CN101418599A - 四边连接开圆孔组合钢板剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种四边连接开圆孔组合钢板剪力墙。由内填钢板、预制混凝土板、框架结构构件、连接板组成，预制混凝土板位于内填钢板的两侧，内填钢板的上、下两端通过连接板连接框架结构构件；内填钢板中部区域上均匀分布有圆形孔，在开设圆形孔的相应位置，预制混凝土板上均匀分布有螺栓孔，螺栓依次穿过螺栓孔、圆形孔，使内填钢板与位于其两侧的预制混凝土板连接；圆形孔所占的面积为内填钢板总面积的15％～20％。本发明通过构造措施对四边连接墙体进行面外支撑，保证墙体的平面外稳定，并且保证内填钢板在大震下能有效的耗能。本发明可广泛用于多高层钢结构以及钢－混凝土组合结构中。

Description

四边连接开圆孔组合钢板剪力墙

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种四边连接开圆孔组合钢板剪力墙。

背景技术

目前在同类领域一般采用的是四边连接组合钢板剪力墙，该类组合钢板墙的混凝土板有两种形式，一种为整体现浇形式；另一种为预制板形式。上述两种混凝土板形式的组合钢板墙均有一定的不足。

混凝土板采用现浇式的组合钢板墙在受到水平力时，现浇混凝土板在为内填钢板提供平面外支撑作用的同时会参与受力而变形。在组合钢板墙产生较大变形时，混凝土板可能会产生开裂，压溃等破坏，导致混凝土板丧失对内填钢板的屈曲约束作用，从而使得内填钢板发生屈曲，钢板的刚度、强度和耗能能力显著降低，无法充分的实现原有的设计目的。

采用预制混凝土板形式的组合钢板墙，若以专利技术ZL200410091547.3为例，使内填钢板与两侧混凝土盖板通过穿过三块板的螺栓相连，混凝土板上开椭圆形孔保证滑移。在内填钢板的端部，预制混凝土板不与框架结构构件相连(留有10-50mm的间隙)，这样会导致该形式的组合墙在内填钢板没有受到混凝土板的约束处产生薄弱地带。在荷载的作用下此种形式的组合钢板墙会在中部钢板未达到屈服前，周边薄弱地带的钢板先发生屈曲或屈服。在低周反复荷载的作用下，薄弱地带钢板会发生褶皱，进而发生低周疲劳破坏，发生撕裂。这样不能保证组合钢板墙起到有效的防屈服耗能作用。

目前还没有相关专利技术提出四边连接开圆孔组合钢板墙，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。此种形式的四边连接开圆孔组合钢板避免了混凝土板参与受力，并且保证钢板薄弱地带在反复荷载作用下的弹性工作状态，不发生疲劳破坏，所以能很好的作为抗侧力耗能构件应用于高层钢结构。

综上所述，研究一种应用广泛、性能优越以及避免墙体在循环耗能时发生钢板屈曲或疲劳破坏的四边连接开圆孔组合钢板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体在循环耗能时发生钢板屈曲或疲劳破坏的四边连接开圆孔组合钢板剪力墙。

本发明提出的四边连接开圆孔组合钢板剪力墙，由内填钢板1、预制混凝土板2、框架结构构件3、连接板4、螺栓5组成。预制混凝土板2位于内填钢板1的两侧，内填钢板1的上、下两端通过连接板4连接框架结构构件3；内填钢板1中部区域上均匀分布有圆形孔6；在开设圆形孔6的相应位置，预制混凝土板2上均匀分布有螺栓孔7；螺栓5依次穿过螺栓孔7、圆形孔6，使内填钢板1与位于其两侧的预制混凝土板2相连接；圆形孔6所占的面积为内填钢板1总面积的15％～20％。

本发明中，相邻的圆形孔6中心间距不应小于3倍的圆形孔6直径；同时，圆形孔6的开设位置应尽量位于内填钢板1的中间区域。

本发明中，内填钢板1在尽量靠近中部处开设数个较大圆形孔，削弱内填钢板1中部的刚度，使内填钢板1的薄弱地带转移至钢板受混凝土板约束处，在钢板中部发生屈服，进入耗能状态。圆孔开设尽量对称布置，使内填钢板1受循环荷载时受力对称。并且开设的圆孔应具有一定间距，使内填钢板1能形成有效的拉力带。开设圆孔面积可为内填钢板1总面积的15％～20％。

本发明中，采用预制混凝土板2，以防止内填钢板1屈曲。

本发明中，双侧布置的预制混凝土板2采用螺栓5连接。

本发明中，双侧布置的预制混凝土板2在内填钢板1开孔处设置连接螺栓。因混凝土在制作过程中开孔位置会有误差，在内填钢板1开设圆形孔处设置连接螺栓，可保证在内填钢板1发生较大侧向变形时连接螺栓不会对混凝土板产生挤压作用，并且方便施工安装，避免因制作误差引起的现场二次加工。

本发明中，预制混凝土板2直接放置于框架梁上，可以减少外挂混凝土板2的自重对内填钢板1的不利受力影响。

本发明中，内填钢板1与框架结构构件3通过连接板4焊接连接。连接板4与框架结构构件3的焊接连接可在工厂加工，现场焊接内填钢板1和连接板4。

本发明通过在使用预制混凝土板2对内填钢板1提供有效的侧向面外支撑，使内填钢板1拥有更好的耗能能力。为防止在耗能过程中内填钢板1的角部发生屈曲或屈服，在内填钢板1的中部开设较大圆形孔，削弱内填钢板1中部的刚度，转移钢板薄弱地带，允许内填钢板1提前屈服耗能。由于钢板剪力墙优异的耗能能力，地震输入的能量将有相当大的部分被钢板剪力墙耗散掉。

本发明与以上所述组合钢板墙(包括专利技术ZL200410091547.3)的最主要区别在于钢板中部开设数个较大圆孔，可以完全避免钢板的屈曲。

本发明采用预制混凝土板组合钢板墙，混凝土板不与框架结构构件相连，并在内填钢板的中部受到混凝土板约束处开设一定数量的较大圆孔。预制混凝土板仅起到防止内填钢板发生屈曲作用，不参与整体受力，这样预制混凝土板不会在钢板发生较大变形时产生开裂，避免因混凝土开裂压碎导致钢板屈曲丧失承载能力的情况产生。同时此种组合钢板墙在钢板中部开设数个较大圆形孔，可削弱中部钢板的刚度，使钢板的薄弱地带由周边未受混凝土板约束处转移至钢板中部受混凝土板约束的位置，使内填钢板中部受约束处发生屈服进入耗能状态而周边无约束钢板保持弹性工作状态，从而起到提高钢板的延性和综合耗能性能的作用。

本发明消除了已有四边连接组合钢板墙的缺点，改善了结构的延性。虽然降低了组合钢板强的屈服强度和抗侧刚度，但保证了在耗能阶段的安全性和可靠性。

附图说明

图1为内填钢板1的结构图示。

图2为预制混凝土板2的结构图示。

图3为本发明的结构图示。

图中标号：1为内填钢板，2为预制混凝土板，3为框架结构构件，4为连接板，5为螺栓，6为内填钢板1上开设的圆形孔，7为预制混凝土板2上开设的螺栓孔。

具体实施方式

下面通过实例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：如图1—图3所示，本发明的四边连接开圆孔组合钢板剪力墙由内填钢板1，预制混凝土板2，框架结构构件3，连接板4组成；内填钢板1的结构如图1所示，内填钢板1上开设有较大的圆形孔6，开孔尽量集中于内填钢板1的中部，以本实例为例，可使圆形孔6的中心间距取位3倍的圆形孔直径，在保证开孔面积的前提下使圆形孔6尽量集中于内填钢板1中部，使边缘圆形孔6距内填钢板1边缘的距离最大，圆形孔6总面积可为内填钢板1总面积的15％—20％。双侧布置的预制混凝土板2结构如图2所示，预制混凝土板2上设有螺栓孔7，预制混凝土板2位于内填钢板1两侧，螺栓5依次穿过螺栓孔7、圆形孔6，使内填钢板1与位于其两侧的预制混凝土板2相连接。预制混凝土板2的钢筋配置应使混凝土板可对内填钢板1提供可靠的面外支撑。预制混凝土板2可放置于框架梁上。内填钢板1焊接于连接板4，连接板4与框架结构构件3焊接连接。

Claims (2)

1、一种四边连接开圆孔组合钢板剪力墙，由内填钢板(1)、预制混凝土板(2)、框架结构构件(3)、连接板(4)和螺栓(5)组成，其特征在于预制混凝土板(2)位于内填钢板(1)的两侧，内填钢板(1)的上、下两端通过连接板(4)连接框架结构构件(3)；内填钢板(1)中部区域上均匀分布有圆形孔(6)，在开设圆形孔(6)的相应位置，预制混凝土板(2)上均匀分布有螺栓孔(7)，螺栓(5)依次穿过螺栓孔(7)、圆形孔(6)，使内填钢板(1)与位于其两侧的预制混凝土板(2)连接；圆形孔(6)所占的面积为内填钢板(1)总面积的15％～20％。

2、根据权利要求1所述的四边连接开圆孔组合钢板剪力墙，其特征在于相邻的圆形孔(6)之间的中心间距不应小于3倍的圆形孔(6)直径。

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