CN106013506A - 加劲肋防屈曲钢板抗震墙 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙。包括钢板墙、横向加劲肋、竖向加劲肋、钢柱和钢梁，钢板墙置于由钢柱和钢梁形成的框架内，钢板墙的两侧墙面上下间隔均布固定有多根横向加劲肋，横向加劲肋水平地焊接在钢板墙上；横向加劲肋之间水平间隔固定有多根竖向加劲肋，竖向加劲肋竖直布置且上下两端均与横向加劲肋焊接；竖向加劲肋与钢板墙之间留有缝隙。本发明可防止钢板墙的整体屈曲和局部屈曲，使得钢板墙只能发生屈服，提高了钢板墙的抗剪承载力和大震耗能性能，构造简单，受力合理，能在地震作用下承担水平力，施工方便，工业化程度高。

Description

加劲肋防屈曲钢板抗震墙
技术领域
本发明涉及了一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，属于建筑结构工程技术领域，可以广泛适用于各类钢结构建筑的抗侧力体系之中。
背景技术
在高层建筑钢结构中，用于抵御风荷载、地震作用等水平力的抗侧力体系主要有混凝土剪力墙、钢支撑、钢板剪力墙等。
混凝土剪力墙和钢结构一起使用，属于混合结构，依靠混凝土剪力墙提供抗侧刚度并承受水平力，对结构侧移要求严格，钢结构抗侧延性好的优势无法发挥。
钢支撑有较好的抗侧力性能，但支撑与梁柱之间的连接节点构造复杂，用钢量大，且制作加工成本高，现场施工误差大。钢支撑地震作用下发生屈曲，承载力随侧移的增加而急剧退化，抗震性能不佳。
钢板剪力墙由于构件形式简单，连接节点容易实现、受力性能优良等，得到广泛的应用。
在抗震设计的第二阶段，希望钢板剪力墙有较好的塑性变形来消耗更多的地震能量。而钢板剪力墙纵横向尺度较大，钢板厚度相对很小，很容易发生失稳而使得抗弯和抗压承载力急剧下降，抗剪承载力则通过发展斜拉力场来得以一部分保留，但是斜拉力场对与之相连的柱子施加了很大的横向荷载，柱子本身有被拉弯及发生平面外弯扭屈曲的可能。
目前常用的克服钢板剪力墙失稳的方法有两种。第一种是在钢板剪力墙上设置加劲肋，有纵横两个方向的加劲肋，根据计算需要设置，将钢板剪力墙划分为小方格，降低宽厚比，提高屈曲承载力。第二种方法是在钢板剪力墙外侧固定混凝土板，利用混凝土板的刚度来约束钢板剪力墙，避免钢板剪力墙的屈曲。
第一种方法描述的加劲钢板剪力墙，加劲肋与钢板剪力墙焊接在一起，水平力作用下加劲肋和钢板剪力墙协同受力，协同变形。钢板剪力墙不能独自在面内自由的发展塑性变形。
第二种方法描述的混凝土约束钢板剪力墙，混凝土板和钢板之间为了很好的固定，需要在钢板剪力墙上开孔或焊接螺栓，通过螺栓将两侧混凝土板固定在钢板墙上。这种构造连接复杂，需要在工厂制作成品构件，运输和安装要求高。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，可方便现场装配，并与传统的钢板剪力墙相比具有受力合理，结构构造简单，方便现场施工等特点，提高了钢板墙的抗剪承载力、抗弯抗压承载力和大震耗能能力等整体稳定性。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括钢板墙、横向加劲肋、竖向加劲肋、钢柱和钢梁，钢板墙置于由钢柱和钢梁形成的框架内，钢板墙的两侧表面布置有主要由横向加劲肋和竖向加劲肋构成的防屈曲结构。
所述的钢板墙四周与钢梁、钢柱固定连接，钢板墙的两侧表面上下间隔均布固定有多根横向加劲肋，横向加劲肋水平地焊接在钢板墙上；横向加劲肋之间水平间隔固定有多根竖向加劲肋，竖向加劲肋竖直布置且上下两端均与横向加劲肋焊接；横向加劲肋水平贯穿于竖向加劲肋，竖向加劲肋为小段，竖向加劲肋连接在上下两根横向加劲肋之间，不同的两根横向加劲肋之间的竖向加劲肋上下对齐排列使得横向加劲肋和竖向加劲肋相穿插形成正交网状结构。
所述的竖向加劲肋与钢板墙之间留有缝隙，使得竖向加劲肋不与钢板墙接触或连接，以防止所述抗震墙屈曲而使得其只能屈服。
本发明的钢板墙在地震作用下承担水平力，横向加劲肋基本不受力，保证钢板墙的整体稳定性。竖向加劲肋由于和钢板墙没有焊接，仅仅与横向加劲肋焊接，所以竖向加劲肋和钢板墙之间可以滑动，竖向加劲肋主要用于防止钢板墙的局部屈曲，提高钢板墙的抗剪承载力。
优选地，所述的横向加劲肋采用T型钢，T型钢的翼缘与钢板墙平行，T型钢的腹板与钢板墙垂直，腹板端面与钢板墙表面焊接，竖向加劲肋端面焊接到T型钢腹板靠近翼缘的表面上。
优选地，所述的横向加劲肋采用钢板，钢板水平放置，钢板长边侧面焊接到钢板墙表面，竖向加劲肋端面焊接到钢板上下表面的外沿。
当受到运输尺寸的限制，所述的钢板墙可以沿高度分成两块或三块，此时钢板墙正反两面的T形加劲肋可以贯通，即用一个工字钢代替，上下钢板墙与工字钢焊接。
优选地，所述的钢板墙与钢梁的腹板贯通形成同一块钢板，钢梁的翼缘焊接在该块钢板上。
优选地，所述的钢板墙四周与钢梁、钢柱焊接。
优选地，所述的竖向加劲肋采用钢板、槽钢、角钢或方管。
优选地，所述的钢梁采用H型钢梁或箱型梁。
另一种方案，所述的钢柱替换为钢管混凝土柱。
本发明的技术原理主要是：1.横向加劲肋肋呈水平或竖直方向布置，在水平力作用下，主要由钢板剪力墙承担水平剪力，横向加劲肋用于防止钢板墙的整体屈曲，可以有效防止钢板墙的整体失稳。竖向加劲肋不承受其他作用力，主要用于防止钢板墙的局部屈曲，使得钢板墙只能发生屈服，提高了钢板墙的抗剪承载力和大震耗能性能。2.竖向加劲肋和钢板墙之间没有焊接，存在滑动的缝隙，钢板墙可以相对于竖向加劲肋自由滑动。
本发明的有益效果主要体现在：
1)抗震墙构造简单，加工方便，方便现场装配；
2)零部件功能明确，方便设计；
3)本发明可防止钢板墙的整体屈曲和局部屈曲，使得钢板墙只能发生屈服，提高了钢板墙的抗剪承载力和大震耗能性能。
本发明构造简单，受力合理，能在地震作用下承担水平力，横向、竖向加劲肋和钢板墙在工厂制作完成，现场只需将钢板墙装配到梁柱组成的框架中，施工方便，工业化程度高。
附图说明
图1是本发明抗震墙立面图；
图2是本发明抗震墙一种实施例的右视图，横向加劲肋为钢板；
图3是本发明抗震墙一种实施例的右视图，横向加劲肋为T型肋；
图4是本发明抗震墙一种实施例的俯视图，竖向加劲肋为钢板；
图5是本发明抗震墙一种实施例的俯视图，竖向加劲肋为槽钢；
图6是本发明抗震墙一种实施例的俯视图，竖向加劲肋为角钢；
图7是本发明抗震墙一种实施例的俯视图，竖向加劲肋为方管；
图中：1、钢柱；2、钢梁；3、钢板墙；4、横向加劲肋；5、竖向加劲肋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1和图2所示，实施例包括钢板墙3、横向加劲肋4、竖向加劲肋5、钢柱1和钢梁2，钢梁2采用H型钢梁，钢板墙3置于由钢柱1和钢梁2形成的框架内，钢板墙3四周与钢梁2、钢柱1焊接。
钢板剪力墙承担水平剪力，钢板墙3的两侧表面上下间隔均布固定有多根横向加劲肋4，横向加劲肋4采用T型钢，T型钢的翼板与钢板墙3平行，T型钢的腹板与钢板墙3垂直。T型钢可由两块钢板相焊接而成，一块作为腹板，另一块作为翼板，腹板一端与翼板中间焊接形成T型钢，另一端与钢板墙3表面焊接。
T型钢之间水平间隔固定有多根竖向加劲肋5，竖向加劲肋不承受其他作用力，竖向加劲肋5竖直布置，竖向加劲肋5端面焊接到T型钢腹板靠近翼缘的表面上。具体实施中，竖向加劲肋5采用钢板、槽钢、角钢或方管，其分别如图4～7所示。
竖向加劲肋5与钢板墙3之间留有缝隙，使得竖向加劲肋5不与钢板墙接触或连接，由此防止所述抗震墙屈曲而使得其只能屈服。
实施例2
如图1和图3所示，实施例包括钢板墙3、横向加劲肋4、竖向加劲肋5、钢管混凝土柱和钢梁2，钢梁2采用箱型梁，钢板墙3置于由钢管混凝土柱和钢梁2形成的框架内，钢板墙3四周与钢梁2、钢管混凝土柱焊接。
钢板剪力墙承担水平剪力，钢板墙3的两侧表面上下间隔均布固定有多根横向加劲肋4，横向加劲肋4采用钢板，钢板水平放置，钢板长边侧面焊接到钢板墙3表面。
T型钢之间水平间隔固定有多根竖向加劲肋5，竖向加劲肋不承受其他作用力，竖向加劲肋5竖直布置，竖向加劲肋5端面焊接到钢板上下表面的外沿。具体实施中，竖向加劲肋5采用钢板、槽钢、角钢或方管，其分别如图4～7所示。
竖向加劲肋5与钢板墙3之间留有缝隙，使得竖向加劲肋5不与钢板墙接触或连接，由此防止所述抗震墙屈曲而使得其只能屈服。
实施例3
包括钢板墙3、横向加劲肋4、竖向加劲肋5、钢柱1和钢梁2，钢梁2采用H型钢梁，钢板墙3置于由钢柱1和钢梁2形成的框架内，钢板墙3四周与钢梁2、钢柱1焊接。
钢板剪力墙承担水平剪力，钢板墙3沿高度分成两块或三块，钢板墙3两侧表面的T型钢贯通采用同一个工字钢代替，上下块的钢板墙3与工字钢焊接。
钢板墙3与钢梁2的腹板贯通形成同一块钢板，钢梁2的翼缘焊接在该块钢板上。
钢板墙3的两侧表面上下间隔均布固定有多根横向加劲肋4，横向加劲肋4采用T型钢，T型钢的翼板与钢板墙3平行，T型钢的腹板与钢板墙3垂直。
T型钢之间水平间隔固定有多根竖向加劲肋5，竖向加劲肋不承受其他作用力，竖向加劲肋5竖直布置，竖向加劲肋5端面焊接到T型钢腹板靠近翼缘的表面上。具体实施中，竖向加劲肋5采用钢板、槽钢、角钢或方管，其分别如图4～7所示。
竖向加劲肋5与钢板墙3之间留有缝隙，使得竖向加劲肋5不与钢板墙接触或连接，由此防止所述抗震墙屈曲而使得其只能屈服。
本发明具体实施中的横向加劲肋、竖向加劲肋和钢板墙均可在工厂制作，现场将钢板墙装配到梁柱框架内，施工方便。
可见本发明构造简单，受力合理，钢板墙在地震作用下承担水平力，能防止钢板墙的整体屈曲和局部屈曲，使得钢板墙只能发生屈服，提高了钢板墙的抗剪承载力、抗弯抗压承载力和大震耗能能力。

Claims (10)

1.一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：包括钢板墙(3)、横向加劲肋(4)、竖向加劲肋(5)、钢柱(1)和钢梁(2)，钢板墙(3)置于由钢柱(1)和钢梁(2)形成的框架内，钢板墙(3)的两侧表面布置有主要由横向加劲肋(4)和竖向加劲肋(5)构成的防屈曲结构。
2.根据权利要求1所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：
所述的钢板墙(3)四周与钢梁(2)、钢柱(1)固定连接，钢板墙(3)的两侧墙面上下间隔均布固定有多根横向加劲肋(4)，横向加劲肋(4)水平地焊接在钢板墙上；横向加劲肋(4)之间水平间隔固定有多根竖向加劲肋(5)，竖向加劲肋(5)竖直布置且上下两端均与横向加劲肋(4)焊接；竖向加劲肋(5)与钢板墙(3)之间留有缝隙，使得竖向加劲肋(5)不与钢板墙接触或连接，通过所述横向加劲肋(4)和竖向加劲肋(5)的设置防止所述抗震墙屈曲而使得其只能屈服。
3.根据权利要求2所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：
所述的横向加劲肋(4)采用T型钢，T型钢的翼缘与钢板墙(3)平行，T型钢的腹板与钢板墙(3)垂直，腹板端面与钢板墙(3)表面焊接，竖向加劲肋(5)端面焊接到T型钢腹板靠近翼缘的表面上。
4.根据权利要求2所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：
所述的横向加劲肋(4)采用钢板，钢板水平放置，钢板长边侧面焊接到钢板墙(3)表面，竖向加劲肋(5)端面焊接到钢板上下表面的外沿。
5.根据权利要求3所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：
所述的钢板墙(3)沿高度分成两块或三块，钢板墙(3)两侧表面的T型钢贯通采用同一个工字钢代替，上下块的钢板墙(3)与工字钢焊接。
6.根据权利要求1所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：
所述的钢板墙(3)与钢梁(2)的腹板贯通形成同一块钢板，钢梁(2)的翼缘焊接在该块钢板上。
7.根据权利要求1～6任一所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：所述的钢板墙(3)四周与钢梁(2)、钢柱(1)焊接。
8.根据权利要求1～6任一所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：所述的竖向加劲肋(5)采用钢板、槽钢、角钢或方管。
9.根据权利要求1～6任一所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：所述的钢梁(2)采用H型钢梁或箱型梁。
10.根据权利要求1～6任一所述的一种加劲肋防屈曲钢板抗震墙，其特征在于：所述的钢柱(1)替换为钢管混凝土柱。
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