CN101245618A - 两边连接组合钢板剪力墙 - Google Patents
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Abstract
本发明属于结构工程技术领域,具体涉及一种两边连接组合钢板剪力墙。其通过普通螺栓把内填的钢板和外挂的混凝土板连接成组合钢板墙,同时墙体只与框架梁连接而不与框架柱连接,形成两边连接组合钢板剪力墙。通过支撑架对两边连接墙体进行面外支撑,保证墙体的平面外稳定,使其在大震下能有效的耗能。本产品可以取代四边连接钢板剪力墙,而且比四边连接钢板剪力墙用途更加广泛,可广泛用于多高层钢结构以及钢—混凝土组合结构中,特别适合于需要开设门洞以及建筑布局多样的多高层钢结构中。
Description
技术领域
本发明属于结构工程技术领域,具体涉及一种两边连接组合钢板剪力墙。
背景技术
目前在同类领域一般采用的是四边连接纯钢板剪力墙。纯钢板墙试件在比较小的荷载作用下,薄钢板就发生局部屈曲,产生较大的面内变形,因此滞回曲线表现出明显的捏拢现象,钢板的耗能能力不能得到充分的利用。
组合钢板墙在钢板两侧覆盖混凝土板,两种材料用螺栓连接,用混凝土墙板来防止钢板发生平面外屈曲,除防屈曲作用外,混凝土板还能够防火、保温隔热、隔音等,这样可以极大的降低成本。
传统四边连接的钢板墙需要内填钢板与框架梁柱连接,这必然导致两方面的不利影响,其一,额外的开螺栓孔以及螺栓连接增加了施工量以及造价成本;其二,内填钢板强度的充分发挥,需要梁柱为其提供可靠的锚固,这将给柱子带来不利影响,柱翼缘就发生了很明显的屈曲,而柱子做为建筑的竖向承重构件,如果发生破坏,将可能导致整个结构的倒塌。此外,四边连接钢板墙还有一个缺陷是不能在钢板墙上开洞,这样,在建筑上需要开设洞口的地方,就不能使用钢板墙作为抗侧力构件,因而极大的减小了钢板墙作为一种新型构件的应用范围。四边连接组合钢板剪力墙利用混凝土板对内填钢板的约束作用,防止了钢板发生平面外屈曲,但由于组合钢板墙的承载力比纯钢板墙大,因而钢板墙对柱的不利影响更加的显著。
目前还没有相关专利技术提出两边连接组合钢板墙,而随着我国高层钢结构发展,特别是高层钢结构住宅的发展,新型抗侧力结构构件的发展也势在必行。两边连接组合钢板避免了四边连接组合钢板墙不能开洞的缺陷,所以能很好的作为抗侧力构件应用于高层钢结构。
钢板墙与框架梁可以直接焊接成型或采用高强螺栓与梁上伸出的鱼尾板连接,而鱼尾板可以预先在工厂焊接成型,外挂混凝土板与钢板墙通过普通螺栓连接在一起,这种构造方式不但能保证混凝土板对钢板的约束作用以及组合墙的整体性能,而且大大减小了现场的焊接工作量,提高了施工效率。
综上所述,研究一种应用广泛、性能优越以及避免墙板对于框架柱不利影响的两边连接组合钢板剪力墙是本领域技术人员的研究目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用广泛、性能优越以及避免墙板对于框架柱不利影响的两边连接组合钢板剪力墙。
本发明提出的两边连接组合钢板剪力墙,由左边缘框架柱1、上边缘框架梁2、钢板3、混凝土板4、右边缘框架柱9、下边缘框架梁10组成,其中,左边缘框架柱1、上边缘框架梁2、右边缘框架柱9、下边缘框架梁10两两相连,组成框架结构,钢板3位于该框架结构内,上边缘框架梁2和下边缘框架梁10上分别设有鱼尾板5,与上边缘框架梁2相连的鱼尾板5通过螺栓6连接钢板3的顶部,混凝土板4为两块,分别位于钢板3的两侧,鱼尾板5两端设有支撑架8。
本发明中,所述支撑架8由T型钢板11、2块Z型钢板12组成,其结构如图4所示。2块Z型钢板对称布置于T型钢板11两侧,2块Z型钢板12与T型钢板11分别通过螺栓13连接,相连的Z型钢板12的另一侧形成匚字形结构,钢板3突出的一端插入由2块Z型钢板组成的匚字形结构内,2块混凝土板4分别插入由匚字形结构和钢板3组成的空间内,从而起到组合钢板墙面外约束的作用。
本发明中,所述钢板3外挂混凝土板4,是为了防止内填的钢板3过早屈曲,极大的提高了钢板3的抗剪承载力。
本发明中,用面外支撑构造对两边连接墙体进行面外支撑。
本发明中,由于组合墙钢板剪力墙没有和柱连接,所以其左右宽度可以根据建筑布置的需要而改变。
本发明中,所述组合钢板墙与周围框架为两边连接。目前薄钢板剪力墙建筑基本都采用四边连接,允许剪力墙产生屈曲,利用钢墙板的屈曲后强度,以拉力场的形式承受剪力,这样能够达到较好的经济效果和抗震耗能性能。但钢板屈曲后框架柱将承受拉力场产生的轴力和附加弯矩作用,对柱子产生不利的作用,这与抗震设计的“强柱弱梁”理念不相符。因此提出两边连接组合钢板剪力墙,墙板只与上下框架梁相连,而不与左右框架柱连接。
两边连接组合钢板墙主要具有如下几个优点:1)延性较好,具有稳定的滞回耗能性能;2)仅对边界框架梁产生附加弯矩,容易保证塑性铰出现在梁端,符合“强柱弱梁”的抗震设计理念;3)通过改变钢板宽度,能够调节钢板墙刚度和承载力;4)施工安装方便,减少了与柱的连接;5)墙板不必贯通整段梁跨,适合于门窗开洞,建筑布局不受限制;
本发明中的钢板墙为组合墙,其剖面图如图3所示。即通过普通螺栓把内填的钢板3和外挂的混凝土钢板4连接起来,使两者协同工作,共同受力。这种组合钢板墙的主要特点有:1)混凝土墙板给钢板提供了平面外约束,从而提高了其屈曲强度。2)组合钢板墙主要靠钢板进行抗震耗能,可以避免混凝土剪力墙刚度和承载力容易发生严重退化的问题。3)混凝土墙板可以同时起到抗火、保温、隔音等作用,可减少后续工作量,降低施工成本。试验也表明组合钢板墙具有稳定的滞回曲线和良好的耗能能力,尤其适用于高烈度地震区建筑。
本发明的制作工艺如下:根据建筑布局以及结构承载力的要求确定钢板的具体尺寸;预先在钢板和混凝土板对应位置开设一定数量的孔洞,用于两者普通螺栓的连接,同时还需要在内填钢板的上下边缘开设一定数量的孔洞,用于钢板和框架梁的连接;在工厂制作框架梁的工程中,需要把鱼尾板预先焊接在框架梁上。现场安装时,内填钢板和梁通过焊接在梁上的鱼尾板与梁连接,鱼尾板与钢板之间的连接采用10.9级高强摩擦型螺栓;混凝土板通过普通螺栓外挂在内填钢板的两侧。本实用新型制作简单,施工效率高。而且具有高承载能力、高刚度、优良的受力性能和优良的抗疲劳性能合的特点,是十分理想的结构受力构件。
本发明在以下几个方面的特点和优势:1)采用两边连接组合钢板剪力墙,减少了钢板墙和柱的连接,施工量小,减少了施工成本;钢板墙与框架梁的连接采用高强螺栓通过梁上伸出的鱼尾板连接,而鱼尾板可以预先在工厂焊接成型,外挂混凝土板与钢板墙通过普通螺栓连接在一起,这种构造方式不但能保证混凝土板对钢板的约束作用以及组合墙的整体性能,而且大大减小了现场的焊接工作量,提高了施工效率。2)采用两边连接组合钢板剪力墙,构件不但具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力,而且避免了墙体对于框架柱的不利影响。3)采用两边连接组合钢板剪力墙,由于墙板不必贯通整段梁跨,因此适合于门窗开洞,建筑布局不受限制,应用范围广。4)通过构造措施对两边连接墙体进行面外支撑,保证了两边连接组合钢板墙的平面外稳定性,使墙体能充分发挥其抗剪承载力。
本产品可以取代四边连接钢板剪力墙,而且比四边连接钢板剪力墙用途更加广泛,可广泛用于多高层钢结构中,特别适合于需要开设门洞以及建筑布局多样的多高层钢结构中。
附图说明
图1为内填的钢板3示意图。
图2为外挂的混凝土板4及其配筋示意图。
图3为两边连接组合墙剖面图。
图4支撑架8结构图示。
图5为本发明的两边连接组合钢板剪力墙结构图示。
图中标号:1为左边缘框架柱,2为上边缘框架梁,3为钢板,4为混凝土板,5为鱼尾板,6为连接内填钢板与鱼尾板的高强摩擦型螺栓,7为连接混凝土板4和钢板3的普通螺栓,8为支撑架,9为右边缘框架柱,10为下边缘框架梁,11为支撑架8的T型钢板,12为支撑架的Z型钢板,13为螺栓。
具体实施方式
下面通过实施例结构附图进一步说明本发明。
实施例1:本发明的两边连接组合钢板剪力墙由内填的钢板3和外挂的混凝土钢板4以及边缘构件组成;边缘构件由上边缘框架梁2、下边缘框架梁10和左边缘框架柱1、右边缘框架柱9组成,内填的钢板3可以采用普通的结构钢,外挂的混凝土板4采用预制的混凝土板,鱼尾板5与上、下边缘框架梁焊接,内填钢板3通过高强摩擦型螺栓6与鱼尾板5连接,外挂混凝土板4通过普通螺栓7与内填钢板3连接,通过支撑架8防止墙体的面外变形。面外支撑8由T型钢板11和Z型钢板12通过螺栓13连接而成,两块混凝土板4分别插入Z型钢板内,从而起到组合钢板墙面外约束的作用。
为验证该产品性能,制作了一种试件进行研究。试件内填钢板3采用Q235钢,板厚取2mm,钢板高900mm,跨度1800mm;外挂混凝土板采用C20,板厚60mm,采用双层钢丝配筋,钢丝直径2.77mm,混凝土板4高720mm,跨度为1800mm。
Claims (2)
1、一种两边连接组合钢板剪力墙,由左边缘框架柱(1)、上边缘框架梁(2)、钢板(3)、混凝土板(4)、右边缘框架柱(9)、下边缘框架梁(10)组成,其特征在于左边缘框架柱(1)、上边缘框架梁(2)、右边缘框架柱(9)、下边缘框架梁(10)两两相连,组成框架结构,钢板(3)位于该框架结构内,上边缘框架梁(2)和下边缘框架梁(10)上分别设有鱼尾板(5),与上边缘框架梁(2)相连的鱼尾板(5)通过螺栓(6)连接钢板(3)的顶部,混凝土板(4)为两块,分别位于钢板(3)的两侧,鱼尾板(5)两端设有面外支撑(8)。
2、根据权利要求1所述的两边连接组合钢板剪力墙,其特征在于所述支撑架(8)由T型钢板(11)、2块Z型钢板(12)组成,2块Z型钢板对称布置于T型钢板(11)两侧,2块Z型钢板(12)与T型钢板(11)分别通过螺栓(13)连接,相连的Z型钢板(12)的另一侧形成匚字形结构,钢板(3)突出的一端插入由2块Z型钢板组成的匚字形结构内,2块混凝土板(4)分别插入由匚字形结构和钢板(3)组成的空间内。
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