CN110512764A - 一种对扣连接的双波形钢板墙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对扣连接的双波形钢板墙，属于结构工程技术领域；所述对扣连接双波形钢板墙由边缘框架梁柱和内嵌的对扣连接的双波形钢板组成；所述对扣连接的双波形钢板是由两块平行或正交放置的波形钢板在波谷处通过螺栓连接形成；所述平行对扣连接双波形钢板可以采用两种放置方式：波形钢板的波形棱线水平放置或者波形钢板的波形棱线竖直放置；所述波形钢板可以采用不同的波形形式，包括梯形和矩形波折形式；所述对扣连接的双波形钢板采用两种与框架梁柱之间的连接方式；本发明提出的对扣连接的双波形钢板墙，具有刚度大、用钢量小、承载性能优、便于运输和安装以及双波形钢板螺栓连接的特点，在高层建筑结构的应用中具有较大的经济效益。

Description

一种对扣连接的双波形钢板墙
技术领域
本发明涉及一种对扣连接的双波形钢板墙，属于结构工程技术领域。
背景技术
钢板剪力墙体系作为抗侧力体系在建筑结构中得到广泛应用。与传统钢筋混凝土剪力墙相比，钢板剪力墙施工方便，通过合理设计能够改善结构在地震等水平往复荷载作用下的承载和变形性能，使得结构获得优越的消能减震特性。在建筑结构中，钢板剪力墙在风荷载或者小震作用下一般保持弹性，起到单调承载作用，在大震作用下可以进入塑性，通过往复滞回耗散地震输入能量，从而起到承载构件和耗能阻尼的双重作用。但是在实际使用中，常见形式的钢板剪力墙体系存在一些局限，影响了钢板剪力墙体系的应用。
钢板剪力墙体系一般由边缘框架梁柱和单块内嵌钢板组成，内嵌钢板主要承受面内剪力。其中，边缘框架梁柱可以采用钢框架或者钢-混凝土组合框架，内嵌钢板可以采用平钢板或者波形钢板。当以平钢板作为内嵌钢板时，不同高厚比的钢板剪力墙具有不同的工作机理。高厚比小的厚钢板剪力墙一般不先于屈服发生屈曲，以钢板的全截面屈服为承载力极限状态，这导致厚钢板剪力墙的用钢量大、建造成本高。高厚比大的薄钢板剪力墙会先于屈服发生屈曲，屈曲后薄钢板形成斜向拉力带，产生稳定的屈曲后承载性能，能够节省用钢量。但是薄钢板拉力带对边缘梁柱的强度和刚度提出了更高的要求，并且薄钢板剪力墙在往复荷载作用下的滞回曲线出现捏拢现象，同时薄钢板反复屈曲会产生巨大噪声影响建筑结构的正常使用。当以波形钢板作为内嵌钢板时，钢板剪力墙的面外刚度显著增加，在面内剪力作用下的屈曲荷载得到明显提升，利用较小的用钢量就可以满足屈曲不先于屈服发生。波形钢板剪力墙的承载性能优于相同用钢量的薄钢板剪力墙，表现出类似于厚钢板剪力墙的工作机理。同时在外力作用下波形钢板不易发生变形，便于构件运输和施工安装。波形钢板是通过对平钢板冷轧形成，波形钢板的厚度受到了钢材的延性和加工设备的能力的制约，一般不超过8mm。这使得波形钢板剪力墙的承载性能受限，阻碍了波形钢板剪力墙体系在水平荷载起控制作用的高层建筑结构中的应用。
发明内容
为了解决钢板剪力墙在实际应用中存在的局限，本发明提出一种对扣连接的双波形钢板墙，所述的对扣连接的双波形钢板墙是一般波形钢板剪力墙的改进形式，能够改善只有一块内嵌波形钢板的轧制厚度限制且承载性能不足问题，从而拓宽波形钢板剪力墙体系在高层建筑结构中的使用范围。
本发明提出的一种对扣连接的双波形钢板墙，其特征在于，所述对扣连接的双波形钢板墙由边缘框架梁柱和内嵌的对扣连接的双波形钢板组成；所述对扣连接的双波形钢板由两块平行或正交放置的波形钢板在波谷处紧靠连接形成；所述平行对扣连接的双波形钢板采用两种放置方式：波形钢板的波形棱线水平放置或者波形钢板的波形棱线竖直放置；所述两块波形钢板在波谷处对应位置开有孔洞，通过穿行的对拉螺栓实现两块波形钢板的连接，保证两块波形钢板之间的协同工作性能。
在上述对扣连接的双波形钢板墙中，所述波形钢板采用不同的波形形式，包括梯形和矩形波折形式。
在上述对扣连接的双波形钢板墙中，所述对扣连接的双波形钢板采用两种与框架梁柱之间的连接方式：焊接或是通过T形连接件进行螺栓连接。
在上述对扣连接的双波形钢板墙中，其特征在于，所述对扣连接的双波形钢板墙的T形连接件包括双波形钢板连接板和框架梁柱连接板；在双波形钢板连接板和框架梁柱连接板上设有加劲肋板和长圆孔，通过高强螺栓连接两块连接板。
本发明提出的以一种对扣连接的双波形钢板墙，在高层建筑结构应用中具有较大的经济效益，具有以下优点：
(1)波形钢板墙由于内嵌钢板的波折特点，屈曲荷载明显高于相同用钢量的平钢板，利用较小的用钢量就可以满足屈曲不先于屈服发生，因而波形钢板表现出类似于厚钢板剪力墙的工作机理。(2)平行对扣连接的双波形钢板墙，由于两块板对扣后形成闭口截面，其截面抗弯刚度及扭转刚度显著高于两块独立的波形钢板抗弯刚度及扭转刚度的和，因而平行对扣连接后的屈曲荷载远高于两块独立的波形钢板屈曲荷载的和，能够改善只有一块波形钢板的轧制厚度限制且承载性能不足问题。(3)正交对扣连接的双波形钢板墙，由于其两块波形钢板对扣后形成准闭口截面，其截面抗弯刚度及扭转刚度显著高于两块独立波形钢板抗弯刚度及扭转刚度的和，因而正交对扣连接的双波形钢板的屈曲荷载远高于两块独立的波形钢板的屈曲荷载的和，同样能够改善只有一块波形钢板的轧制厚度限制且承载性能不足问题。特别是两块厚度较小的钢板正交对扣后，在两个方向互为加强，其抗剪承载力几乎由屈服强度控制，而不由剪切屈曲荷载控制，其抗剪承载力大大提高。(4)对扣连接的双波形钢板墙的滞回曲线饱满，消能减震特性更加优越。特别在结构设计要求其剪力墙抗侧刚度不大而耗能性能优越的情况，对扣连接的双波形钢板墙的屈曲荷载增大，保证屈服而不屈曲，更能满足结构设计要求。(5)对扣连接的双波形钢板墙的截面抗弯和扭转刚度增大，易于满足构件运输和安装的刚度要求。(6)对扣连接的双波形钢板墙通过螺栓连接两块波形钢板，可以在双波形钢板周边设置T形连接件(板)，并采用螺栓与边缘框架梁柱连接，可以真正实现工厂制作、工地现场装配化安装的目的。
附图说明
图1-1为双波形钢板与框架梁柱焊接的水平放置平行对扣连接的双波形钢板墙的正视图和剖面图。
图1-2为双波形钢板与框架梁柱通过螺栓连接的水平放置平行对扣连接的双波形钢板墙的正视图和剖面图。
图1-3为双波形钢板与框架梁柱焊接的竖直放置平行对扣连接的双波形钢板墙的正视图和剖面图。
图1-4为双波形钢板与框架梁柱通过螺栓连接的竖直放置平行对扣连接的双波形钢板墙的正视图和剖面图。
图2-1为双波形钢板与框架梁柱焊接的正交对扣连接的双波形钢板墙的正视图和剖面图。
图2-2为双波形钢板与框架梁柱焊接的正交对扣连接的双波形钢板墙的后视图。
图2-3为双波形钢板与框架梁柱通过螺栓连接的正交对扣连接的双波形钢板墙的正视图和剖面图。
图2-4为双波形钢板与框架梁柱通过螺栓连接的正交对扣连接的双波形钢板墙的后视图。
图3-1为对扣连接的双波形钢板墙的波形钢板板件形式示意图：梯形波折形式。
图3-2为对扣连接的双波形钢板墙的波形钢板板件形式示意图：矩形波折形式。
图4-1为波形钢板与框架梁柱通过螺栓连接的对扣连接的双波形钢板墙的T形连接件正视图。
图4-2为波形钢板与框架梁柱通过螺栓连接的对扣连接的双波形钢板墙的T形连接件侧视图。
具体实施方式
结合附图1～4，详细说明本发明的具体实施方式。一种对扣连接的双波形钢板墙包括以下部件：
1——对扣连接的双波形钢板，其中：1-1——水平放置平行对扣连接的双波形钢板墙；1-2——竖直放置平行对扣连接的双波形钢板墙；1-3——正交对扣连接的双波形钢板墙；
2——框架柱；
3——框架梁；
4——对拉螺栓；
5——焊缝；
6——T形连接件，其中：6-1——双波形钢板连接板；6-2——框架梁柱连接板；6-3——长圆孔高强螺栓；6-4——加劲肋板。
7——波形钢板波折形式，其中：7-1——梯形波折形式波形钢板；7-2——矩形波折形式波形钢板。
如图1～4所示，所述的对扣连接的双波形钢板墙由边缘框架梁柱2和3以及内嵌的对扣连接的双波形钢板1-1～1-3组成。所述的对扣连接的双波形钢板1-1～1-3是由两块平行或正交放置的波形钢板在波谷处紧靠连接形成的。两块波形钢板在波谷处对应位置开有孔洞，通过穿行的对拉螺栓4实现两块波形钢板的连接。
所述的对扣连接的双波形钢板可以采用两种与框架梁柱之间的连接方式：如图1-1、图1-3和图2-1所示的焊接或是如图1-2、图1-4和图2-3所示的通过T形连接件进行螺栓连接。
如图3-1～3-2所示，所述的波形钢板可以采用不同的波形形式，包括梯形波折形式7-1和矩形波折形式7-2。
如图4-1～4-2所示，所述的对扣连接的双波形钢板墙的T形连接件包括双波形钢板连接板6-1和框架梁柱连接板6-2，分别焊接在双波形钢板外边缘和框架梁柱内边缘。在双波形钢板连接板和框架梁柱连接板上设有长圆孔高强螺栓6-3。在双波形钢板连接板和框架梁柱连接板上设有加劲肋板6-4。
所述的对扣连接的双波形钢板墙的安装过程如下：
步骤1，在工厂完成对扣连接的双波形钢板的加工制作，将其运输到施工现场；
步骤2，按照顺序完成框架梁柱的施工；
步骤3，将对扣连接的双波形钢板通过焊接或者T形连接件安装在框架梁柱内部。
所述的正交对扣连接的双波形钢板墙，正交对扣连接的双波形钢板由两块正交放置的波形钢板在波谷处紧靠连接形成的。所述的正交对扣连接的双波形钢板在两个正交方向上的刚度相当，显著改善波形钢板剪力墙的屈曲荷载和承载性能。
所述的波形钢板可以采用不同的波形形式，包括梯形和矩形波折形式。
所述的对扣连接的双波形钢板可以采用两种与框架梁柱之间的连接方式：焊接或是通过T形连接件进行螺栓连接。当采用T形连接件进行螺栓连接时，所述的对扣连接的双波形钢板的施工安装可以实现全装配化作业，将各部件拆分后分别运输，在施工现场通过螺栓连接安装，运输方便并且施工效率高。
所述的对扣连接的双波形钢板墙的T形连接件包括双波形钢板连接板和框架梁柱连接板，分别焊接在双波形钢板外边缘和框架梁柱内边缘。在双波形钢板连接板和框架梁柱连接板上设有长圆孔，通过高强螺栓连接两块连接板，长圆孔的设置可以纠正可能存在的施工偏差。在双波形钢板连接板和框架梁柱连接板上设有加劲肋板，以保证连接板的强度和稳定。

Claims (4)

1.一种对扣连接的双波形钢板墙，其特征在于，所述对扣连接的双波形钢板墙由边缘框架梁柱和内嵌的对扣连接的双波形钢板组成；所述对扣连接的双波形钢板由两块平行或正交放置的波形钢板在波谷处紧靠连接形成；所述平行对扣连接的双波形钢板采用两种放置方式：波形钢板的波形棱线水平放置或者波形钢板的波形棱线竖直放置；所述两块波形钢板在波谷处对应位置开有孔洞，通过穿行的对拉螺栓实现两块波形钢板的连接，保证两块波形钢板之间的协同工作性能。
2.根据权利要求1所述的对扣连接的双波形钢板墙，其特征在于，所述波形钢板采用不同的波形形式，包括梯形和矩形波折形式。
3.根据权利要求1所述的对扣连接的双波形钢板墙，其特征在于，所述对扣连接的双波形钢板采用两种与框架梁柱之间的连接方式：焊接或是通过T形连接件进行螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的对扣连接的双波形钢板墙，其特征在于，所述对扣连接的双波形钢板墙的T形连接件包括双波形钢板连接板和框架梁柱连接板；在双波形钢板连接板和框架梁柱连接板上设有加劲肋板和长圆孔，通过高强螺栓连接两块连接板。
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