一种用于填充墙的减震组件及混凝土减震填充墙

摘要

本发明公开了一种用于填充墙的减震组件及混凝土减震填充墙，该减震组件的两个预埋件分别安装在填充墙和承重结构上，并在两个预埋件上分别设置第一连接件和第二连接件，第一连接件与第二连接件间隔交替设置；柔性单元则设置在两个连接件之间的间隙内；两个连接件分别与相对的两个预埋件之间留有缓冲空间。通过使用连接件与柔性单元进行柔性连接，隔绝了填充墙的墙体刚度对承重结构刚度的影响，同时柔性单元的设置，使得在地震作用下，由于结构层间位移造成柔性单元产生剪切滞回变形，基于柔性单元的阻尼特性，因此它能够消耗大量地震能量，帮助结构抵御地震荷载，解决了现有混凝土填充墙对结构刚度存在影响且在地震下容易发生破坏的问题。

说明书

技术领域

本发明属于建筑技术领域，尤其涉及一种用于填充墙的减震组件及混凝土减震填充墙。

背景技术

建筑中墙体一般分为承重墙和填充墙两类。承重墙起承受竖向和侧向荷载(风、地震荷载等)的作用，可以是砌体或者混凝土构件，混凝土承重墙一般又可称为剪力墙或抗震墙；填充墙一般应用在框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构中，为非承重墙，不参与承担竖向和侧向荷载，仅起填充作用，用于围护或者分割空间，方便建筑空间的使用。

传统的填充墙一般采用砌体砌筑而成，由于其无需承重，目前多数采用烧结空心砖、蒸压加气砌块、轻骨料混凝土空心砌块等作为砌块，然后采用砂浆进行砌筑而成。但是砌体填充墙工序繁琐、耗时较长，并且容易出现各种质量问题，在地震中容易倒塌，人工成本高昂，且不符合现场文明施工和绿色环保的要求。

存在以下问题：(1)抗震性能差，在地震中容易开裂甚至倒塌，引起人员伤亡和财产损失；(2)砌筑耗时长，同时为了防止开裂需设置顶砖，而顶砖砌筑需间隔7～14天，造成工期较长；(3)砌筑时需占用大量工作面，影响其他工序的并行开展，无法实现全穿插施工；(4)砌筑需耗费大量的人力，随着人力成本的上升，造成成本的增加；(5)砌筑完成后需进行抹灰方可进行精装修作业，工序繁杂，施工过程管控较难；(6)容易产生渗漏、空鼓、开裂等质量通病；(7)施工现场需考虑砌体堆放、黄沙水泥的堆放、砂浆制备的场地，施工平面布置较困难；(8)难以达到现场文明施工和绿色环保的要求。

为解决传统砌体填充墙存在的诸多问题，许多建筑开始采用全现浇混凝土墙代替砌体墙。这种填充墙的配筋采用构造配筋，然后使用木模或者铝模进行支模，最后随同主体结构一同浇筑。它的优点是施工快速，工序较少，可结合全穿插施工技术缩短工期，墙体成型质量好，同时能实现现场安全文明施工、利于环保。另外，通过成本测算，虽然混凝土材料成本高于砌体，但是由于混凝土墙产生的人工成本的降低，混凝土墙相比砌体墙尚可节约工程造价，如果进一步考虑工程整体工期减少造成的设备租赁费用和管理费用的节省，其经济效益将更为明显。

虽然全现浇混凝土填充墙具有上述优势，但是它也带来新的问题：

(1)全现浇混凝土墙体的配筋是构造配筋，本身抗震能力不强，如果在地震中随同剪力墙一起剪切变形，容易发生破坏；

(2)全现浇混凝土墙本身刚度和强度较大，会造成结构整体刚度提高、基本周期降低，根据设计地震反应谱可知，这一般会导致结构遭受更大的地震作用。在设计中，限于当前的结构设计软件(例如PKPM、盈建科等)，作为填充墙的混凝土墙的刚度往往是不被考虑的(或考虑不充分)，这就导致设计过程中会低估主体结构其他梁、板、墙、柱构件的设计地震荷载，造成结构设计的不准确，进而导致结构的抗震性能不足。而如果充分考虑了墙体刚度造成的不利影响，将会导致结构中其他构件设计内力较大，需要的截面和配筋也较大，会导致工程成本的增加，在抗震设防高烈度地区，甚至会导致结构设计的困难，例如出现截面超大、节点配筋困难、构件配筋率超标等问题。

针对全现浇混凝土填充墙存在的上述问题，专利ZL 201821146687.X和专利ZL201821146688.4提出采用结构拉缝板将全现浇混凝土填充墙与受力构件分隔开来解决。结构拉缝板一般采用PVC材料加工而成。通过结构拉缝板的设置，可在填充墙与承重梁、柱及墙之间形成分隔缝，以降低填充墙和承重构件之间的刚性连接程度，从而降低全现浇混凝土填充墙在地震中的破坏，并且减小其附加给主体结构的刚度以及降低引入的额外地震能量。

虽然使用结构拉缝板能够一定程度上缓解全现浇混凝土填充墙存在的问题，但是这种方案仍然存在诸多问题：

(1)结构拉缝板虽然一定程度上起到了分隔作用，但由于其一般较薄，混凝土填充墙和承重构件之间仍然紧密相靠，通过挤压力的传递，两者间基本还是共同受力和变形，在大震下尤其如此。因此，全现浇混凝土填充墙附加给结构的刚度仍然较大，对结构的不利影响不容忽略；

(2)穿过结构拉缝板的钢筋位于止水隔板外侧，容易接触到水而锈蚀破坏，同时造成混凝土的碳化，长久以往则会降低墙体的抗渗能力、影响使用功能；

(3)在工地环境中，结构拉缝板空腔内容易堆积细沙、砂砾石等杂物，进一步削弱其受压变形的空间，降低结构拉缝板起到的分隔作用；

(4)PVC材料不易回收，且在其生产过程中容易造成环境污染，不符合环保理念；

(5)未来相当部分的建筑结构在达到设计使用寿命后，经过适当维修加固即可继续使用。由于PVC材料的老化，结构拉缝板也需要更换，但是它的更换将会极其麻烦，会破坏建筑装修和结构构件，且费用高昂。

全现浇混凝土填充墙之所以会在地震中更容易破坏，同时给结构引入更多的地震能量，根本原因是其与主体结构之间为刚性连接。结构拉缝板的解决思路是“隔开”，但其实是“隔而不开”，两者几乎还是协同变形和受力，其附加给结构的刚度仍然较大，造成的不利影响也不能忽略。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于填充墙的减震组件及混凝土减震填充墙，以解决现有现浇混凝土填充墙对结构刚度存在影响且在地震下容易发生破坏的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种用于填充墙的减震组件，安装于填充墙与承重结构之间留有的容置空间内，包括第一预埋件、第二预埋件、至少一个第一连接件、至少一个第二连接件和至少一个柔性单元；

其中，所述第一预埋件设于承重结构上；所述第二预埋件设于与所述第一预埋件相对的所述填充墙的侧面墙体上；所述第一连接件安装于所述第一预埋件，所述第二连接件安装于所述第二预埋件上，所述第一连接件与所述第二连接件交替设置，且所述第一连接件与所述第二连接件之间留有间隙；所述柔性单元设于所述间隙内并与所述第一连接件和所述第二连接件相连；

所述第一连接件与所述第二预埋件之间留有第一缓冲空间；所述第二连接件与所述第一预埋件之间留有第二缓冲空间。

本发明的用于填充墙的减震组件，还包括若干预制盖板，所述预制盖板分别盖设于容置空间并与填充墙和承重结构相连，且与填充墙的正面墙体或背面墙体平齐。

本发明的用于填充墙的减震组件，所述预制盖板的材质为混凝土或金属材料。

本发明的用于填充墙的减震组件，所述柔性单元为黏弹性材料或粘滞材料或形状记忆合金或软钢。

本发明的用于填充墙的减震组件，所述黏弹性材料为丙烯酸树脂或丁二烯或硅胶或橡胶或沥青。

本发明的用于填充墙的减震组件，所述第一预埋件和所述第二预埋件均为预埋钢板，分别与填充墙和承重结构内的钢筋焊接固定。

本发明的用于填充墙的减震组件，所述第一连接件和所述第二连接件均为连接钢板，所述连接钢板分别与所述第一预埋件或所述第二预埋件螺栓连接或焊接连接。

本发明的用于填充墙的减震组件，所述第一连接件的数量为一个，所述第二连接件的数量为两个，所述柔性单元的数量为两个；所述第一连接件插入与两个所述第二连接件之间并形成两道所述间隙，两个所述柔性单元分别设于两道所述间隙内并与两侧的所述第一连接件和所述第二连接件相连。

本发明的一种混凝土减震填充墙，设置于由上部梁板、下部梁板、两侧的剪力墙围成的空间内，包括上述任意一项所述的用于填充墙的减震组件，以及混凝土墙体；

所述混凝土墙体设置于下部梁板上，并与上部梁板之间留有第一容置空间，与两侧的剪力墙之间留有第二容置空间和第三容置空间；

所述减震组件分别设于所述第一容置空间、所述第二容置空间和所述第三容置空间；

其中，所述第一预埋件分别设于上部梁板和两侧的剪力墙上；所述第二预埋件分别设于与对应的所述第一预埋件相对的所述混凝土墙体的侧面墙体上。

本发明的混凝土减震填充墙，所述混凝土墙体为现浇混凝土墙体。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明一实施例设计了一种设置在填充墙与承重结构之间的减震组件，该减震组件包括第一预埋件、第二预埋件、至少一个第一连接件、至少一个第二连接件和至少一个柔性单元。两个预埋件分别安装在填充墙和承重结构上，并在两个预埋件上分别设置第一连接件和第二连接件，第一连接件与第二连接件间隔交替设置；柔性单元则设置在两个连接件之间的间隙内；同时两个连接件分别与相对的两个预埋件之间留有缓冲空间。通过使用连接件与柔性单元进行柔性连接，隔绝了填充墙的墙体刚度对承重结构的结构刚度的影响，同时柔性单元的设置，使得在地震作用下，由于结构层间位移造成柔性单元产生剪切滞回变形，基于柔性单元的阻尼特性，因此它能够消耗大量地震能量，帮助结构抵御地震荷载，解决了现有混凝土填充墙对结构刚度存在影响且在地震下容易发生破坏的问题。

附图说明

图1为本发明的用于填充墙的减震组件的示意图；

图2为本发明的用于填充墙的减震组件的剖视图。

附图标记说明：1：上部梁板；2：下部梁板；3：剪力墙；4：填充墙；5：预制盖板；6：第一预埋钢板；7：第一预埋钢板；8：第一连接件；9：第二连接件；10：柔性单元。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种用于填充墙的减震组件及混凝土减震填充墙作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1，在一个实施例中，一种用于填充墙4的减震组件，安装于填充墙4与承重结构之间留有的容置空间内，包括第一预埋件6、第二预埋件7、至少一个第一连接件8、至少一个第二连接件9和至少一个柔性单元10。

其中，第一预埋件6设于承重结构上。第二预埋件7设于与第一预埋件6相对的填充墙4的侧面墙体上。第一连接件8安装于第一预埋件6，第二连接件9安装于第二预埋件7上，第一连接件8与第二连接件9交替设置，且第一连接件8与第二连接件9之间留有间隙。

柔性单元10设于间隙内并与第一连接件8和第二连接件9相连，用于在发生剪切变形时，产生滞回耗能。

进一步地，第一连接件8与第二预埋件7之间留有第一缓冲空间。第二连接件9与第一预埋件6之间留有第二缓冲空间。第一缓冲空间和第二缓冲空间的距离应根据结构抗震设计结果确定，确保在大震下，第一连接件8与第二预埋件7不发生碰撞，第二连接件9与第一预埋件6也不发生碰撞。

本实施例设计了一种设置在填充墙4与承重结构之间的减震组件，该减震组件包括第一预埋件6、第二预埋件7、至少一个第一连接件8、至少一个第二连接件9和至少一个柔性单元10。两个预埋件分别安装在填充墙4和承重结构上，并在两个预埋件上分别设置第一连接件8和第二连接件9，第一连接件8与第二连接件9间隔交替设置；柔性单元10则设置在两个连接件之间的间隙内；同时两个连接件分别与相对的两个预埋件之间留有缓冲空间。通过使用连接件与柔性单元10进行柔性连接，隔绝了填充墙4的墙体刚度对承重结构的结构刚度的影响，同时柔性单元10的设置，使得在地震作用下，由于结构层间位移造成柔性单元10产生剪切滞回变形，基于柔性单元10的阻尼特性，因此它能够消耗大量地震能量，帮助结构抵御地震荷载，避免了现有混凝土填充墙4在地震下容易发生破坏，以及给结构引入额外的地震能量的情况，解决了现有混凝土填充墙4对结构刚度存在影响且在地震下容易发生破坏的问题。

下面对本实施例的减震组件的具体结构进行进一步说明：

在本实施例中，减震组件可还包括若干预制盖板5，预制盖板5分别盖设于容置空间并与填充墙4和承重结构相连，且与填充墙4的正面墙体或背面墙体平齐，用于对填充墙4和承重结构之间的空间进行填充形成完整的墙体，以方便后期装修、保温、涂料等施工。

其中，预制盖板5的材质可为混凝土或金属材料，可根据现场的具体情况选择不同的材质，在此不作具体限定。

在本实施例中，柔性单元10为黏弹性材料或粘滞材料或形状记忆合金或软钢等，仅需可与第一连接件8和第二连接件9相连接，并在两者发生错位移动(即地震时)产生剪切滞回变形，消耗能量即可，在此不作具体限定。

进一步地，黏弹性材料具体可使用但不限于丙烯酸树脂、丁二烯、硅胶、橡胶、沥青等成分。黏弹性材料可设置为一层、双层或多层。

在本实施例中，第一预埋件6和第二预埋件7均为预埋钢板，分别与填充墙4和承重结构内的钢筋焊接固定，以保证连接的强度。

第一连接件8和第二连接件9均为连接钢板，连接钢板分别与第一预埋件6或第二预埋件7螺栓连接或焊接连接。

其中，作为一种实施方式，第一连接件8的数量为一个，第二连接件9的数量为两个，柔性单元10的数量为两个。第一连接件8插入与两个第二连接件9之间并形成两道间隙，两个柔性单元10分别设于两道间隙内并与两侧的第一连接件8和第二连接件9相连。

在安装时，第一预埋件6与第二预埋件7应在填充墙4和承重结构浇筑时预埋其中，第一连接件8、第二连接件9和柔性单元10应提前加工为组合体，待填充墙4和承重结构的混凝土强度达到后拆模，将组合体通过螺栓或焊接的方式与第一预埋件6和第二预埋件7相连。在地震作用下层间位移传递至第一连接件8和第二连接件9处，由两者带动柔性单元10发生剪切变形，从而产生滞回耗能，起到减震效果。

本实施例引入了“柔性连接”的思路，支模浇筑阶段在填充墙4和承重结构之间预留足够的空间，然后使用钢板和黏弹性材料将两者进行柔性连接，隔绝了填充墙4刚度对结构刚度的影响，同时又使用具有阻尼耗能特性的黏弹性材料作为“柔性连接”的材料，通过其减震作用进一步确保结构安全。

具有如下优点：

一、解决了填充墙4与受力构件之间为刚性连接造成的问题(即造成全现浇混凝土填充墙4在地震中更容易破坏，以及由于全现浇混凝土填充墙4给结构附加的刚度造成额外地震能量的输入)；

二、由于黏弹性材料的减震效果，结构设计中可适当减少结构构件的截面和配筋，从而降低工程造价；

三、由于黏弹性材料不存在初始刚度，不管是在小震还是大震作用下都能起到减震的作用，保护地震作用下的结构安全；

四、由于黏弹性材料本身具有不透水的特性，因此可以杜绝渗漏隐患；

五、易于安装，工序简单，质量控制容易，利于现场安全文明施工；

六、便于更换，能够确保足够的使用期限；

七、黏弹性材料可回收，生产过程中不造成环境污染，绿色环保。

实施例二

一种混凝土减震填充墙4，设置于由上部梁板1、下部梁板2、两侧的剪力墙3围成的空间内，包括上述实施例一中的用于填充墙4的减震组件，以及混凝土墙体。

混凝土墙体设置于下部梁板2上，并与上部梁板1之间留有第一容置空间，与两侧的剪力墙3之间分别留有第二容置空间和第三容置空间。上述的减震组件则为三个，分别设于第一容置空间、第二容置空间和第三容置空间。

其中，三个减震组件中的第一预埋件6分别设于上部梁板1、两侧的剪力墙3上；第二预埋件7则分别设于与对应的第一预埋件6相对的混凝土墙体的侧面墙体上。

进一步地，混凝土墙体为现浇混凝土墙体。

在实际施工中，应注意以下问题：

一、应通过结构抗震设计的结果，确定现浇混凝土墙体与承重结构之间的距离，确保地震作用中两者不发生碰撞，如此方能彻底避免填充墙4刚度对结构的影响；

二、承重结构(即上部梁板1、下部梁板2、第一剪力墙3、第二剪力墙3)的支模阶段应提前设置预埋钢板，应在钢筋中焊接定位钢筋固定它们，确保其在混凝土浇筑振捣过程中不发生移位，同时和模板对接拼缝紧密，确保不发生漏浆；

三、第一连接件8、第二连接件9和柔性单元10的组合体可提前加工为一体，加工过程中，需要确保柔性单元10与第一连接件8、第二连接件9之间的粘结强度足够，确保地震作用下黏弹性材料与连接钢板之间不发生撕裂脱开；

四、第一连接件8、第二连接件9和柔性单元10的组合体的安装过程中，若采用焊接连接，需实时监测连接钢板温度，避免温度过高而影响黏弹性材料的性能，一般不应超过75℃；

五、安装预制盖板5过程中，应确保安装密实，必要时可在拼缝处采用挂网抹灰处理，规避后期拼缝处的开裂问题。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。