CN107060139A - 一种组合钢板剪力墙及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组合钢板剪力墙及其安装方法，包括双层第一钢板（2‑4），双层第一钢板（2‑4）与上梁和下梁（1‑1）连接，双层第一钢板（2‑4）中设置粘滞阻尼墙。本发明的粘滞阻尼墙在双层钢板之间，一方面利用了粘滞阻尼墙本身具有良好的抗震性能；另一方面，粘滞阻尼墙还可以为双层钢板提高面外支撑刚度。采用本发明所述的组合钢板剪力墙及其安装方法，可以大幅提高钢板墙的抗震性能，特别适用于抗震等级设防较高的建筑。

Description

一种组合钢板剪力墙及其安装方法
技术领域
本发明涉及工程领域，具体涉及一种组合钢板剪力墙。
背景技术
现有的组合钢板剪力墙一般是在钢板之间填充混凝土、或者钢板外夹混凝土板。其中钢板+混凝土+钢板形式的组合钢板墙，在钢板剪力墙破坏时一般是沿着拉力场屈曲破坏，而混凝土的抗拉强度较低，因而在大震情况下混凝土会破坏，从而丧失对钢板的支撑强度。因此，如何提高组合钢板墙的抗震性能是钢板剪力墙技术领域中需要解决的一大问题。
发明内容
本发明提供一种组合钢板剪力墙，以解决钢板+混凝土+钢板这一组合钢板剪力墙抗震性能不足的问题。
为实现上述发明目的，本发明专利所采用的技术方案是：
一种组合钢板剪力墙，其包括双层第一钢板(2-4)，双层第一钢板(2-4)与上梁和下梁(1-1)连接，所述双层第一钢板(2-4)沿梁长度方向内部由粘滞阻尼墙来提供面外支撑；所述粘滞阻尼墙包括：支撑箱，在支撑箱中填充有粘滞阻尼液(2-7)；粘滞阻尼液在室温状态下呈半固态半液态。
进一步，所述支撑箱包括：2个外侧的第二钢板(2-2)、和外侧的第二钢板(2-2)之间的中间内填钢板(2-3)、以及左右两侧的混凝土柱(2-6)、粘滞阻尼墙的第一顶部水平板(2-8)；2个外侧的第二钢板(2-2)与左右两侧的混凝土柱(2-6)存在间隙；第一顶部水平板(2-8)与第二钢板(2-2)固接；其中，所述粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)分别与双层第一钢板(2-4)贴合且采用螺栓组件连接，在粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)或者第一钢板(2-4)上设置有滑移孔；外侧的第二钢板(2-2)与下梁连接，而中间内填钢板(2-3)与上梁连接；左右两侧的混凝土柱(2-6)与上梁和下梁固定，双层第一钢板(2-4)固定在左右两侧的混凝土柱(2-6)上。
进一步，沿着梁长度方向设置3个以上的混凝土柱(2-6)，在相邻的2个混凝土柱上固定第一钢板。
进一步，粘滞阻尼墙的中间内填钢板(2-3)分为若干段，在相邻的中间内填钢板(2-3)之间顶部设置有第二顶部水平板(2-10)，第二顶部水平板(2-10)与两侧的第二钢板(2-2)均连接；第二顶部水平板(2-10)与邻近的中间内填钢板(2-3)在梁长度方向上留有间隙。
进一步，第二顶部水平板(2-10)与第一顶部水平板(2-8)为一整体板，在其上形成有若干个洞口(2-9-2)，各个中间内填钢板(2-3)分别置于洞口(2-9-2)中。
进一步，在钢板墙的外层第一钢板(2-4)上设置导管(2-9)，导管进入粘滞阻尼墙中；通过导管(2-9)将粘滞阻尼液注入粘滞阻尼墙内；导管的形状可采用L型。
进一步，安装办法，包括以下施工步骤：
a.将粘滞阻尼墙的中间内填钢板(2-3)安装固定在上梁，然后在下梁安装固定粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)，在顶部安装第一顶部水平板(2-8)；
b.在粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)的外表面贴合钢板剪力墙的双层第一钢板(2-4)，粘滞阻尼墙在双层第一钢板(2-4)之间，双层第一钢板(2-4)与上梁、下梁均固定；
c.粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)与所述双层第一钢板(2-4)采用螺栓组件连接固定；
d.通过导管(2-9)将粘滞阻尼液注入粘滞阻尼墙内。
进一步，所述支撑箱还包括：左、右支撑钢板(2-1)，左、右支撑钢板(2-1)与粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)连接固定；双层第一钢板(2-4)之间还设置有支撑构件(2-5)，支撑构件(2-5)采用H型钢，工字钢，槽钢，波纹板等不同形状的钢构件；钢板剪力墙的双层钢板中间在沿梁长度方向的设支撑设置依次为：混凝土柱(2-6)+支撑构件(2-5)+左支撑钢板(2-1)+第二钢板(2-2)+右支撑钢板(2-1)+支撑构件(2-5)+混凝土柱(2-6)；双层第一钢板(2-4)与混凝土柱(2-6)连接。支撑构件(2-5)可作为混凝土柱的模板；其中，粘滞阻尼墙的支撑钢板(2-1)的形状可以采用H型钢，工字钢，槽钢，波纹板等不同形状的钢构件。
进一步，中间内填钢板(2-3)采用波浪压型钢板，或者T字形钢板；所述波浪压型钢板的波峰和波谷分别与粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)接触且在波浪压型钢板的波峰和波谷处开孔，所述T字形钢板的端部与粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)接触且在端部开孔。
本发明的优点在于：1)钢板+混凝土+钢板的组合墙换为钢板+粘滞阻尼墙+钢板的结构，即双层钢板之间的填充物采用粘滞阻尼墙：一方面，粘滞阻尼墙本身具有良好的抗震性能；另一方面，粘滞阻尼墙代替混凝土，给双层钢板提高面外支撑刚度，可以达到一举二得的效果；2)粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)或者第一钢板(2-4)上设置有滑移孔上设置有滑移孔，使得粘滞阻尼墙的外侧钢板与内填钢板的速度差达到最大，粘滞阻尼墙的外侧钢板不参与第一钢板面内的受力，需要说明的是：在第一钢板上设置滑移孔的效果要更好(类似于开洞钢板墙)，并且，水平条状滑移孔按照“沿高度从上到下，大小为从大到小设置”也符合第一钢板与粘滞阻尼墙的变形规律；3)粘滞阻尼墙的顶部设置水平板，形成完成的箱体，极大的提高了第二钢板的面外支撑；4)中间内填钢板(2-3)采用波浪压型钢板，波浪压型钢板的波峰和波谷分别与粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板接触，即内填钢板在大震作用下也作为双层钢板的支撑。
附图说明：
图1为现有的粘滞阻尼墙的结构示意图；
图2a-2b为实施例一的结构示意图；
图3为A-A截面图；
图4为B-B截面图；
图5为实施例二的结构示意图；
图6为实施例三的结构截面图；
图7为实施例四的顶部水平板示意图；
图8为实施例六的结构截面图；
附图标记：梁1-1，柱1-2，粘滞阻尼墙的支撑钢板2-1，第二钢板2-2，中间内填钢板2-3，第一钢板2-4，支撑构件2-5，混凝土柱2-6，粘滞阻尼液2-7，第一顶部水平板2-8，导管2-9，顶部水平板的顶部水平支撑肋板2-9-1，顶部水平板的洞口2-9-2，第二顶部水平板2-10。
具体实施方式
结合附图，对本发明的技术方案进行进一步详细的说明。
实施例一：如图2a-2b所示：一种组合钢板剪力墙，其包括双层第一钢板(2-4)，双层第一钢板(2-4)与上梁(1-1)和下梁(1-1)连接，双层第一钢板(2-4)之间设置粘滞阻尼墙；第一钢板(2-4)未与混凝土柱连接，其目的是为了减少对柱的影响，以便于“强柱弱梁”，所述双层第一钢板(2-4)沿梁长度方向内部均由粘滞阻尼墙来提供面外支撑；所述粘滞阻尼墙包括：支撑箱，在支撑箱中填充有粘滞阻尼液(2-7)；粘滞阻尼液在室温状态下呈半固态半液态。
所述支撑箱包括：2个外侧的第二钢板(2-2)、和外侧的第二钢板(2-2)之间的中间内填钢板(2-3)、以及左右两侧的混凝土柱(2-6)、粘滞阻尼墙的第一顶部水平板(2-8)(图2a-2b中未示出)；2个外侧的第二钢板(2-2)与左右两侧的混凝土柱(2-6)存在间隙；第一顶部水平板(2-8)与第二钢板(2-2)固接(第一顶部水平板2-8外部设置胶条，与中间内填钢板柔性接触)；其中，所述粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)分别与双层第一钢板(2-4)贴合且采用螺栓组件连接，在粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)或者第一钢板(2-4)上设置有滑移孔，以使得两者之间在地震条件下能够相互滑动；外侧的第二钢板(2-2)与下梁连接，而中间内填钢板(2-3)与上梁连接。
左右两侧的混凝土柱(2-6)与上梁和下梁固定，双层第一钢板(2-4)固定在左右两侧的混凝土柱(2-6)上。
粘滞阻尼墙与钢板剪力墙结合时，目的是想发挥粘滞阻尼墙的耗能效果，同时也能够作为钢板墙的面外支撑，类似于既发挥面内支撑的效果，同时发挥面外支撑的效果。对于第一个效果，这是其自身带来的效果，两者结合时，仅仅需要设置滑移孔即可实现。但是，对于第2个效果，实现起来较难。从实施例一可知，本申请是将粘滞阻尼墙的支撑箱来提高钢板墙的面外支撑强度。但是，常用的支撑箱是采用钢板构成的箱子，如果直接采用全钢制的支撑箱时，主要问题是：由于支撑箱的外侧钢板要移动，才能发挥其性能，此时外部的双层钢板只能与梁连接，其左右两边并未固定(现有技术中：通过在钢板外侧设置口字形加劲肋来进行补救)。
为此，本申请中设置2个左右混凝土柱(2-6)来作为支撑箱的两个端部，混凝土柱(2-6)与上梁和下梁连接。双层钢板固定在混凝土柱(2-6)上。这样设计的效果：一是使得钢板的左右两端得以固定，在地震情况下不至于发生翘曲；二是在梁的下部增设柱，能够提高框架结构的抗震效果。
由于粘滞阻尼墙的中的外侧的第二钢板(2-2)与左右混凝土柱之间存在间隙(外侧钢板能够滑动、而混凝土柱不能滑动，因而必须要设置间隙)，粘滞阻尼液在间隙部分与双层钢板接触，这就要求混凝土柱与双层钢板之间的密封性要提高，可以在间隙部分填充弹性密封部件，如橡胶、EPS等构件。
需要指出的是，上述的混凝土柱(2-6)也可以换为钢柱。
还需要指出的是，第二钢板(2-2)和也是必要的。虽然去掉第二钢板(2-2)，也可以放置粘滞液；但是这存在一个问题：第一钢板缺乏面外支撑，在大震作用下甚至会与内填钢板发生碰撞，导致粘滞阻尼墙的优势无法发挥出来、同时钢板剪力墙的优势也无法发挥出来。因此，第二钢板(2-2)以及第一顶部水平板(2-8)用来支撑第一钢板的面外强度，因此其是必要的。
实施例二，如图5所示，设置3个混凝土柱(2-6)，即设置2个粘滞阻尼墙，第一钢板沿梁长度方向也设置为两段。实施例二主要适用于梁长度方向较长的情况。同理，也可以设置大于3个的混凝土柱，在每两个混凝土柱之间固定第一钢板。
实施例三，实施例一虽然解决了粘滞阻尼墙作为钢板剪力墙面外支撑的结构，但是其仍然存在2个缺陷：一是柱(2-6)和第二钢板之间存在的间隙处(间隙>地震作用下的层间位移角×第二钢板高度，层间位移角通过PKPM等软件可以计算得到)，第一钢板在此间隙处没有支撑；二是2块第二顶部水平板(2-10)在内填钢板处必须断开，其与第二钢板形成的支撑效果不佳。对于第一个问题而言，在实际工程中，层间位移角一般也就在1/600,对于墙体高度为6m时，间隙宽度也仅在1cm而已。因此这一问题的影响较小。
为解决第二个问题，实施例三的内容如下：将粘滞阻尼墙的中间内填钢板(2-3)分为若干段，本实施例中设置为3段，在相邻的中间内填钢板(2-3)之间顶部设置有第二顶部水平板(2-10)，如图5所示，第二顶部水平板(2-10)为2块，第二顶部水平板(2-10)与两侧的第二钢板(2-2)均连接；第二顶部水平板(2-10)与邻近的中间内填钢板(2-3)在梁长度方向上留有间隙，使得在大震作用下两者之间不会发生碰撞。
为了提高内填钢板的阻尼效果，内填钢板可以采用T形钢板或者波浪板等结构。
实施例四：与实施例一、三不同，在第二钢板的顶部设置一第三顶部水平板，第三顶部水平板为一整体板，在第三水平板上形成有3个洞口(2-9-2)，3段中间内填钢板(2-3)分别置于3个洞口(2-9-2)中，洞口(2-9-2)之间的板构成顶部水平支撑肋板(2-9-1)。
实施例四的整体的第三顶部水平板还可以是将第一顶部水平板(2-8)和第二顶部水平板(2-10)连接成一个整体的水平板。
实施例五：在钢板墙的外层第一钢板(2-4)上设置导管(2-9)，导管进入粘滞阻尼墙中；通过导管(2-9)将粘滞阻尼液注入粘滞阻尼墙内；导管的形状可采用L型。
实施例五的安装办法，包括以下施工步骤：
a.将粘滞阻尼墙的中间内填钢板(2-3)安装固定在上梁，然后在下梁安装固定粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)，在顶部安装第一顶部水平板(2-8)；
b.在粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)的外表面贴合钢板剪力墙的双层第一钢板(2-4)，粘滞阻尼墙在双层第一钢板(2-4)之间，双层第一钢板(2-4)与上梁、下梁均固定；
c.粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)与所述双层第一钢板(2-4)采用螺栓组件连接固定；
d.通过导管(2-9)将粘滞阻尼液注入粘滞阻尼墙内。
实施例六：与实施例一的不同之处在于，粘滞阻尼墙的支撑箱的设计不同，具体如图8所示，左、右支撑钢板(2-1)与粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)构成了支撑箱；双层第一钢板(2-4)之间还设置有支撑构件(2-5)，支撑构件(2-5)采用H型钢，工字钢，槽钢，波纹板等不同形状的钢构件。
钢板剪力墙的双层钢板中间在沿梁长度方向的设支撑设置依次为：混凝土柱(2-6)+支撑构件(2-5)+粘滞阻尼支撑箱+支撑构件(2-5)+混凝土柱(2-6)；双层第一钢板(2-4)与混凝土柱(2-6)连接。支撑构件(2-5)可作为混凝土柱的模板。
粘滞阻尼墙的支撑钢板(2-1)的形状可以采用H型钢，工字钢，槽钢，波纹板等不同形状的钢构件。
实施例六采用全钢制支撑箱来作为支撑箱时，混凝土柱与左右支撑钢板之间的间隙可通过设置H型钢构件来作为钢板墙的支撑，这一实施例主要适用于长度较长的钢板墙。
实施例七：与实施例一的不同之处在于：实施例一中的中间内填钢板(2-3)采用平钢板，而实施七中的中间内填钢板(2-3)采用波浪压型钢板，或者T字形钢板；所述波浪压型钢板的波峰和波谷分别与粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)接触且在波浪压型钢板的波峰和波谷处开孔，所述T字形钢板的端部与粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板(2-2)接触且在端部开孔；需要说明的是：波浪压型钢板或者T字形钢板与第二钢板的接触为柔性接触。
上述设计的优点在于：一方面利用内填钢板来支撑粘滞阻尼墙构成的箱体的刚度，提高了对外侧钢板墙的支撑力度；另一方面增加了内填钢板与粘滞阻尼液之间的接触面积，增加了粘滞力，进而提高了抗震性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明本受上述实施例的限制，上述实施例和说明书描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种组合钢板剪力墙，其特征在于：包括双层第一钢板（2-4），双层第一钢板（2-4）与上梁和下梁（1-1）连接，双层第一钢板（2-4）中设置粘滞阻尼墙；所述双层第一钢板（2-4）沿梁长度方向内部由粘滞阻尼墙来提供面外支撑；
所述粘滞阻尼墙包括：支撑箱，在支撑箱中填充有粘滞阻尼液（2-7）。
2.如权利要求1所述的组合钢板剪力墙，其特征在于：所述支撑箱包括：2个外侧的第二钢板（2-2）、和外侧的第二钢板（2-2）之间的中间内填钢板（2-3）、以及左右两侧的混凝土柱（2-6）、粘滞阻尼墙的第一顶部水平板（2-8）；2个外侧的第二钢板（2-2）与左右两侧的混凝土柱（2-6）存在间隙；第一顶部水平板（2-8）与第二钢板（2-2）固接；
外侧的第二钢板（2-2）与下梁连接，而中间内填钢板（2-3）与上梁连接；左右两侧的混凝土柱（2-6）与上梁和下梁固定，双层第一钢板（2-4）固定在左右两侧的混凝土柱（2-6）上。
3.如权利要求2所述的组合钢板剪力墙，其特征在于：所述粘滞阻尼墙的第二钢板（2-2）分别与双层第一钢板（2-4）贴合且采用螺栓组件连接，在粘滞阻尼墙的第二钢板（2-2）上设置有滑移孔，以使得两者之间在地震条件下能够滑动。
4.权利要求2所述的组合钢板剪力墙，其特征在于：所述支撑箱还包括：左、右支撑钢板（2-1），左、右支撑钢板（2-1）与粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板（2-2）连接固定。
5.权利要求4所述的组合钢板剪力墙，其特征在于：第一钢板（2-4）之间还设置有支撑构件（2-5）；支撑构件（2-5）采用H型钢或槽钢。
6.权利要求2所述的组合钢板剪力墙，其特征在于：沿着梁长度方向设置3个以上的混凝土柱（2-6），在相邻的2个混凝土柱上固定第一钢板。
7.权利要求2所述的组合钢板剪力墙，其特征在于：所述粘滞阻尼墙的中间内填钢板（2-3）分为若干段，在相邻的中间内填钢板（2-3）之间顶部设置有单独的水平板（2-8），水平板与邻近的中间内填钢板（2-3）之间留有间隙；或者在粘滞阻尼墙的顶部的水平板（2-8）采用一整块水平板，使得粘滞阻尼墙形成一个箱体，在水平板（2-8）上开设若干个洞口（2-9-2），洞口（2-9-2）的数量与中间内填钢板（2-3）的数量相同，所述中间内填钢板（2-3）分别置于洞口（2-9-2）中，洞口（2-9-2）之间的板构成顶部水平支撑肋板（2-9-1）。
8.如权利要求2所述的组合钢板剪力墙，其特征在于：中间内填钢板（2-3）采用波浪压型钢板或者T字形钢板；所述波浪压型钢板的波峰和波谷分别与粘滞阻尼墙的外侧钢板（2-2）接触，所述T字形钢板的端部与粘滞阻尼墙的第二钢板（2-2）接触。
9.如权利要求2所述的组合钢板剪力墙，其特征在于：在钢板墙的第一钢板（2-4）上设置导管（2-9），导管进入粘滞阻尼墙中；通过导管（2-9）将粘滞阻尼液注入粘滞阻尼墙内；导管的形状可采用L型。
10.如权利要求1所述的一种组合钢板墙的安装方法，包括以下施工步骤：
a. 将粘滞阻尼墙的中间内填钢板（2-3）安装固定在上梁，然后在下梁安装固定粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板（2-2），在顶部安装第一顶部水平板（2-8）；
b.在粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板（2-2）的外表面贴合钢板剪力墙的第一钢板（2-4），粘滞阻尼墙在第一钢板（2-4）之间，第一钢板（2-4）与上梁、下梁均固定；
c．粘滞阻尼墙的外侧的第二钢板（2-2）与所述第一钢板（2-4）采用螺栓组件连接固定；
d．通过导管（2-9）将粘滞阻尼液注入粘滞阻尼墙内。
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