CN111101624B - 一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙，属于结构工程领域。该钢板剪力墙由若干个钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二交叉焊接形成。本发明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，通过设置波形腹板与系杆对外侧钢板进行细部约束，使得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

一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙
技术领域
本专利涉及一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙，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。
但是钢板剪力墙由于高厚比或宽厚比较大易发生面外局部屈曲，影响其承载能力。钢板剪力墙在受剪时会形成对角的拉应力带，导致与其角部连接的柱承受附加轴力和弯矩作用，从而成为薄弱部位。因此，相关研究发现设置双层钢板可以有效降低轴压比，控制剪力墙厚度，避免使用超厚钢板，使得墙体具有较高的抗侧刚度、极限承载力、良好的延性和耗能能力，具有广阔的应用前景。
目前已有的双层钢板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剪力墙存在的缺陷，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，提出了一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙。该钢板剪力墙采用波形腹板加系杆作为连接构件，将两个外侧钢板划分为区域更小的几个部分，避免钢板发生整体屈曲，从而提高了钢板剪力墙的承载力。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
本发明提出的一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙，属于结构工程领域。旨在改善现有的几类双层钢板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，达到减小双层钢板剪力墙的加工难度，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：
一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙，其特征在于：该双层钢板剪力墙是由若干个带波形腹板的钢板剪力墙单元一和若干个带波形腹板的钢板剪力墙单元二交叉焊接形成。所述的钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二均由两个外侧钢板、与外侧钢板等高的一个波形腹板及若干系杆组成；钢板剪力墙单元中的波形腹板分别与两个外侧钢板焊接，来拉结两个外侧钢板。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——加工困难大。钢板剪力墙单元中的系杆位于波形腹板单侧波谷处，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，使得两个外侧钢板被划分为更小的区域，能够提高双层钢板剪力墙的面外刚度，提高承载力。将若干个钢板剪力墙单元一和若干个钢板剪力墙单元二交叉布置，通过焊接外侧钢板形成对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙；其中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墙体竖直方向。
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更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、受剪时均不承载作用，始终起到拉结双侧钢板的作用，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拉结效果，不利于外侧钢板的受力。
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一和钢板剪力墙单元二；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。
附图说明
图1为一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙的拆分图；
图2为一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙的整体图；
图3为一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙的单元图；
图4为一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙的俯视图；
图5为一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙的剖面图；
图6为一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙的多种布置形式图；
图7为一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板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1～7所示，一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板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；
4——波形腹板；
5——系杆。
如图1～5所示，该专利由若干个钢板剪力墙单元一1和钢板剪力墙单元二2焊接形成双层钢板剪力墙。所述的钢板剪力墙单元均由两个外侧钢板3、波形腹板4及系杆5组成；将波形腹板4居中焊接于外侧钢板3间，系杆5布置在波形腹板的波谷处，拉结前后两块钢板；两种钢板剪力墙单元之间是交叉焊接，且焊缝沿墙体竖直方向。
如图6、7所示，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双层钢板剪力墙、L形双层钢板剪力墙、T形双层钢板剪力墙、Z形双层钢板剪力墙或十字形双层钢板剪力墙。

Claims (3)

1.一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙，其特征在于：该双层钢板剪力墙由若干个带波形腹板的钢板剪力墙单元一和若干个带波形腹板的钢板剪力墙单元二组成；所述的钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二均由两个外侧钢板、与外侧钢板等高的一个波形腹板及若干系杆组成；钢板剪力墙单元中的波形腹板分别与两个外侧钢板焊接，来拉结两个外侧钢板，波形腹板应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证波形腹板的中轴线与外侧钢板的中轴线重合；钢板剪力墙单元中的若干系杆焊接在两个外侧钢板左侧边缘位置处，来拉结两个外侧钢板，系杆沿竖直方向布置，第一根系杆位于波形腹板第一个波谷相应位置处，其余每个系杆之间的距离为波形腹板一个周期的长度；将若干个钢板剪力墙单元一和若干个钢板剪力墙单元二交叉布置，通过焊接外侧钢板形成对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙；其中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双层钢板剪力墙墙体竖直方向；钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二的区别在于波形腹板的布置方向不同，相邻的钢板剪力墙单元一和钢板剪力墙单元二以焊缝为轴线呈轴对称的形状。
2.根据权利要求1所述的一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙，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所述的一种对称布置波形腹板拉结的双层钢板剪力墙，其特征在于：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；所述的双层钢板剪力墙墙体形状为一字形钢板剪力墙、L形钢板剪力墙、T形钢板剪力墙、Z形钢板剪力墙或十字形钢板剪力墙。
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