CN109339288A - 一种竖向边缘构件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竖向边缘构件，包括剪力墙的上边梁和下边梁，还包括分别与所述上边梁和所述下边梁的左右两端固接并形成框架的日字型立柱；所述日字型立柱，其横截面为日字型，其四周封闭且顶端开口。本发明还提供了一种竖向边缘构件的制作方法。本发明采用边缘构件为日字型立柱，增加了竖向边缘构件的抗弯刚度，增加了截面惯性矩，避免竖向边缘构件过早产生塑性铰。
Description
技术领域
本发明涉及一种边缘构件，特别涉及一种竖向边缘构件及其制作方法。
背景技术
剪力墙是框架-剪力墙结构体系中常用的双重抗侧力结构体系之一，是结构中重要的抗侧力构件。它由钢板及其水平和竖向边缘约束构件组成。钢板剪力墙的结构体系具有良好的延性和相对优越的耗能能力，具有相对较大的初始刚度，可以有效地限制结构的水平侧移；竖向边缘构件对钢板剪力墙的受弯性能具有重要作用，在拉力场的作用下，钢板剪力墙的竖向边缘构件易产生塑性铰，影响钢板剪力墙性能的发挥，因此，受压竖向边缘构件是框架-剪力墙结构体系设计的关键。根据我国《钢板剪力墙技术规程》(JGJ/T 380-2015)以及国内外的相关研究成果可知，目前常用的钢板剪力墙以及竖向边缘构件形式总结如下：
按照钢板屈曲约束情况，钢板剪力墙可分为非加劲钢板剪力墙和加劲钢板剪力墙以及防屈曲钢板剪力墙；依据能否承担竖向荷载，钢板剪力墙可分为普通钢板剪力墙和钢板组合剪力墙；按照钢板抵抗水平荷载的受力机制情况，钢板剪力墙可分为普通钢板剪力墙和开缝钢板剪力墙等。
上述几种结构中，四边连接钢板组合剪力墙与两边连接钢板剪力墙相比，边缘构件对承载力的贡献较大，可减小钢板的厚度，节省空间与用钢量。加劲钢板剪力墙可以延缓钢板的屈曲，提高钢板的极限承载力及延性性能，但内嵌薄钢板在强风等常见水平荷载作用时即发生弹性屈曲，其在两个方向屈曲波形变换时所带来的巨大噪音，将严重影响住宅或写字楼等民用建筑的舒适度；防屈曲钢板剪力墙在钢板表面用螺栓连接预制混凝土板，不仅可限制钢板平面外位移且提高居住舒适度。
综合上述结构的优缺点，目前性能较好的剪力墙的结构，是一种采取四边连接钢板组合的防屈曲钢板剪力墙结构，其竖向边缘构件常采用矩形钢管混凝土柱以及H型钢柱。H型钢柱与方钢管混凝土柱虽具有较好的延性和耗能能力，但由于竖向边缘构件易产生塑性铰，影响钢板剪力墙性能的发挥，降低了整个剪力墙的界面惯性矩、屈曲荷载和耗能能力。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可提高整个剪力墙的界面惯性矩、屈曲荷载和耗能能力的竖向边缘构件及其制作方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种竖向边缘构件，包括剪力墙的上边梁和下边梁，还包括分别与所述上边梁和所述下边梁的左右两端固接并形成框架的日字型立柱；所述日字型立柱，其横截面为日字型，其四周封闭且顶端开口。
进一步地，还包括连接板，所述连接板位于所述框架内，其四边分别对应与所述上边梁、所述下边梁以及左右两侧的所述日字型立柱固接。
进一步地，所述日字型立柱由一个T型钢和位于该T型钢腹板两侧的两个角钢围合成日字型并封闭固接而成。
进一步地，所述T型钢的腹板高度大于与腹板平行一侧的角钢边长；高出所述T型钢与所述角钢围合的表面的腹板部分，与所述连接板固接。
进一步地，所述日字型立柱由弯折成横截面为日字型的钢板封闭焊接而成。
进一步地，左右所述日字型立柱在相对的一侧各焊接有鱼尾板A；所述鱼尾板A与所述连接板固接。
进一步地，所述连接板前后两面固接有预制混凝土板，所述连接板四边突出于所述预制混凝土板上下左右的边缘。
本发明还提供了一种竖向边缘构件的制作方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，在制作工厂，制作横截面为日字型、四周封闭且顶端开口的日字型立柱，裁切连接板；
步骤二，在施工现场，将日字型立柱固接在剪力墙的上下边梁的左右两端，形成框架结构；
步骤三，在施工现场，将连接板放置在框架内，其四边分别对应与上边梁、下边梁以及左右两侧的日字型立柱固接；
步骤四，在日字型立柱的空腔内填充混凝土。
进一步地，步骤一中的制作日字型立柱的制作方法，包括以下两种：
方法一，由一个T型钢和位于该T型钢腹板两侧的两个角钢围合成日字型，然后焊接封闭对接缝隙，制成日字型立柱；
方法二，由一块钢板弯折成横截面为日字型，然后焊接封闭对接缝隙，制成日字型立柱。
进一步地，其中的步骤三还包括如下步骤：在连接板前后两面用螺栓固接长度和宽度均比其小的预制混凝土板，使连接板四边突出于预制混凝土板上下左右的边缘。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明采用边缘构件为日字型立柱，增加了竖向边缘构件的抗弯刚度，增加了截面惯性矩，避免竖向边缘构件过早产生塑性铰；
2、所述日字型立柱的空腔内填充混凝土，内填混凝土，施工简单，耗能能力显著提高。
3、可采用T型钢与两片角钢焊接或用钢板折叠成日字型立柱，结构简单，易施工。
4、本发明可把新型防屈曲钢板剪力墙与日字型边缘构件相结合，在水平低周往复循环荷载作用下耗能能力及居住舒适度明显提高。
附图说明
图1为本发明的三维立体结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的第一种日字型立柱结构的横截面图；
图4为本发明的第二种日字型立柱结构的横截面图；
图5为本发明采用第一种日字型立柱结构的A-A剖视图；
图6为本发明采用第二种日字型立柱结构的A-A剖视图。
图中：1、上边梁；2、连接板；3、预制混凝土板；4、角钢；5、T型钢；6、垫片；7、对拉螺栓；8-1、鱼尾板A；8-2、鱼尾板B；9、下边梁；10、混凝土；11、日字型立柱。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1至图6，一种竖向边缘构件，包括剪力墙的上边梁1和下边梁9，该竖向边缘构件结构中还包括分别与所述上边梁1和所述下边梁9的左右两端固接并形成框架的日字型立柱11；所述日字型立柱11，其横截面为日字型，其四周封闭且顶端开口。所述日字型立柱11内相当于有两个方形容腔，其设置在上边梁1和下边梁9的左右两侧，即在剪力墙的上边梁1、下边梁9的左右两端，分别固接一个所述日字型立柱11，所述日字型立柱11对应与所述上边梁1和所述下边梁9的左右两端固接后，围合成四方形框架，四方形框架构成竖向边缘构件的主要结构。所述上边梁1和所述下边梁9与左右两侧的所述日字型立柱11均可通过焊接方式固定连接。也可以采用其他固接方式，比如螺纹连接。可以在上边梁1下侧,和下边梁9上侧设有鱼尾板B8-2，连接板2通过与鱼尾板B8-2焊接等方式固接，从而与上边梁1、下边梁9固接。
所述日字型立柱11整体可采用钢材料制成，也可采用其他复合材料制成；日字型立柱11，相比H型钢柱与方钢管柱，相当于方钢管柱中间增加了一条侧边加强筋，相比H型钢柱增加了两条侧边加强筋，日字型立柱11在侧边与防屈曲钢板剪力墙连接，形成组合剪力墙，增加了竖向边缘构件的抗弯刚度，增加了截面惯性矩，避免竖向边缘构件过早产生塑性铰。
进一步地，为增强抗弯刚度，还可包括连接板2，所述连接板2位于所述上边梁1、所述下边梁9和左右日字型立柱11所围合而成的框架内，其四边分别对应与所述上边梁、所述下边梁9以及左右两侧的所述日字型立柱11固接，固接方式，可采用焊接方式固定连接，也可以采用其他固接方式，比如螺纹连接。
日字型立柱11可有多种结构和制作方法。以下举两种结构的实施例，但不限于这两种，其中：
第一种日字型立柱11结构请参见图3，这种日字型立柱可由一个T型钢5和位于该T型钢5腹板两侧的两个角钢4围合成日字型并封闭固接而成。所述T型钢5与所述角钢4围合后可通过焊接固接。
第一种日字型立柱11结构中，所述T型钢5的两翼边长和腹板高度可对应与角钢4的两边边长相匹配，正好围合成日字型，可焊接封闭固接制成日字型立柱，左右两个这种日字型立柱11可在两者相对的一侧各焊接有鱼尾板A8-1；所述鱼尾板A8-1与所述连接板2固接。
第一种日字型立柱11结构还可以采用另一种优化结构，可选用如下的T型钢5和角钢4：T型钢5的腹板高度可大于两侧的翼缘的宽度；角钢4选用等边角钢4，角钢4的边长等于翼缘的宽度，或者角钢4选用不等边角钢4，角钢4边长较长一侧与T型钢5翼缘对接，角钢4边长较长一侧的边长小于T型钢5的腹板高度；这样，T型钢5的腹板高度可大于与腹板平行一侧的角钢4边长；高出所述T型钢5与所述角钢4围合的表面的腹板部分，可与所述连接板2固接；可采用焊接形式与所述连接板2固接。这种情况下，所述T型钢5的腹板上可设有插入所述上边梁1和所述下边梁9的的凹槽。
第二种日字型立柱11结构请参见图4，这种日字型立柱可由弯折成日字型的钢板封闭焊接而成，即将钢板弯折加工成日字型，然后将钢板两端开口边与折弯处焊接封闭。这种情况下，左右两个这种日字型立柱11可在两者相对的一侧各焊接有鱼尾板A8-1；所述鱼尾板A8-1与所述连接板2固接。所述鱼尾板A8-1与所述连接板2可采用焊接形式固接。
除上述的两种结构外，还可以采用其他钢结构拼合制成日字型立柱结构，还可直接定制日字型型材，作为日字型立柱使用。
进一步地，为降低噪音，提高住宅或写字楼等民用建筑的舒适度，所述连接板2前后两面可固接有预制混凝土板3，所述连接板2四边突出于所述预制混凝土板3上下左右的边缘。为安装简便，且增强所述预制混凝土板3与所述连接板2的连接强度，所述预制混凝土板3与所述连接板2可通过多个穿过两者的对拉螺栓7紧固在一起。为增大螺母与预制混凝土板3表面的接触面积，对拉螺栓7的螺母与预制混凝土板3表面之间放置垫片6；为降低成本，在满足性能要求的前提下，使用薄钢板，连接板2可用厚度为2-5mm的薄的钢板。
为便于提高耗能能力，上述日字型立柱11的空腔内可填充混凝土10，也可以填充其他建筑材料。
本发明还提供了一种制作上述竖向边缘构件的制作方法的实施例，该方法包括如下步骤：
步骤一，在制作工厂，制作横截面为日字型、四周封闭且顶端开口的日字型立柱11，裁切连接板2；
步骤二，在施工现场，将日字型立柱11固接在剪力墙的上下边梁的左右两端，形成框架结构；即在剪力墙的上边梁1、下边梁9的左右两端，分别固接一个日字型立柱11；
步骤三，在施工现场，将连接板2放置在框架内，其四边分别对应与上边梁1、下边梁9以及左右两侧的日字型立柱11固接；
步骤四，在日字型立柱11的空腔内填充混凝土。
进一步地，步骤一中的制作日字型立柱11的制作方法，可包括以下两种：
方法一，由一个T型钢5和位于该T型钢腹板两侧的两个角钢4围合成日字型，然后焊接封闭对接缝隙，制成日字型立柱11；
方法二，由一块钢板弯折成横截面为日字型，然后焊接封闭对接缝隙，制成日字型立柱11。
进一步地，其中的步骤三还可包括如下步骤：在连接板2前后两面用螺栓固接长度和宽度均比其小的预制混凝土板3，使连接板2四边突出于预制混凝土板3上下左右的边缘。
上述竖向边缘构件的组装及施工方法可进一步说明如下：
在工厂，T型钢5与两角钢4焊接，制成日字型立柱11，T型钢5腹板长度可大于平行腹板的一边的角钢4边长；T型钢5与角钢4采用对接焊缝，T型钢5腹板比角钢4边长的长度多出的部分可代替鱼尾板A8-1；或用连接板2弯折成横截面为日字型，然后焊接对接焊缝成封闭的日字型立柱11，并在日字型立柱11一侧焊接鱼尾板A8-1。在工厂裁切连接板2。
将制成的日字型立柱11、裁切好的连接板2以及预制混凝土板3等装配件运到施工现场。
在施工现场，将日字型立柱11焊接固接在剪力墙的上下边梁的左右两端，形成四方形框架结构，构成竖向边缘构件的主要结构；
在施工现场，将连接板2上下边缘与剪力墙的上下边梁现场焊接，连接板2左右边缘与左右日字型立柱11的鱼尾板A8-1或鱼尾板A8-1的替代物焊接；连接板2前后两侧可用螺栓安装长度和宽度均比连接板2小的混凝土板。预制混凝土板3可开有若干螺栓孔，螺栓孔呈矩阵排布，且与连接板2可用对拉螺栓7现场安装。
最后在日字型立柱11的空腔内填充混凝土10。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种竖向边缘构件，包括剪力墙的上边梁和下边梁，其特征在于，还包括分别与所述上边梁和所述下边梁的左右两端固接并形成框架的日字型立柱；所述日字型立柱，其横截面为日字型，其四周封闭且顶端开口。
2.根据权利要求1所述的竖向边缘构件，其特征在于，还包括连接板，所述连接板位于所述框架内，其四边分别对应与所述上边梁、所述下边梁以及左右两侧的所述日字型立柱固接。
3.根据权利要求2所述的竖向边缘构件，其特征在于，所述日字型立柱由一个T型钢和位于该T型钢腹板两侧的两个角钢围合成日字型并封闭固接而成。
4.根据权利要求3所述的竖向边缘构件，其特征在于，所述T型钢的腹板高度大于与腹板平行一侧的角钢边长；高出所述T型钢与所述角钢围合的表面的腹板部分，与所述连接板固接。
5.根据权利要求2所述的竖向边缘构件，其特征在于，所述日字型立柱由弯折成横截面为日字型的钢板封闭焊接而成。
6.根据权利要求5所述的竖向边缘构件，其特征在于，左右所述日字型立柱在相对的一侧各焊接有鱼尾板A；所述鱼尾板A与所述连接板固接。
7.根据权利要求2所述的竖向边缘构件，其特征在于，所述连接板前后两面固接有预制混凝土板，所述连接板四边突出于所述预制混凝土板上下左右的边缘。
8.一种竖向边缘构件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在制作工厂，制作横截面为日字型、四周封闭且顶端开口的日字型立柱，裁切连接板；
步骤二，在施工现场，将日字型立柱固接在剪力墙的上下边梁的左右两端，形成框架结构；
步骤三，在施工现场，将连接板放置在框架内，其四边分别对应与上边梁、下边梁以及左右两侧的日字型立柱固接；
步骤四，在日字型立柱的空腔内填充混凝土。
9.根据权利要求8所述的竖向边缘构件的制作方法，其特征在于，步骤一中的制作日字型立柱的制作方法，包括以下两种：
方法一，由一个T型钢和位于该T型钢腹板两侧的两个角钢围合成日字型，然后焊接封闭对接缝隙，制成日字型立柱；
方法二，由一块钢板弯折成横截面为日字型，然后焊接封闭对接缝隙，制成日字型立柱。
10.根据权利要求8所述的竖向边缘构件的制作方法，其特征在于，其中的步骤三还包括如下步骤：在连接板前后两面用螺栓固接长度和宽度均比其小的预制混凝土板，使连接板四边突出于预制混凝土板上下左右的边缘。
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