CN109386071B - 由z型钢组成的工业化钢板剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由Z型钢组成的工业化钢板剪力墙。钢板的两端朝相反方向弯折形成两个Z型钢翼缘，两个Z型钢翼缘之间形成Z型钢腹板，每个Z型钢翼缘的末端均延伸连接有朝向Z型钢腹板中间弯折的Z型钢卷边，每个Z型钢卷边均平行于Z型钢腹板。Z型钢位于钢梁和钢柱构成的钢结构框架内。多个Z型钢沿同一直线排列依次连接构成钢板剪力墙，相邻的两个Z型钢之间对称连接，相邻Z型钢的Z型钢翼缘表面之间接触并通过连接焊缝焊接固定形成Y形。钢柱通过钢板剪力墙连接板与钢板剪力墙螺栓连接并焊接固定；钢柱通过钢梁连接板与钢梁螺栓连接并焊接固定。本发明简化了钢板墙制作工艺，同时提高了钢板墙的面外稳定承载力。

Description

由Z型钢组成的工业化钢板剪力墙

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种由Z型钢组成的工业化钢板剪力墙构造，可以广泛应用于各类钢结构建筑之中。

背景技术

钢板剪力墙作为一种应用于建筑结构中的抗侧力构件，具有较为显著的性能。钢板墙的断面长度和截面积较大，可以提供较大的抗侧刚度。相较于杆系结构中支撑与梁柱的连接节点，钢板剪力墙与梁柱的连接节点要简便的多，加工工艺和施工难度都较小。钢板剪力墙本身可以采用一块钢板加工而成，与其他截面的构件相比，制作也很简便。

钢板墙由于其两向尺寸较大，其受力下的稳定性问题明显，为了提高钢板墙的抗侧效率，需要提高钢板墙的稳定承载力。目前常用的办法有加劲肋分割小区块、两面设防屈曲混凝土板等构造方法。加劲肋钢板剪力墙通过设置加劲肋，使得小区格的钢板宽厚比减小，提高其稳定临界荷载，设计时保证整体不先于小区格屈曲。

在常规的高层、超高层钢结构建筑中，由于受力较大，一般钢板墙的钢板较厚。加劲钢板剪力墙的构造方式决定了钢板墙的加工方法。普通厚钢板的加工方法是在平整的钢板上焊接加劲肋，由于钢板较厚，加劲肋的焊接对钢板的平整度影响较小，相应的加劲肋间距也较大。这也是传统钢板剪力墙的常用加工方法。

在钢结构住宅以及其他多层、小高层建筑中，根据结构设计需要的钢板墙只需要很薄的钢板即可满足刚度和强度要求。对于加劲薄钢板剪力墙的应用，国外项目中最小厚度达2mm。根据国内目前的加工工艺，如此超薄钢板剪力墙的加工，很难做到残余变形能满足国内规范的要求。

对于厚度小于6mm的超薄钢板剪力墙，传统加工方法对产品的成型缺陷有一定放大。采用整板制作时，宽厚比太大导致钢板面外刚度弱，制作过程中的倒运、工装定位、冷作装配等环节，很难控制面外的变形以保证钢板面内的平整度。另外，加劲肋焊接时的热量输入虽然比厚板时小很多，但相对于较薄的钢板厚度，热烈输入引起的残余应力，足以造成较大的残余变形，给产品的成型控制带来了很大的困难。

发明内容

为了解决现有超薄钢板剪力墙加工制作中的问题，本发明提出了一种由Z型钢组成的工业化钢板剪力墙，由多个Z型钢交替相并焊接组成，可以通过一种工业化的方式生产超薄钢板剪力墙，并不会产生较大的残余变形。

本发明的技术方案如下：

本发明包括Z型钢、钢梁和钢柱，钢梁和钢柱组成钢结构框架，Z型钢位于钢梁和钢柱构成的钢结构框架内。Z型钢主要由Z型钢腹板、Z型钢翼缘和Z型钢卷边组成，钢板的两端分别朝相反的两个方向弯折形成两个Z型钢翼缘，两个Z型钢翼缘之间形成Z型钢腹板，两个Z型钢翼缘均垂直于Z型钢腹板且分布在Z型钢腹板的两侧，每个Z型钢翼缘的末端均延伸连接有朝向Z型钢腹板中间弯折的Z型钢卷边，每个Z型钢卷边均平行于Z型钢腹板。

多个Z型钢沿同一直线排列依次连接构成钢板剪力墙，且使得所有Z型钢腹板在同一平面上，相邻的两个Z型钢之间对称连接，相邻Z型钢的Z型钢翼缘表面之间接触并通过连接焊缝焊接固定形成Y形。

钢柱在与钢板剪力墙、钢梁的连接处分别焊接有钢板剪力墙连接板和钢梁连接板，钢柱通过钢板剪力墙连接板与钢板剪力墙螺栓连接并焊接固定；钢柱通过钢梁连接板与钢梁螺栓连接并焊接固定。

钢板剪力墙的上端与钢梁的下表面在工厂内通过钢板剪力墙与钢梁的工厂焊缝焊接组成一个标准部品构件，钢板剪力墙的下端与另一个标准部品构件在现场安装完毕后通过钢板剪力墙与钢梁的现场焊缝焊接；钢梁和钢板剪力墙组成的总构件再与钢柱连接在一起。

连接焊缝为角焊缝，相邻Z型钢的Z型钢翼缘通过角焊缝焊接在一起，相邻Z型钢的Z型钢卷边通过角焊缝焊接在一起。

钢板剪力墙的两端均设有用于连接钢柱的螺栓孔，钢板剪力墙通过螺栓孔与钢板剪力墙连接板螺栓连接从而使得钢板剪力墙与钢柱连接。

钢板剪力墙连接板和钢梁连接板均开有连接孔，钢梁在对应钢梁连接板的位置处开有多个连接孔。

本发明的有益效果体现在：

1、工业化部品构件，加工简便：钢板墙是由Z型钢组成的，Z型钢属于钢厂可直接生产的标准工业化型材产品。钢结构的制作工序简单，只需相并焊接即可。

2、薄钢板Z型钢制作过程中的变形可控：由于Z型钢是由机器设备自动化生产，生产过程经过严密的设计和矫正，所以产品的变形可控。由多个Z型钢焊接组成钢板墙过程，由于Z型钢的腹板宽厚比相对较小，又有翼缘和卷边的约束，整体面外残余变形较小。

3、形成双面交替的加劲肋：由Z型钢的翼缘和卷边自动形成了钢板墙的加劲肋，无需再进一步增加加劲肋的制作程序，简化了制作工艺，同时提高了钢板墙的面外稳定承载力。

附图说明

图1是Z型钢的截面组成部件示意图；

图2是相邻两个Z型钢连接焊缝局部示意图；

图3由多个Z型钢组成的剪力墙的示意图；

图4钢板墙钢梁工厂焊接组成的部品构件立面图；

图5是钢柱与钢板剪力墙连接板、钢梁连接板立面图；

图6是钢梁、钢板剪力墙、钢柱之间现场装配连接后的立面图；

图7是钢梁、钢板剪力墙、钢柱之间现场装配连接后的剖面图。

图中：1、Z型钢卷边；2、Z型钢翼缘；3、Z型钢腹板；4、Z型钢；5、连接焊缝；6、螺栓孔；7、钢梁；8、钢板剪力墙与钢梁的工厂焊缝；9、钢板剪力墙与钢梁的现场焊缝；10、钢柱；11、钢板剪力墙连接板；12、钢梁连接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，Z型钢由一块钢板通过冷弯形成Z型，截面分别为Z型钢腹板3、Z型钢翼缘2和Z型钢卷边1，钢板的两端分别朝相反的两个方向弯折形成两个Z型钢翼缘2，位于两个Z型钢翼缘2之间的钢板形成Z型钢腹板3，两个Z型钢翼缘2均垂直于Z型钢腹板3，两个Z型钢翼缘2沿相反方向弯折使得两个Z型钢翼缘2分布在Z型钢腹板3的两侧，每个Z型钢翼缘2的末端均延伸连接有朝向Z型钢腹板3中间弯折的Z型钢卷边1，每个Z型钢卷边1均平行于Z型钢腹板3。每个Z型钢卷边1同时垂直于其各自相连接的Z型钢翼缘2。Z型钢卷边1与Z型钢腹板3位于其各自相连的Z型钢翼缘2的同一侧。

如图2、图3所示，多个Z型钢4沿同一直线排列依次连接构成钢板剪力墙，且使得所有Z型钢腹板3在同一平面上，相邻的两个Z型钢4之间对称连接，相邻Z型钢4的Z型钢翼缘2表面之间接触并通过连接焊缝5焊接固定形成Y形。由于多个Z型钢4由此交错布置，相邻两个Z型钢4的翼缘2相并在一起，并通过连接焊缝5将相并的翼缘2的两边焊接，使得多个Z型钢4形成可以承受面内剪力、压力的钢板墙，翼缘2和卷边1交替分布在钢板墙的两侧，形成防止钢板墙失稳的加劲肋。因此本发明无需再进一步增加加劲肋的制作程序。

具体实施中，连接焊缝5为角焊缝，相邻Z型钢4的Z型钢翼缘2通过角焊缝焊接在一起，相邻Z型钢4的Z型钢卷边1通过角焊缝焊接在一起。

如图4、图5、图6所示，Z型钢4位于钢梁7和钢柱10构成的钢结构框架内，钢柱10在与钢板剪力墙、钢梁7的连接处分别焊接有钢板剪力墙连接板11和钢梁连接板12，钢板剪力墙连接板11和钢梁连接板12均开有连接孔，钢梁7在对应钢梁连接板12的位置处开有多个连接孔，钢柱10通过钢梁连接板12与钢梁7螺栓连接并焊接固定。

如图7所示，钢板剪力墙的两端均设有用于连接钢柱10的螺栓孔6，钢板剪力墙通过螺栓孔6与钢板剪力墙连接板11螺栓连接从而使得钢板剪力墙与钢柱10连接。钢柱10通过钢板剪力墙连接板11与钢板剪力墙螺栓连接并焊接固定。

本发明的施工过程具体如下：

如图6所示，钢板剪力墙的上端与钢梁7的下表面在工厂内通过工厂焊缝8焊接在一起组成标准部品构件，钢板剪力墙的下端与另一个标准部品构件在施工现场安装完毕后通过钢板剪力墙与钢梁7的现场焊缝9焊接。

工地现场钢柱10安装完毕后，将钢梁7和钢板剪力墙组成的总构件通过各自的连接孔与钢柱10连接在一起。钢梁7通过螺栓与钢梁连接板12连接，并并将钢梁7的两端翼缘与钢柱10焊接。钢板剪力墙的螺栓孔6通过螺栓与钢柱10上的钢板剪力墙连接板11连接在一起，并将连接板11与钢板墙焊接在一起。

由此形成多个Z型钢交替相并焊接组成的工业化钢板剪力墙，并且可以通过工业化的方式生产超薄钢板剪力墙，在多个Z型钢焊接组成钢板墙过程中，由于Z型钢的腹板宽厚比相对较小，又有翼缘和卷边的约束，不会产生较大的残余变形。

Claims (3)

1.一种由Z型钢组成的工业化钢板剪力墙，包括钢梁（7）和钢柱（10），钢梁（7）和钢柱（10）组成钢结构框架，其特征在于：还包括Z型钢（4），Z型钢（4）位于钢梁（7）和钢柱（10）构成的钢结构框架内；Z型钢（4）主要由Z型钢腹板（3）、Z型钢翼缘（2）和Z型钢卷边（1）组成，钢板的两端分别朝相反的两个方向弯折形成两个Z型钢翼缘（2），两个Z型钢翼缘（2）之间形成Z型钢腹板（3），两个Z型钢翼缘（2）均垂直于Z型钢腹板（3）且分布在Z型钢腹板（3）的两侧，每个Z型钢翼缘（2）的末端均延伸连接有朝向Z型钢腹板（3）中间弯折的Z型钢卷边（1），每个Z型钢卷边（1）均平行于Z型钢腹板（3）；多个Z型钢（4）沿同一直线排列依次连接构成钢板剪力墙，且使得所有Z型钢腹板（3）在同一平面上，相邻的两个Z型钢（4）之间对称连接，相邻Z型钢（4）的Z型钢翼缘（2）表面之间接触并通过连接焊缝（5）焊接固定形成Y形；钢柱（10）在与钢板剪力墙、钢梁（7）的连接处分别焊接有钢板剪力墙连接板（11）和钢梁连接板（12），钢柱（10）通过钢板剪力墙连接板（11）与钢板剪力墙螺栓连接并焊接固定；钢柱（10）通过钢梁连接板（12）与钢梁（7）螺栓连接并焊接固定；

所述的钢板剪力墙的上端与钢梁（7）的下表面在工厂内通过钢板剪力墙与钢梁的工厂焊缝（8）焊接组成一个标准部品构件，钢板剪力墙的下端与另一个标准部品构件在现场安装完毕后通过钢板剪力墙与钢梁的现场焊缝（9）焊接；钢梁（7）和钢板剪力墙组成的总构件再与钢柱（10）连接在一起；

所述的连接焊缝（5）为角焊缝，相邻Z型钢（4）的Z型钢翼缘（2）通过角焊缝焊接在一起，相邻Z型钢（4）的Z型钢卷边（1）通过角焊缝焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种由Z型钢组成的工业化钢板剪力墙，其特征在于：钢板剪力墙的两端均设有用于连接钢柱（10）的螺栓孔（6），钢板剪力墙通过螺栓孔（6）与钢板剪力墙连接板（11）螺栓连接从而使得钢板剪力墙与钢柱（10）连接。

3.根据权利要求1所述的一种由Z型钢组成的工业化钢板剪力墙，其特征在于：钢板剪力墙连接板（11）和钢梁连接板（12）均开有连接孔，钢梁（7）在对应钢梁连接板（12）的位置处开有多个连接孔。