽鋼、冷彎薄壁型鋼或鋼板制作，以保證其外 部留有足夠的保護層和保溫層厚度。型鋼立柱沿肋梁均勻布置，間距為200 250mm。
上橫梁和下橫梁采用鋼板制作。
型鋼立柱在中部切割形成圓弧形開口或長圓孔，削弱后型鋼立柱截面面積大 于原型鋼立柱截面的60%，開孔不但保證整個耗能裝置在荷載作用下變形發生 在中部，而且型鋼立柱開孔增大了與填充泡沫混凝土之間的作用，從而提高裝 置的耗能能力。
所述的小型耗能填充裝置內部填充泡沬混凝土，整個裝置外部覆蓋聚苯板保 溫層。以實現填充裝置耗能、隔熱、保溫一體化。 本實用新型與現有技術相比具有以下的優點1. 與目前本結構體系常用的輕質加氣硅酸鹽砌塊填充材料相比，本耗能填 充裝置利用延性性能好的鋼構件作為耗能填充裝置，利用型鋼柱的側向變形吸 收能量，裝置耗能能力強，更充分的發揮第一道防線的作用。而且型鋼柱在結 構的破壞階段仍未屈服，還能承受相當的豎向荷載，從而保證結構的抗倒塌性 能。與普通密肋復合墻相比填充新型阻尼填充裝置的密肋復合墻，其耗能能力 和極限承載力大大提高。
2. 與目前常見的各種阻尼器裝置相比，本實用新型的耗能裝置利用型鋼柱 的變形耗能，裝置填充在墻體內，不占用建筑物使用空間，服役期間也無需特 殊檢査與維護，完滿解決了阻尼器與建筑功能的協調問題。此外，本裝置由型 鋼焊接而成，經濟性好，可以在密肋復合結構中重點部位使用，提高結構的整 體抗震能力。
3. 本實用新型裝置在由于型鋼排架的約束，內部的填充物在結構的破壞階 段不會發生破碎脫落，裝置的整體性好，適于整體更換，快速維修。同時避免 了由于砌塊開裂脫落造成的非結構構件的損壞和對人身安全的威脅。
4. 與普通硅酸鹽填充材料相比，本實用新型裝置具有良好的塑性變形能力， 在大震作用下避免了由于脆性破壞造成的突然倒塌。
5. 外包輕質高延性材料，如泡沫混凝土后，構件的導熱系數低。填充在框 格內，整個墻體的保溫、隔熱性能符合國家節能標準。本裝置制作方便，適宜 工廠化生產。
本實用新型發展了密肋復合墻的形式，充分發揮了密肋復合墻第一道抗震防 線的作用。本實用新型對密肋結構體系的應用和發展會產生深刻重大的影響。
圖1為本實用新型的適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置的整體示意圖。圖2為本實用新型的實施例型鋼立柱為槽鋼或冷彎薄壁C型鋼同向排列方 式的示意圖。
圖3為本實用新型的實施例型鋼立柱為槽鋼或冷彎薄壁C型鋼相對排列方 式的示意圖。
圖4為本實用新型的實施例型鋼立柱為H型鋼的示意圖。
圖5為本實用新型的實施例型鋼立柱為窄鋼板的示意圖。
圖6為本實用新型的實施例型鋼立柱采用整體橫向開孔鋼板的示意圖。
圖7為本實用新型的實施例采型鋼立柱用整體豎向開孔鋼板的示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖對實用新型的實施例作進一步詳細描述。 以密肋復合墻肋格尺寸為lmX lm，肋梁截面寬度240mm為例。 實施例一
型鋼立柱1采用冷彎薄壁C形型鋼，其實施過程如下
參見圖2所示，型鋼立柱1采用C100X40X3冷彎薄壁C型鋼制成，高度 990mm。上橫梁2和下橫梁3采用5mm鋼板制成，長度為1000mm，寬度為 140mm。將型鋼立柱1中部1/3 (L6=330mm)范圍內翼緣切割成圓弧形開口， 最大切割尺寸L4-20mm，削弱后的型鋼立柱1截面面積為原型鋼立柱截面面積 的70%。將型鋼立柱1與上橫梁2和下橫梁3焊接，型鋼立柱l同向放置，沿 肋格縱向均勻布置，間距L3=250mm。型鋼立柱1邊緣到上橫梁2和下橫梁3 端部的距離Ll-100mm，型鋼立柱1的翼緣寬度L2=40mm。上橫梁2和下橫 梁3上焊接長度為60mm的抗剪連接鍵4，抗剪連接鍵均勻布置，橫向和縱向間 距L5二200mm。焊接好的小型耗能裝置放置在模板內，內部填充泡沫混凝土， 外部覆蓋聚苯板保溫層，形成填充砌塊。型鋼立柱1相對放置時參見圖3所示。 當型鋼立柱1采用槽鋼制成時，實施過程與此實施例相同。實施例二
型鋼立柱1采用H型鋼，其實施過程如下
參見圖4所示，型鋼立柱1采用H 100X 100X6X8型鋼制成，高度990mm。 上橫梁2和下橫梁3采用5mm鋼板制成，長度為1000mm，寬度為140mm。型 鋼立柱1在中部1/3 (L6=330mm)高度范圍內將腹板切割出5個長方形圓角開 孑L，開孔高度L7二30mm，長度L4二60mm，間距L8二50mm，削弱后型鋼立柱 1截面面積為原型鋼立柱截面的68%。將型鋼立柱1與上橫梁2和下橫梁3焊 接，型鋼立柱1沿肋格縱向均勻布置，間距L3-250mm。型鋼立柱1邊緣到裝 置橫梁端部的距離Ll = 100mm。上橫梁2和下橫梁3上焊接長度為80mm的抗 剪連接鍵4，抗剪連接鍵均勻布置，橫向和縱向間距L5二150mm。焊接好的小 型耗能裝置放置在模板內，內部填充泡沫混凝土，外側覆蓋聚苯板保溫層等， 形成填充砌塊。
實施例三
型鋼立柱l采用窄鋼板，其實施過程如下
參見圖5所示，型鋼立柱1采用一250X5鋼板制成，高度990mm。上橫梁 2和下橫梁3采用5mm鋼板制成，長度為1000mm，寬度為100mm。型鋼立柱 1在中部1/3 (L6=330mm)高度范圍內將腹板切割出圓弧形開口 ，最大切割尺 寸L4-40mm，削弱后型鋼立柱1截面面積為原型鋼立柱截面的64%。將型鋼 立柱1與上橫梁2和下橫梁3焊接，型鋼立柱1沿肋格縱向均勻布置，間距L3 二100mm。型鋼立柱l邊緣到橫梁端部的距離Ll二25mm，鋼板寬度L2二250mm。 上橫梁2和下橫梁3上焊接長度為60mm的抗剪連接鍵4，抗剪連接鍵均勻布置， 橫向和縱向間距為L5二200mm。焊接好的小型耗能裝置放置在模板內，內部填 充泡沫混凝土，外側覆蓋聚苯板保溫層，形成填充砌塊。
實施例四
型鋼立柱1采用整體開孔鋼板，其實施過程如下參見圖6所示，型鋼立柱1采用一900X5鋼板制成，高度990mm。上橫梁 2和下橫梁3采用5mm鋼板制成，長度為1000mm，寬度為100mm。型鋼立柱 1在中部1/3 (L6=330mm)高度范圍內開3個橫向長方形圓角開孔，開孔高度 L4=50mm，長度L3=500mm，間距L7=60mm。將型鋼立柱1與上橫梁2和 下橫梁3焊接，型鋼立柱1邊緣到裝置橫梁端部的距離Ll二50mm，鋼板的寬度 L2=900mm。上橫梁2和下橫梁3上焊接長度為60mm的抗剪連接鍵4，抗剪 連接鍵均勻布置，橫向和縱向間距L5二200mm。焊接好的小型耗能裝置放置在 模板內，內部填充泡沫混凝土，外側覆蓋聚苯板保溫層等，形成填充砌塊。型 鋼立柱l開孔方式為豎向時，在中部1/3 (L6=330mm)高度范圍內開5個豎向 長方形圓角開孔，開孔寬度L4二50mm,長度L3:330mm，間距L7=80mm。 其他實施過程與此實施例相同，參見圖7所示。
當肋格為鋼筋混凝土時，澆筑肋格混凝土之前，將填充塊放入肋格鋼筋骨架 中，剪力連接鍵伸入肋格混凝土中，使小型耗能裝置和框格有效連接。當肋格 為鋼骨混凝土時，通過小型耗能裝置預留的連接件將其與肋格型鋼骨架焊接。
權利要求1.一種適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置，其特征在于所述耗能填充裝置由型鋼立柱(1)與上橫梁(2)和下橫梁(3)焊接而成。
2. 根據權利要求1所述的適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置，其特征在于在上橫梁(2)的頂部和下橫梁(3)的底部設置抗剪連接鍵(4)，抗剪連接鍵(4)長度為60 80mm，抗剪連接鍵均勻布置，橫向和縱向間距150 200mm。
3. 根據權利要求1所述的適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置，其特征在于所述的型鋼立柱(1)由H型鋼、槽鋼、冷彎薄壁型鋼或鋼板制作，型鋼立柱(1)沿肋梁均勻布置，間距200 250mm。
4. 根據權利要求1所述的適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置，其特征在于上橫梁(2)和下橫梁(3)采用鋼板制作。
5. 根據權利要求1所述的適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置，其特征在于型鋼立柱(1)在中部切割形成圓弧形開口或長圓孔，削弱后截面面積大于原型鋼立柱截面的60%。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于密肋復合墻體的小型耗能填充裝置，涉及建筑結構耗能減震技術。所述耗能填充裝置由型鋼立柱(1)與上橫梁(2)和下橫梁(3)焊接而成。在上橫梁(2)的頂部和下橫梁(3)的底部均勻布置抗剪連接鍵(4)，其長度為60～80mm，橫向、縱向間距150～200mm。型鋼立柱由H型鋼、槽鋼、冷彎薄壁型鋼或鋼板制作，型鋼立柱沿肋梁均勻布置，間距200～250mm。上橫梁和下橫梁由鋼板制作。型鋼立柱在中部設圓弧形開口或長圓孔，削弱后截面面積大于原型鋼立柱截面的60％。該裝置承載能力大、質量輕、耗能能力強、整體性好。
文檔編號E04B1/98GK201411797SQ20092010841
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者佩 劉, 劉海濤, 姚謙峰, 李鵬飛, 猛 郭 申請人:北京交通大學