CN111075052B - 一种角部可耗能的波纹钢板墙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种角部可耗能的波纹钢板墙，包括波纹钢板墙，所述波纹钢板墙是由一体化成型的外围平面钢板和中心波纹钢板组成，所述中心波纹钢板的波纹轨迹为规则的椭圆形状；所述外围平面钢板的两侧分别固接有相应的边缘柱，所述边缘柱为方钢管混凝土柱构件，所述方钢管混凝土柱构件是由矩形冷弯空心型钢内部填充混凝土形成，所述外围平面钢板的左右两侧分别焊接到相应的矩形冷弯空心型钢的内侧面，所述矩形冷弯空心型钢的上下两端分别成一体化设置有一组相应的端板，所述端板分别通过相应的消能键固定连接到固接于框架梁的连接板上。本发明能够同时有效应对竖向受力和横向受力而不产生过度变形，且能够有效防止角部连接撕裂。

Description

一种角部可耗能的波纹钢板墙
技术领域
本发明涉及一种波纹钢板墙，具体是指一种角部可耗能的波纹钢板墙。
背景技术
现有的钢板墙一般均采用平钢板，由于平钢板的面外刚度很小，在较小水平力作用下就会发生面外屈曲，导致其刚度小、滞回性能有限。在地震发生之后，钢板墙容易产生变形，若变形不严重，则需进行一定的修复工作才可再次利用，但若变形较为严重，则无法修复，需更换内置钢板。更换内置钢板，一来更换作业难度大，二来会导致成本出现较大的增加。目前解决该问题的最常规做法就是采用面外约束板或者加劲肋的方式来提高此类构件的面外刚度，但这样的做法存在经济性降低、加工复杂等一系列问题。为了进一步解决钢板墙的变形问题，专利号为“CN201810506152.7”的发明专利公开了“一种承重耗能双功能波纹钢板墙”，其通过位于中央的无屈曲波纹钢板耗能墙与两侧的方钢管混凝土柱构件配合，形成具有集竖向和抗剪承载力大、经济性好的承重耗能波纹钢板墙，无屈曲波纹钢板耗能墙还可允许适当横向变形来消耗地震作用。
通过无屈曲波纹钢板耗能墙的设置，虽然一定程度上提高了竖向和抗剪承载力，还能允许适当横向变形来消耗地震作用。但是相比于传统钢板墙而言，其竖向的支撑受力能力就相对小的多，导致其竖向支撑效果得不到保障。最主要的是地震过程中，并不是只有竖向的震动，地震过程中，先后会出现地震纵波和地震横波。当无屈曲波纹钢板在竖向受力形成挤压变形的同时，又受到来自横向的受力时，就极容易产生难以恢复的变形，特别在较强烈的地震下，无屈曲波纹钢板产生无法修复的变形的概率极高。还有就是整个无屈曲波纹钢板耗能墙的受力过程中，最大应力一般发生在角部，容易出现应力集中，最终会导致角部连接撕裂而致使无屈曲波纹钢板耗能墙失效。
因此，研发一款能够同时有效应对竖向受力和横向受力而不产生过度变形，且具有较高的竖向支撑效果，并能够有效防止角部连接撕裂的角部可耗能的波纹钢板墙是本发明的研究目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种角部可耗能的波纹钢板墙，该角部可耗能的波纹钢板墙能够有效解决上述现有技术存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种角部可耗能的波纹钢板墙，包括波纹钢板墙，所述波纹钢板墙是由一体化成型的外围平面钢板和中心波纹钢板组成，所述中心波纹钢板的波纹轨迹为规则的椭圆形状；所述外围平面钢板的两侧分别固接有相应的边缘柱，所述边缘柱为方钢管混凝土柱构件，所述方钢管混凝土柱构件是由矩形冷弯空心型钢内部填充混凝土形成，所述外围平面钢板的左右两侧分别焊接到相应的矩形冷弯空心型钢的内侧面，所述矩形冷弯空心型钢的上下两端分别成一体化设置有一组相应的端板，所述端板分别通过相应的消能键固定连接到固接于框架梁的连接板上。
所述连接板采用槽刚制备而成，连接板顶部通过多个相应的高强螺栓固接到框架梁上，所述消能键的芯材横截面为正六边形状，消能键的芯材两端的上下两侧分别成一体化设置有相应的上侧安装板和下侧安装板，所述上侧安装板和下侧安装板分别通过相应的高强螺栓固定连接到相应的连接板和端板上。
所述外围平面钢板的上下两侧分别卡接到相应的连接板上，并通过多个并排设置的高强度螺栓有效将外围平面钢板的上下两侧锁紧安装到相应的连接板上。
所述中心波纹钢板的波纹形式为梯形波纹，中心波纹钢板的波纹包含水平段和斜向段。
所述水平段与斜向段的夹角不小于45°，水平段的长度与斜向段的长度均不小于100mm。
本发明的优点：
1)本发明的波纹钢板墙是由一体化成型的外围平面钢板和中心波纹钢板组成，中心波纹钢板的波纹轨迹为规则的椭圆形状。将中心波纹钢板的波纹轨迹设置成规则的椭圆形状，其波纹间的缓冲作用依然可允许适当的变形来消耗外部受力，最主要的是其竖向受力的过程中，受力会及时向两侧分散，而不单单只是通过波纹间的缓冲受力来实现竖向承载力。通过受力点的增加，可有效在实现消耗外部受力的基础上，提高本发明的防变形能力和有效确保本发明具有较高的竖向支撑效果。而地震产生时，纵向地震波所导致的波纹钢板墙的竖向受力还没完全消耗之前，随之而来的横向地震波便又在波纹钢板墙的横向上形成作用力，竖向受力和横向受力可在椭圆形状的波纹轨迹上产生互相作用，不仅不会因为不同向的受力而导致变形量增加，反而能够提升外部受力的消耗能力，从而大幅降低本发明在地震中产生过度变形的概率。
2)本发明的矩形冷弯空心型钢的上下两端分别成一体化设置有一组相应的端板，端板分别通过相应的消能键固定连接到固接于框架梁的连接板上。通过在在波纹钢板墙的四角处设置消能键，不仅可以避免角部发生破坏，同时可以通过消能键的屈服变形而耗散地震能量，保护主体结构。且消能键体型小，震后更换十分方便，且消能键体本身具有良好的可恢复性。
3)本发明的消能键的芯材横截面为正六边形状。将消能键的芯材设置成正六边形，可有效适应各个方向的受力，有效提高其发生屈服变形的效果，从而提高耗散地震能量的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本图1中的A-A剖视图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
参考图1-2，一种角部可耗能的波纹钢板墙，包括波纹钢板墙1，所述波纹钢板墙1是由一体化成型的外围平面钢板101和中心波纹钢板102组成(本实施例中的外围平面钢板101和中心波纹钢板102可通过一体化铸造加工成型)，所述中心波纹钢板102的波纹轨迹为规则的椭圆形状。将中心波纹钢板102的波纹轨迹设置成规则的椭圆形状，其波纹间的缓冲作用依然可允许适当的变形来消耗外部受力，最主要的是其竖向受力的过程中，受力会及时向两侧分散，而不单单只是通过波纹间的缓冲受力来实现竖向承载力。通过受力点的增加，可有效在实现消耗外部受力的基础上，提高本发明的防变形能力和有效确保本发明具有较高的竖向支撑效果。而地震产生时，纵向地震波所导致的波纹钢板墙1的竖向受力还没完全消耗之前，随之而来的横向地震波便又在波纹钢板墙1的横向上形成作用力，竖向受力和横向受力可在椭圆形状的波纹轨迹上产生互相作用，不仅不会因为不同向的受力而导致变形量增加，反而能够提升外部受力的消耗能力，从而大幅降低本发明在地震中产生过度变形的概率。
所述外围平面钢板101的两侧分别固接有相应的边缘柱2，所述边缘柱2为方钢管混凝土柱构件，所述方钢管混凝土柱构件是由矩形冷弯空心型钢201内部填充混凝土202形成，所述外围平面钢板101的左右两侧分别焊接到相应的矩形冷弯空心型钢201的内侧面，所述矩形冷弯空心型钢201的上下两端分别成一体化设置有一组相应的端板3，所述端板3分别通过相应的消能键4固定连接到固接于框架梁5的连接板6上。通过在在波纹钢板墙1的四角处设置消能键4，不仅可以避免角部发生破坏，同时可以通过消能键4的屈服变形而耗散地震能量，保护主体结构。且消能键体4型小，震后更换十分方便，且消能键体4本身具有良好的可恢复性。
所述连接板6采用槽刚制备而成，连接板6顶部通过多个相应的高强螺栓固接到框架梁5上，所述消能键4的芯材横截面为正六边形状，消能键4的芯材两端的上下两侧分别成一体化设置有相应的上侧安装板7和下侧安装板8，所述上侧安装板7和下侧安装板8分别通过相应的高强螺栓固定连接到相应的连接板6和端板3上。将消能键4的芯材设置成正六边形，可有效适应各个方向的受力，有效提高其发生屈服变形的效果，从而提高耗散地震能量的作用。
所述外围平面钢板101的上下两侧分别卡接到相应的连接板6上，并通过多个并排设置的高强度螺栓有效将外围平面钢板101的上下两侧锁紧安装到相应的连接板6上。
所述中心波纹钢板102的波纹形式为梯形波纹，中心波纹钢板102的波纹包含水平段1021和斜向段1022。
所述水平段1021与斜向段1022的夹角为45°，水平段1021的长度与斜向段1022的长度均为120mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种角部可耗能的波纹钢板墙，包括波纹钢板墙(1)，其特征在于：
所述波纹钢板墙(1)是由一体化成型的外围平面钢板(101)和中心波纹钢板(102)组成，所述中心波纹钢板(102)的波纹轨迹为规则的椭圆形状；
所述外围平面钢板(101)的两侧分别固接有相应的边缘柱(2)，所述边缘柱(2)为方钢管混凝土柱构件，所述方钢管混凝土柱构件是由矩形冷弯空心型钢(201)内部填充混凝土(202)形成，所述外围平面钢板(101)的左右两侧分别焊接到相应的矩形冷弯空心型钢(201)的内侧面，所述矩形冷弯空心型钢(201)的上下两端分别成一体化设置有一组相应的端板(3)，所述端板(3)分别通过相应的消能键(4)固定连接到固接于框架梁(5)的连接板(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种角部可耗能的波纹钢板墙，其特征在于：所述连接板(6)采用槽刚制备而成，连接板(6)顶部通过多个相应的高强螺栓固接到框架梁(5)上，所述消能键(4)的芯材横截面为正六边形状，消能键(4)的芯材两端的上下两侧分别成一体化设置有相应的上侧安装板(7)和下侧安装板(8)，所述上侧安装板(7)和下侧安装板(8)分别通过相应的高强螺栓固定连接到相应的连接板(6)和端板(3)上。
3.根据权利要求1所述的一种角部可耗能的波纹钢板墙，其特征在于：所述外围平面钢板(101)的上下两侧分别卡接到相应的连接板(6)上，并通过多个并排设置的高强度螺栓有效将外围平面钢板(101)的上下两侧锁紧安装到相应的连接板(6)上。
4.根据权利要求1所述的一种角部可耗能的波纹钢板墙，其特征在于：所述中心波纹钢板(102)的波纹形式为梯形波纹，中心波纹钢板(102)的波纹包含水平段(1021)和斜向段(1022)。
5.根据权利要求4所述的一种角部可耗能的波纹钢板墙，其特征在于：所述水平段(1021)与斜向段(1022)的夹角不小于45°，水平段(1021)的长度与斜向段(1022)的长度均不小于100mm。
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