CN111042394B - 一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙，属于结构工程领域。该钢板组合剪力墙是由若干个钢板剪力墙单元焊接成型的双层钢板剪力墙和一体化浇筑的混凝土组成。本发明基于提高外侧钢板屈曲荷载与加强外侧钢板与内浇混凝土组合作用的理念，通过设置开洞波形腹板与系杆对外侧钢板进行加劲与细部约束，使得组合剪力墙的面外刚度与承载能力大大提高。为了实现所述构造，同时便于工厂加工、运输，且符合装配化的理念，本发明将钢板剪力墙分割成若干钢板剪力墙单元，布置方式更为灵活、施工便捷且质量容易保证。

Description

一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙

技术领域

本专利涉及一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙，属于结构工程领域。

背景技术

随着建筑高度的日益增高，水平荷载逐渐取代竖向荷载成为高层建筑设计中的重要控制因素，传统抗侧力构件已经满足不了高层建筑对耗能能力和水平承载能力的需求。钢板剪力墙结构是上世纪70年代发展起来的新型抗侧力结构体系，并以其极高的承载能力、稳定的耗能能力和良好的延性，成为许多设计师青睐的结构。

钢板-混凝土组合剪力墙则是在钢板剪力墙的基础上，发展出的一种新型的抗侧力体系。组合剪力墙旨在利用钢板承载力高、延性好、施工快捷和混凝土板刚度大、抗火性能好等优点，形成一种综合性能优越的构件形式。双层钢板内填混凝土组合剪力墙是钢板-混凝土组合剪力墙中的一种。在这种组合剪力墙中，混凝土处于核心位置，受到两面钢板的约束；同时，核心混凝土也会起到防止钢板过早屈曲的作用。从受力性能上讲，这种组合方式最能发挥两种材料的优点，具有很高的抗压承载力和抗剪承载力，尤其适用于高层及超高层建筑。

目前已有的双层钢板组合剪力墙有使用加劲板作为连接构件的，有使用平面钢筋桁架作为连接构件拉结两个外侧钢板的。以上两种双层钢板组合剪力墙的不足之处是，这两种连接构件都将外侧钢板分割成一个个竖直的长条状板带，使得没有被连接构件加劲的板带的受力性能要弱于有连接构件加劲的板带；另外这两种组合剪力墙在加工时，需要在两个整片外侧钢板上焊接连接构件，加工十分困难。

为了解决以上几类钢板组合剪力墙存在的缺陷，本专利基于提高外侧钢板剪切屈曲荷载与加强外侧钢板与内浇混凝土组合作用的理念，提出了一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙。该钢板组合剪力墙采用波形腹板加系杆作为连接构件，对外侧钢板进行加劲与细部约束，避免钢板发生整体屈曲，从而提高了钢板组合剪力墙的承载力。同时，双层钢板剪力墙单元的应用，使得构件加工、运输更加便利，能够节省很多人工费、机械费。

发明内容

本发明提出的一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙，属于结构工程领域。旨在改善现有的几类双层钢板组合剪力墙中连接构件对双层钢板的屈曲约束效果，以及解决双层钢板剪力墙构件加工、运输难度大的问题；达到尽量减小双层钢板组合剪力墙的加工难度，降低人工费、机械费、运输费，及易于装配的目标。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：该双层钢板组合剪力墙是由若干个带开洞波形腹板的钢板剪力墙单元焊接成型的双层钢板剪力墙和一体浇筑的混凝土组成。所述的钢板剪力墙单元由两个外侧钢板、与外侧钢板等高的一个开洞波形腹板及若干系杆组成；钢板剪力墙单元中的开洞波形腹板分别与两个外侧钢板焊接，起到给两个外侧钢板加劲的作用。开洞波形腹板与两个外侧钢板的焊接可以在工厂完成，加工难度小，大大优于传统双层钢板剪力墙需要在两大片外侧钢板间进行连接构件的栓接或焊接。钢板剪力墙单元中的系杆位于开洞波形腹板波谷处，焊接在两个外侧钢板内侧，来拉结两个外侧钢板。将波形腹板和系杆共同作为连接构件的设置，在给外侧钢板加劲的同时，增强了对外侧钢板的细部约束，能够提高双层钢板剪力墙的面外刚度，提高承载力。若干个钢板剪力墙单元通过焊接外侧钢板形成双层钢板剪力墙；钢板剪力墙单元之间的焊缝方向沿墙体竖直方向；双层钢板剪力墙焊接成型后，再浇筑混凝土，形成开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙。

钢板剪力墙单元中的开洞波形腹板应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证开洞波形腹板的中轴线与外侧钢板的中轴线重合；开洞波形腹板的每块折板上都开了圆孔，以节省钢材，也有利于保证内浇混凝土的整体性。

本发明提出的钢板剪力墙单元的应用非常灵活，可以依照传统的方法在工厂将钢板剪力墙单元焊接成双层钢板剪力墙再运输到现场；也可以根据实际情况运输到施工地点后采用现场施焊，然后拼装成双层钢板剪力墙，这样运输更为方便，能够节省运输费。

本专利的优点主要表现在以下几个方面：

1、基于提高外侧钢板弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力的理念，本专利在两块外侧钢板之间设置了若干开洞波形腹板与系杆，能够很好地约束外侧钢板在受剪时的屈曲变形；作为连接构件，波形腹板及在波谷处加系杆的设置比传统加劲板、传统平面钢筋桁架式连接构件加劲效果更好，且能将两个外侧钢板划分为区域更小的部分，此细部约束将有效提升双层钢板剪力墙的弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力。

2、作为连接构件，由于波形腹板无法传递轴向力的特点，波形腹板在墙受压、受剪时均不承载，始终起到拉结双侧钢板的作用，这种加劲方式有效提高了的外侧钢板受压承载力和受剪稳定承载力；若采用平板连接构件，在墙承受竖向荷载时，平板连接构件易受压屈曲，将会明显降低对双侧钢板的加劲效果，不利于外侧钢板的受力；此外，波形腹板连接构件与混凝土的接触面更大，更能加强钢板与混凝土之间的粘结作用。

3、基于易于加工、运输及装配化的理念，本专利采用分割与拼装的方法，将双层钢板剪力墙切割成钢板剪力墙单元；比起传统双层钢板剪力墙要将连接构件焊接在两大片完整钢板上的加工方法，本专利钢板剪力墙单元更易于在工厂加工制造，同时也比传统的钢板剪力墙易于运输。

4、一体化浇筑的混凝土能提高钢板组合剪力墙的受压和受剪承载力，并能约束外侧钢板的屈曲变形；同时，外侧钢板为内填混凝土提供了侧向约束，使其处于双向受压状态，提高了混凝土的抗压能力，减缓了混凝土裂缝的开展。双侧钢板可以作为混凝土的模板，省去了支模的程序，加快了施工工期，由于混凝土被钢板约束住，即使被压碎也不会有掉落的危险。

附图说明

图1为一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙的拆分图；

图2为一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙的纯钢板墙示意图；

图3为一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙的钢板剪力墙单元图；

图4为一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙的剖面图；

图5为一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙的多种布置形式图；

图6为一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙的多种波形腹板类型图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本专利的实施方式。

如图1～6所示，一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙包括以下构件。

1——钢板剪力墙单元；

2——外侧钢板；

3——开洞波形腹板；

4——系杆；

5——内填混凝土。

如图1～4所示，该装置由若干个钢板剪力墙单元1焊接形成双层钢板剪力墙，然后在钢板间浇筑混凝土5形成开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙。所述的钢板剪力墙单元1由两个外侧钢板2、开洞波形腹板3、以及系杆4组成；将开洞波形腹板3居中焊接于外侧钢板2间，系杆4布置在波形腹板的波谷处，拉结前后两块钢板；每个钢板剪力墙单元1之间通过焊接连接，且焊缝沿墙体竖直方向。

如图5、6所示，开洞波形腹板具体形状为正弦波浪形腹板、三角形波折腹板、梯形波折腹板或直角波折腹板；所述的墙体形状为一字形钢板组合剪力墙、L形钢板组合剪力墙、T形钢板组合剪力墙、Z形钢板组合剪力墙或十字形钢板组合剪力墙。

Claims (2)

1.一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：该双层钢板组合剪力墙是由若干个带开洞波形腹板的钢板剪力墙单元焊接成型的双层钢板剪力墙和一体浇筑的混凝土组成；所述的钢板剪力墙单元由两个外侧钢板、与外侧钢板等高的一个开洞波形腹板及若干系杆组成；钢板剪力墙单元中的开洞波形腹板分别与两个外侧钢板焊接，来拉结两个外侧钢板，开洞波形腹板应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证开洞波形腹板的中轴线与外侧钢板的中轴线重合；开洞波形腹板的每块折板上都开了圆孔，钢板剪力墙单元中的若干系杆沿双层钢板组合剪力墙竖直方向焊接在两个外侧钢板左右两侧边缘位置处，来拉结两个外侧钢板，两侧第一个系杆分别位于开洞波形腹板第一个波谷对应位置处，其余每个系杆之间的距离为开洞波形腹板一个周期的长度；若干个钢板剪力墙单元通过焊接外侧钢板形成双层钢板剪力墙，钢板剪力墙单元之间的焊缝方向沿双层钢板组合剪力墙竖直方向；双层钢板剪力墙焊接成型后，再浇筑混凝土，形成开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙。

2.根据权利要求1所述的一种开洞波形腹板加劲的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：开洞波形腹板的具体形状为正弦波浪腹板、三角形波折腹板、梯形波折腹板或直角波折腹板；双层钢板组合剪力墙形状为一字形钢板组合剪力墙、L形钢板组合剪力墙、T形钢板组合剪力墙、Z形钢板组合剪力墙或十字形钢板组合剪力墙。

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