T形可恢复竖向连接结构

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种T形可恢复竖向连接结构。

背景技术

钢筋混凝土墙体是建筑结构中广泛采用的一种抗侧力延性体系。历来震害经验表明，钢筋混凝土墙体易在其底部形成破坏区，通过塑性铰耗散地震能量的同时在震后造成巨大的修复代价。为了提升墙体的施工质量和施工进度，市场上已经出现了通过工厂预制，现场拼装的高效建造方法，但随之产生的竖向接缝破坏了墙体的整体性。当竖向连接出现脆性破坏时，相邻墙体的抗侧性能将明显削弱。当竖向连接进行延性耗能时，相邻墙体的残余变形会显著增加。因此，有必要使墙体的竖向连接同时具备承载能力和自恢复能力。本发明提供了一种T形可恢复竖向连接结构，通过T型钢的腹板与摩擦限位器之间的摩擦滑动来吸收地震能量，并且通过预拉杆的回复力实现自复位功能，此外，该结构中的摩擦力和回复力可分别通过改变高强螺栓中的预紧力和预拉杆中的初始预应力来调节，从而使得本结构可以满足不同层次的抗震需求。与以往竖向连接技术相比，本发明具有可按需调节、构造简单、施工方便、易于替换的优点。

发明内容

技术问题：本发明提供一种可以有效避免脆性破坏且具有良好的耗能能力和自复位功能的T形可恢复竖向连接结构。

技术方案：本发明的T形可恢复竖向连接结构，包括至少一个结构单元，所述的结构单元包括相隔布置的左墙体和右墙体、截面相同的左T型钢和右T型钢，所述左T型钢的翼缘与左侧墙体进行螺栓连接，所述右T型钢的翼缘与右侧墙体进行螺栓连接，位于左T型钢和右T型钢纵向两侧的两个摩擦限位器，位于左T型钢和右T型钢腹板位置的两组预拉杆。

进一步的，本发明的T形可恢复竖向连接结构，其特征在于，所述摩擦限位器包括一个预留有方孔的外板、与外板相连的两个预留有多个圆孔的缀板，预拉杆(6)穿过方孔通过锚固装置固定在外板上，左T型钢和右T型钢的腹板通过高强螺栓与位于腹板外侧的两个缀板连接。

进一步的，本发明的T形可恢复竖向连接结构，所述左T型钢和右T型钢的腹板在与缀板相连处分别预留有可为高强螺栓穿入的长方形槽孔，左T型钢和右T型钢的翼缘在与左墙体和右墙体相连处分别预留有可为高强螺栓穿入的多个圆孔。

进一步的，本发明的T形可恢复竖向连接结构，其特征在于，该结构包括在竖直方向上依次连接并共用左、右两个墙体的多个结构单元。

进一步的，本发明的T形可恢复竖向连接结构，其特征在于，该结构包括在水平方向上依次连接的多个结构单元，两相邻结构单元共用一个墙体。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明能够有效减少地震作用下墙体底部的塑性破坏。传统钢筋混凝土墙体通过底部区域的提前屈服和塑性变形来耗散大部分的地震能量，不仅难以修复，更易引起结构的倒塌。本发明中的竖向连接增加了墙体的侧向约束，通过其足够的可复位耗能能力来有效减小墙体底部的破坏。

(2)本发明采用摩擦限位器的相对滑动作为竖向连接的剪力传递方式，有效融合了摩擦耗能和自复位功能。摩擦力大小的变化可以通过改变高强螺栓个数和预紧力，以及预拉杆的初始预应力来完成。当施加在预拉杆中的预张力克服滑动摩擦力后结构便能实现完全自复位，实现结构的耗能能力和恢复能力可控。

(3)本发明的竖向连接结构构造简单，适合大规模的工业化生产和制造。该结构不仅可以在工厂预制，也便于安装和拆卸，实现连接装置的可持续性使用，具有良好的经济效益。由于没有涉及复杂的加工工艺，厂家无需作较大的调整便能进行工业化生产，从而降低了制造的难度和成本，具有较高的价格竞争力。

附图说明

图1为本发明装置的三维示意图；

图2为本发明装置的正视图；

图3为图2中T型钢的三维示意图；

图4为图2中摩擦限位器的三维示意图；

图5为本发明装置向左位移时的工作示意图一；

图6为本发明装置向右位移时的工作示意图二；

图中有：左墙体1、右墙体2、左T型钢3、右T型钢4、长方形槽孔41、圆孔42、摩擦限位器5、外板51、缀板52、圆孔53、方孔54、预拉杆6。

具体实施方式

如图1～图4所示，本发明的T形可恢复竖向连接结构，包括至少一个结构单元，所述的结构单元包括相隔布置的左墙体1和右墙体2、截面相同的左T型钢3和右T型钢4，所述左T型钢3的翼缘与左侧墙体1进行螺栓连接，所述右T型钢4的翼缘与右侧墙体2进行螺栓连接，位于左T型钢3和右T型钢4纵向两侧的两个摩擦限位器5，位于左T型钢3和右T型钢4腹板位置的两组预拉杆6。

摩擦限位器5包括一个预留有方孔54的外板51、与外板51相连的两个预留有多个圆孔53的缀板52，预拉杆6穿过方孔54通过锚固装置固定在外板51上，左T型钢3和右T型钢4的腹板通过高强螺栓与位于腹板外侧的两个缀板52连接。左T型钢3和右T型钢4的腹板在与缀板52相连处分别预留有可为高强螺栓穿入的长方形槽孔31和41，左T型钢3和右T型钢4的翼缘在与墙体1和2相连处分别预留有可为高强螺栓穿入的多个圆孔32和42。

左墙体1和右墙体2中可预埋螺栓孔，便于与左T型钢3和右T型钢4进行螺栓连接。竖向连接的整体性是由缀板间的高强螺栓预紧力和外板间的预拉杆初始预应力实现的。预拉杆可采用超弹性材料，例如GFRP、CFRP、AFRP、BFRP等纤维增强复合材料和形状记忆合金(SMA)。外板间预拉杆施加的初始预应力应大于缀板间螺栓预紧力产生的滑动摩擦力。

本发明的T形可恢复竖向连接结构的工作原理如图5～图6所示：当墙体发生侧向变形后，相邻墙体分别带动与其相连的T型钢之间产生相互错动的趋势，当错开的外力大于外板间预拉杆施加的初始预应力和缀板间螺栓预紧力产生的滑动摩擦力之和后，将引起左T型钢3和右T型钢4产生相对滑移，进而使得摩擦限位器5被顶开，造成左T型钢3和右T型钢4与外板51间出现缝隙，在此过程中，预拉杆6逐渐受拉弹性伸长，摩擦限位器5在被推开过程中摩擦滑动耗散地震能量。当侧向荷载消失后，预拉杆施加的初始预应力克服螺栓预紧力产生的滑动摩擦力，使结构重新回到初始位置，因此该竖向连接有效融合了摩擦耗能和自复位功能。