墙边端部内凹式摇摆砌体墙的制作方法
墙边端部内凹式摇摆砌体墙的制作方法
【专利摘要】本发明为一种墙边端部内凹式摇摆砌体墙，解决了砌体墙在地震下呈斜截面剪切破坏形态而导致抗震性能及震后适修性能差的问题。砌体无洞墙段左右两侧位于任一洞口的上缘或下缘标高处设有向砌体无洞墙段内部凹进的内凹空穴，内凹空穴向内部凹进的水平尺寸小于等于砌体无洞墙段左右两侧边距离的三分之一，内凹空穴内填充柔性物。本发明工作机理新颖，可有效防止砌体墙的剪切破坏，实现正截面弯曲开裂形态；可提高砌体墙的延性及耗能能力，大大增强震后适修性，减轻工程抗震救灾和震后修复难度；其施工方便，造价变化幅度微小，适用于一般砌体工程设施，特别是高烈度抗震设防区的砌体结构房屋建设、加固改造及震后恢复重建。
【专利说明】墙边端部内四式摇摆砌体墙
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程结构抗震防灾领域，尤其涉及砌体结构中的砌体抗震墙，具体为一种墙边端部内凹式摇摆砌体墙。
【背景技术】
[0002]砌体墙面上左右相邻洞口之间的实体墙段为砌体无洞墙段，其抗震受剪承载力低，地震作用下的剪跨比小，其地震破坏形态一般为脆性的斜截面剪切破坏，往往导致砌体墙拦腰截断，难以修复，需拆除重建，给抗震救灾和震后恢复带来巨大难度。譬如，砌体结构的窗间墙段在水平地震作用下，一般呈X形交叉剪切裂缝，严重时导致建筑物倒塌。
[0003]为了在一定程度上减轻砌体无洞墙段的剪切破坏，目前多通过在砌体结构中加大砌体无洞墙段的截面尺寸或在砌体墙的水平灰缝中配置钢筋，以适当增大砌体无洞墙段的抗震受剪承载力，减小剪切位移或剪切裂缝宽度。上述现有方法和措施，存在的主要弊端和问题有:
一、采用加大砌体无洞墙段截面尺寸的方法，例如增大墙体的截面厚度或截面长度，往往受到砌筑块体的块型尺寸、建筑使用功能等的限制；
二、采用在水平灰缝中配置钢筋的措施，虽然可提高砌体无洞墙段的受剪承载力或抗剪延性，但水平灰缝钢筋的直径受到灰缝厚度的限制，钢筋直径一般偏小，配筋率低，因而水平灰缝配筋对砌体墙段抗剪承载力的提高作用不大，且钢筋与灰缝砂浆的粘结强度低，钢筋锚固性能差，砌筑施工难度也增加。
[0004]三、上述方法措施，通过增加材料虽然一定程度上增大了砌体无洞墙段的抗震受剪承载力，但抗震受剪承载力的超强率十分有限，墙体的破坏往往仍然是剪切破坏，没有从根本上改变砌体无洞墙段在强震下的剪切破坏形态，墙体剪切破坏的脆性大、延性低，承载力退化大、结构损伤重，容易产生结构倒塌；地震往复作用下剪切裂缝导致砌体墙沿斜截面整体错位不能闭合，剪切破坏沿墙体全截面拦腰截断难以修复，震后适修性极差，需拆除重建，给抗震救灾和震后恢复带来巨大难度。
[0005]现有的技术措施存在的上述问题，长期以来一直是困扰砌体结构抗震防灾的重大问题，现有技术难以克服剪切脆性破坏，不能改善砌体结构的抗震性能和震后适修性，均不利于工程结构高效抗震防灾。
【发明内容】
[0006]本发明为了解决现有砌体墙在地震下呈斜截面剪切破坏形态而导致抗震性能及震后适修性能差的问题，提供了一种可防止斜截面剪切破坏、实现正截面弯曲开裂形态、震后适修性好、抗震性能优良且方便施工应用的墙边端部内凹式摇摆砌体墙。
[0007]本发明是采用如下技术方案实现的:墙边端部内凹式摇摆砌体墙，包括左右两侧边缘无交接墙肢的砌体无洞墙段、相邻砌体无洞墙段之间的洞口和位于洞口上下方的连接体，砌体无洞墙段左右两侧位于任一洞口的上缘或下缘标高处设有向砌体无洞墙段内部凹进的内凹空穴，内凹空穴向内部凹进的水平尺寸小于等于砌体无洞墙段左右两侧边距离的三分之一，内凹空穴内填充柔性物。
[0008]所述的砌体无洞墙段为砌体墙面上相邻左右门窗洞口之间的实体墙段，是一种在地震作用下呈正截面弯曲型开裂形态的砌体墙，在地震作用下，砌体无洞墙段在相邻洞口上缘或下缘标高处的截面，其平面内地震弯矩作用效应最大，在该截面位置设置内凹空穴，其作用是减小砌体无洞墙段的截面长度，从而削弱砌体无洞墙段在该处截面的抗震受弯承载力，同时抗震受剪承载力基本不变，降低砌体无洞墙段的抗震受弯承载力超强率，实现砌体无洞墙段在地震作用下首先在该截面处发生正截面弯曲开裂，同时抑制和避免了砌体无洞墙段的受剪脆性破坏，在正截面弯曲开裂形态下，砌体无洞墙段的延性大大提高，承载力的退化延迟，结构损伤轻，有效避免了结构倒塌，而且在地震往复作用下砌体墙仅在截面局部产生开裂损伤，受拉裂缝在震后能够很好地闭合，容易修复或不需修复，适修性好，可大大减少震后拆除重建，降低抗震救灾的难度。另一方面，内凹空穴内填充柔性物，可使砌体无洞墙段的内凹空穴处截面在受弯转动变形过程中，能够自由转动变形，不受内凹空穴内填充物的阻碍，避免弯曲转动变形受到填充物的约束而导致剪切破坏，且柔性物还能起到封堵空穴或保温隔音的作用。从而，本发明技术克服了现有砌体墙采用加大截面尺寸或在水平灰缝中配置钢筋等措施难以杜绝剪切脆性破坏的问题，提高了砌体结构的抗震性能和震后适修性。
[0009]砌体无洞墙段一侧与其相邻的洞口顶部设置有楼层梁，砌体无洞墙段另一侧与其相邻的洞口顶部设置有位于楼层梁下方的洞口过梁，砌体无洞墙段左右两侧的内凹空穴位于洞口过梁的标高处。
[0010]砌体无洞墙段一侧与其相邻的洞口底部设置有楼板，砌体无洞墙段另一侧与其相邻的洞口底部设置有位于楼板上方的窗台墙，砌体无洞墙段左右两侧的内凹空穴位于窗台墙的顶部标闻处。
[0011]砌体无洞墙段两侧的相邻洞口的顶部标高不同时，内凹空穴设在标高较低的截面处；同理，砌体无洞墙段两侧的相邻洞口的底部标高不同时，内凹空穴设在标高较高的截面处，其优点是上述截面处的抗震受弯承载力及其超强系数可显著减小，保证首先发生正截面弯曲开裂。
[0012]砌体无洞墙段内设置有竖向钢筋混凝土柱，钢筋混凝土柱的左右两侧与砌体无洞墙段之间设置有沿高度分布的水平拉结钢筋。
[0013]钢筋混凝土柱可增强砌体无洞墙段的整体性，更重要的是，在砌体无洞墙段在地震作用下产生正截面弯曲开裂变形后，钢筋混凝土柱中的纵向钢筋参与受拉并产生屈服变形，显著提高了砌体无洞墙段正截面开裂形态的屈服耗能，增大了砌体无洞墙段的阻尼，进一步改善了砌体结构的抗震性能，十分有利于砌体结构建筑的抗震防倒。
[0014]内凹空穴的形状呈楔形向洞口敞开，楔形的上侧或下侧呈阶梯形式；内凹空穴的高度小于等于十皮砌筑块体的高度，柔性物为泡沫块或建筑密封膏块。
[0015]内凹空穴的立面轮廓呈楔形向洞口敞开、楔形的上侧或下侧呈阶梯式时，每皮块体砌筑施工中通过逐皮放台阶外挑或内收，可非常方便地形成空穴，因而砌筑施工简单。内凹空穴设置一定高度，可使砌体墙正截面的转动变形充分发挥出来，否则内凹空穴高度过小时，在截面弯曲转动的后期，内凹空穴处的上下砌体及填充物会相互接触挤压，使弯曲转动变形受到阻碍；此外，内凹空穴内的柔性填充物为泡沫块或建筑密封膏块时，可在砌体墙砌筑施工时，将内凹空穴处的泡沫块或建筑密封膏块作为块体，与砌体墙的块体同时砌筑，这样就同时完成了无洞砌体墙、内凹空穴及其内部柔性填充物的施工，大大提高了施工效率。
[0016]本发明具有如下有益效果:
第一、本发明墙边端部内凹式摇摆砌体墙的地震受力工作机理新颖。砌体无洞墙段的高宽比一般较小，在水平地震作用下，砌体无洞墙段的剪跨比也小，使砌体无洞墙段发生剪切破坏。在水平地震作用下，砌体无洞墙段的各截面地震剪力是基本相同的；但在洞口上下缘标高处的截面，其地震弯矩最大，在这些地震弯矩最大的截面上，设置自砌体无洞墙段的侧边缘向内部凹进的内凹空穴后，减小了砌体无洞墙段的截面高度，从而减小砌体无洞墙段的抗震受弯承载力，降低了砌体无洞墙段的抗震受弯承载力超强率，同时抗震受剪承载力基本不变，使砌体无洞墙段首先在内凹空穴所在的截面发生正截面弯曲开裂，避免了受剪脆性破坏。
[0017]进一步地，当砌体无洞墙段两侧的相邻洞口的顶部标高不同时，内凹空穴设在标高较低的截面处；当相邻洞口的底部标高不同时，内凹空穴设在标高较高的截面处，由于上述截面的承载力较小，同时地震作用弯矩较大，内凹空穴设在上述截面时，可使砌体无洞墙段的抗震受弯承载力超强率有效减小，保证正截面弯曲开裂形态，避免剪切破坏。
[0018]因而，本发明通过在砌体无洞墙段的地震弯矩最大截面处开设内凹空穴，使正截面弯曲开裂先于剪切开裂发生，地震受力及工作机理新颖，有效控制了砌体无洞墙段在水平地震作用下的破坏形态，防止了剪切脆性破坏。
[0019]第二、本发明显著增加了砌体无洞墙段及结构的侧移变形能力、延性及耗能能力，抗震性能优良，同时震后适修性良好。砌体无洞墙段在水平地震作用下产生面内地震弯矩，当砌体无洞墙段正向水平受力加载并逐渐增大时，根据所设置的内凹空穴的上述地震受力工作机理，砌体无洞墙段斜截面受剪完好无破坏，内凹空穴所在的正截面一侧受压无破坏，而另一侧受拉并产生正截面开裂，由于受拉一侧的应力对正截面受弯能力贡献很小，墙体正截面受弯承载力逐渐增大至极限值后，仍然基本保持恒定不退化，位移延性及侧移变形能力十分显著；而当砌体无洞墙段正向的水平侧移变形继续增大时，正截面的受压一侧在压应力作用下产生压碎和塑性受压变形，正截面受弯承载力才开始产生退化。
[0020]若在砌体无洞墙段的截面中部设置有钢筋混凝土柱时，随着地震弯矩或侧移变形的增大，正截面的受拉水平裂缝向中部构造柱发展，构造柱纵筋会产生受拉屈服，产生塑性阻尼，有效地耗散地震能量。
[0021]当砌体无洞墙段在反向作用下，受拉区与受压区互换，即原受拉区变为受压区，从而原受拉一侧的裂缝闭合；原受压区变为受拉区，并随着地震作用增大出现受拉开裂。
[0022]因而，在水平地震往复作用过程中，砌体无洞墙段内凹空穴所在的正截面两侧也往复承受拉压，砌体无洞墙段产生往复摇摆，竖向荷载由截面的受压部分承担，能安全地承担竖向荷载。这样，一方面，砌体无洞墙段随着侧移变形增大，正截面受弯承载力达到极限值后，仍然基本保持恒定不退化，位移延性及侧移变形能力十分显著，若墙段中部设置有钢筋混凝土柱时，砌体无洞墙段又具有良好的阻尼耗能。另一方面，正截面的受拉裂缝可往复闭合，受压区仅出现在内凹空穴所处截面的边缘局部区域，受压区出现局部压碎时也容易置换修理，适修性大大改善。
[0023]拟静力试验也表明，砌体无洞墙段在产生很大的侧向位移角时，墙体仍可以稳定地承担竖向荷载，且抗侧能力退化缓慢，适修性很好，设置有钢筋混凝土柱时阻尼耗能性能也优良。
[0024]第三、本发明的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其设计简便，施工方便，工程造价变化幅度微小。本发明通过巧妙地设置内凹空穴，减小砌体无洞墙段上下端的截面高度，实现由剪切破坏向正截面弯曲开裂形态的转变，其设计概念明确，方法简便。
[0025]砌体无洞墙段在砌筑施工时，内凹空穴附近的块体通过逐皮放台阶外挑或内收，可非常方便地形成边缘为阶梯式的楔形内凹空穴，砌筑施工简单。内凹空穴内填充的柔性物为泡沫块或建筑密封膏块时，可分层叠砌填实，这样，可在砌体无洞墙段砌筑施工中，将内凹空穴处的泡沫块或建筑密封膏块作为块体，与砌体墙的块体同时砌筑，同时完成内凹空穴及其内部柔性填充物的施工，大大提高了施工效率，施工工艺容易，施工质量易保证。
[0026]此外，砌体无洞墙段的内凹空穴，其砌筑不增加施工工作量，内凹空穴中填充的泡沫块或建筑密封膏块等普通柔性填充物，价格低，用量少，基本不增加施工成本及工期，因而工程造价波动幅度微小，十分有利于砌体工程设施的应用和震害防御。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A首I]视不意图；
图中:1-砌体无洞墙段，2-内凹空穴，3-洞口，4-洞口过梁，5-钢筋混凝土柱，6-水平拉结钢筋，7-楼层梁，8-楼板，9-窗台墙。
【具体实施方式】
[0028]墙边端部内凹式摇摆砌体墙，包括左右两侧边缘无交接墙肢的砌体无洞墙段1、相邻砌体无洞墙段I之间的洞口 3和位于洞口 3上下方的连接体，砌体无洞墙段I左右两侧位于任一洞口 3的上缘或下缘标高处设有向砌体无洞墙段I内部凹进的内凹空穴2，内凹空穴2向内部凹进的水平尺寸小于等于砌体无洞墙段I左右两侧边距离的三分之一，内凹空穴2内填充柔性物。
[0029]砌体无洞墙段I 一侧与其相邻的洞口 3顶部设置有楼层梁7，砌体无洞墙段I另一侧与其相邻的洞口 3顶部设置有位于楼层梁7下方的洞口过梁4，砌体无洞墙段I左右两侧的内凹空穴2位于洞口过梁4的标高处。
[0030]砌体无洞墙段I 一侧与其相邻的洞口 3底部设置有楼板8，砌体无洞墙段I另一侧与其相邻的洞口 3底部设置有位于楼板8上方的窗台墙9，砌体无洞墙段I左右两侧的内凹空穴2位于窗台墙9的顶部标闻处。
[0031 ] 砌体无洞墙段I内设置有竖向钢筋混凝土柱5，钢筋混凝土柱5的左右两侧与砌体无洞墙段I之间设置有沿高度分布的水平拉结钢筋6。
[0032] 内凹空穴2的形状呈楔形向洞口 3敞开，楔形的上侧或下侧呈阶梯式，内凹空穴2的高度小于等于十皮砌筑块体的高度，柔性物为泡沫块或建筑密封膏块。
【权利要求】
1.一种墙边端部内凹式摇摆砌体墙，包括左右两侧边缘无交接墙肢的砌体无洞墙段(I)、相邻砌体无洞墙段(I)之间的洞口(3)和位于洞口(3)上下方的连接体，其特征在于:砌体无洞墙段(I)左右两侧位于任一洞口(3)的上缘或下缘标高处设有向砌体无洞墙段(O内部凹进的内凹空穴(2)，内凹空穴(2)向内部凹进的水平尺寸小于等于砌体无洞墙段(I)左右两侧边距离的三分之一，内凹空穴(2)内填充柔性物。
2.根据权利要求1所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:砌体无洞墙段(I)一侧与其相邻的洞口(3)顶部设置有楼层梁(7)，砌体无洞墙段(I)另一侧与其相邻的洞口(3)顶部设置有位于楼层梁(7)下方的洞口过梁(4)，砌体无洞墙段(I)左右两侧的内凹空穴(2)位于洞口过梁(4)的标高处。
3.根据权利要求1所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:砌体无洞墙段(I)一侧与其相邻的洞口(3)底部设置有楼板(8)，砌体无洞墙段(I)另一侧与其相邻的洞口(3)底部设置有位于楼板(8)上方的窗台墙(9)，砌体无洞墙段(I)左右两侧的内凹空穴(2)位于窗台墙(9)的顶部标高处。
4.根据权利要求1、2或3所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:砌体无洞墙段(I)内设置有竖向钢筋混凝土柱(5)，钢筋混凝土柱(5)的左右两侧与砌体无洞墙段(1)之间设置有沿高度分布的水平拉结钢筋(6)。
5.根据权利要求1、2或3所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:内凹空穴(2)的形状呈楔形向洞口(3)敞开，楔形的上侧或下侧呈阶梯式，内凹空穴(2)的高度小于等于十皮砌筑块体的高度，柔性物为泡沫块或建筑密封膏块。
6.根据权利要求4所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:内凹空穴(2)的形状呈楔形向洞口(3)敞开，且楔形的上侧或下侧呈阶梯式，内凹空穴(2)的高度小于等于十皮砌筑块体的高度，柔性物为泡沫块或建筑密封膏块。
【文档编号】E04B2/02GK103967163SQ201410124936
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张文芳, 牛力军, 魏剑伟, 常建兰, 胡利平, 姚娜娜, 王欢, 赵惠惠, 杨静, 秦恺 申请人:太原理工大学
【专利摘要】本发明为一种墙边端部内凹式摇摆砌体墙，解决了砌体墙在地震下呈斜截面剪切破坏形态而导致抗震性能及震后适修性能差的问题。砌体无洞墙段左右两侧位于任一洞口的上缘或下缘标高处设有向砌体无洞墙段内部凹进的内凹空穴，内凹空穴向内部凹进的水平尺寸小于等于砌体无洞墙段左右两侧边距离的三分之一，内凹空穴内填充柔性物。本发明工作机理新颖，可有效防止砌体墙的剪切破坏，实现正截面弯曲开裂形态；可提高砌体墙的延性及耗能能力，大大增强震后适修性，减轻工程抗震救灾和震后修复难度；其施工方便，造价变化幅度微小，适用于一般砌体工程设施，特别是高烈度抗震设防区的砌体结构房屋建设、加固改造及震后恢复重建。
【专利说明】墙边端部内四式摇摆砌体墙
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程结构抗震防灾领域，尤其涉及砌体结构中的砌体抗震墙，具体为一种墙边端部内凹式摇摆砌体墙。
【背景技术】
[0002]砌体墙面上左右相邻洞口之间的实体墙段为砌体无洞墙段，其抗震受剪承载力低，地震作用下的剪跨比小，其地震破坏形态一般为脆性的斜截面剪切破坏，往往导致砌体墙拦腰截断，难以修复，需拆除重建，给抗震救灾和震后恢复带来巨大难度。譬如，砌体结构的窗间墙段在水平地震作用下，一般呈X形交叉剪切裂缝，严重时导致建筑物倒塌。
[0003]为了在一定程度上减轻砌体无洞墙段的剪切破坏，目前多通过在砌体结构中加大砌体无洞墙段的截面尺寸或在砌体墙的水平灰缝中配置钢筋，以适当增大砌体无洞墙段的抗震受剪承载力，减小剪切位移或剪切裂缝宽度。上述现有方法和措施，存在的主要弊端和问题有:
一、采用加大砌体无洞墙段截面尺寸的方法，例如增大墙体的截面厚度或截面长度，往往受到砌筑块体的块型尺寸、建筑使用功能等的限制；
二、采用在水平灰缝中配置钢筋的措施，虽然可提高砌体无洞墙段的受剪承载力或抗剪延性，但水平灰缝钢筋的直径受到灰缝厚度的限制，钢筋直径一般偏小，配筋率低，因而水平灰缝配筋对砌体墙段抗剪承载力的提高作用不大，且钢筋与灰缝砂浆的粘结强度低，钢筋锚固性能差，砌筑施工难度也增加。
[0004]三、上述方法措施，通过增加材料虽然一定程度上增大了砌体无洞墙段的抗震受剪承载力，但抗震受剪承载力的超强率十分有限，墙体的破坏往往仍然是剪切破坏，没有从根本上改变砌体无洞墙段在强震下的剪切破坏形态，墙体剪切破坏的脆性大、延性低，承载力退化大、结构损伤重，容易产生结构倒塌；地震往复作用下剪切裂缝导致砌体墙沿斜截面整体错位不能闭合，剪切破坏沿墙体全截面拦腰截断难以修复，震后适修性极差，需拆除重建，给抗震救灾和震后恢复带来巨大难度。
[0005]现有的技术措施存在的上述问题，长期以来一直是困扰砌体结构抗震防灾的重大问题，现有技术难以克服剪切脆性破坏，不能改善砌体结构的抗震性能和震后适修性，均不利于工程结构高效抗震防灾。
【发明内容】
[0006]本发明为了解决现有砌体墙在地震下呈斜截面剪切破坏形态而导致抗震性能及震后适修性能差的问题，提供了一种可防止斜截面剪切破坏、实现正截面弯曲开裂形态、震后适修性好、抗震性能优良且方便施工应用的墙边端部内凹式摇摆砌体墙。
[0007]本发明是采用如下技术方案实现的:墙边端部内凹式摇摆砌体墙，包括左右两侧边缘无交接墙肢的砌体无洞墙段、相邻砌体无洞墙段之间的洞口和位于洞口上下方的连接体，砌体无洞墙段左右两侧位于任一洞口的上缘或下缘标高处设有向砌体无洞墙段内部凹进的内凹空穴，内凹空穴向内部凹进的水平尺寸小于等于砌体无洞墙段左右两侧边距离的三分之一，内凹空穴内填充柔性物。
[0008]所述的砌体无洞墙段为砌体墙面上相邻左右门窗洞口之间的实体墙段，是一种在地震作用下呈正截面弯曲型开裂形态的砌体墙，在地震作用下，砌体无洞墙段在相邻洞口上缘或下缘标高处的截面，其平面内地震弯矩作用效应最大，在该截面位置设置内凹空穴，其作用是减小砌体无洞墙段的截面长度，从而削弱砌体无洞墙段在该处截面的抗震受弯承载力，同时抗震受剪承载力基本不变，降低砌体无洞墙段的抗震受弯承载力超强率，实现砌体无洞墙段在地震作用下首先在该截面处发生正截面弯曲开裂，同时抑制和避免了砌体无洞墙段的受剪脆性破坏，在正截面弯曲开裂形态下，砌体无洞墙段的延性大大提高，承载力的退化延迟，结构损伤轻，有效避免了结构倒塌，而且在地震往复作用下砌体墙仅在截面局部产生开裂损伤，受拉裂缝在震后能够很好地闭合，容易修复或不需修复，适修性好，可大大减少震后拆除重建，降低抗震救灾的难度。另一方面，内凹空穴内填充柔性物，可使砌体无洞墙段的内凹空穴处截面在受弯转动变形过程中，能够自由转动变形，不受内凹空穴内填充物的阻碍，避免弯曲转动变形受到填充物的约束而导致剪切破坏，且柔性物还能起到封堵空穴或保温隔音的作用。从而，本发明技术克服了现有砌体墙采用加大截面尺寸或在水平灰缝中配置钢筋等措施难以杜绝剪切脆性破坏的问题，提高了砌体结构的抗震性能和震后适修性。
[0009]砌体无洞墙段一侧与其相邻的洞口顶部设置有楼层梁，砌体无洞墙段另一侧与其相邻的洞口顶部设置有位于楼层梁下方的洞口过梁，砌体无洞墙段左右两侧的内凹空穴位于洞口过梁的标高处。
[0010]砌体无洞墙段一侧与其相邻的洞口底部设置有楼板，砌体无洞墙段另一侧与其相邻的洞口底部设置有位于楼板上方的窗台墙，砌体无洞墙段左右两侧的内凹空穴位于窗台墙的顶部标闻处。
[0011]砌体无洞墙段两侧的相邻洞口的顶部标高不同时，内凹空穴设在标高较低的截面处；同理，砌体无洞墙段两侧的相邻洞口的底部标高不同时，内凹空穴设在标高较高的截面处，其优点是上述截面处的抗震受弯承载力及其超强系数可显著减小，保证首先发生正截面弯曲开裂。
[0012]砌体无洞墙段内设置有竖向钢筋混凝土柱，钢筋混凝土柱的左右两侧与砌体无洞墙段之间设置有沿高度分布的水平拉结钢筋。
[0013]钢筋混凝土柱可增强砌体无洞墙段的整体性，更重要的是，在砌体无洞墙段在地震作用下产生正截面弯曲开裂变形后，钢筋混凝土柱中的纵向钢筋参与受拉并产生屈服变形，显著提高了砌体无洞墙段正截面开裂形态的屈服耗能，增大了砌体无洞墙段的阻尼，进一步改善了砌体结构的抗震性能，十分有利于砌体结构建筑的抗震防倒。
[0014]内凹空穴的形状呈楔形向洞口敞开，楔形的上侧或下侧呈阶梯形式；内凹空穴的高度小于等于十皮砌筑块体的高度，柔性物为泡沫块或建筑密封膏块。
[0015]内凹空穴的立面轮廓呈楔形向洞口敞开、楔形的上侧或下侧呈阶梯式时，每皮块体砌筑施工中通过逐皮放台阶外挑或内收，可非常方便地形成空穴，因而砌筑施工简单。内凹空穴设置一定高度，可使砌体墙正截面的转动变形充分发挥出来，否则内凹空穴高度过小时，在截面弯曲转动的后期，内凹空穴处的上下砌体及填充物会相互接触挤压，使弯曲转动变形受到阻碍；此外，内凹空穴内的柔性填充物为泡沫块或建筑密封膏块时，可在砌体墙砌筑施工时，将内凹空穴处的泡沫块或建筑密封膏块作为块体，与砌体墙的块体同时砌筑，这样就同时完成了无洞砌体墙、内凹空穴及其内部柔性填充物的施工，大大提高了施工效率。
[0016]本发明具有如下有益效果:
第一、本发明墙边端部内凹式摇摆砌体墙的地震受力工作机理新颖。砌体无洞墙段的高宽比一般较小，在水平地震作用下，砌体无洞墙段的剪跨比也小，使砌体无洞墙段发生剪切破坏。在水平地震作用下，砌体无洞墙段的各截面地震剪力是基本相同的；但在洞口上下缘标高处的截面，其地震弯矩最大，在这些地震弯矩最大的截面上，设置自砌体无洞墙段的侧边缘向内部凹进的内凹空穴后，减小了砌体无洞墙段的截面高度，从而减小砌体无洞墙段的抗震受弯承载力，降低了砌体无洞墙段的抗震受弯承载力超强率，同时抗震受剪承载力基本不变，使砌体无洞墙段首先在内凹空穴所在的截面发生正截面弯曲开裂，避免了受剪脆性破坏。
[0017]进一步地，当砌体无洞墙段两侧的相邻洞口的顶部标高不同时，内凹空穴设在标高较低的截面处；当相邻洞口的底部标高不同时，内凹空穴设在标高较高的截面处，由于上述截面的承载力较小，同时地震作用弯矩较大，内凹空穴设在上述截面时，可使砌体无洞墙段的抗震受弯承载力超强率有效减小，保证正截面弯曲开裂形态，避免剪切破坏。
[0018]因而，本发明通过在砌体无洞墙段的地震弯矩最大截面处开设内凹空穴，使正截面弯曲开裂先于剪切开裂发生，地震受力及工作机理新颖，有效控制了砌体无洞墙段在水平地震作用下的破坏形态，防止了剪切脆性破坏。
[0019]第二、本发明显著增加了砌体无洞墙段及结构的侧移变形能力、延性及耗能能力，抗震性能优良，同时震后适修性良好。砌体无洞墙段在水平地震作用下产生面内地震弯矩，当砌体无洞墙段正向水平受力加载并逐渐增大时，根据所设置的内凹空穴的上述地震受力工作机理，砌体无洞墙段斜截面受剪完好无破坏，内凹空穴所在的正截面一侧受压无破坏，而另一侧受拉并产生正截面开裂，由于受拉一侧的应力对正截面受弯能力贡献很小，墙体正截面受弯承载力逐渐增大至极限值后，仍然基本保持恒定不退化，位移延性及侧移变形能力十分显著；而当砌体无洞墙段正向的水平侧移变形继续增大时，正截面的受压一侧在压应力作用下产生压碎和塑性受压变形，正截面受弯承载力才开始产生退化。
[0020]若在砌体无洞墙段的截面中部设置有钢筋混凝土柱时，随着地震弯矩或侧移变形的增大，正截面的受拉水平裂缝向中部构造柱发展，构造柱纵筋会产生受拉屈服，产生塑性阻尼，有效地耗散地震能量。
[0021]当砌体无洞墙段在反向作用下，受拉区与受压区互换，即原受拉区变为受压区，从而原受拉一侧的裂缝闭合；原受压区变为受拉区，并随着地震作用增大出现受拉开裂。
[0022]因而，在水平地震往复作用过程中，砌体无洞墙段内凹空穴所在的正截面两侧也往复承受拉压，砌体无洞墙段产生往复摇摆，竖向荷载由截面的受压部分承担，能安全地承担竖向荷载。这样，一方面，砌体无洞墙段随着侧移变形增大，正截面受弯承载力达到极限值后，仍然基本保持恒定不退化，位移延性及侧移变形能力十分显著，若墙段中部设置有钢筋混凝土柱时，砌体无洞墙段又具有良好的阻尼耗能。另一方面，正截面的受拉裂缝可往复闭合，受压区仅出现在内凹空穴所处截面的边缘局部区域，受压区出现局部压碎时也容易置换修理，适修性大大改善。
[0023]拟静力试验也表明，砌体无洞墙段在产生很大的侧向位移角时，墙体仍可以稳定地承担竖向荷载，且抗侧能力退化缓慢，适修性很好，设置有钢筋混凝土柱时阻尼耗能性能也优良。
[0024]第三、本发明的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其设计简便，施工方便，工程造价变化幅度微小。本发明通过巧妙地设置内凹空穴，减小砌体无洞墙段上下端的截面高度，实现由剪切破坏向正截面弯曲开裂形态的转变，其设计概念明确，方法简便。
[0025]砌体无洞墙段在砌筑施工时，内凹空穴附近的块体通过逐皮放台阶外挑或内收，可非常方便地形成边缘为阶梯式的楔形内凹空穴，砌筑施工简单。内凹空穴内填充的柔性物为泡沫块或建筑密封膏块时，可分层叠砌填实，这样，可在砌体无洞墙段砌筑施工中，将内凹空穴处的泡沫块或建筑密封膏块作为块体，与砌体墙的块体同时砌筑，同时完成内凹空穴及其内部柔性填充物的施工，大大提高了施工效率，施工工艺容易，施工质量易保证。
[0026]此外，砌体无洞墙段的内凹空穴，其砌筑不增加施工工作量，内凹空穴中填充的泡沫块或建筑密封膏块等普通柔性填充物，价格低，用量少，基本不增加施工成本及工期，因而工程造价波动幅度微小，十分有利于砌体工程设施的应用和震害防御。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A首I]视不意图；
图中:1-砌体无洞墙段，2-内凹空穴，3-洞口，4-洞口过梁，5-钢筋混凝土柱，6-水平拉结钢筋，7-楼层梁，8-楼板，9-窗台墙。
【具体实施方式】
[0028]墙边端部内凹式摇摆砌体墙，包括左右两侧边缘无交接墙肢的砌体无洞墙段1、相邻砌体无洞墙段I之间的洞口 3和位于洞口 3上下方的连接体，砌体无洞墙段I左右两侧位于任一洞口 3的上缘或下缘标高处设有向砌体无洞墙段I内部凹进的内凹空穴2，内凹空穴2向内部凹进的水平尺寸小于等于砌体无洞墙段I左右两侧边距离的三分之一，内凹空穴2内填充柔性物。
[0029]砌体无洞墙段I 一侧与其相邻的洞口 3顶部设置有楼层梁7，砌体无洞墙段I另一侧与其相邻的洞口 3顶部设置有位于楼层梁7下方的洞口过梁4，砌体无洞墙段I左右两侧的内凹空穴2位于洞口过梁4的标高处。
[0030]砌体无洞墙段I 一侧与其相邻的洞口 3底部设置有楼板8，砌体无洞墙段I另一侧与其相邻的洞口 3底部设置有位于楼板8上方的窗台墙9，砌体无洞墙段I左右两侧的内凹空穴2位于窗台墙9的顶部标闻处。
[0031 ] 砌体无洞墙段I内设置有竖向钢筋混凝土柱5，钢筋混凝土柱5的左右两侧与砌体无洞墙段I之间设置有沿高度分布的水平拉结钢筋6。
[0032] 内凹空穴2的形状呈楔形向洞口 3敞开，楔形的上侧或下侧呈阶梯式，内凹空穴2的高度小于等于十皮砌筑块体的高度，柔性物为泡沫块或建筑密封膏块。
【权利要求】
1.一种墙边端部内凹式摇摆砌体墙，包括左右两侧边缘无交接墙肢的砌体无洞墙段(I)、相邻砌体无洞墙段(I)之间的洞口(3)和位于洞口(3)上下方的连接体，其特征在于:砌体无洞墙段(I)左右两侧位于任一洞口(3)的上缘或下缘标高处设有向砌体无洞墙段(O内部凹进的内凹空穴(2)，内凹空穴(2)向内部凹进的水平尺寸小于等于砌体无洞墙段(I)左右两侧边距离的三分之一，内凹空穴(2)内填充柔性物。
2.根据权利要求1所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:砌体无洞墙段(I)一侧与其相邻的洞口(3)顶部设置有楼层梁(7)，砌体无洞墙段(I)另一侧与其相邻的洞口(3)顶部设置有位于楼层梁(7)下方的洞口过梁(4)，砌体无洞墙段(I)左右两侧的内凹空穴(2)位于洞口过梁(4)的标高处。
3.根据权利要求1所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:砌体无洞墙段(I)一侧与其相邻的洞口(3)底部设置有楼板(8)，砌体无洞墙段(I)另一侧与其相邻的洞口(3)底部设置有位于楼板(8)上方的窗台墙(9)，砌体无洞墙段(I)左右两侧的内凹空穴(2)位于窗台墙(9)的顶部标高处。
4.根据权利要求1、2或3所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:砌体无洞墙段(I)内设置有竖向钢筋混凝土柱(5)，钢筋混凝土柱(5)的左右两侧与砌体无洞墙段(1)之间设置有沿高度分布的水平拉结钢筋(6)。
5.根据权利要求1、2或3所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:内凹空穴(2)的形状呈楔形向洞口(3)敞开，楔形的上侧或下侧呈阶梯式，内凹空穴(2)的高度小于等于十皮砌筑块体的高度，柔性物为泡沫块或建筑密封膏块。
6.根据权利要求4所述的墙边端部内凹式摇摆砌体墙，其特征在于:内凹空穴(2)的形状呈楔形向洞口(3)敞开，且楔形的上侧或下侧呈阶梯式，内凹空穴(2)的高度小于等于十皮砌筑块体的高度，柔性物为泡沫块或建筑密封膏块。
【文档编号】E04B2/02GK103967163SQ201410124936
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张文芳, 牛力军, 魏剑伟, 常建兰, 胡利平, 姚娜娜, 王欢, 赵惠惠, 杨静, 秦恺 申请人:太原理工大学
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