CN101962974A - 双功能组合钢板剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双功能组合钢板剪力墙。通过专门设计的T型鱼腹板抗剪系统增强其在小震或中震下的抗剪刚度，并实现稳定传力，增大了单纯使用钢板剪力墙的刚度；在大震下，该抗剪系统退出工作，并部分提供抗剪刚度，而外挂混凝土板不再参与分担水平作用，使得整体抗侧刚度减小，同时确保混凝土板对钢板的面外约束作用，而且提高了结构耗能的能力，增大结构的附加阻尼比，降低结构在地震下的破坏作用，从而达到大震下“保险丝”和“耗能器”的作用。本发明提供的双功能组合钢板剪力墙是应用于多高层建筑钢结构或其它结构的一种新型组合钢板剪力墙形式，它具有施工简便，便于更换，经济性好等优点，拥有良好的抗震性能，是一种优越而实用的抗侧力构件。

Description

双功能组合钢板剪力墙

技术领域

    本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种双功能组合钢板剪力墙。

背景技术

组合钢板剪力墙由于其独特的构造和效用已经成为一种综合性能较优的构件形式。钢板剪力墙主要利用了钢板的耗能，其两侧的混凝土板一方面为内填钢板提供侧向约束，防止钢板发生平面外屈曲；另一方面还可起到防火、保温隔热、隔音等作用，二者通过高强螺栓连接成为一个墙体构件。换言之，就是利用钢板承载力高、延性好、施工快捷和混凝土板刚度大、抗火性能好的优点，两种材料取长补短。

传统的组合钢板剪力墙中内置钢板直接承受水平剪力，外挂混凝土板与内置钢板之间采用无粘结材料阻隔，即外挂混凝土板仅提供给钢板侧向约束，不参与水平抗剪受力。在小震或风载的作用下，结构的抗侧刚度全由钢板提供，经济性差，且承载力有限。混凝土板与边缘构件之间有两种构造形式：一是两者紧密接触，这种方式下混凝土板参与抵抗水平力，但在变形较大时会发生破坏，丧失对钢板的保护作用；另一种形式是两者之间预留缝隙，使得在整个变形过程中，混凝土板不参与抵抗水平力，仅承担对钢板的保护作用，其缺点是小震和风作用下，抗侧刚度完全由钢板提供，经济性较差。针对这两种形式的各自缺点，本发明采用双功能的概念，让混凝土板在小震和风作用下按第一种情形工作，在变形较大时按第二种方式工作。具体地在技术上设计了特殊的抗剪连接构造，使其一方面在小震、中震情况下，能够有效传递剪力，增强整个钢板剪力墙的抗侧刚度；另一方面，在大震情况下，此抗剪构件先于墙体破坏，不参与工作，使得抗侧刚度减小，减小地震对整个结构的作用。在实际的工程中，采用此种双功能钢板剪力墙具有很大的实际意义。

综上所述，研究一种应用广泛、性能优越且满足功能需求的具有双功能效能的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双功能组合钢板剪力墙。本文提出的双功能组合钢板剪力墙在传统的组合钢板剪力墙基础上引入T型鱼腹板抗剪系统，在小震和风作用下，由T型鱼腹板抗剪系统连接外挂混凝土板和梁使其参与抗剪，即抗剪刚度由钢板、T型鱼腹板抗剪系统和外挂混凝土板共同提供，增大了传统组合钢板剪力墙的抗侧刚度；在中震或大震作用下，T型鱼腹板抗剪系统中的抗剪构件先于外挂混凝土板和钢板破坏，退出提供抗剪连接工作，从而使得抗侧刚度减小，降低地震对结构的破坏作用，此后的抗剪刚度仅由钢板提供。

本发明提出的双功能组合钢板剪力墙，由T型鱼腹板抗剪系统、内置钢板4和外挂混凝土板5三部分组成，其中：T型鱼腹板抗剪系统由T型鱼腹板1、翼板2和抗剪连接件3组成，两块翼板2分别位于T型鱼腹板1端部两侧，抗剪连接件3一端固定于翼板2上，且抗剪连接件3位于T型鱼腹板1两侧，抗剪连接件3的数据视具体情况而定；内置钢板4通过高强螺栓6连接，外挂混凝土板5通过高强螺栓6连接内置钢板4，外挂混凝土板5的顶部和底部开有凹槽，抗剪连接件3另一端插入外挂混凝土板的凹槽内。

本发明中，所述抗剪连接件3与翼板2相垂直。

本发明中，T型鱼腹板1与上、下框架梁通过焊接相连。

由于使用本发明的钢板剪力墙体系在弹性刚度范围内的变形主要集中在T型鱼腹板抗剪系统中，破坏形式可以是外包混凝土开裂、脱落，抗剪连接件被剪断等。由于T型鱼腹板抗剪系统得破坏，结构抗剪刚度降低，减小地震作用对主体结构构件的破坏；另一方面，该抗剪系统并不是完全立刻退出工作，其在地震作用下还可参与耗能，进一步减小由于地震输入结构的能量，进而保护主体结构不受破坏。

在上述双功能组合钢板墙中，由T型鱼腹板抗剪系统和传统组合钢板剪力墙共同组成该新型双功能钢板组合墙。

在上述双功能组合钢板墙中，T型鱼腹板抗剪系统由抗剪连接件、T型鱼腹板和外浇轻质混凝土组成。其中抗剪连接件与钢板焊接，轻质混凝土7最后外浇，填满外挂混凝土板和鱼腹板之间的空隙。

在上述双功能组合钢板墙中，应保证T型鱼腹板与与钢梁的有效连接，一般采用完全融透焊接。而T型鱼腹板两侧的用于与抗剪连接件连接的钢板与钢梁翼缘保持一定距离，不参与抗剪。

在上述双功能组合钢板墙中，外挂混凝土板与钢板之间预留缝隙，或者采用光滑材料进行隔断，使外挂混凝土板仅对钢板提供侧向位移约束。

在上述双功能组合钢板墙中，通过浇注轻质混凝土使得T型鱼腹板抗剪系统中的抗剪连接件与外挂混凝土板连接，实现剪力传递，即：外挂混凝土板参与抗剪。

本发明提供了一种具有双功能效用的新型组合钢板剪力墙，它能在小震和风荷载作用下，利用专门设计的T型鱼腹板抗剪系统增强其抗剪刚度，在大震下，该抗剪系统退出工作，并部分提供抗剪刚度，同时提高耗能的能力，增大结构的附加阻尼比，降低结构在地震下的破坏作用，从而达到大震下“保险丝”和 “耗能器”的作用。

附图说明

图1为T型鱼腹板抗剪系统的具体构造。

图2为双功能钢板组合剪力墙最后施工成型的三维示意图。

图3为双功能钢板组合剪力墙三维示意图（未包含轻质混凝土）。

图4为双功能钢板组合剪力墙三维示意图（未包含轻质混凝土）的剖面图。

图5为外挂混凝土板示意图及断面形式。

图中标号：1为T型鱼腹板，2为翼板，3为抗剪连接件，4为内置钢板，5为外挂混凝土板，6为高强螺栓，7为轻质混凝土。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1，2，3，4所示，本发明的双功能组合钢板墙由T型鱼腹板1，两块翼板2，抗剪连接件3，外包轻质混凝土7和传统组合钢板剪力墙组成。传统组合钢板剪力墙包括内置钢板4、外挂混凝土板5和高强螺栓6。位于上、下部的T型鱼腹板1可以和上下梁柱焊接连接，内置钢板4和T型鱼腹板1通过高强螺栓6连接，外挂混凝土板5和内置钢板4通过高强螺栓6连接，抗剪连接件3与位于T型鱼腹板1两旁的翼板2点焊连接，抗剪连接件3的长度应部分深入外挂混凝土板5的凹槽中，在翼板2与外挂混凝土板5之间填充轻质混凝土7，使得轻质混凝土7填满外挂混凝土板5中的凹槽，以使其紧密接触，从而有效传递剪力至外挂混凝土板。其中，外挂混凝土板的截面形式可参见图5。

Claims (3)

1.一种双功能组合钢板剪力墙，由T型鱼腹板抗剪系统、内置钢板(4)和外挂混凝土板(5)三部分组成，其特征在于T型鱼腹板抗剪系统由T型鱼腹板(1)、翼板(2)和抗剪连接件(3)组成，两块翼板(2)分别位于T型鱼腹板(1)端部两侧，抗剪连接件(3)一端固定于翼板(2)上，且抗剪连接件(3)位于T型鱼腹板(1)两侧，抗剪连接件(3)的数据视具体情况而定；内置钢板(4)通过高强螺栓(6)连接，外挂混凝土板(5)通过高强螺栓(6)连接内置钢板(4)，外挂混凝土板(5)的顶部和底部开有凹槽，抗剪连接件(3)另一端插入外挂混凝土板的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的双功能组合钢板剪力墙，其特征在于所述抗剪连接件(3)与翼板(2)相垂直。

3.根据权利要求1所述的双功能组合钢板剪力墙，其特征在于T型鱼腹板(1)与上、下框架梁通过焊接相连。

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