CN111042395B - 一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙，属于结构工程领域。基于提高剪力墙弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力的理念，在双层钢板剪力墙中创新性引入了一种交错布置的槽形件，改善了墙体的屈曲机制，相邻墙体单元之间的屈曲部位相互错开，使墙体从整体屈曲变为部分墙体单元的局部屈曲，降低了墙体发生整体失稳的可能性；此外，墙体内填混凝土，提高了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。

Description

一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙

技术领域

本专利涉及一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙，属于结构工程领域。

背景技术

随着我国社会的不断进步，我国钢产量已经稳居世界第一，建筑行业用钢也得到了飞速发展。钢结构建筑已经成为我国建筑的重要组成部分，钢框架-剪力墙核心筒结构体系由于自身优势突出，越来越多的被使用到高层建筑当中，剪力墙作为该体系的重要构件，可以采用混凝土剪力墙、钢板剪力墙等，随着时代发展和科学进步，对钢板剪力墙的探究得到了极大重视。钢板剪力墙体系作为一种抗风、抗震性能优良的结构体系一直是一种研究热门的结构形式，在高层建筑结构中有很好的应用。它以较大的初始抗侧刚度，较高的屈曲后抗剪承载力、良好的耗能能力与延性等优点，为多高层钢结构提供了一种良好的抗侧力结构体系选择。许多工程应用表明，采用钢框架-钢板剪力墙的高层建筑具有施工周期短、抗风抗震性能好的优势，是具有良好发展前景的高层建筑抗侧力结构体系，也是对旧有建筑，特别是对高烈度地震区的建筑进行抗震加固的理想选择，并将会越来越多地应用于工程结构中。

由于剪力墙整体面积较大，在竖向荷载及水平荷载的作用下，容易发生整体的屈曲，失去承载能力；并且由于其面积较大，难以针对性的量产适用大多数结构的剪力墙构件。

为克服上述问题，本专利基于提高剪力墙弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力的理念，提出了一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙。该组合剪力墙由钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二交叉焊接成型的双层钢板剪力墙和一体浇筑的混凝土组成，钢板剪力墙单元包括两个外侧钢板和若干个槽形件及若干系杆，由于槽形件的拉结作用，可以改变整个墙体的屈曲模式，使墙体的整体屈曲变为槽形件间的局部屈曲，外侧钢板的包裹同样抑制了混凝土裂缝的开展，两者的共同作用提高了墙体的整体承载力。剪力墙单元的使用使整体墙的安装更加快速，布置方式更为灵活、施工便捷且质量容易保证。

发明内容

本发明提出的一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙，属于结构工程领域。通过若干个“背靠背”焊接连接的槽形件拉结两块外侧钢板形成钢板剪力墙元，通过钢板剪力墙单元拼接并在钢板之间浇筑混凝土形成整体的组合剪力墙，提高整体承载力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

该组合剪力墙由若干个带槽形件的钢板剪力墙单元一和相同数量的带槽形件的钢板剪力墙单元二交叉焊接成形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一和钢板剪力墙单元二均包括前后对称的外侧钢板一和外侧钢板二，若干个槽形件及其中起连接作用的系杆；钢板剪力墙单元中一半槽形件的两翼缘与外侧钢板一焊接，另一半槽形件的两翼缘与外侧钢板二焊接，然后焊接对应位置槽形件的腹板使其以“背靠背”的形状连接在一起，槽形件应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证槽形件的中轴线与外侧钢板的中轴线重合，单个钢板剪力墙单元中的槽形件沿外侧钢板长度方向等距布置；系杆两端分别焊接在槽形件一和槽形件二上，用来拉结两外侧钢板；将钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二交叉布置，通过焊接外侧钢板形成双层钢板剪力墙；钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二之间的焊缝方向沿外侧钢板长度方向；双层钢板剪力墙焊接成型后，再浇筑混凝土，形成槽形件拉结的双层钢板组合剪力墙。

相邻钢板剪力墙单元中槽形件沿外侧钢板长度方向交错布置是指在钢板剪力墙单元一中第一个槽形件的焊接从外侧钢板端部开始，对每个槽形件进行间断式焊接，而在钢板剪力墙单元二中，第一个槽形件的焊接位置离外侧钢板端部的距离为一个槽形件的高度，然后对每个槽形件进行间断式焊接。

本专利的优点主要表现在以下几个方面：

1、在双层钢板内填混凝土组合剪力墙中，内部两层钢板之间的连接一直是较难解决的问题，本专利通过设置钢板剪力墙单元这一构件，有效保证了内部和边缘部分连接方式一致，在受力过程中不会出现由于连接的薄弱区导致的局部墙体破坏。

2、在双层钢板剪力墙中创新性引入了槽形件，槽形件腹板与外侧钢板直接参与剪力墙抗侧，同时，槽形件翼缘对外侧钢板起到明显拉结作用，有效提升了外侧钢板弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力；故设计时槽形件的腹板宽度也可显著大于槽形件之间的水平间距，便于各区格间板件的弹性屈曲荷载相近，有效提升了钢板剪力墙的经济性。此外，在钢板剪力墙单元中上下槽形件之间，除了用外侧钢板连接之外，还设置了若干斜向布置的系杆连接，以此组成稳定的桁架式钢板剪力墙单元，避免在钢板剪力墙在受压过程中内部构件连接处的失效，也正是由于槽形件、系杆、钢板与混凝土的接触面更大，才能更有效的加强钢板与混凝土之间的粘结作用，提升组合剪力墙的整体性。

3、相邻钢板剪力墙单元中的槽形件沿外侧钢板长度方向交错布置，改善了墙体的屈曲机制，相邻墙体单元之间的屈曲部位相互错开，不在同一条水平线上，使墙体从整体屈曲变为部分墙体单元的局部屈曲，降低了墙体发生整体失稳的可能性，同时增强了墙体的整体承载力。

4、外侧钢板和内部的槽形件相互作用，提高了墙体的整体承载力。一方面，在承受压力或承受剪力的过程中，两个外侧钢板容易发生单波屈曲失稳，通过“背靠背”连接的槽形件拉结两个外侧钢板，可以限制钢板向外侧的鼓曲变形或向内侧的屈曲变形。另一方面，槽形件也可以充当核心受力构件，外侧钢板起到连接各卷边槽钢的作用，组成多重受弯抗侧力构件，达到类似在墙体中埋钢骨的效果，提高墙体的抗侧承载力和抗压承载力。另外，通过混凝土的作用，可以同时抑制外侧钢板向内侧的屈曲变形；另一方面，外侧钢板可以抑制混凝土裂缝的开展，进一步提高墙体承载力。

5、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。

6、新型钢板组合剪力墙布置方式更为灵活，由于墙体的面积较大，传统的钢板墙使用钢板尺寸较大，不管是运输还是安装都存在很多不便。在本专利中使用钢板剪力墙单元的形式在现场进行拼接成整体墙体，可以满足不同尺寸和形式的要求。

7、本专利在施工过程中有很大一部分工作可以在工厂内完成，极大的缩短了施工工期，有效的避免了现场施工中可能出现的失误，同时还减轻了施工现场的环境污染。

附图说明

图1为一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙的示意图；

图2为一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙的俯视图；

图3为一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙的纯钢板部分示意图；

图4为一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙的槽形件布置方式图；

图5为一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙的剪力墙单元示意图；

图6为一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙的剪力墙单元侧视图；

图7为一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙的墙体形状示意图。

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，一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙

包括以下构件。

1——钢板剪力墙单元一；

2——钢板剪力墙单元二；

3——外侧钢板一；

4——外侧钢板二；

5——槽形件一；

6——槽形件二；

7——混凝土；

8——系杆。

如图1～6所示，一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙,其特征在于：该组合剪力墙由若干个带槽形件的钢板剪力墙单元一1和相同数量的带槽形件的钢板剪力墙单元二2交叉焊接成形的双层钢板剪力墙和一体浇筑的混凝土7组成；所述的钢板剪力墙单元一1和钢板剪力墙单元二2均包括前后对称的外侧钢板一3和外侧钢板二4，若干个槽形件及其中起连接作用的系杆8；钢板剪力墙单元中槽形件一5的两翼缘与外侧钢板一1焊接，槽形件二6的两翼缘与外侧钢板二2焊接，然后焊接对应位置槽形件的腹板使其以“背靠背”的形状连接在一起，槽形件应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证槽形件的中轴线与外侧钢板的中轴线重合，单个钢板剪力墙单元中的槽形件沿外侧钢板长度方向等距布置，相邻两个钢板剪力墙单元中的槽形件沿外侧钢板长度方向交错布置；系杆8一端同时焊接在槽形件一5和外侧钢板一3上，另一端同时焊接在槽形件二6和外侧钢板二4上，用来拉结两外侧钢板；将钢板剪力墙单元一1和钢板剪力墙单元二2交叉布置，通过焊接外侧钢板形成双层钢板剪力墙；钢板剪力墙单元一1和钢板剪力墙单元二2之间的焊缝方向沿外侧钢板长度方向；双层钢板剪力墙焊接成型后，再浇筑混凝土7，形成槽形件拉结的双层钢板组合剪力墙。

如图7所示，所述的墙体形状具体为一字形组合剪力墙、L形组合剪力墙、T形组合剪力墙、Z形组合剪力墙或十字形组合剪力墙。

Claims (5)

1.一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：该组合剪力墙由若干个带槽形件的钢板剪力墙单元一和相同数量的带槽形件的钢板剪力墙单元二交叉焊接成形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一和钢板剪力墙单元二均包括前后对称的外侧钢板一和外侧钢板二，若干个槽形件一、相同数量的槽形件二及其中起连接作用的系杆；钢板剪力墙单元中槽形件一的两翼缘与外侧钢板一焊接，槽形件二的两翼缘与外侧钢板二焊接，然后焊接对应位置槽形件一和槽形件二的腹板使其以“背靠背”的形状连接在一起，槽形件应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证槽形件的中轴线与外侧钢板的中轴线重合，单个钢板剪力墙单元中的槽形件沿外侧钢板长度方向等距布置，相邻两个钢板剪力墙单元中的槽形件沿外侧钢板长度方向交错布置；单根系杆斜向布置，一端同时焊接在槽形件一和外侧钢板一上，另一端同时焊接在槽形件二和外侧钢板二上，用来拉结两外侧钢板，外侧钢板、槽形件和系杆形成桁架式结构；将钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二交叉布置，通过焊接外侧钢板形成双层钢板剪力墙；钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二之间的焊缝方向沿外侧钢板长度方向；双层钢板剪力墙焊接成型后，再浇筑混凝土，形成槽形件拉结的双层钢板组合剪力墙。

2.根据权利要求1所述的一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：钢板剪力墙单元一与钢板剪力墙单元二之间的交叉焊接是指按照“钢板剪力墙单元一——钢板剪力墙单元二——钢板剪力墙单元一”的顺序布置。

3.根据权利要求1所述的一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：相邻钢板剪力墙单元中槽形件沿外侧钢板长度方向交错布置是指在钢板剪力墙单元一中第一个槽形件的焊接从外侧钢板端部开始，对每个槽形件进行间断式焊接，而在钢板剪力墙单元二中，第一个槽形件的焊接位置离外侧钢板端部的距离为一个槽形件的高度，然后对每个槽形件进行间断式焊接。

4.根据权利要求1所述的一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：系杆布置在钢板剪力墙单元中上下相邻的槽形件之间，每两个相邻的槽形件之间布置两个系杆，两个系杆分别在槽形件两侧翼缘位置处，系杆一端焊接在槽形件一下端，另一端焊接在槽形件二的上端。

5.根据权利要求1所述的一种槽形件桁架式拉结的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：所述的剪力墙形状具体为一字形组合剪力墙、L形组合剪力墙、T形组合剪力墙、Z形组合剪力墙或十字形组合剪力墙。

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