CN108678485A - 一种承重耗能双功能波纹钢板墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种承重耗能双功能波纹钢板墙，包括位于中央的无屈曲波纹钢板耗能墙与两侧的方钢管混凝土柱构件，无屈曲波纹钢板耗能墙通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件连接，方钢管混凝土柱构件的上下端分别与底板焊接，底板固定在框架梁上。本发明与主体结构通过螺栓连接，提高了现场安装的便利性和装配式程度，减少现场焊接工作量。本发明集承重和抗震耗能作用于一身，既可以提高结构的抗剪承载力和稳定性，并在进入塑性耗能时提供附加阻尼比，减小结构地震下的响应，又能承受重量，分担一部分柱所承担的上部竖向荷载，从而达到双功能的目的。

Description

一种承重耗能双功能波纹钢板墙

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种承重耗能双功能的波纹钢板墙。

背景技术

高层建筑在未来建筑行业将占据越来越重要的地位，而在高层建筑中抗侧力结构构件的选择十分重要。传统的抗侧力结构构件主要有剪力墙、钢支撑等，而这些已经不能满足超高层建筑对于结构抗震能力的需求。针对此情况，许多新型的结构耗能构件应运而生。例如粘滞阻尼墙、防屈曲钢板墙和剪切型阻尼器等。

对于钢板墙来说，一般均采用平钢板。但由于平钢板的面外刚度很小，在较小水平力作用下就会发生面外屈曲，导致其刚度小、滞回性能有限。现有技术中的钢板剪力墙的内置结构大多是平面钢板，其竖向承载力、抗侧和屈曲承载力均较低，在地震发生之后，钢板墙容易产生变形而耗能。若变形不严重，则需进行一定的修复工作才可再次利用；但若变形较为严重，则无法修复，需更换内置钢板，这会导致成本增加。在此基础上，若采用面外约束板或者加劲肋的方式来提高此类构件的面外刚度，仍存在经济性降低、加工复杂等一系列问题。因此，急需一种集竖向承载力大、面外刚度大、经济性好、性能优越于一身的减震构件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种承重耗能双功能的波纹钢板墙，该墙既可以提高结构的抗剪承载力和稳定性，为框架提供抗侧刚度，又可承受竖向荷载，为柱分担一部分上部荷载从而使结构更加安全稳定。本发明给出的技术方案为：

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：

一种承重耗能双功能波纹钢板墙，包括位于中央的无屈曲波纹钢板耗能墙与两侧的方钢管混凝土柱构件，无屈曲波纹钢板耗能墙通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件连接，方钢管混凝土柱构件的上下端分别与底板焊接，底板固定在框架梁上。

进一步地，所述无屈曲波纹钢板耗能墙包括中部标准波型段和端部构造波型段；所述中部标准波型段包括若干个由水平段和斜向段组成的标准波型；所述标准波型的水平段长度与斜向段的长度均≥100mm，水平段与斜向段的夹角≥45度，波高≥80mm，一个标准波型的波长与波高之比≤6；所述端部构造波型段是由标准波型或者标准波型的半波形式组成的。

进一步地，所述标准波型的半波形式是水平段与斜向段的长度均为标准波型的一半，水平段与斜向段的夹角≥45度，构造波型的波长与波高之比≤6。

进一步地，所述方钢管混凝土柱构件采用矩形冷弯空心型钢，内部填充强度≥C30的混凝土且不留空隙。

进一步地，所述底板上开有螺栓孔，底板通过高强螺栓固定在框架梁上。

本发明所具有的优点与有益效果是：

本发明一种承重耗能双功能波纹钢板墙，由于包括位于中央的无屈曲波纹钢板耗能墙与两侧的方钢管混凝土柱构件，无屈曲波纹钢板耗能墙通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件连接，方钢管混凝土柱构件的上下端分别与底板焊接，底板固定在框架梁上。该结构将抗震耗能元件无屈曲波纹钢板耗能墙与方钢管混凝土柱构件牢固连接在一起，实现了墙体减震耗能功能和承重功能的有效集成。不仅可以有效减耗地震作用，还能承担竖向荷载，分担一部分柱所承受的竖向荷载，保证结构的安全稳定。上下底板与上下框架梁采用螺栓连接，可以方便现场安装。通过制定合理的制作安装方法，可实现此双功能墙的工厂预制化和安装标准化。能够实现双功能墙的工厂预制化和现场安装简易标准化，以提高生产效率，节省人力物力。本发明采用无屈曲波纹钢板耗能墙作为抗震耗能元件，相对于平钢板可以大大提高钢板的抗剪承载力和稳定性，抗侧和耗能效率高，而且板厚可以减小很多，经济性好。同时可避免采用面外约束板带来的墙体重量大、安装和加工相对不方便，供货周期较长等问题。本发明与主体结构通过螺栓连接，提高了现场安装的便利性和装配式程度，减少现场焊接工作量。螺栓采用摩擦型高强螺栓，螺栓孔径采用大孔径，便于安装。可避免现场仰焊，保证安全可靠。本发明一种承重耗能双功能波纹钢板墙，集承重和抗震耗能作用于一身，既可以提高结构的抗剪承载力和稳定性，并在进入塑性耗能时提供附加阻尼比，减小结构地震下的响应，又能承受重量，分担一部分柱所承担的上部竖向荷载，从而达到双功能的目的。

附图说明

图1为本发明承重耗能双功能波纹钢板墙的结构示意图。

图2为本发明承重耗能双功能波纹钢板墙的正截面结构示意图。

图3为方钢管混凝土柱构件的剖面结构示意图。

图4为波纹钢板耗能墙的剖面结构示意图。

图中：无屈曲波纹钢板耗能墙1；方钢管混凝土柱构件2；底板3；螺栓孔4；框架梁5；高强螺栓6；混凝土7。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

如图1、2所示，本发明一种承重耗能双功能的波纹钢板墙，包括：位于中央的抗震耗能元件即无屈曲波纹钢板耗能墙1与两侧的方钢管混凝土柱构件2，无屈曲波纹钢板耗能墙1通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件2连接，方钢管混凝土柱构件2的上下端各焊接有一块底板3，底板3上开有螺栓孔4，上、下端的底板分别通过高强度螺栓6与上、下框架梁5连接，从而实现墙体结构功能。

所述的抗震耗能元件，采用无屈曲波纹钢板耗能墙1，在达到极限承载力之前，它都不会发生面外屈曲，滞回曲线饱满，耗能能力强。如图4所示，该无屈曲波纹钢板耗能墙1包括中部标准波型段、端部构造波型段；所述中部标准波型段包括若干个由水平段和斜向段组成的标准波型；所述标准波型的水平段长度与斜向段的长度均≥100mm，水平段与斜向段的夹角(锐角)≥45度，波高≥80mm，一个标准波型的波长与波高之比≤6；

所述端部构造波型段是由标准波型或者标准波型的半波形式组成的。所述标准波型的半波形式是水平段与斜向段的长度均为标准波型的一半，水平段与斜向段的夹角≥45度，构造波型的波长与波高之比≤6。所述标准波数量必须保证通用无屈曲优化波型的整体高厚比不大于200；标准波型中水平段与斜向段间的折弯半径不小于15倍板厚。

如图3所示，所述方钢管混凝土柱构件2采用截面长宽≥200×120mm的矩形冷弯空心型钢，严格执行GB/T 6728-2002国家标准，内部填充强度≥C30的混凝土7且不留空隙。方钢管混凝土柱构件2与波纹钢板墙1和上下底板3均以焊接的方式相连接。

本发明一种承重耗能双功能波纹钢板墙的制作安装过程如下：

（1）无屈曲波纹钢板耗能墙1通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件2连接，再将上述构件与上下底板3焊接，从而实现墙体结构功能，焊接应控制变形，保证变形控制在合理范围内；

（2）根据中国工程建设标准化协会标准《钢管商品混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）来指导整个方钢管混凝土柱构件2的制作与安装全过程保证填充的混凝土不留空隙；

（3）上下底板3与上下框架梁5通过高强度螺栓6连接。

以上所述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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种承重耗能双功能波纹钢板墙，其特征在于：包括位于中央的无屈曲波纹钢板耗能墙与两侧的方钢管混凝土柱构件，无屈曲波纹钢板耗能墙通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件连接，方钢管混凝土柱构件的上下端分别与底板焊接，底板固定在框架梁上。

2.根据权利要求1所述的双功能波纹钢板墙，其特征在于：所述无屈曲波纹钢板耗能墙包括中部标准波型段和端部构造波型段；所述中部标准波型段包括若干个由水平段和斜向段组成的标准波型；所述标准波型的水平段长度与斜向段的长度均≥100mm，水平段与斜向段的夹角≥45度，波高≥80mm，一个标准波型的波长与波高之比≤6；所述端部构造波型段是由标准波型或者标准波型的半波形式组成的。

3.根据权利要求2所述的双功能波纹钢板墙，其特征在于：所述标准波型的半波形式是水平段与斜向段的长度均为标准波型的一半，水平段与斜向段的夹角≥45度，构造波型的波长与波高之比≤6。

4.根据权利要求1所述的双功能波纹钢板墙，其特征在于：所述方钢管混凝土柱构件采用矩形冷弯空心型钢，内部填充强度≥C30的混凝土且不留空隙。

5.根据权利要求1所述的双功能波纹钢板墙，其特征在于：所述底板上开有螺栓孔，底板通过高强螺栓固定在框架梁上。