CN102758493A - 一种内置钢板的偏心支撑式钢板剪力墙 - Google Patents

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许军
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Abstract

一种内置钢板的偏心支撑式钢板剪力墙,包括由左框架柱、上框架梁、右框架柱和下框架梁顺次连接构成的矩形框架,在所述矩形框架中间通过斜支撑连接内填钢板,内填钢板为矩形,位于矩形框架的中心位置,内填钢板的上边和下边均设置水平支撑,内填钢板的两侧边均设置竖向支撑,本发明克服了框架支撑结构支撑一旦屈曲,结构刚度和耗能能力急剧下降及偏心支撑结构耗能梁段的过大塑性变形引起楼板破坏较大问题,吸取偏心支撑和钢板剪力墙体系的各自优点,不仅可以满足正常使用要求,而且提高了结构体系的抗侧刚度和耗能能力,充分发挥钢材优势,减小了用钢量,具有良好经济效益。

Description

ー种内置钢板的偏心支撑式钢板剪力墙
技术领域
[0001] 本发明属于多高层钢结构建筑中的水平抗侧カ构件,具体涉及到一种内置钢板的偏心支撑式钢板剪カ墙。
背景技术
[0002] 近些年来,我国多高层建筑迅速发展,建筑高度不断増加,这就要求高层结构要有足够的抗侧移刚度来抵抗结构的水平荷载作用。我国《高层民用建筑钢结构技术规程》(JG J99— 98)规定,抗震结构体系宜设有多道抗震防线,应避免因部分结构或构件破坏而导致整体体系丧失抗震能力。単一的抗侧カ体系不能满足多高层建筑的抗震设防要求,而双
重抗侧カ体系——框架支撑体系和钢板剪カ墙体系以其优越的抗侧カ性能备受结构设计人员和研究人员青睐。框架支撑体系可分为中心支撑钢框架(简称CBF—concentricallybraced frames)和偏心支撑钢框架(EBF—eccentrically braced frames)。偏心支撑钢框架因耗能梁段屈服維持较大的塑性变形,避免了支撑屈曲,滞回曲线饱满,然而过大的塑性变形会引起楼板破坏较大,修复难度较大。中心支撑钢框架的斜支撑在循环荷载作用下易屈曲,会导致整体结构丧失承载カ,滞回曲线捏缩。钢板剪カ墙(简称SPSW — steel plateshear wall)可分为厚钢板剪力墙和薄钢板剪カ墙。厚钢板剪力墙有较大的弹性初始面内刚度,一般不会发生局部屈曲,滞回耗能理想,而薄钢板剪力墙在侧向力较小时就发生局部屈曲,滞回耗能曲线存在不同程度捏缩。为改变薄板墙滞回耗能曲线存在捏缩这ー现象,国内外众多学者又提出了带加劲肋、开缝、开缝及开洞等类型的钢板墙,研究发现其滞回耗能要比纯薄板墙优越。
[0003] 为了防止中心支撑框架斜支撑在大震作用下易屈曲失稳,造成结构刚度及耗能能カ急剧下降。国内外学者提出很多方法改进其耗能性能,如在中心支撑中间加耗能器组成耗能支撑及采用偏心支撑耗能梁段剪切屈服变形来延缓支撑屈曲。常见的偏心支撑有K型、Y型、人字型等。
发明内容
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供ー种内置钢板的偏心支撑式钢板剪カ墙,该体系克服了框架支撑结构支撑一旦屈曲,结构刚度和耗能能力急剧下降及偏心支撑结构耗能梁段的过大塑性变形引起楼板破坏较大问题,吸取偏心支撑和钢板剪カ墙体系的各自优点,不仅可以满足正常使用要求,而且提高了结构体系的抗侧刚度和耗能能力,充分发挥钢材优势,减小了用钢量,具有良好经济效益。
[0005] 为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
[0006] 一种内置钢板的偏心支撑式钢板剪カ墙,包括由左框架柱11、上框架梁21、右框架柱12和下框架梁22顺次连接构成的矩形框架,在所述矩形框架中间通过斜支撑3连接内填钢板6。
[0007] 所述内填钢板6为矩形,位于矩形框架的中心位置。[0008] 所述内填钢板6通过斜支撑3连接至上框架梁21和下框架梁22。
[0009] 所述内填钢板6的两个下边角分别通过ー个斜支撑3连接至下框架梁22上,所述内填钢板6的下边、下框架梁22以及两个斜支撑3构成ー个等腰梯形。
[0010] 所述内填钢板6的两个上边角分别通过ー个斜支撑3连接至上框架梁21上,内填钢板6的上边、上框架梁21以及两个斜支撑3之间构成倒置的等腰梯形形状。
[0011] 所述内填钢板6的上边和下边均设置水平支撑4,内填钢板6的两侧边均设置竖向支撑5,水平支撑4同内填钢板6的上边或者下边之间均采用焊接或螺栓连接7通过角钢9连接,水平支撑4的端部与竖向支撑5刚性连接,且在连接点处同时与斜支撑3连接。
[0012] 所述竖向支撑5同内填钢板6的两侧边之间均采用焊接或螺栓连接7通过耳板8连接。 [0013] 所述耳板8为平钢板,其厚度等于或稍大于内填钢板6的厚度。
[0014] 所述竖向支撑5的翼缘部分与斜支撑3端板等厚度
[0015] 在左框架柱11和右框架柱12上相当于梁柱连接的位置上设置框架柱加劲肋10,框架柱加劲肋10的厚度大于或等于上框架梁21和下框架梁22的翼缘厚度。
[0016] 本发明的理论依据是:框架支撑体系在水平地震作用下,支撑杆只承受轴向拉压力。在強震作用下,中心支撑框架斜支撑易压屈失稳,造成结构刚度及耗能能力急剧下降。偏心支撑框架在強震作用下,耗能梁段虽然像电路中的“保险丝” 一祥,通过剪切屈服变形有效地限制了支撑中的轴向力,使支撑不屈曲,但耗能梁段过大的塑性变形会引起楼板破坏较大,修复难度较大,并且耗能梁段自身的更换也费事费力。而本发明在強震作用下可利用中心钢板墙及耗能梁段这两个耗能元件协同工作,不但具有偏心支撑结构较好的抗震能力,而且中心钢板墙的屈服耗能可以减小耗能梁段的转动变形,减小耗能梁段的破坏程度,起到了 “双保险”的作用,达到减小震后修复工作量的目的。
[0017] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0018] 本发明内置钢板的偏心支撑式钢板剪カ墙体系结合偏心支撑框架及钢板剪カ墙二者的优点,进ー步增强了侧向刚度,大震作用下斜支撑不会发生压屈失稳,同时也有效减轻了耗能梁段的破坏程度,另外由于中心钢板墙及耗能梁段的“双保险”作用,极大地提高了耗散地震能量的能力,也减小了震后修复工作量,该发明的所有构件都可以在エ厂加工,然后在エ地组装,施工エ艺简单,造价低廉,便于推广应用。
附图说明
[0019] 图I是本发明的结构示意图。
[0020] 图2是图I中节点A详图。
[0021] 图3是图I中节点B详图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明做进ー步详细说明。
[0023] 如图I所示,本发明为一种内置钢板的偏心支撑式钢板剪カ墙,包括由左框架柱
11、上框架梁21、右框架柱12和下框架梁22顺次连接构成的矩形框架,在左框架柱11和右框架柱12上相当于梁柱连接的位置上设置框架柱加劲肋10,框架柱加劲肋10的厚度应该大于或等于上框架梁21和下框架梁22的翼缘厚度,以提高框架的整体稳定性。在矩形框架中间通过斜支撑3连接内填矩形的内填钢板6,内填钢板6位于矩形框架的中心位置。
[0024] 内填钢板6的上边和下边均设置水平支撑4,两侧边均设置竖向支撑5,水平支撑4同内填钢板6的上边或者下边之间均采用焊接或螺栓连接7通过角钢9连接,竖向支撑5同内填钢板6的两侧边之间均采用焊接或螺栓连接7通过耳板8连接,耳板8为平钢板,其厚度等于或稍大于内填钢板6的厚度,而竖向支撑5的翼缘部分与斜支撑3端板等厚度。水平支撑4的端部与竖向支撑5刚性连接,且在两个上连接点处同时与斜支撑3连接至上框架梁21,内填钢板6的上边(也即水平支撑4)、上框架梁21以及两个斜支撑3之间构成倒置的等腰梯形形状。而水平支撑4的端部与竖向支撑5的两个下连接点处同时与斜支撑3连接至下框架梁22,内填钢板6的下边(也即水平支撑4)、下框架梁22以及两个斜支撑3构成ー个等腰梯形。
[0025] 本发明剪カ墙的工法如下:
[0026] 第一歩:按照《钢结构设计规范》(GB 50017— 2003)及《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》(01 (04)SG519)将左框架柱(11)、上框架梁(21)、右框架柱(12)以及下框架梁(22)刚接成ー个矩形框架。
[0027] 第二歩:按照《钢结构设计规范》(GB 50017— 2003)及《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》(01 (04) SG519)将四个斜支撑(3)分别同上框架梁(21)和下框架梁(22)刚接(栓焊连接)于节点A。 [0028] 如附图2,节点A是这样实现的:斜支撑3的翼缘与上框架梁21的翼缘连接采用对接焊缝;采用双面角焊缝将连接板焊接在上框架梁21的翼缘上,然后再利用螺栓将连接板和斜支撑3的腹板连接。其他三个斜支撑与框架梁的连接同节点A。
[0029] 第三歩:按照《钢结构设计规范》(GB 50017— 2003)及《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》(01 (04)SG519)将水平支撑(4)与竖向支撑(5)通过刚接连成中心四周支撑。
[0030] 第四歩:按照《钢结构设计规范》(GB 50017— 2003)及《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》(01 (04)SG519)将四个斜支撑(3)与中心四周支撑角部分别刚接(外伸端板连接)于节点B。
[0031] 如附图3,节点B是这样实现的:斜支撑(3)的翼缘及竖向支撑(5)的翼缘与各自端板的连接均采用全熔透对接焊缝,其腹板与各自端板的连接均采用角焊缝,然后将两块端板通过高强螺栓连接。其他三个斜支撑与中心四周支撑角部的连接同节点B。
[0032] 第五歩:采用角焊缝将耳板(8)焊接在竖向支撑(5)翼缘上,然后再利用角焊缝或螺栓(7)把耳板(8)和内填钢板(6)连接。
[0033] 第六歩:借助于角钢(9 )采用角焊缝或螺栓(7 )将水平支撑(4 )与内填钢板(6 )连接。
[0034] 斜支撑(3)采用变截面形式,使其在力的传递过程中有一定的过渡,避免在斜支撑
(3)与中心四周支撑的节点处产生过大的应カ集中。
[0035] 外伸端板的厚度可根据支撑条件按钢结构规范公式计算,但是不应小于16_。

Claims (10)

1. 一种内置钢板的偏心支撑式钢板剪カ墙,包括由左框架柱(11)、上框架梁(21)、右框架柱(12)和下框架梁(22)顺次连接构成的矩形框架,其特征在于,在所述矩形框架中间通过斜支撑(3)连接内填钢板(6)。
2.根据权利要求I所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,所述内填钢板(6)为矩形,位于矩形框架的中心位置。
3.根据权利要求2所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,所述内填钢板(6)通过斜支撑(3 )连接至上框架梁(21)和下框架梁(22 )。
4.根据权利要求3所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,所述内填钢板(6)的两个下边角分别通过ー个斜支撑(3)连接至下框架梁(22)上,所述内填钢板(6)的下边、下框架梁(22)以及两个斜支撑(3)构成ー个等腰梯形。
5.根据权利要求3所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,所述内填钢板(6)的两 个上边角分别通过ー个斜支撑(3)连接至上框架梁(21)上,内填钢板(6)的上边、上框架梁(21)以及两个斜支撑(3)之间构成倒置的等腰梯形形状。
6.根据权利要求I至5任ー权利要求所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,所述内填钢板(6)的上边和下边均设置水平支撑(4),内填钢板(6)的两侧边均设置竖向支撑(5),水平支撑(4)同内填钢板(6)的上边或者下边之间均采用焊接或螺栓连接(7)通过角钢(9)连接,水平支撑(4)的端部与竖向支撑(5)刚性连接,且在连接点处同时与斜支撑(3)连接。
7.根据权利要求6所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,所述竖向支撑(5)同内填钢板(6)的两侧边之间均采用焊接或螺栓连接(7)通过耳板(8)连接。
8.根据权利要求7所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,所述耳板(8)为平钢板,其厚度等于或稍大于内填钢板(6)的厚度。
9.根据权利要求7所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,所述竖向支撑(5)的翼缘部分与斜支撑(3)端板等厚度
10.根据权利要求I所述的偏心支撑式钢板剪カ墙,其特征在于,在左框架柱(11)和右框架柱(12)上相当于梁柱连接的位置上设置框架柱加劲肋(10),框架柱加劲肋(10)的厚度大于或等于上框架梁(21)和下框架梁(22)的翼缘厚度。
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