[0006] 本发明的目的在于提供一种可用于高层剪力墙结构的拼装式可更换消能墙和可更换消能结构，拼装式可更换消能墙由若干可更换消能区域组成。该消能墙具备较大的刚度，足够的承载能力、良好的延性和耗能能力，通过设计将地震能量引导集中于拼装式可更换消能墙，可以显著提高剪力墙的抗震性能并有效保护主体结构免遭破坏。拼装式可更换消能墙采用分块拼接设计，可以自由组合出满足抗震性能需求的可更换范围，震后对消能墙相应的破坏区域进行更换可快速修复剪力墙。消能墙的可调节底座不但能够保证消能墙与基础的可靠连接，且具备一定的竖直向和水平向偏差调节功能，在结构出现残余变形或安装偏差时也能方便地实现消能墙的更换。从而大幅减少震后建筑推倒重建带来的巨大经济损失和资源浪费，实现震后社会生产、生活快速恢复的目的。为达到上述目的，本发明的解决方案是：
[0007] 一种拼装式可更换消能墙，其特征在于：包括若干可更换消能区域，所述可更换消能区域按照所处位置不同可分为上区域和下区域；所述下区域按照所处位置不同又可分为下边缘区域和下中部区域；每个上区域由上部的消能段及下部的下连接板组成；每个下区域由上部的消能段及下部的可调节底座组成；
[0008] 所述上区域与上区域之间，下区域与下区域之间设置有拼接钢板，拼接钢板焊接在连接端板外侧或钢管约束外筒外表面，且拼接钢板设置有加劲肋以提高拼接钢板平面外刚度；拼接钢板上设置有U形螺栓孔和螺纹孔，相邻拼接钢板之间孔位相互对齐，通过拧紧高强螺栓可以实现拼接钢板之间的连接以提高各区域之间的整体性；
[0009] 所述消能段包括连接端板、钢连接头、抗压钢板、耗能软钢钢板、钢管约束外筒和约束混凝土；所述连接端板上设置有高强螺栓孔；所述钢连接头上端和下端分别与连接端板下表面和抗压钢板上表面焊接，且钢连接头两侧设置有加劲肋以提高钢连接头平面外刚度；
[0010] 所述抗压钢板处于钢管约束外筒的内管口上端，形状贴合钢管约束外筒内壁；所述耗能软钢钢板上端和下端分别与抗压钢板下表面及可调节底座的下连接板上表面焊接；所述钢管约束外筒上端无连接，下端与可调节底座的下连接板上表面焊接；所述耗能软钢钢板处于钢管约束外筒、抗压钢板及可调节底座的下连接板所围成的空腔的中心处；所述耗能软钢钢板端部设置加劲肋防止耗能软钢钢板端部被破坏；所述约束混凝土填充于钢管约束外筒、抗压钢板及可调节底座的下连接板所围成的空腔内；
[0011] 所述上区域的下连接板设置有螺纹孔，孔位与下区域连接端板的螺栓孔对齐，上区域的下连接板上表面设置有朝向钢管内部的螺栓套筒，高强螺栓可以穿过螺栓孔和螺纹孔拧入螺栓套筒中实现上区域与下区域的拼装；
[0012] 所述可调节底座包括下连接板、斜垫铁、下连接板侧边板、基础预埋钢板和基础预埋钢板侧边板；所述下连接板上设置有U型螺栓孔，浇筑孔及气孔；通过浇筑孔及气孔可以往钢管约束外筒内浇筑混凝土或灌浆料；
[0013] 所述斜垫铁由上垫铁和下垫铁叠置组成，斜垫铁安放于下连接板与基础预埋钢板之间以传递两者之间的相互压力；上垫铁和下垫铁相互之间叠置位置不同则叠置后总高度也不同；所述基础预埋钢板上设置有螺纹孔，基础预埋钢板底端设置有螺栓套筒；螺纹孔与下连接板的U型螺栓孔对齐；高强螺栓可以穿过U型螺栓孔和螺纹孔拧入螺栓套筒中；基础预埋钢板上表面设置有凹槽以固定下垫铁；
[0014] 所述下连接板侧边板和基础预埋钢板侧边板分别竖直向焊接于下连接板和基础预埋钢板边缘，下连接板侧边板上设置有螺纹孔，基础预埋钢板侧边板上设置有U型螺栓孔和垫铁固定螺纹孔；U型螺栓孔孔位与下连接板侧边板的螺纹孔对齐；高强螺栓可以穿过U型螺栓孔拧入下连接板侧边板的螺纹孔中；高强螺栓可以穿过垫铁固定螺纹孔顶住斜垫铁。
[0015] 所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述上区域消能段的钢管约束外筒采用单根矩形钢管，且钢管约束外筒和耗能软钢钢板之间增设水平箍筋以增强约束混凝土的延性并提高消能段的抗剪切能力。
[0016] 所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下中部区域消能段的钢管约束外筒采用单根矩形钢管，且钢管约束外筒和耗能软钢钢板之间增设水平箍筋以增强约束混凝土的延性并提高消能段的抗剪切能力。
[0017] 所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下边缘区域消能段的钢管约束外筒采用并列的数根圆钢管，所述耗能软钢钢板采用并列的数根钢板，所述抗压钢板采用并列的数块钢板。
[0018] 所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述上区域的消能段下部固定在下连接板上。
[0019] 所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下区域的消能段下部固定在可调节底座上。
[0020] 一种可更换消能结构，其特征在于：包括拼装式可更换消能墙，拼接钢板，剪力墙预埋件，剪力墙及建筑物基础；其中，剪力墙预埋件位于拼装式可更换消能墙上端并与拼装式可更换消能墙相连；建筑物基础位于拼装式可更换消能墙下端并与拼装式可更换消能墙相连；
[0021] 所述剪力墙预埋件包括剪力墙预埋钢板以及螺栓套筒，螺栓套筒固定在剪力墙预埋钢板上，剪力墙预埋钢板对应消能墙的连接端板螺栓孔设置预埋钢板螺纹孔，并经由螺栓连接以实现预埋件与可更换消能墙的固定连接；剪力墙预埋钢板及螺栓套筒预先埋设在剪力墙中以实现剪力墙预埋件与剪力墙结构的固定连接；
[0022] 所述建筑物基础与可调节底座相连，通过可调节底座的基础预埋钢板和螺栓套筒预先埋设在建筑物基础中以实现建筑物基础与可调节底座的连接。
[0023] 优选的，所述剪力墙预埋件的螺栓套筒末端焊接螺纹钢筋，所述螺纹钢筋预先埋设在剪力墙中以提高剪力墙预埋件的抗拉拔能力。
[0024] 优选的，所述可调节底座的螺栓套筒末端焊接螺纹钢筋，所述螺纹钢筋预先埋设在建筑物基础中以提高可调节底座的抗拉拔能力。
[0025] 由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
[0026] 本发明所示的拼装式可更换消能墙能够满足剪力墙结构的刚度及承载力要求，延性良好，耗能稳定，通过引导将地震能量集中于拼装式可更换消能墙，可以显著提高剪力墙的抗震性能并有效保护主体结构免遭破坏。震后对拼装式可更换消能墙相应的破坏区域进行更换可快速恢复剪力墙的抗震功能。
[0027] 采用分块拼接设计，可以自由组合出满足抗震性能需求的可更换范围，也可针对不同的破坏程度进行不同范围的更换。可更换范围广且灵活。
[0028] 拼装式可更换消能墙与剪力墙和基础之间拆卸方便，其可调节底座具备一定的空间位置调节功能，在结构出现残余变形及安装偏差时也能实现迅速更换。
[0029] 采用普通建筑材料制作，造价相对较低，便于推广应用。
[0030] 具体而言，拼装式可更换消能墙包括若干可更换消能区域，可更换消能区域按照所处位置不同可分为上区域和下区域；下区域按照所处位置不同又可分为下边缘区域和下中部区域；每个上区域由上部的消能段及下部的下连接板组成；每个下区域由上部的消能段及下部的可调节底座组成。每个下区域与对应上区域之间通过下连接板和连接端板实现拼接。上区域与上区域之间，下区域与下区域之间通过拼接钢板进行连接。上区域与上部剪力墙之间通过剪力墙预埋连接件进行可拆卸连接，下区域与基础之间通过可调节底座进行可调节且可拆卸的连接。
[0031] 大部分地震能量由下边缘区域进行消耗。上区域和下中部区域除可以用于消耗部分地震能量外，还可以提供给结构足够的抗剪能力。
[0032] 可调节底座部分螺栓孔设置为U型螺栓孔，可以具备一定的水平向和竖直向调节功能，可调节底座中部设置有上下叠置的三角形斜垫铁，通过调整两块斜垫铁的相对位置可以调节高差。通过U型螺栓孔及斜垫铁的调节，可调节底座能够容忍地震后结构的水平和垂直向的残余变形及安装偏差。
[0033] 由于采用拼装式设计，可更换消能结构可以根据需要调节可更换区域的范围。在剪力墙破坏严重的关键受力部位可以通过反复拼接上区域来增加可更换区域的层数，在剪力墙破坏轻微的次要受力部位可以通过去除上区域来减少可更换区域的层数。
[0034] 拼装式可更换消能墙主要安装于剪力墙容易破坏的底部区域。通过设计可以将地震能量和结构破坏引导集中于拼装式可更换消能墙，通过拼装式可更换消能墙消能减震可以提高结构的抗震性能。当拼装式可更换消能墙部分甚至全部区域在地震中发生损坏时，可对相应破坏区域进行方便快捷的拆卸和更换从而达到快速恢复结构功能的目的。
