CN109555242B - 一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，包括周边柱(2)、周边梁(1)以及内填板(3)；所述内填板(3)与周边柱(2)和周边梁(1)相固定，并位于周边柱(2)和周边梁(1)所围区域内，所述内填板(3)为双层结构，包括两层单层内填板，每层单层内填板分别与周边柱(2)和周边梁(1)相固定，且每层单层内填板的前后表面均开设有水平向凹槽(4)，两层单层内填板的板面之间还通过螺栓(5)相连接，且位于两层单层内填板之间的各螺栓(5)上还套设有用于起耗能缓冲作用的弹簧(6)。本发明具备良好的耗能减震及防屈曲效果。

Description

一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构
技术领域
本发明涉及建筑结构领域，特别涉及一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构。
背景技术
近年来，在北美和日本开始兴起的钢板剪力墙结构，被研究学者普遍认为是一种抗震性能良好的结构形式。钢板剪力墙指在钢框架结构基础上为提高结构刚度及抗震性能而在部分框架梁柱间内填钢板的结构。研究学者们普遍认为这是一种抗震性能良好的结构形式。这种结构自重轻，施工速度快，并且经受住了地震的考验。
在钢框架结构基础上内填钢板的结构，其弹性初始刚度高、位移延性系数大、滞回性能稳定。近年来在国内某些大型建筑项目中得到了应用，有着独特优势并有良好发展前景。而这种结构在我国研究与应用均处于起步阶段，为推动钢板剪力墙在多高层结构中的广泛应用，需要对其整体抗震性能进行深入的理论及试验研究。
在20世纪70年代和80年代，美国大部分采用钢板剪力墙的建筑都在钢板的两侧设置纵向和横向加劲肋。在日本，几乎所有采用钢板剪力墙的建筑也都在钢板两侧设置加劲肋。虽然加劲的钢板剪力墙能够限制钢板的平面外屈曲，从而提高结构的屈曲承载力，但是其耗能减震效果却比较差，综合来看，难以提供一个既兼顾防屈曲又具有优良的耗能减震效果的理想墙体结构。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，具备良好的耗能减震及防屈曲效果。
本发明的技术方案是：一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，包括周边柱、周边梁以及内填板；所述内填板与周边柱和周边梁相固定，并位于周边柱和周边梁所围区域内，所述内填板为双层结构，包括两层单层内填板，每层单层内填板分别与周边柱和周边梁相固定，且每层单层内填板的前后表面上均开设有分布于竖直方向上的水平向凹槽，两层单层内填板的板面之间还通过螺栓相连接，且位于两层单层内填板之间的各螺栓上还套设有用于起耗能缓冲作用的弹簧。
上述水平向凹槽的横截面为半圆形结构，其中半圆形结构的圆弧边对应于水平向凹槽的槽底。
上述相邻两条水平向凹槽之间的间距从内填板中部开始向上、下端方向逐渐减小。
上述水平向凹槽的深度大于其所在的单层内填板厚度的1/4，且小于其所在单层内填板厚度的1/3；所述内填板的两个单层内填板之间的间距大于两倍单层内填板的厚度且小于三倍单层内填板的厚度；其中单层内填板厚度大于0.8cm小于1.2cm。
上述两层单层内填板板面之间的连接螺栓均匀分布于板面上，且两层单层内填板的板面上均开设有相应的用于螺栓穿入的螺孔。
上述弹簧的两端与单层内填板之间均设有套接于螺栓上的垫片。
上述垫片与相接的单层内填板之间还设有压力传感器，所述压力传感器连接有压力检测信号线，所述压力检测信号线从所述内填板的边缘引出，以供压力测试仪器测试时进行信号接入。
每层单层内填板的四周边缘以及周边柱侧边、周边梁侧边采用焊接连接或采用鱼尾板将每层单层内填板与周边柱、周边梁通过螺栓连接。
每层单层内填板板面的中部设有一竖向的加劲肋。
上述两层单层内填板之间浇筑有用于减震缓冲的橡胶层。
本发明的有益效果：本发明实施例中，提供一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，通过在内填板的前后表面上开设多道凹槽的方式，使内填钢板由原来的以剪切变形为主转换成以弯曲变形为主。开设凹槽虽然在一定程度上降低了钢板的初始抗侧刚度，但却可以显著增强钢板墙的耗能能力，同时将内填钢板设置为两层并在两层内填钢板之间连接螺栓及弹簧，进一步增加了其耗能减震能力，从而使其适应现代化的超高建筑墙壁对耗能减震的更高要求。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的图1中标记为I处的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1，图2所示，本发明实施例提供了一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，包括周边柱2、周边梁1以及内填板3；所述内填板3与周边柱2和周边梁1相固定，并位于周边柱2和周边梁1所围区域内，所述内填板3为双层结构，包括两层单层内填板，每层单层内填板分别与周边柱2和周边梁1相固定，且每层单层内填板的前后表面上均开设有分布于竖直方向上的水平向凹槽4，两层单层内填板板面之间通过螺栓5相连接，且位于两层单层内填板之间的各螺栓5上套设有用于起耗能缓冲作用的弹簧6。本实施例通过在内填板的前后表面上开设多道凹槽的方式，使内填钢板由原来以剪切变形为主转换成以弯曲变形为主，开设凹槽虽然在一定程度上降低了钢板的初始抗侧刚度，但却可以显著增强钢板墙的耗能能力，同时将内填钢板设置为两层并在两层内填钢板之间连接螺栓及弹簧，进一步增加了其耗能减震能力。在内填板上开设多道凹槽来提高内填板耗能能力是依据日本著名抗震结构学家武藤清教授提出的开缝混凝土剪力墙的概念。经研究表明，通过狭缝的开设将剪力墙墙面转换为并列壁柱的形式来抵抗剪力，可以提高混凝土剪力墙的耗能能力。将该开缝的思想引入到钢板剪力墙内填板上，即在钢板剪力墙的内填板上以一定间距割出一系列狭缝，通过狭缝的开设将钢板转换为并列壁柱的形式来抵抗剪力，可使钢板由原来以剪切变形为主转换成以弯曲变形为主，但由于狭缝是穿透整个内填钢板的，虽然显著提高了弯曲变形性能，却使内填钢板的刚度以及整体性产生较大折扣，因此，通过将一系列的通透狭缝改进为不通透的凹槽，并且在内填板的两个侧面上均开设一系列凹槽，则可在兼顾内填钢板抗侧刚度和整体性能的同时，有效提高其弯曲变形性能，从而显著增强钢板墙的耗能能力。
进一步地，所述水平向凹槽4的横截面为半圆形结构，其中半圆形结构的圆弧边对应于水平向凹槽4的槽底。
进一步地，所述相邻两条水平向凹槽4之间的间距从内填板3中部开始向上、下端方向逐渐减小。由于中部在地震等强冲击下受到的力比较大，因此，为加强其强度，在中部开设的水平向凹槽4间距较大，即开设的相对比较疏松。
进一步地，所述水平向凹槽4的深度大于其所在的单层内填板厚度的1/4，且小于其所在单层内填板厚度的1/3；通过在内填板的前后表面上开设多道凹槽的方式，使内填钢板由原来的以剪切变形为主转换成以弯曲变形为主。开设凹槽虽然在一定程度上降低了钢板的初始抗侧刚度，但却可以显著增强钢板墙的耗能能力。如果凹槽太浅(小于其所在的单层内填板厚度的1/4)，单层内填板的刚度过大，起不到预期的耗能效果，如果凹槽太深(大于其所在的单层内填板厚度的1/3)，单层内填板的刚度较小，虽然提高了内填板的耗能能力，但难以满足相应的刚度需求。因此选择水平向凹槽4的深度介于单层内填板厚度的1/4和1/3之间。所述内填板3的两个单层内填板之间的间距大于两倍单层内填板的厚度且小于三倍单层内填板的厚度，其中单层内填板厚度大于0.8cm小于1.2cm，本实施例通过两层单层内填板的结合，同时兼顾了刚度和耗能性能，很好的满足了剪力墙在这两方面的要求。
进一步地，所述两层单层内填板板面之间的连接螺栓5均匀分布于板面上，且两层单层内填板板面上均开设有相应的用于螺栓5穿入的螺孔。
进一步地，所述弹簧6的两端与单层内填板之间均设有套接于螺栓5上的垫片7。
进一步地，所述垫片7与相接的单层内填板之间还设有压力传感器，所述压力传感器连接有压力检测信号线，所述压力检测信号线从所述内填板3的边缘引出，以供压力测试仪器测试时进行信号接入，通过定期使用压力测试仪器检测内填板内各处的压力传感器所在处的压力值，能够随时监测墙体内各处受到的侧向压力，从而便于及时了解墙体的受力情况。当然不一定对所有的内填板上的螺钉处设置压力传感器，可在内填板的中部及四角等代表性部位设置若干压力传感器作为受力采样点即可。
进一步地，每层单层内填板的四周边缘以及周边柱2侧边、周边梁1侧边采用焊接连接。
进一步地，每层单层内填板板面的中部还设有一竖向的加劲肋8，通过纵向的加劲肋可以提高其抗弯强度。
进一步地，所述两层单层内填板之间还浇筑有用于减震缓冲的橡胶层9，通过橡胶层可以进一步吸收震动能力。
综上所述，本发明提供的耗能减震防屈曲钢板剪力墙结构，通过在内填板的前后表面上开设多道凹槽的方式，使内填钢板由原来的以剪切变形为主转换成以弯曲变形为主。开设凹槽虽然在一定程度上降低了钢板的初始抗侧刚度，但却可以显著增强钢板墙的耗能能力，同时将内填钢板设置为两层并在两层内填钢板之间用螺栓连接并设置弹簧，进一步增加了其耗能减震能力，从而使其适应现代化的超高建筑墙壁对耗能减震的更高要求。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，包括周边柱(2)、周边梁(1)以及内填板(3)；所述内填板(3)与周边柱(2)和周边梁(1)相固定，并位于周边柱(2)和周边梁(1)所围区域内，其特征在于，所述内填板(3)为双层结构，包括两层单层内填板，每层单层内填板分别与周边柱(2)和周边梁(1)相固定，且每层单层内填板的前后表面均开设有水平向凹槽(4)，两层单层内填板的板面之间还通过螺栓(5)相连接，所述两层单层内填板板面之间的螺栓(5)均匀分布于板面上，两层单层内填板的板面上均开设有相应的用于螺栓(5)穿入的螺孔，且位于两层单层内填板之间的各螺栓(5)上还套设有用于起耗能缓冲作用的弹簧(6)；所述水平向凹槽(4)的横截面为半圆形结构，其中半圆形结构的圆弧边对应于水平向凹槽(4)的槽底；所述相邻两条水平向凹槽(4)之间的间距从内填板(3)中部开始向上、下端方向逐渐减小。
2.如权利要求1所述的一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，其特征在于，所述水平向凹槽(4)的深度大于其所在的单层内填板厚度的1/4，且小于其所在单层内填板厚度的1/3；所述内填板(3)的两个单层内填板之间的间距大于两倍单层内填板的厚度且小于三倍单层内填板的厚度；其中单层内填板厚度大于0.8cm小于1.2cm。
3.如权利要求1所述的一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，其特征在于，所述弹簧(6)的两端与单层内填板之间均设有套接于螺栓(5)上的垫片(7)。
4.如权利要求3所述的一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，其特征在于，所述垫片(7)与相接的单层内填板之间还设有压力传感器，所述压力传感器连接有压力检测信号线，所述压力检测信号线从所述内填板(3)的边缘引出，以供压力测试仪器测试时进行信号接入。
5.如权利要求1所述的一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，其特征在于，每层单层内填板的四周边缘以及周边柱(2)侧边、周边梁(1)侧边采用焊接连接或采用鱼尾板将每层单层内填板与周边柱(2)、周边梁(1)通过螺栓连接。
6.如权利要求1所述的一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，其特征在于，每层单层内填板板面的中部设有一竖向的加劲肋(8)。
7.如权利要求1所述的一种耗能减震的防屈曲钢板剪力墙结构，其特征在于，所述两层单层内填板之间浇筑有用于减震缓冲的橡胶层(9)。
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