CN104775548A - 柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，包括波纹钢板剪力墙墙片、边缘钢柱和波纹钢板耗能段；波纹钢板耗能段设于楼层中部；波纹钢板耗能段的上端和下端分别与波纹钢板剪力墙墙片焊接在一起，各楼层内的波纹钢板剪力墙墙片跨过楼层梁与相邻楼层的波纹钢板剪力墙墙片为一个整体；波纹钢板耗能段的左右两侧分别与边缘钢柱焊接在一起，各楼层内的边缘钢柱跨过楼层梁与相邻楼层的边缘钢柱贯通，且边缘钢柱在楼层的中部断开，并通过螺栓连接在一起；边缘钢柱与波纹钢板剪力墙墙片连接在一起；且边缘钢柱与楼层梁连接。本发明采用波纹钢板剪力墙墙片、边缘钢柱和波纹钢板耗能段组成剪力墙结构，使建筑自重小、耗材少，且抗剪承载力得到提高。

Description

柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别是涉及一种柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构。

背景技术

剪力墙在房屋中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载，防止结构剪切破坏。结构减震被动控制是近年来应用于土木工程领域的一种抵御地震作用的有效手段，其基于结构控制的概念，突破了传统的依靠结构本身的延性来消耗地震能量的抗震方法，主要依靠外加的消能控制装置来消耗地震能量，减小甚至消除主体结构的破坏，可显著提高剪力墙结构的抗震性能。据此，国内外学者将结构控制的理念应用于剪力墙结构中，先后提出了多种形式的耗能剪力墙，如带缝剪力墙、耗能连梁剪力墙、组合填充耗能剪力墙及摇摆耗能剪力墙等。但以往的耗能减震剪力墙多为钢筋混凝土剪力墙或普通钢板剪力墙，存在自重大、耗材较多、装配化程度低、抗剪承载力较差等不足。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种自重小、耗材少、抗剪承载力较高的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，包括波纹钢板剪力墙墙片、边缘钢柱和波纹钢板耗能段；所述波纹钢板耗能段设于楼层中部；

所述波纹钢板耗能段的上端和下端分别与所述波纹钢板剪力墙墙片焊接在一起，各楼层内的所述波纹钢板剪力墙墙片跨过相应楼层梁与相邻楼层的波纹钢板剪力墙墙片为一个整体；

所述波纹钢板耗能段的左右两侧分别与所述边缘钢柱焊接在一起，各楼层内的所述边缘钢柱跨过相应楼层梁与相邻楼层的边缘钢柱贯通，且所述边缘钢柱在楼层的中部断开，并通过螺栓连接在一起；

所述边缘钢柱与所述波纹钢板剪力墙墙片通过焊接或螺栓连接或螺栓连接与焊接混合的方式连接在一起；且所述边缘钢柱通过焊接或螺栓连接或螺栓连接与焊接混合的方式与楼层梁连接。

优选地，所述波纹钢板耗能段包括一块矩形的波纹钢板，所述一块波纹钢板的上下两端分别焊接有第一端板，所述一块波纹钢板及所述第一端板的左右两侧分别焊接有一槽钢。

优选地，所述波纹钢板耗能段的波纹钢板材料为低碳钢，所述波纹钢板耗能段的波纹钢板的极限抗剪承载力低于所述波纹钢板剪力墙墙片的极限抗剪承载力。

优选地，所述边缘钢柱在楼层中部的断开处的柱端设有第二端板，所述第二端板上设有加劲肋，所述第二端板上还开设有螺栓装配孔，所述边缘钢柱在楼层中部通过设于螺栓装配孔内的摩擦型高强螺栓连接在一起。

优选地，在与所述楼层梁相对的位置，所述波纹钢板耗能段的左右两侧的所述边缘钢柱之间设有加劲肋。

优选地，所述波纹钢板耗能段的左右两侧的所述边缘钢柱之间的加劲肋采用角钢，所述角钢的一个翼缘与波纹钢板剪力墙墙片的平表面贴合，所述角钢的另一个翼缘与所述楼层梁的翼缘位置相对。

优选地，所述边缘钢柱为H形钢柱，在与所述楼层梁相对的位置，所述边缘钢柱的两翼缘之间设有加劲肋。

如上所述，本发明的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，具有以下有益效果：

1、采用波纹钢板剪力墙墙片、边缘钢柱和波纹钢板耗能段组成剪力墙结构，使建筑自重小、耗材少，且提高了墙体的抗剪承载力。

2、波纹钢板耗能段的波纹钢板材料采用低碳钢，使波纹钢板耗能段的波纹钢板的极限抗剪承载力低于所述波纹钢板剪力墙墙片的极限抗剪承载力，从而使波纹钢板耗能段先于所述波纹钢板剪力墙墙片屈服，从而保护了结构主体。

3、边缘钢柱在楼层中部通过设于螺栓装配孔内的摩擦型高强螺栓连接在一起，利用边缘钢柱间的相对滑移耗能，从而提高了剪力墙结构的减震能力。

附图说明

图1显示为本发明的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构在两层楼层梁之间的结构示意图。

图2显示为本发明的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构在顶楼层处的结构示意图。

图3显示为本发明的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构在底楼层处的结构示意图。

图4显示为波纹钢板耗能段的结构示意图。

图5显示为边缘钢柱的柱端的截面示意图。

图6显示为波纹钢板耗能段的左右两侧的边缘钢柱之间的加劲肋采用角钢时的截面示意图。

图7显示为波纹钢板耗能段的左右两侧的边缘钢柱之间的加劲肋采用钢板时的截面示意图。

元件标号说明

1     波纹钢板剪力墙墙片

2     边缘钢柱

21    第二端板

22    加劲肋

23    螺栓装配孔

3     波纹钢板耗能段

31    波纹钢板

32    槽钢

33    第一端板

4     楼层梁

4a    楼层梁的翼缘

5     螺栓

6     加劲肋

7     加劲肋

7a    角钢

8     地脚螺栓

9     钢板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

鉴于现有技术的耗能减震剪力墙多为钢筋混凝土剪力墙或普通钢板剪力墙，存在自重大、耗材较多、装配化程度低、抗剪承载力较差等不足。本发明的发明人设计出一种柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，采用波纹钢板剪力墙墙片、边缘钢柱和波纹钢板耗能段组成剪力墙结构，以波纹钢板剪力墙墙片作为结构主体，使建筑自重小、耗材少，且使抗剪承载力得到提高。

以下将通过具体实施例来对本发明的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构进行详细说明。

如图1所示，一种柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，包括波纹钢板剪力墙墙片1、边缘钢柱2和波纹钢板耗能段3；所述波纹钢板耗能段3设于楼层中部。

如图1所示，所述波纹钢板耗能段3的左右两侧分别与所述边缘钢柱2焊接在一起，各楼层内的所述边缘钢柱跨过相应楼层梁4与相邻楼层的边缘钢柱贯通，且所述边缘钢柱2在楼层的中部断开，并通过螺栓5连接在一起；如图2所示，在顶楼层，楼层中部上方的边缘钢柱2的上端与楼层梁4的上端平齐；如图3所示，在底楼层，楼层中部下方的边缘钢柱2的下端设有第二端板21，第二端板21与地基相抵，并通过地脚螺栓8与地基固定。

如图1所示，所述波纹钢板耗能段3的上端和下端分别与所述波纹钢板剪力墙墙片1焊接在一起，各楼层内的所述波纹钢板剪力墙墙片跨过相应楼层梁4与相邻楼层的波纹钢板剪力墙墙片为一个整体；如图2所示，在顶楼层，所述波纹钢板耗能段3的上端的波纹钢板剪力墙墙片1的上端与楼层梁4的上端平齐；如图3所示，在底楼层，所述波纹钢板耗能段3的下端的波纹钢板剪力墙墙片1的下端与边缘钢柱2的下端的第二端板21相贴合。

如图1至图3所示，所述边缘钢柱2与所述波纹钢板剪力墙墙片1通过焊接或螺栓连接或螺栓连接与焊接混合的方式连接在一起；且所述边缘钢柱2通过焊接或螺栓连接或螺栓连接与焊接混合的方式与楼层梁4连接。

本发明的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构以波纹钢板剪力墙墙片1作为结构主体，降低了建筑自重，减少了耗材，提高了剪力墙结构的抗剪承载力。

如图4所示，所述波纹钢板耗能段3包括一块矩形的波纹钢板31，所述一块波纹钢板31的左右两侧分别焊接有一槽钢32，所述一块波纹钢板31及所述槽钢32的上下两端分别焊接有第一端板33。

所述波纹钢板耗能段3的波纹钢板31材料最好采用低强度或低屈服点的低碳钢，以使所述波纹钢板耗能段的波纹钢板31的极限抗剪承载力低于所述波纹钢板剪力墙墙片1的极限抗剪承载力。则在地震作用下，所述波纹钢板耗能段3的波纹钢板先于所述波纹钢板剪力墙墙片1进入屈曲状态，从而在塑性状态下消耗地震能量，保护本发明的主体结构：所述波纹钢板剪力墙墙片1。所述波纹钢板耗能段3应选择合理厚度、波形的波纹钢板，使其屈服后不易失稳。

所述边缘钢柱2最好采用H形钢柱，以便于与所述波纹钢板剪力墙墙片1、楼层梁4相连接。如图1至图3所示，在与所述楼层梁4相对的位置，所述边缘钢柱2的两翼缘之间最好设有加劲肋6，以增强所述边缘钢柱2的刚度。

如图5所示，所述边缘钢柱2在楼层中部的断开处的柱端设有第二端板21，所述第二端板21上设有加劲肋22，所述第二端板21上还开设有螺栓装配孔23，所述边缘钢柱2在楼层中部通过设于螺栓装配孔23内的摩擦型高强螺栓5连接在一起。则在地震作用下，利用边缘钢柱间的相对滑移耗能，从而得到减震的效果。

如图1至图3所示，在与所述楼层梁4相对的位置，所述波纹钢板耗能段的左右两侧的所述边缘钢柱2之间还可以设有加劲肋7。所述加劲肋7可采用角钢7a，当采用角钢时7a，如图6、图7所示，所述角钢7a的一个翼缘与波纹钢板剪力墙墙片1的平表面贴合，所述角钢7a的另一个翼缘与所述楼层梁4的翼缘4a位置相对。当然，所述加劲肋7也可以采用槽钢、方钢管，或者采用在所述波纹钢板剪力墙墙片1的两侧贴合加劲钢板，当采用在所述波纹钢板剪力墙墙片1的两侧贴合加劲钢板时，如图7所示，所述钢板9的上下两端部应与所述楼层梁4的翼缘4a至少平齐。

综上所述，本发明的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，以波纹钢板剪力墙墙片作为结构主体，降低了建筑自重，减少了耗材，提高了剪力墙结构的抗剪承载力。波纹钢板耗能段的波纹钢板材料采用低碳钢，使波纹钢板耗能段的波纹钢板的极限抗剪承载力低于所述波纹钢板剪力墙墙片的极限抗剪承载力，从而使波纹钢板耗能段先于所述波纹钢板剪力墙墙片屈服，从而保护了结构主体。边缘钢柱在楼层中部通过设于螺栓装配孔内的摩擦型高强螺栓连接在一起，利用边缘钢柱间的相对滑移耗能，从而提高了剪力墙结构的减震能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，其特征在于，包括波纹钢板剪力墙墙片(1)、边缘钢柱(2)和波纹钢板耗能段(3)；所述波纹钢板耗能段(3)设于楼层中部；

所述波纹钢板耗能段(3)的上端和下端分别与所述波纹钢板剪力墙墙片(1)焊接在一起，各楼层内的所述波纹钢板剪力墙墙片跨过相应楼层梁(4)与相邻楼层的波纹钢板剪力墙墙片为一个整体；

所述波纹钢板耗能段(3)的左右两侧分别与所述边缘钢柱(2)焊接在一起，各楼层内的所述边缘钢柱跨过相应楼层梁(4)与相邻楼层的边缘钢柱贯通，且所述边缘钢柱(2)在楼层的中部断开，并通过螺栓(5)连接在一起；

所述边缘钢柱(2)与所述波纹钢板剪力墙墙片(1)通过焊接或螺栓连接或螺栓连接与焊接混合的方式连接在一起；且所述边缘钢柱(2)通过焊接或螺栓连接或螺栓连接与焊接混合的方式与楼层梁(4)连接。

2.根据权利要求1所述的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，其特征在于：所述波纹钢板耗能段(3)包括一块矩形的波纹钢板(31)，所述一块波纹钢板(31)的左右两侧分别焊接有一槽钢(32)，所述一块波纹钢板(31)及所述槽钢(32)的上下两端分别焊接有第一端板(33)。

3.根据权利要求2所述的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，其特征在于：所述波纹钢板耗能段(3)的波纹钢板(31)材料为低碳钢，所述波纹钢板耗能段的波纹钢板(31)的极限抗剪承载力低于所述波纹钢板剪力墙墙片(1)的极限抗剪承载力。

4.根据权利要求1所述的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，其特征在于：所述边缘钢柱(2)为H形钢柱，在与所述楼层梁相对的位置，所述边缘钢柱(2)的两翼缘之间设有加劲肋(6)。

5.根据权利要求4所述的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，其特征在于：所述边缘钢柱(2)在楼层中部的断开处的柱端设有第二端板(21)，所述第二端板(21)上设有加劲肋(22)，所述第二端板(21)上还开设有螺栓装配孔(23)，所述边缘钢柱(2)在楼层中部通过设于螺栓装配孔(23)内的摩擦型高强螺栓(5)连接在一起。

6.根据权利要求1至5任一项所述的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，其特征在于：在与所述楼层梁(4)相对的位置，所述波纹钢板耗能段的左右两侧的所述边缘钢柱(2)之间设有加劲肋(7)。

7.根据权利要求5所述的柱贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构，其特征在于：所述波纹钢板耗能段的左右两侧的所述边缘钢柱(2)之间的加劲肋(7)采用角钢(7a)，所述角钢(7a)的一个翼缘与波纹钢板剪力墙墙片(1)的平表面贴合，所述角钢(7a)的另一个翼缘与所述楼层梁(4)的翼缘(4a)位置相对。