[發明專利]用于填充墻與主體結構的高性能泡沫鋁耗能連接裝置

在審

• 申請號: 201510071147.4
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104652609A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 李愛群;沙奔;徐義明;徐艷紅;劉少波;軒鵬;何思淵
• 申請（專利權）人: 中國建筑股份有限公司;中建安裝工程有限公司;東南大學
• 主分類號: E04B1/38
• 分類號: E04B1/38;E04B1/98
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及用于填充墻與主體結構的連接裝置，具體是一種用于填充墻與主體結構的高性能泡沫鋁耗能連接裝置。

背景技術

框架-填充墻結構體系是一種常見的房屋建筑結構體系,由于其建筑布置的靈活性，現廣泛應用于多層廠房、商業辦公樓、教學樓以及居民住宅樓中。但是由于填充墻與框架結構主體部分之間共同工作的機制較為復雜,在設計過程中,通常采用純框架的方法進行計算,忽略了填充墻對結構的影響。然而，大量的震害都表明，有時結構整體沒有發生嚴重破壞，但由于填充墻與主體結構的連接方式不當，使得填充墻和附近框架梁柱發生局部破壞，導致人員傷亡。因此，開發一種新型框架-填充墻連接裝置，對改善其共同工作方式，保障人民生命財產安全具有重要意義。

在現行的《建筑抗震設計規范》中，填充墻不參與整體結構受力分析，而只被當做一類荷載施加在主體結構中，并對框架結構的自振周期進行適當折減。實用時，在初始彈性階段，填充墻由于其較大的平面剛度，承受大多數地震作用力，隨著地震作用的加大，填充墻會逐漸產生裂縫并發生破壞，而這種填充墻和主體結構的共同工作會導致與規范中計算模型的不同，從而使得按規范計算的結果誤差較大。有時，為了滿足某種功能上的要求，如要求底層大開間等，填充墻的較大剛度會使結構產生薄弱層，對結構抗震不利。同時，填充墻對框架梁柱的約束作用會使框架梁柱形成短梁、短柱，在地震作用下易發生脆性破壞，從而增加結構在地震作用下的安全隱患。

泡沫鋁是一種由鋁或鋁合金基體與氣孔復合而成的新型功能-結構一體化材料，最初是在20世紀50年代左右被提出，到20世紀90年代前后進入工業化階段，并在美國國防部等資助下而快速發展。特殊的結構決定了其輕質、高孔隙率、高比表面積等特點，以及許多金屬所不具備的優良特性，如高比強度、高吸能性、抗沖擊性、電磁屏蔽、吸聲性能、高阻尼性等。正是由于具有如此多的優點，泡沫鋁被廣泛應用于航空航天、汽車制造、噪聲控制、電磁屏蔽以及熱交換設備等領域。

泡沫鋁的受壓應力應變曲線可分為三個階段：初始彈性階段，中間很長的屈服平臺階段和最終密實階段。并且泡沫鋁還具備一定的承受拉力的能力。而橡膠是一種具有高阻尼的粘彈性材料，若將橡膠填充于開孔泡沫鋁的孔洞之中，可以大大提高泡沫鋁的性能。其結果相當于泡沫鋁作為復合材料的骨架部分，提供材料剛度，而橡膠則提高復合材料的阻尼，增加其耗能能力。這就使得泡沫鋁-橡膠復合材料成為一種可以用于框架結構和填充墻間的高性能連接材料。因此，合理利用高性能泡沫鋁的優良特性，設計一種框架結構-填充墻連接裝置，對改善框架和填充墻共同工作方式，提高結構整體抗震性能具有重要意義。

我國當前正處于土木工程建設的蓬勃發展階段，又是地震多發國家，大量興建的住宅結構基本都采用框架結構。因此，結合工程結構抗震設計及應用實際，設計一種制作簡單，效果顯著的高性能框架-填充墻連接裝置，具有顯著的經濟效益和重大的社會意義。但至今為止，在土木工程建設技術領域內尚未有關于泡沫鋁-橡膠復合材料的研發及應用研究報道，這也必將成為研究人員未來的新的研究方向和發展方向。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種用于填充墻與主體結構的高性能泡沫鋁耗能連接裝置，耗散地震作用的一部分能量，并避免由于填充墻的約束作用而使梁柱可能發生的脆性破壞。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于填充墻與主體結構的高性能泡沫鋁耗能連接裝置，包括泡沫鋁-橡膠復合材料填塊、內固定鋼板、外固定鋼板和梁柱預制螺桿，所述泡沫鋁-橡膠復合材料填塊設置在內固定鋼板和外固定鋼板之間，所述梁柱預制螺桿的一端嵌入所述泡沫鋁-橡膠復合材料填塊中，另一端外伸穿過所述內固定鋼板，與主體結構的框架梁柱連接；所述外固定鋼板與填充墻連接。泡沫鋁-橡膠復合材料填塊與兩側的內固定鋼板和外固定鋼板之間緊密相連，可以起到保護和約束高性能泡沫鋁-橡膠復合材料填塊的作用。

進一步的，在本發明中，所述外固定鋼板的腹板上連接有若干焊接約束鋼板。焊接約束鋼板增強外固定鋼板與填充墻的緊密牢固連接。

進一步的，在本發明中，所述焊接約束鋼板與所述外固定鋼板垂直連接。焊接約束鋼板需充分嵌入或插入填充墻中，使得整個連接裝置單元通過外固定鋼板與填充墻的緊密牢固連接。

進一步的，在本發明中，所述外固定鋼板為工字型鋼板。工字形鋼板具有上下兩個翼緣板，在泡沫鋁-橡膠復合材料填塊的一側，可以起到約束和保護固定設置在其間的泡沫鋁-橡膠復合材料填塊的作用；同時另一側插入填充墻中，與填充墻形成穩定可靠的連接。