(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111450921.4 (22)申请日 2021.12.01 (71)申请人 福建工程学院 地址 350118 福建省福州市闽侯县大 学新 区学府南路3 3号 (72)发明人 颜桂云　陈亚辉　叶建峰　潘钦锋　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 代理人 陈方淮　蔡学俊 (51)Int.Cl. E04H 9/02(2006.01) E04B 1/98(2006.01) E04B 2/56(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种可更换钢制连接装配式剪力墙结构的 设计方法 (57)摘要 本发明涉及可恢复功能装配式剪力墙设计 领域， 具体涉及涉及一种可更换钢制连接装配式 剪力墙结构的设计方法， 包括经钢制连接构件与 基础相连接的上部预制剪力墙， 所述钢制连接构 件包括预埋于基础上的预埋钢板， 所述预埋钢板 上固定有承压垫梁及位于承压垫梁两侧的耗能 垫块， 位于承压垫梁的前后侧设置有连接上部预 制剪力墙和预埋钢板的蝶形剪切板， 位于耗能垫 块的前后侧设置有连接上部预制剪力墙和预埋 钢板的受拉连接钢板， 具体包括以下步骤： 确定 该上部预制剪力墙的承 载力设计值； 进行耗能垫 块的尺寸设计； 进行抗压垫梁的尺寸设计； 进行 受拉连接钢板的尺寸设计； 进行蝶形剪切板的尺 寸设计； 进行钢制连接构件的形状及连接设计。 该方法有助于提高装配式剪力墙的抗震性能和 震后可恢复性， 降低了修复的难度和经济损失。 权利要求书4页 说明书12页 附图11页 CN 114150911 A 2022.03.08 CN 114150911 A 1.一种可更换钢制连接装配式剪力 墙结构的设计方法， 包括经钢制连接构件与基础相 连接的上部预制 剪力墙， 所述钢制连接构件包括预埋于基础上的预埋钢板， 所述预埋钢板 上固定有承压垫梁及位于承压垫梁两侧的耗能垫块， 位于承压垫梁的前后侧设置有连接上 部预制剪力墙和预埋钢板的蝶形剪切板， 位于耗能垫块的前后侧设置有连接上部预制剪力 墙和预埋钢板的受拉连接钢板， 其特 征在于， 具体包括以下步骤： (一)选定上部预制剪力墙各部件的材料等级、 截面尺寸、 对应配筋， 确定该上部预制剪 力墙的承载力设计值； (二)依据上部预制剪力墙进行耗能垫块的尺寸设计； (三)依据上部预制剪力墙进行抗压 垫梁的尺寸设计； (四)依据上部预制剪力墙进行受拉连接钢板的尺寸设计； (五)依据上部结构进行蝶形剪切板的尺寸设计； (六)进行受拉连接钢板、 蝶形剪切板与预埋钢板相连接的连接角钢的形状设计； (七)进行钢制连接构件的连接设计。 2.根据权利要求1所述的一种可更换钢制连接装配式剪力墙结构的设计方法， 其特征 在于， 所述上部预制剪力墙的下端连接有内嵌U 型钢板， 所述受拉连接钢板和蝶形剪切板的 上端均经对拉高强螺栓与内嵌U型钢板相连接， 受拉连接钢板的下端设置有竖向长条形螺 栓孔并经高强螺栓与两端连接角钢相连接， 所述蝶形剪切板的下端经高强螺栓与中间连接 角钢相连接， 所述两端连接角钢和中间连接角钢与预埋钢板固定连接 。 3.根据权利要求2所述的一种可更换钢制连接装配式剪力墙结构的设计方法， 其特征 在于， 所述内嵌U 型钢板的内侧间隔固定有与上部预制剪力墙的下端浇筑连接的栓钉， 内嵌 U型钢板上还间隔开设置有安装对拉高强螺栓的螺栓孔； 所述受拉连接钢板的中部间隔开 设置有竖向缝； 所述两端连接角钢和中间连接角钢均经预埋地脚螺栓与预埋钢板相连接， 两端连接角钢和中间连接角钢的槽口内均沿长度方向间隔焊接有加劲肋， 且连接角钢的两 侧板上沿长度方向间隔开设有位于 两加劲肋之间的螺 栓孔。 4.根据权利要求1所述的一种可更换钢制连接装配式剪力墙结构的设计方法， 其特征 在于， 所述承压垫梁及耗能垫块的下端均经局部焊接与预埋钢板相连接； 所述承压垫梁包 括工字钢， 所述工字钢同一侧的上翼缘与下翼 缘之间且位于两端部均焊接有一对间隔安装 的加劲板， 一对加劲板之 间自上而下间隔焊接有横向支撑； 所述耗能垫块包括工字钢， 所述 工字钢同一侧的上翼 缘与下翼缘的两端之 间均焊接有加劲板， 位于两加劲板之 间自上而 下 间隔焊接有横向支撑 。 5.根据权利要求1、 2、 3或4所述的一种可更换钢制连接装配 式剪力墙结构的设计方法， 其特征在于， 所述 步骤(一)中， 根据公式(1)～(2)确定该剪力墙的极限承载力： 剪力墙正截面受弯承载能力： 剪力墙抗剪承载能力：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114150911 A 2式(1)(2)中， M—剪力墙抗弯承载力； V—剪力墙斜截面抗剪承载力； A、 Aw—分别为墙肢 的全截面面积和墙肢腹板面积； x—剪力墙横截面抗压区高度； a'—剪力墙正截面上 受压钢 筋中心至截面边缘的距离； 矩形截面取A＝Aw； N—在剪力墙上施加的轴压力； fyh、 fyw—剪力 墙横向分布筋和竖向分布筋的抗拉强度设计 值； fy—钢筋抗拉强度设计 值； ft—混凝土抗压 强度设计值； hw0—剪力墙截面有效高度； bw—剪力墙墙厚； N—剪力墙上部轴力； Ash、 Asw—分 别为配制在同一界面内的横向和竖向钢筋面积之和； s—横向钢筋间距； λ—计算截面剪跨 比； 当 λ ≥2.2时取 λ＝2.2； 当 λ≤1.5时取 λ＝1.5 。 6.根据权利要求1所述的一种可更换钢制连接装配式剪力墙结构的设计方法， 其特征 在于， 所述步骤(二)中， 耗能垫块截面面积的设计根据上部预制剪力墙中边缘暗柱的抗压 屈服承载力 设计， 要满足受压垫块达到极限受压屈 服强度时， 上部预制 剪力墙的边缘暗柱 还未屈服， 以满足将受压破坏集中在耗能垫块上； 耗能垫块截面面积依据 公式(3)～(4)设 计： 耗能垫块的极限受压承载能力设计值： Nu≤bwh0fck+f′ykA′s                       (3)， 耗能垫块的截面 面积为: 式中， Nu—垫块极限受压强度设计值； h0—上部预制剪力墙边缘暗柱的长度； bw—上部 预制剪力墙厚度； fck—混凝土抗压强度标准值； f ′yk—上部预制剪力墙边缘暗柱中钢筋的 屈服强度标准 值； A′s—耗能垫块的受压截面 面积； fu—耗能垫块钢材的极限强度标准 值。 7.根据权利要求1所述的一种可更换钢制连接装配式剪力墙结构的设计方法， 其特征 在于， 所述步骤(三)中， 建筑结构的抗压工作荷载一般为0.6N极限， 故在保证结构安全的情 况下， 进一步的考虑经济效益， 引入参数δ＝0.7， 抗压垫梁的截面面积依据公 式(5)～(6)设 计： 抗压垫梁的承载力： Nu≥δ(bwh0fck+f′ykA′s)                               (5)， 抗压垫梁的截面 面积为 式中Nu—抗压垫梁的抗压承载力； bw—上部预制剪力墙的厚度； h0—上部预制剪力墙的 截面有效宽度； fck—混凝土抗压强度标准值； f ′yk—上部预制剪力墙中钢筋的屈服强度标 准值； A′s—上部预制剪力墙中钢筋的截面面积之和； f ′y—上部预制剪力墙中钢筋的抗压强 度标准值； δ —折减系数。 所述步骤(四)中， 受拉连接钢板在两端耗能垫块的外侧， 宽度与上部预制剪力墙内暗 柱长度一样， 为保证受拉连接钢板先于上部结构破坏， 让其极限拉应力小于剪力墙约束边 缘构件受拉钢筋的屈服受拉强度， 受拉连接钢板的截面 面积依据公式(7)设计：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114150911 A 3