CN101851967A - 与框架梁相连的钢板混凝土组合剪力墙新型节点连接方法 - Google Patents

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郭兰慧
张素梅
杨华
王玉银
李然
马欣伯
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Abstract

本发明属于建筑结构领域，针对仅与框架梁相连的钢板混凝土组合剪力墙的端部节点构造措施进行改进。方法是采用厚钢板对钢板组合剪力墙的端部进行加强处理，增强未约束板带钢板的厚度，同时在鱼尾板和混凝土板之间留有空隙，防止鱼尾板崁入混凝土板内部造成两混凝土板不能有效加紧钢板并限制其出平面变形。致使该新型节点构造构件最终的破坏模式表现为钢板剪力墙的整体屈服，从而能够有效提高构件的承载力和耗能能力，提高结构的抗震性能。

Description

与框架梁相连的钢板混凝土组合剪力墙新型节点连接方法
技术领域
本发明属于建筑结构领域，尤其涉及到采用钢板混凝土组合剪力墙与框架连接的节点方式。
背景技术
现行的与框架梁相连的钢板混凝土组合剪力墙是指钢板仅与框架梁相连，同时在钢板两侧设置混凝土板，混凝土板为钢板提供侧向支撑，能有效防止钢板发生平面外失稳，在往复荷载作用下能够获得饱满的滞回曲线，具有较强的耗能能力。
由于通过钢板仅与框架梁相连，有效避免了四边连接钢板剪力墙(指与周边框架梁、柱均连接的剪力墙)对框架柱产生的附加荷载，避免了框架柱的早期破坏。另外，仅与框架梁相连的钢板混凝土组合剪力墙布置灵活，可以在一跨分段布置，有利于门窗、洞口的开设；通过调整钢板尺寸或墙板数量，使剪力墙在横向力作用下的刚度、承载力可调，方便工程师在结构设计时进行不同部位结构刚度的调整。
但问题是对仅与框架梁连接的钢板混凝土组合剪力墙来说，在水平荷载作用下组合剪力墙中的钢板两对角处于受压状态、另两对角处于受拉状态。钢板剪力墙与框架梁的连接常采用高强螺栓连接或焊接连接两种方式，钢板剪力墙通过高强螺栓或焊接的方式与框架梁上焊接的鱼尾板相连，若混凝土板端部与与鱼尾板端部紧密接触，在水平荷载作用下，鱼尾板会挤压混凝土板，同时崁入两混凝土板中间，导致两侧的混凝土板不能夹紧钢板，混凝土板不能有效限制钢板平面外变形，角部钢板会产生局部压曲破坏，从而造成构件的破坏集中在试件端部，使构件的承载力特别是耗能能力不能充分发挥。若在混凝土板和鱼尾板端部之间留有一定空隙(也称为未约束板带)，混凝土板端部安装螺栓至鱼尾板端部的钢板处于受压状态，未约束板带的平外刚度很低，薄钢板在受压状态下容易产生屈曲，当剪力墙承受往复水平荷载时，角部的钢板在荷载水平较低时就产生局部压曲变形，且在往复拉压荷载交替作用下，钢板极易产生疲劳破坏，水平裂缝出现在钢板端部，使钢板组合剪力墙的耗能能力和承载力不能充分发挥，由此可见端部的构造措施不当会导致承载力和耗能能力明显降低，已有的试验结果证明该构造措施会造成端部钢板失效，从而降低整个构件的承载力和耗能能力。
发明内容
本发明的目的是解决仅与框架梁相连的钢板混凝土组合剪力墙端部节点局部破坏问题，防止钢板混凝土组合剪力墙的破坏集中于构件端部，使构件能够充分发挥其承载力，发挥其延性和耗能能力。
实现本发明方法是采用厚钢板对钢板组合剪力墙的端部进行加强处理，增强未约束板带钢板的厚度，同时在鱼尾板和混凝土板之间留有空隙，防止鱼尾板崁入混凝土板内部造成两混凝土板不能有效加紧钢板并限制其出平面变形。
本发明实施方案是，首先分别在与钢板两端相连接的钢梁翼缘上焊接鱼尾板、在钢板剪力墙的端部(与钢梁连接的部位)焊接加强板(厚度约为钢板厚度的2倍)、在鱼尾板和加强板上设置高强螺栓孔，以供现场安装高强螺栓；在预制的混凝土板和钢板上相同的部位分别设置预留安装螺栓孔以供现场安装时用安装螺栓紧固。在加强板端粘贴和加强板同等厚度的填充介质，填充介质要求具有强弹性、大变形特点(如橡胶等材料)，填充介质的长度和钢板跨度相同，填充介质的高度为钢板高度的1/100左右；
在施工现场，当带有鱼尾板的钢梁安装完成后，用高强螺栓连接加强板和鱼尾板，然后在钢板两侧布置混凝土板，采用安装螺栓通过事先预留的孔洞使钢板和混凝土板紧密接触，发挥混凝土板限制钢板出平面失稳的作用。
这种节点连接方式适用于与框架梁相连的两边连接钢板混凝土剪力墙和与框架梁、柱均相连的四边连接钢板混凝土组合剪力墙。
该新型节点连接方式具有以下优点：
1.对钢板组合剪力墙的端部节点进行加强处理，避免了组合剪力墙过早的集中于端部破坏。
2.新型节点构造措施能提高钢板混凝土组合剪力墙的承载力、延性和耗能能力。
3.新型节点构造措施和传统的安装方式相似，钢构件可以在工厂加工，现场采用螺栓连接或焊接的方式进行，施工方便、快捷。
附图说明
图1是采用高强螺栓连接的组合剪力墙节点示意图
图2是图1的侧视图
图3是采用焊接连接的组合剪力墙节点示意图
图4是图3的侧视图
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2具体说明本实施方式，本实施方式由钢梁(焊接工字钢或型钢)1、鱼尾板2、钢板3、加强板4、混凝土板5、高强螺栓6、安装螺栓7、填充介质(橡胶等材料)8组成。在钢梁1上焊接鱼尾板2，鱼尾板2上在工厂预留高强螺栓孔，在钢板3的端部焊接加强板4，加强板4上预留高强螺栓孔，高强螺栓孔的位置和鱼尾板2上的高强螺栓孔对应，加强板4和钢板3采用焊接方式连接，并在加强板4的端部粘贴和加强板4同等厚度的橡胶等具有强弹性、大变形特点的充填材料8，橡胶条8的长度和钢板3跨度相同，橡胶条8的高度为钢板高度的1/100左右；在钢板3上按设计要求预留安装螺栓孔，在混凝土板5上预留与钢板3相同位置的孔，使混凝土板5上孔洞位置和钢板3上孔洞位置相对应。在施工现场，当带有鱼尾板2的钢梁1安装完成后，用高强螺栓6连接带有橡胶条8的加强板4和鱼尾板2，然后在钢板3两侧布置混凝土板5，采用安装螺栓7通过事先预留的螺栓孔使钢板3和混凝土板5紧密连接，使混凝土板5发挥限制钢板3出平面失稳的作用。
这种节点连接方式适用于与框架梁相连的两边连接钢板混凝土剪力墙和与框架梁、柱均相连的四边连接钢板混凝土组合剪力墙。
具体实施方式二：结合图3、图4说明本实施方式，本实施方式由钢梁(焊接工字钢或型钢)1、鱼尾板2、钢板3、混凝土板5、安装螺栓7、填充介质(橡胶等材料)8组成。在钢梁1上焊接鱼尾板2，鱼尾板2和钢板3两端设置预留安装螺栓孔，且钢板3端部的螺栓孔位置和鱼尾板2上安装螺栓孔的位置要对应。在施工现场，钢板3采用焊接的方式和鱼尾板2相连，在鱼尾板2端部粘贴和鱼尾板2同等厚度的橡胶等具有强弹性、大变形特点的材料8，橡胶条8的长度和钢板3跨度相同，橡胶条8的高度为钢板高度的1/100左右；然后在钢板3两侧布置混凝土板5，采用安装螺栓7通过事先预留的孔洞使钢板3和混凝土板5紧密连接，使混凝土板5发挥限制钢板3出平面失稳的作用。
这种节点连接方式适用于与框架梁相连的两边连接钢板混凝土剪力墙和与框架梁、柱均相连的四边连接钢板混凝土组合剪力墙。
本发明采用的各种材料的材质如下：
钢梁可以是焊接工字钢或轧制工字钢，钢梁、鱼尾板、钢板屈服强度可采用Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。
混凝土板可以是普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。
高强螺栓螺栓可以是不同直径的8.8级或10.9级高强摩擦型螺栓。

Claims (7)

1.一种与框架梁相连的钢板混凝土组合剪力墙新型节点连接方法，其特征是：首先分别在与钢板两端相连接的钢梁翼缘上焊接鱼尾板、在钢板剪力墙的端部(与钢梁连接的部位)焊接加强板(厚度约为钢板厚度的2倍)、在鱼尾板和加强板上设置高强螺栓孔；在预制混凝土板和钢板上相同的部位分别设置预留安装螺栓孔，在加强板端部粘贴和加强板同等厚度，具有强弹性、大变形特点的填充介质(如橡胶)，填充介质的长度和钢板跨度相同；在施工现场，当带有鱼尾板的钢梁安装完成后，用高强螺栓连接加强板和鱼尾板，然后在钢板两侧布置混凝土板，采用安装螺栓通过事先预留的孔洞使钢板和混凝土板紧密连接。
2.根据权利要求1所述的组合剪力墙新型节点连接方法，其特征是：首先分别在与钢板两端相连接的钢梁翼缘上焊接鱼尾板，在鱼尾板上和钢板两端设置预留安装螺栓孔，且钢板端部的螺栓孔位置和鱼尾板上安装螺栓孔的位置要对应；在施工现场，钢板采用焊接的方式和鱼尾板相连，在鱼尾板端部粘贴和鱼尾板同等厚度的具有强弹性、大变形特点的材料，其长度和钢板跨度相同；然后在钢板两侧布置混凝土板，采用安装螺栓通过事先预留的孔洞使钢板和混凝土板紧密连接。
3.根据权利要求1或2所述的组合剪力墙新型节点连接方法，其特征是：这种节点连接方法不仅适用于与框架梁相连的两边连接钢板混凝土剪力墙，而且也适用于与框架梁、柱均相连的四边连接钢板混凝土组合剪力墙。
4.根据权利要求1或2所述的组合剪力墙新型节点连接方法，其特征是：所述的填充介质要求具有强弹性、大变形特点，可为橡胶，填充介质的长度和钢板跨度相同，填充介质的高度取钢板高度的1/100。
5.根据权利要求1或2所述的组合剪力墙新型节点连接方法，其特征是：所述的钢材中钢梁可以是焊接工字钢或轧制工字钢，其钢梁、鱼尾板、钢板屈服强度可采用Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。
6.根据权利要求1或2所述的组合剪力墙新型节点连接方法，其特征是：所述的混凝土板可以是普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。
7.根据权利要求1或2所述的组合剪力墙新型节点连接方法，其特征是：所述的高强螺栓螺栓可以是8.8级或10.9级高强摩擦型螺栓。
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