CN105507457B - 一种带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙 - Google Patents

一种带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙，包括钢板由折痕子单元组成，带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙使用螺栓通过两个背向角钢与框架梁连接。所述带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙子单元的材料可为低屈服点钢材或常见钢材，折痕钢板可由普通平钢板通过特定的设备冲压成型，厚度可根据其抗侧刚度和极限承载力的设计要求确定。此外，在带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙两侧设置一定尺寸的加劲肋。所述带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙具有较高的抗侧刚度和极限承载力，较好的耗能性能以及较高的延性等优点，是一种优秀的抗震构件。

Description

一种带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙
技术领域
本发明属于结构工程技术领域，特别涉及一种两边连接侧向加劲的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙。
背景技术
近年来，我国的高层、超高层建筑得到了极大的发展，钢板剪力墙结构也在这些建筑中得到了广泛的应用。多高层建筑中，钢板剪力墙作为主要的抗侧力构件起着不可忽视的作用。当地震发生时，钢板剪力墙将承担绝大部分的地震作用，保证建筑物不受损坏，并且还要吸收地震过程中的能量。随侧向荷载的不断增大，普通钢板剪力墙结构中的钢板极易发生面外屈曲，导致其耗能性能和延性较差。
为了解决上述问题，工程技术人员采取多种方法延缓钢板剪力墙屈曲的出现，提高其耗能性能。如在钢板上设置加劲肋、钢板两侧设置防屈曲混凝土板、钢板平面外设置支撑、钢板上开缝、开洞等。但是现有的部分技术采用外部构件来实现其防屈曲增加耗能的目的，这样不仅使得整个构件构造更加复杂，难以制作，增大了施工的难度。部分技术采取在钢板上开缝或开洞，虽然能够增加其耗能能力和延性，但会较大程度地削弱钢板剪力墙的极限承载力和抗侧刚度。
发明内容：
技术问题：本发明提供一种具有较高的抗侧刚度和极限承载力，且拥有较好的耗能性能和延性的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙。
技术方案：本发明的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙，包括由上边缘框架梁、下边缘框架梁、左框架柱和右框架柱拼接而成的框架、位于所述框架内的折痕钢板、连接所述折痕钢板上端与上边缘框架梁的上端连接件、连接所述折痕钢板下端与下边缘框架梁的下端连接件、连接在所述折痕钢板两侧的加劲肋，所述折痕钢板由斜向放置的多列钢板单位连接而成，所述钢板单位由折痕子单元单排连接组成，所述折痕子单元分为两种，每一列钢板单位均由同一种折痕子单元组成，相邻两列钢板单位的折痕子单元为不同种类。所述的两种折痕子单元中，第一种折痕子单元由两个异面的梯形在上底连接而成，所述两个梯形之间连接的上底为凸折痕，所述梯形两侧腰连接有三角形，位于同一侧的两个三角形异面，两个三角形之间连接的边为凹折痕；第二种折痕子单元由两个异面的梯形在下底连接而成，所述两个梯形之间连接的下底为凸折痕，所述梯形两侧腰连接有三角形，位于同一侧的两个三角形异面，所述三角形与梯形侧腰连接的边为凹折痕。
进一步的，本发明中，所述两种折痕钢板的正面投影均为正方形。
进一步的，本发明中，折痕钢板在四边的边缘处连接有平面板。
进一步的，本发明中，加劲肋是截面形状为槽型、工字型或矩型的型钢。
本发明的实施例中，所述带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙的两侧设有一定尺寸的加劲肋，提高钢板剪力墙极限承载力的同时也能防止折痕钢板在地震作用下过早地进入屈曲，保持带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙具有较高的延性。此外，设置侧向加劲肋也保证了钢板折痕处充分形成塑性铰进行耗能。上述侧向加劲肋与钢板之间通过双面角焊缝进行连接。
上述侧向加劲肋截面可为多种，如槽型、工字型和矩型等。
所述带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙的子单元是通过三角形、四边形或多边形通过一定规律的拓扑关系组合而成。
所述带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙子单元的放置角度可以为多种，子单元放置角度可取其受力产生折叠变形趋势方向和钢板剪力墙拉力带方向吻合为最优。
本发明通过对钢板进行预折处理，折痕钢板剪力墙在侧向荷载的作用下对角线上将产生折叠变形的趋势，从而在预设的折痕处产生塑性铰线进行耗能。达到实现钢板剪力墙。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙增加了预折痕，相当于在普通钢板剪力墙的基础上按照一定规律地施加了初始缺陷，使钢板剪力墙在侧向荷载的作用下的塑性铰线沿其折痕处开展，预设较多的折痕使得塑性铰线开展处较多，较大程度上提高了耗能性能和延性。主要的原因是由于钢板剪力墙随侧向荷载的不断增大，对角线方向将出现拉力带进行耗能，而本发明的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙中耗能子单元的放置角度和拉力带接近重合。耗能子单元在侧向荷载不断增大的情况下，将发生折叠式变形的趋势，从而在其折痕处初现塑性铰线，较多塑性铰线的出现较大地提高了带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙的耗能性能。由于本发明所述的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙避免了常规的如开缝、开洞等手段提高其耗能性能和延性，对带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙折痕钢板不存在较大程度的削弱，故具有较高的抗侧刚度和极限承载力。另一方面，侧边连接的加劲肋增加了钢板剪力墙的抗侧刚度，更能保证折痕钢板出现塑性铰线，延缓了钢板剪力墙的刚度退化速度。综上所述，本发明的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙是一种集较高的抗侧刚度和极限承载力等力学性能以及较好的耗能性能、延性等滞回性能为一体的高效耗能抗侧力构件。
附图说明
图1为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙的正视图；b
图2为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙的侧视图；
图3为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙第一种折痕子单元的正视图；
图4为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙第二种折痕子单元的正视图；
图5为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙第一种折痕子单元的轴测图；
图6为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙第二类子单元的轴测图；
图7为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙第一种折痕子单元的侧视图；
图8为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙第二种折痕子单元的侧视图；
图9为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙子单元的局部坐标系示意图；
图10为折痕子单元的局部坐标系和钢板剪力墙整体坐标系关系示意图；
图11为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙第一种折痕子单元的角度关系图；
图12为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙第二种折痕子单元的角度关系图；
图中：1为带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙、2为侧向加劲肋、3为第一种折痕子单元、4为第二种折痕子单元、5和5′分别为框架柱、6和6′分别为框架梁、7为两个过渡的背向角钢、8为高强螺栓。x′及y′分别为子单元局部坐标轴；x及y分别为钢板剪力墙整体坐标轴。
具体实施方式
下面结合图1-9所示的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙对本发明的具体实施方式作进一步的描述：
如图1所示的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙，折痕钢板1按照预设一定规律的折痕通过特殊机械冲压成形。如图1中所示，实线为正视时的凸出折痕，虚线为正视时的凹折痕。折痕子单元局部坐标系和钢板剪力墙整体坐标系关系如图9～10所示。折痕的外观可看成是由第一种折痕子单元3和第二种折痕子单元4按照一定的拓扑规律组合连接而成。其中相同列的子单元折痕形式一致，相同行时由子单元第一类和第二种折痕子单元相隔布置。若该列全为第一种折痕子单元，则相邻两个子单元之间c和f相连接；若该列全为第二种折痕子单元，则相邻两个子单元之间c′和g′相连接，n′和f′相连接，o′和k′相连接。同行之间第一种折痕子单元和第二种折痕子单元连接形式为：a和e′相连接；b和d′相连接；e和d′相连接；d和b′相连接。
在带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙的边缘通过一定的三角形或四边形面将其边缘过渡成平面，方便与边缘构件的连接。如图11和图12所示，在此种折痕中，梯形面和水平面的夹角为α及α′，三角形面和水平面的夹角β及β′。
在带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙的两侧通过双面角焊缝与侧向加劲肋2进行焊接连接，防止折痕钢板过早屈曲，保证而折痕处产生折叠式变形的耗能机制。
带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙的上下端和两个背向的角钢7通过高强螺栓8进行连接，采取螺栓连接的方式既能有效限制钢板的相对滑移，又能在螺栓孔处产生微小的相对位移，允许钢板产生一定的变形，防止折痕钢板的破坏。
两个背对角钢和框架梁6和6′之间的连接可通过焊接或高强螺栓进行连接，必要时设置抗剪键，防止带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙结构产生过大滑移而不发生耗能机制而不提供有效的侧向支撑，导致主体结构损坏。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙，特征在于，该剪力墙包括由上边缘框架梁(6)、下边缘框架梁(6＇)、左框架柱(5)和右框架柱(5＇)拼接而成的框架、位于所述框架内的折痕钢板(1)、连接所述折痕钢板(1)上端与上边缘框架梁(6)的上端连接件(7)、连接所述折痕钢板(1)下端与下边缘框架梁(6＇)的下端连接件(7＇)、连接在所述折痕钢板(1)两侧的加劲肋(2)，所述折痕钢板(1)由斜向放置的多列钢板单位连接而成，所述钢板单位由折痕子单元单排连接组成，所述折痕子单元分为两种，每一列钢板单位均由同一种折痕子单元组成，相邻两列钢板单位的折痕子单元为不同种类；
所述的两种折痕子单元中，第一种折痕子单元由两个异面的梯形在上底连接而成，所述两个梯形之间连接的上底为凸折痕，所述梯形两侧腰连接有三角形，位于同一侧的两个三角形异面，两个三角形之间连接的边为凹折痕；第二种折痕子单元由两个异面的梯形在下底连接而成，所述两个梯形之间连接的下底为凸折痕，所述梯形两侧腰连接有三角形，位于同一侧的两个三角形异面，所述三角形与梯形侧腰连接的边为凹折痕。
2.如权利要求1所述的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙，其特征在于：所述两种折痕钢板的正面投影均为正方形。
3.如权利要求1所述的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙，其特征在于：所述折痕钢板在四边的边缘处连接有平面板。
4.如权利要求1、2或3所述的带塑性铰引导机制的两边连接装配式折痕钢板剪力墙，其特征在于：所述加劲肋(2)是截面形状为槽型、工字型或矩型的型钢。
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