CN107227808B - 一种全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系，属于结构工程技术领域。包括边缘钢管混凝土柱、边缘双槽钢梁、鱼尾板、钢板墙、帽型冷弯薄壁型钢龙骨、开孔内隔板、大直径超高强螺栓、连接螺栓、厚垫片、栓钉(PBL横向钢筋)。所述的鱼尾板在伸入钢管端焊接栓钉(采用开孔板件连接PBL则需开孔)；所述的双槽钢梁现场吊装，在腹板采用大直径超高强螺栓与上下钢板墙连接，端部翼缘与钢管壁焊接；所述的竖向帽型冷弯薄壁型钢龙骨用连接螺栓固定于钢板墙两侧。本发明有效防止钢板墙的过早屈曲，提高承载力和耗能能力，螺栓拼装，现场焊接极少，全装配式施工，在高层钢结构建筑抗震和工业化装配式结构领域中具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程领域，特别涉及工业化装配式结构领域。
背景技术
钢板剪力墙结构是在薄腹梁理论研究基础上演变和发展起来的一种以内嵌薄钢板和边缘梁柱构件为基本结构单元的新型抗侧力体系，相比传统钢筋混凝土剪力墙结构，该结构具有自重轻、力学性能优良、塑性韧性好、利于抗震等优点。
试验研究发现薄钢板剪力墙结构也存在些许不足：首先，墙板屈曲荷载较低，试验滞回曲线存在明显的“捏缩”现象，耗能能力不强，因此需要对钢板进行防屈曲约束，传统的钢筋混凝土板约束加大结构自重，焊接型钢约束带来残余应力，削弱结构性能，不便于施工；其次，短鱼尾板与边缘梁柱构件的连接角焊缝受力过大易于破坏，同时焊接工作量大。鉴于以上不足，需要进行改进。
本发明提出一种全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系。体系的边缘柱构件采用钢管混凝土柱，边缘梁构件采用现场拼接的双槽钢截面梁；贯穿柱构件钢板壁的鱼尾板伸入钢管混凝土内部，采用栓钉连接件或开孔钢板连接件(PBL)与内部混凝土进行组合连接，减小焊缝受力，结构更具整体性；薄钢板与贯通鱼尾板采用大直径超高强度螺栓连接，减少螺栓数量，加快施工速度；上下层薄钢板伸入双槽钢梁中间，采用大直径超高强度螺栓和中间厚垫片将薄钢板与双槽梁连接，装配式施工便捷；两侧采用竖直帽型冷弯薄壁型钢龙骨来对钢板墙屈曲进行约束，用螺栓对穿钢板墙进行连接，充分发挥冷弯薄壁型钢截面抗弯性能来对薄钢板进行屈曲约束，具有自重轻，方便施工的特点。本发明较好的解决了传统屈曲约束钢板剪力墙方法存在的弊端，构造巧妙，优势显著，具有广阔的工程应用前景。
发明内容
为解决传统钢板剪力墙结构存在的弊端，本发明采用帽型冷弯薄壁型钢龙骨约束、装配式双槽钢梁、贯穿柱构件钢板壁的鱼尾板、栓钉连接件或开孔钢板连接件(PBL)、大直径超高强度螺栓连接，有效地预防了钢板的过早屈曲，结构更具整体性，力学性能优良，螺栓拼装，现场焊接极少，具备全装配式施工特点，可广泛应用于实际工程中。
本发明的技术方案如下：
一种全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系，该体系使用的构件与材料包括边缘钢管混凝土柱、边缘双槽钢梁、鱼尾板、钢板墙、帽型冷弯薄壁型钢龙骨、开孔内隔板、大直径超高强螺栓、连接螺栓、厚垫片、栓钉(PBL横向钢筋)。所述的双槽钢梁、鱼尾板、钢板墙和帽型冷弯薄壁型钢龙骨在工厂预钻螺栓孔；所述的鱼尾板在伸入钢管端焊接栓钉(若采用开孔板件连接PBL则需完成开孔)；所述的开孔内隔板、鱼尾板和边缘柱钢管在工厂完成焊接；所述的厚垫片与双槽钢梁其中一肢在工厂采用角焊缝焊接；所述的边缘钢管柱现场吊装，采用大直径超高强螺栓用于连接钢板墙和边缘钢管柱构件伸出的鱼尾板；所述的双槽钢梁现场吊装，在腹板采用大直径超高强螺栓与上下钢板墙连接，在端部翼缘与钢管壁焊接，形成整体结构；所述的竖向帽型冷弯薄壁型钢龙骨用连接螺栓固定于钢板墙两侧；所述在边缘钢管柱在现场向柱中浇灌混凝土(若采用开孔板件连接PBL则需要提前安放穿入孔中的横向钢筋)。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)竖向帽型冷弯薄壁型钢龙骨约束钢板墙屈曲，防止钢板墙过早屈曲，有效提高结构地震下承载力与耗能能力，用螺栓穿过钢板进行连接，具有自重轻，现场装配式施工便捷的特点。
(2)钢板墙与边缘梁柱构件采用大直径超高强度的螺栓连接，减少螺栓数量，加快施工速度。
(3)伸入钢管混凝土柱内部采用栓钉(开孔钢板连接件PBL)连接构造的鱼尾板减小了传统鱼尾板与钢管柱的连接角焊缝受力，有效地防止了角焊缝的提前破坏，加强了结构的整体性。
(4)使用双槽钢梁，现场梁装配式施工，施焊极少，加快了施工速度。
该全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系在高层钢结构建筑抗震和工业化装配式结构领域中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
图2为本发明的整体立面图。
图3为本发明1-1剖面图。
图4为本发明2-2剖面图。
图5为本发明空心钢管柱内部构造示意图。
图6为本发明双槽钢梁其中一肢焊接厚垫片示意图。
图7为本发明钢板墙与边缘柱鱼尾板连接示意图。
图8为本发明边缘双槽钢梁与钢板墙和边缘柱连接示意图。
图9为本发明本发明竖直帽型型冷弯薄壁型钢龙骨与钢板墙示意图。
图10为本发明内隔板示意图。
图11为本发明大直径超高强螺栓示意图。
图12为本发明连接螺栓示意图。
图13为本发明栓钉示意图。
图14为本发明帽型冷弯薄壁型钢龙骨截面形状示意图。
图中：1-边缘钢管混凝土柱、2-边缘双槽钢梁、3-鱼尾板、4-钢板墙、5-帽型冷弯薄壁型钢龙骨、6-开孔内隔板、7-大直径超高强螺栓、8-连接螺栓、9-厚垫片、10-栓钉、11-PBL横向钢筋。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步描述：
如附图所示，本发明是一种全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系，由边缘钢管混凝土柱、边缘双槽钢梁、鱼尾板、钢板墙、帽型冷弯薄壁型钢龙骨、开孔内隔板、大直径超高强螺栓、连接螺栓、厚垫片、栓钉(PBL横向钢筋)组成，其装配程序如下：
a.在工厂预钻边缘双槽钢梁2、鱼尾板3、钢板墙4和帽型冷弯薄壁型钢龙骨5的螺栓孔；
b.在工厂焊接鱼尾板3伸入钢管端的栓钉10(若采用开孔板件连接PBL则需完成开孔)；
c.在工厂将加工完成的鱼尾板3与边缘钢管混凝土柱1的空心钢管用角焊缝连接成整体，在空心钢管内，边缘双槽钢梁2翼缘对应位置处焊接开孔内隔板6；
d.在工厂用角焊缝将厚垫片9焊接在双槽钢梁2其中一肢的大直径超高强螺栓7对应位置处；
e.现场吊装施工，采用大直径超高强螺栓7连接钢板墙4和边缘钢管柱构件1伸出的鱼尾板3；
f.现场吊装施工，完成双槽钢梁2的拼接，在中部腹板区域内采用大直径超高强螺栓7与上下钢板墙4连接，在端部腹板采用大直径超高强螺栓7与边缘柱的鱼尾板3连接，翼缘与边缘柱1的钢管壁焊接，形成整体结构；
g.使用连接螺栓8将两侧竖向帽型冷弯薄壁型钢龙骨固定在钢板墙4上。
h.向空心钢管内浇筑混凝土并养护，形成边缘钢管混凝土柱1(若采用开孔板件连接PBL则需提前安放横向钢筋11)
本发明提出了一种全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系；改善了已有的薄钢板剪力墙结构存在的不足；具有自重轻，承载力高，耗能能力强，全过程装配式施工便捷，现场焊接工作量极少。该全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系在高层钢结构建筑抗震和工业化装配式结构领域中具有广阔的应用前景。
Claims (4)
1.一种全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系，该体系使用的构件与材料包括边缘钢管混凝土柱1、边缘双槽钢梁2、鱼尾板3、钢板墙4、帽型冷弯薄壁型钢龙骨5、开孔内隔板6、大直径超高强螺栓7、连接螺栓8、厚垫片9、栓钉10，栓钉10也可以替代采用PBL横向钢筋11来连接；所述的双槽钢梁2、鱼尾板3、钢板墙4和帽型冷弯薄壁型钢龙骨5在工厂预钻螺栓孔；所述的鱼尾板3在伸入钢管端焊接栓钉10，若采用PBL连接则需完成鱼尾板3在伸入钢管端的开孔；所述的开孔内隔板6、鱼尾板3和边缘钢管柱1在工厂完成焊接；所述的厚垫片9与双槽钢梁2其中一肢在工厂采用角焊缝焊接；所述的边缘钢管柱1现场吊装，采用大直径超高强螺栓7用于连接钢板墙4和边缘钢管柱1伸出的鱼尾板3；所述的双槽钢梁2现场吊装，在腹板采用大直径超高强螺栓7与上下钢板墙4连接，在端部翼缘与钢管壁焊接，形成整体结构；所述的帽型冷弯薄壁型钢龙骨5用连接螺栓8竖向固定于钢板墙4两侧；所述边缘钢管柱1在现场向柱中浇灌混凝土，若采用PBL连接则需在浇灌前安放穿入孔中的PBL横向钢筋11。
2.根据权利要求1所述的全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系，其特征在于：所述的帽型冷弯薄壁型钢龙骨5用连接螺栓8竖向固定于钢板墙4两侧。
3.根据权利要求1所述的全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系，其特征在于：鱼尾板3伸入边缘钢管混凝土柱1内部采用栓钉10连接构造，鱼尾板3也可以采用PBL横向钢筋11连接构造。
4.根据权利要求1所述的全装配式屈曲约束钢板剪力墙体系，其特征在于：使用厚垫片9填补钢板墙4与双槽钢梁2之间由鱼尾板3带来的错缝，拧紧大直径超高强螺栓7。
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