CN103883029A - 一种装配式加劲钢板剪力墙 - Google Patents

一种装配式加劲钢板剪力墙 Download PDF

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张爱林
赵亮
刘学春
惠怡
翟文博
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本发明涉及一种装配式加劲钢板剪力墙，属于结构工程技术领域；此装配式加劲钢板剪力墙由内嵌钢板、加劲肋、垂直边缘构件、水平边缘构件、高强螺栓、L形连接板、框架柱和框架梁组成；所述内嵌钢板采用薄钢板；所述加劲肋采用冷弯薄壁型钢；所述垂直边缘构件、水平边缘构件采用T型钢；所述L形连接板为带螺栓孔的钢板；所述内嵌钢板与垂直边缘构件和水平边缘构件连接；所述水平边缘构件和框架梁连接；所述垂直边缘构件和水平边缘构件通过L形连接板连接；所述的框架梁与框架柱连接。本发明提供的装配式加劲钢板剪力墙是高层建筑结构或其它结构的一种新型抗侧力构件，它具有抗震性能好、延性高、耗能滞回环饱满等特点，是一种优越的抗震耗能构件。

Description

一种装配式加劲钢板剪力墙
技术领域
本发明涉及一种新型的装配式加劲钢板剪力墙，属于结构工程技术领域。
技术背景
目前，世界上采用钢板剪力墙作为主要抗侧力构件的建筑共有二十多幢，主要分布在北美和日本等地震高烈度区。自从1970年日本钢铁公司将钢板剪力墙应用于建筑中以来，钢板剪力墙的发展已有40多年。钢板剪力墙结构体系由内嵌钢板和边缘构件组成，边缘构件包括边缘梁和边缘柱。内嵌钢板通常与边缘构件连接构成抗侧力结构体系，该结构体系可视为固定在地面上的悬臂梁。
按照内嵌钢板的厚薄，钢板剪力墙可分为厚钢板剪力墙和薄钢板剪力墙；按照钢板表面是否加肋，钢板剪力墙可分为加劲肋钢板剪力墙和非加劲肋钢板剪力墙；按照钢板表面是否开缝，钢板剪力墙可分为开缝钢板剪力墙和不开缝钢板剪力墙；按照钢板侧面是否布置混凝土板，钢板剪力墙可分为钢板-混凝土加劲剪力墙和普通钢板剪力墙。薄钢板剪力墙尽管具有很好的经济效益，但它较易屈曲。其他形式的钢板剪力墙大多以阻止钢板的平面外变形为目标，让钢板尽可能的保持在平面内工作来消耗更多的能量。
我国《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）中附录四规定，为防止钢板剪力墙发生剪切屈曲，应以钢板的剪切屈曲承载力作为其极限承载力，或通过对钢板加劲使其屈服之前不发生屈曲。事实上，以上两种方式都偏于保守且造价比较高，不利于钢板剪力墙的发展和应用。随着国内外对钢板剪力墙研究的深入，钢板剪力墙的屈曲后性能得到了广泛的关注，钢板剪力墙在屈曲后仍具有较高的承载力、良好的延性以及稳定的耗能能力。充分利用钢板剪力墙的屈曲后强度不仅可以使结构获得良好的抗震性能，而且可以显著降低用钢量，降低造价，提高经济效益。
发明内容
本发明提出了一种新型的装配式加劲钢板剪力墙，其目的在于，克服薄钢板剪力墙因过早屈曲而不能充分发挥钢材的强度和延性的缺点，提高了钢板剪力墙的平面外稳定和极限承载能力，充分发挥了钢材的优势，并且此新型装配式加劲钢板剪力墙可以实现在工厂加工，运到现场采用螺栓与框架梁连接，避免湿作业及焊接，能够实现工业化以及模块化，减少工期，节约成本。
传统的薄钢板剪力墙，当荷载沿一个方向作用时，内嵌钢板发生屈曲并形成拉力带，伴随着较大的面外变形；当外荷载反向作用时，原来的拉力带将反向受压，不再提供刚度；同时，原先的受压区域将过渡成拉力带区，但由于在上级荷载下曾发生过较大压屈变形，故有变形被拉伸至“平展”的过程，直到反向拉力带的形成。在这一过程中，钢板无法承受荷载，结构仅靠梁柱承担外荷载，这样锚固在框架上的拉力场对边柱会产生较大的附加弯矩，增加了柱子的稳定负担。而柱子作为建筑的竖向承载构件，如果发生破坏，将可能导致整个结构的倒塌。此外，传统的钢板剪力墙还存在的一个缺陷就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，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。此新型装配式加劲钢板剪力墙在剪力墙两侧设置加劲肋，加劲肋的设置将薄板分成受力性能类似于厚板的小区格以提高薄板的屈曲荷载。同时限制了内嵌钢板屈曲后的较大的平面外变形，提供了侧向约束；当荷载反向作用时，四周边缘构件能够承受外荷载作用，避免增加柱子的负担。而且此新型装配式加劲钢板剪力墙，避免了传统钢板剪力墙不能开洞的缺陷，所以能很好的作为抗侧力构件应用于多高层钢结构中。
本发明提出的装配式加劲钢板剪力墙，其特征在于，所述装配式加劲钢板剪力墙由内嵌钢板、加劲肋、垂直边缘构件、水平边缘构件、高强螺栓、L形连接板、框架柱和框架梁组成；所述内嵌钢板采用薄钢板；所述加劲肋采用冷弯薄壁型钢；所述垂直边缘构件、水平边缘构件采用T框架；所述L形连接板为带螺栓孔的钢板；所述内嵌钢板与垂直边缘构件和水平边缘构件连接；所述水平边缘构件和框架梁连接；所述的垂直边缘构件和水平边缘构件通过L形连接板连接。所述的框架梁8与框架柱7连接。
在上述装配式加劲钢板剪力墙中，所述内嵌钢板采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材。且在四个角部切割，方便边缘构件之间的连接。
在上述装配式加劲钢板剪力墙中，所述加劲肋采用角焊缝焊接于内嵌钢板的两侧。
在上述装配式加劲钢板剪力墙中，所述内嵌钢板与垂直边缘构件、水平边缘构件的连接分为两种，其一是与边缘构件全部焊接，其二是与边缘构件螺栓连接，并且此整体在工厂加工完成。
在上述装配式加劲剪力墙中，所述垂直边缘构件和所述水平边缘构件在通过L形连接板螺栓连接。
在上述装配式加劲剪力墙中，所述高强螺栓在所述框架梁翼缘部位对称布置。
在上述装配式加劲剪力墙中，所述水平边缘构件与所述框架梁8在现场通过高强螺栓连接。
在上述装配式加劲剪力墙中，所述的框架梁8与框架柱7焊接或者螺栓连接或者栓焊连接。
本发明对传统的薄钢板剪力墙通过在剪力墙两侧设置十字形加劲肋，可以有效的限制钢板墙平面外变形，提高钢板墙的抗侧刚度、屈曲荷载、耗能及延性性能。且钢板剪力墙只与框架梁相连，避免增加结构柱的负担。该发明的所有构件都可以在工厂加工，然后在工地装配，施工简单，降低造价，适用于装配式钢结构。
本发明提供的装配式加劲钢板剪力墙是高层建筑钢结构或其它结构的一种新型抗侧力构件。
附图说明
图1为本发明的装配式加劲钢板剪力墙结构示意图。
图2为本发明的装配式加劲钢板剪力墙单元分解图。
图中：1—内嵌钢板，2—加劲肋，3—垂直边缘构件，4—水平边缘构件，5—高强螺栓，6—L形连接钢板，7—框架柱，8—框架梁。具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
所述装配式加劲钢板剪力墙由内嵌钢板1、加劲肋2、垂直边缘构件3、水平边缘构件4、高强螺栓5、L形连接板6、框架柱7和框架梁8组成；所述内嵌钢板1采用薄钢板；所述加劲肋2采用冷弯薄壁型钢；所述垂直边缘构件3、水平边缘构件4采用T框架；所述L形连接板6为带螺栓孔的钢板；所述内嵌钢板1与垂直边缘构件3和水平边缘构件4连接；所述水平边缘构件3和框架梁8连接；所述的垂直边缘构件3和水平边缘构件4通过L形连接板6连接。所述的框架梁8与框架柱7连接。
在上述装配式加劲钢板剪力墙中，在上述装配式加劲钢板剪力墙中，所述内嵌钢板1采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材。且在四个角部切割，方便边缘构件之间的连接。所述加劲肋2采用角焊缝焊接于内嵌钢板1的两侧。所述内嵌钢板1与垂直边缘构件3、水平边缘构件4的连接分为两种，其一是与边缘构件全部焊接，其二是与边缘构件螺栓连接，并且此整体在工厂加工完成。所述垂直边缘构件3和所述水平边缘构件4在通过L形连接板6螺栓连接。所述高强螺栓5在所述框架梁8翼缘部位对称布置。所述水平边缘构件4与所述框架梁8在现场通过高强螺栓5连接。所述的框架梁8与框架柱7焊接或者螺栓连接或者栓焊连接。
上述装配式加劲钢板剪力墙由加劲肋以及四周边缘构件约束，平面外刚度很大，能够有效控制运输、安装以及使用工程中的平面外变形，保持钢板的稳固安全。
本发明提出的装配式加劲钢板剪力墙是对传统的平钢板剪力墙的改进，改善了传统钢板剪力墙易屈曲的缺陷，提高了钢板剪力墙的抗侧能力。本发明的所有构件都可以在工厂进行加工和安装，然后运至工地进行装配，节省人力物力，降低造价。

Claims (8)

1.一种装配式加劲钢板剪力墙，其特征在于：该剪力墙由内嵌钢板(1)、加劲肋(2)、垂直边缘构件(3)、水平边缘构件(4)、高强螺栓(5)、L形连接板(6)、框架柱(7)和框架梁(8)组成；所述内嵌钢板(1)采用薄钢板；所述加劲肋(2)采用冷弯薄壁型钢；所述垂直边缘构件(3)、水平边缘构件(4)采用T框架；所述L形连接板(6)为带螺栓孔的钢板；所述内嵌钢板(1)与垂直边缘构件(3)和水平边缘构件(4)连接；所述水平边缘构件(3)和框架梁(8)连接；所述的垂直边缘构件(3)和水平边缘构件(4)通过L形连接板(6)连接；所述的框架梁(8)与框架柱(7)连接。 
2.根据权利要求1所述的一种装配式加劲钢板剪力墙，其特征在于：所述内嵌钢板(1)采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材，且在四个角部切割，方便边缘构件之间的连接。 
3.根据权利要求1所述的一种装配式加劲钢板剪力墙，其特征在于：所述加劲肋(2)采用角焊缝焊接于内嵌钢板(1)的两侧。 
4.根据权利要求1所述的一种装配式加劲钢板剪力墙，其特征在于：所述内嵌钢板(1)与垂直边缘构件(3)、水平边缘构件(4)的连接分为两种，其一是与边缘构件全部焊接，其二是与边缘构件螺栓连接，并且此整体在工厂加工完成。 
5.根据权利要求1所述的一种装配式加劲钢板剪力墙，其特征在于：所述垂直边缘构件(3)和所述水平边缘构件(4)在通过L形连接板(6)螺栓连接。 
6.根据权利要求1所述的一种装配式加劲钢板剪力墙，其特征 在于：所述高强螺栓(5)在所述框架梁(8)翼缘部位对称布置。 
7.根据权利要求1所述的一种装配式加劲钢板剪力墙，其特征在于：所述水平边缘构件(4)与所述框架梁(8)在现场通过高强螺栓(5)连接。 
8.根据权利要求1所述的一种装配式加劲钢板剪力墙，其特征在于：所述的框架梁(8)与框架柱(7)焊接或者螺栓连接或者栓焊连接。 
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