CN104929271B - 一种多功能防屈曲耗能组合墙及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能防屈曲耗能组合墙及安装方法，该组合墙包括由上下设置的两根框架梁和左右设置的两根框架柱组成的外框，斜边缘开有凹槽的三角形填充板，梯形短槽钢，两侧壁设置有若干凸块的钢套筒，狗骨式芯板，边缘开有凹槽的八边形填充板和外钢板；具体安装的时候，先焊接所述梯形短槽钢，接着安放左下部和右下部的三角形填充板以及钢套筒，然后分别安装所述八边形填充板、左上部和右上部的钢套筒、左上部和右上部的三角形填充板、所述狗骨式芯板，最后固定安装所述外钢板。本发明多功能防屈曲耗能组合墙具有耗能滞回曲线饱满、防屈曲、延性好、重量轻、加工方便、造价低等优点。本发明安装方法由下往上，操作简单方便、易于操作。

Description

一种多功能防屈曲耗能组合墙及安装方法

技术领域

本发明属于土木工程结构抗震技术领域，具体涉及一种多功能防屈曲耗能组合墙及安装方法。

背景技术

传统的抗震设计都是利用结构构件的损伤、破坏实现消耗地震输入能量的目的，一般会造成建筑结构过大变形甚至倒塌。而消能减震通过设置消能装置将输入结构的地震动能量加以吸收和耗散，使减震技术的发展由“以刚克刚”的传统设计理念向“以柔克刚”的科学设计理念转化。

钢板剪力墙作为一种新型抗侧力构件，由于其构造灵活、功能可靠、工业化程度高等优点，越来越受国内外学者的青睐，然而纯钢板墙试件在荷载作用下，易发生局部屈曲，并伴随较大声响。传统的防屈曲钢板墙虽然具有良好的耗能能力、较大的刚度及抗剪承载力，但其重量大、造价高、浪费材料、功能单一，同时刚度过大会使得钢框架先于钢板墙破坏，这都是抗震设防原则不允许的。用预制混凝土盖板作为耗能钢板的约束构件，在制作、运输及施工过程中存在诸多不便，现场也不易安装。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种耗能滞回曲线饱满、防屈曲、延性好、重量轻、加工方便、造价低的多功能防屈曲耗能组合墙。本发明还提供了该多功能防屈曲耗能组合墙的安装方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种多功能防屈曲耗能组合墙，它包括由上下设置的两根框架梁和左右设置的两根框架柱组成的外框，斜边缘开有凹槽的三角形填充板，梯形短槽钢，两侧壁设置有若干凸块的钢套筒，狗骨式芯板，边缘开有凹槽的八边形填充板和外钢板；所述外框的框架梁和框架柱上分别对称焊接两个所述梯形短槽钢；所述钢套筒嵌设在相邻框架梁和框架柱上的梯形短槽钢之间，所述钢套筒和所述梯形短槽钢将所述外框分为四个大小一样的三角形安装槽和一个八边形安装槽，所述三角形填充板设置于所述三角形安装槽内，所述八边形填充板安装于所述八边形安装槽内，所述八边形填充板与所述框架梁和所述框架柱之间预留一定间隙，所述凸块对应扣设在所述三角形填充板的凹槽以及所述八边形填充板的凹槽内，所述凸块上开有通孔；所述狗骨式芯板对应所述钢套筒的另外两侧壁设置，所述狗骨式芯板的两端固定在相邻的梯形短槽钢上；所述外框的前后两面对称设置两块所述外钢板，所述外钢板对应所述凸块的通孔处开有第一剪力键通孔，所述第一剪力键通孔和所述凸块的通孔内穿设有剪力键。

基于上述，它还包括两块U型槽钢，所述U型槽钢分别固设在所述框架梁上，所述U型槽钢的两侧壁对称开有槽钢孔，所述外钢板对应所述槽钢孔处开有第二剪力键通孔，所述第二剪力键通孔和所述槽钢孔内穿设有剪力键。

基于上述，所述外钢板的左右边与所述框架柱之间预留一定的间隙。

基于上述，所述三角形填充板和所述八边形填充板均为轻质保温隔热板或隔音板。

基于上述，所述狗骨式芯板采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材或形状记忆合金板材。

基于上述，所述外钢板的外表面粘有防火美观构件。

一种多功能防屈曲耗能组合墙的安装方法，包括以下步骤：

步骤1：根据工程的实际选取各构件的尺寸并计算安装位置；

步骤2：在所述外框的框架梁和框架柱上对称焊接所述梯形短槽钢；

步骤3：安放左下部和右下部的三角形填充板；

步骤4：将左下部和右下部的钢套筒的凸块扣在所述三角形填充板的凹槽内；

步骤5：将所述八边形填充板的凹槽对应扣在左下部和右下部的钢套筒的凸块上；

步骤6：同步骤5装配原理安装左上部和右上部的钢套筒；

步骤7：同步骤4装配原理安装左上部和右上部的三角形填充板；

步骤8：安装所述狗骨式芯板，其中，所述狗骨式芯板的两端与邻近其端部的梯形短槽钢焊接固定；

步骤9：在所述外框的前后两面安装所述外钢板，并用剪力键穿过所述第一剪力键通孔和通孔固定牢固。

基于上述，步骤2中，所述外框的框架梁上还焊接有U型槽钢，所述U型槽钢的两侧壁对称开有槽钢孔；步骤9中的所述外钢板对应所述槽钢孔处还开有第二剪力键通孔，在固定牢固时，在所述第二剪力键通孔和所述槽钢孔内穿设剪力键。

基于上述，还包括步骤10，在所述外钢板上胶粘防火美观构件。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明具有以下有益效果：

1、组合墙中使用到的钢板面积由大变小，在一定程度上减小了墙体的刚度，从而保证墙体在中震下率先屈服耗能。

2、功能由少变多，中空部分用轻质保温隔热填充板或隔音板，外部粘贴防火美观构件，外部钢板与内部套筒形成夹心，防止芯板屈曲，狗骨式芯板用形状记忆合金板材，还可以具备自复位功能。

3、通过使用三角形填充板和八边形填充板替代大块钢板和混凝土板，使得墙体的重量由重变轻。

4、约束和耗能构件均为钢材，结构形式简单，易于批量化生产，安装方便。

5、安装方法由下往上，操作简单方便、易于操作。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的三角形填充板的结构示意图。

图3是本发明的梯形短槽钢的结构示意图。

图4是本发明的钢套筒的结构示意图。

图5是本发明的狗骨式芯板的结构示意图。

图6是本发明的八边形填充板的结构示意图。

图7是本发明的U型槽钢的结构示意图。

图8是本发明的外钢板和剪力键的结构示意图。

图9是本发明的装配过程示意图。

图中标号：1—框架梁 2—框架柱 3—三角形填充板 4—梯形短槽钢 5—钢套筒 51—凸块 52—通孔 6—狗骨式芯板 7—八边形填充板 8—U型槽钢 81—槽钢孔 9—外钢板 91—第一剪力键通孔 92—第二剪力键通孔 10—剪力键。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种多功能防屈曲耗能组合墙，它包括由上下设置的两根框架梁1和左右设置的两根框架柱2组成的外框，斜边缘开有凹槽的三角形填充板3，梯形短槽钢4，两侧壁设置有若干凸块51的钢套筒5，狗骨式芯板6，边缘开有凹槽的八边形填充板7和外钢板9。

所述外框的框架梁1和框架柱2上分别对称焊接两个所述梯形短槽钢4；所述钢套筒5嵌设在相邻框架梁1和框架柱2上的梯形短槽钢4之间，所述钢套筒5和所述梯形短槽钢4将所述外框分为四个大小一样的三角形安装槽和一个八边形安装槽，所述三角形填充板3设置于所述三角形安装槽内，所述八边形填充板7安装于所述八边形安装槽内，所述八边形填充板7与所述框架梁1和所述框架柱2之间预留一定间隙，所述凸块51对应扣设在所述三角形填充板3的凹槽以及所述八边形填充板7的凹槽内，所述凸块51上开有通孔52。

所述狗骨式芯板6对应所述钢套筒5的另外两侧壁设置，所述狗骨式芯板6的两端固定在所述梯形短槽钢4上；所述狗骨式芯板6采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材，上下左右对称布置在所述钢套筒5上，不仅发挥耗能作用，还能为整个组合墙结构提供刚度和承载力，保护所述上下框架梁1和所述左右框架柱2等主体结构，当所述狗骨式芯板6采用形状记忆合金板材时，还可以使整个组合墙结构具备自复位功能。

所述外框的前后两面对称设置两块所述外钢板9，所述外钢板9对应所述通孔52处开有第一剪力键通孔91，所述第一剪力键通孔91和所述通孔52内穿设有剪力键10，通过固定所述钢套筒5与所述外钢板9作为约束构件，与所述狗骨式芯板6形成六层夹心结构，防止所述狗骨式芯板6屈曲。

为了进一步提高所述外钢板9安装的稳固性，所述上下框架梁1上分别焊接有U型槽钢8，所述U型槽钢8的两侧壁对称开有槽钢孔81，所述外钢板9对应所述槽钢孔81处开有第二剪力键通孔92，所述第二剪力键通孔92和所述槽钢孔81内穿设有剪力键。

在其他的实施例中，所述三角形填充板和所述八边形填充板均为轻质保温隔热板或隔音板，所述外钢板的外表面粘有防火美观构件，从而达到保温隔热、隔音、防火等效果。

本发明的具体安装方法如下：

步骤1：根据工程的实际选取各构件的尺寸并计算安装位置，以保证在装配安装的时候，各构件之间能够完全配合；

步骤2：在所述外框的框架梁1和框架柱2的对应位置处，先焊接所述梯形短槽钢4和U型槽钢8，其中，所述梯形短槽钢4为8个，对称分布在所述外框的框架梁1和框架柱2上；所述U型槽钢8则为2个，对称分布在所述外框的框架梁1上；

步骤3：安放左下部和右下部的三角形填充板3，其中，所述三角形填充板3需完全嵌设在所述三角形安装槽内；

步骤4：安装左下部和右下部的钢套筒5，即将所述钢套筒5的凸块51配合地扣在所述三角形填充板3的凹槽内；

步骤5：安装所述八边形填充板7，即将所述八边形填充板7的凹槽对应地扣在左下部和右下部钢套筒5的凸块51上，安装好的八边形填充板7与所述外框的框架梁1和框架柱1之间会留有一定的空隙；

步骤6：同步骤5的配合原理，安放左上部和右上部的钢套筒5；

步骤7：同步骤4的配合原理，安放左上部和右上部的三角形填充板3；

步骤8：在安装好的所述钢套筒5的另两侧壁固定安装所述狗骨式芯板6，其中，所述狗骨式芯板6的两端与相邻的梯形短槽钢4焊接固定；

步骤9：安装外钢板9，用所述剪力键10穿过所述第一剪力键通孔91、所述通孔52以及所述第二剪力键通孔92、所述槽钢孔81，以将所述外钢板9固定牢固在所述外框的前后面；在选取所述外钢板9时，需保证安装好的外钢板9的左右边与所述框架柱2之间留有一定的间隙；

步骤10：当安装完成所述外钢板9后，为了提高防火性能以及美观度，用强力胶在所述外钢板9上粘贴防火美观构件。

工作原理：

所述狗骨式芯板6是该组合墙的耗能构件，并提供组合墙的初始刚度，所述梯形短槽钢4和所述U型槽钢8为该组合墙的连接装置，所述外钢板9既和所述钢套筒一起形成约束构件，防止所述狗骨式芯板6发生屈曲，提高该组合墙的稳定性，又可以和外粘的防火美观构件作为墙体围护。四角对称分布的三角形填充板3和八边形填充板7既可作为保温隔热或隔音等功能型填充板，又可在安装的时候对钢套筒5起到临时固定作用。外钢板9左右边与框架柱2留的间隙既在一定程度上减轻了组合墙的重量，又能允许外框发生较大变形，而且在安装过程中可作为操作空间，便于定位，带来很大方便。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种多功能防屈曲耗能组合墙，其特征在于：它包括由上下设置的两根框架梁和左右设置的两根框架柱组成的外框，斜边缘开有凹槽的三角形填充板，梯形短槽钢，两侧壁设置有若干凸块的钢套筒，狗骨式芯板，边缘开有凹槽的八边形填充板和外钢板；所述外框的框架梁和框架柱上分别对称焊接两个所述梯形短槽钢；所述钢套筒嵌设在相邻框架梁和框架柱上的梯形短槽钢之间，所述钢套筒和所述梯形短槽钢将所述外框分为四个大小一样的三角形安装槽和一个八边形安装槽，所述三角形填充板设置于所述三角形安装槽内，所述八边形填充板安装于所述八边形安装槽内，所述八边形填充板与所述框架梁和所述框架柱之间预留一定间隙，所述凸块对应扣设在所述三角形填充板的凹槽以及所述八边形填充板的凹槽内，所述凸块上开有通孔；所述狗骨式芯板对应所述钢套筒的另外两侧壁设置，所述狗骨式芯板的两端固定在相邻的梯形短槽钢上；所述外框的前后两面对称设置两块所述外钢板，所述外钢板对应所述凸块的通孔处开有第一剪力键通孔，所述第一剪力键通孔和所述凸块的通孔内穿设有剪力键。

2.根据权利要求1所述的多功能防屈曲耗能组合墙，其特征在于：它还包括两块U型槽钢，所述U型槽钢分别固设在所述框架梁上，所述U型槽钢的两侧壁对称开有槽钢孔，所述外钢板对应所述槽钢孔处开有第二剪力键通孔，所述第二剪力键通孔和所述槽钢孔内穿设有剪力键。

3.根据权利要求2所述的多功能防屈曲耗能组合墙，其特征在于：所述外钢板的左右边与所述框架柱之间预留一定的间隙。

4.根据权利要求2所述的多功能防屈曲耗能组合墙，其特征在于：所述三角形填充板和所述八边形填充板均为轻质保温隔热板或隔音板。

5.根据权利要求2所述的多功能防屈曲耗能组合墙，其特征在于：所述狗骨式芯板采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材或形状记忆合金板材。

6.根据权利要求3或4或5所述的多功能防屈曲耗能组合墙，其特征在于：所述外钢板的外表面粘有防火美观构件。

7.一种权利要求1所述的多功能防屈曲耗能组合墙的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据工程的实际选取各构件的尺寸并计算安装位置；

步骤2：在所述外框的框架梁和框架柱上对称焊接所述梯形短槽钢；

步骤3：安放左下部和右下部的三角形填充板；

步骤4：将左下部和右下部的钢套筒的凸块扣在所述三角形填充板的凹槽内；

步骤5：将所述八边形填充板的凹槽对应扣在左下部和右下部的钢套筒的凸块上；

步骤6：同步骤5装配原理安装左上部和右上部的钢套筒；

步骤7：同步骤4装配原理安装左上部和右上部的三角形填充板；

步骤8：安装所述狗骨式芯板，其中，所述狗骨式芯板的两端与邻近其端部的梯形短槽钢焊接固定；

步骤9：在所述外框的前后两面安装所述外钢板，并用剪力键穿过所述第一剪力键通孔和通孔固定牢固。

8.根据权利要求7所述的安装方法，其特征在于：步骤2中，所述外框的框架梁上还焊接有U型槽钢，所述U型槽钢的两侧壁对称开有槽钢孔；步骤9中的所述外钢板对应所述槽钢孔处还开有第二剪力键通孔，在固定牢固时，在所述第二剪力键通孔和所述槽钢孔内穿设剪力键。

9.根据权利要求8所述的安装方法，其特征在于：还包括步骤10，在所述外钢板上胶粘防火美观构件。