CN111764536A - 一种复合波形钢板剪力墙 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合波形钢板剪力墙，包括第一复合波形钢板、边缘框架以及与所述边缘框架连接的连接板，所述第一复合波形钢板通过所述连接板来与所述边缘框架固接形成剪力墙结构；所述第一复合波形钢板包括二个呈正交排布的具有波纹的波形钢板。该结构能够很好解决钢板剪力墙在实际应用中存在的局限性，承载性能与消能减震性能得到极大提高，很好的克服现有技术中存在的缺陷问题。

Description

一种复合波形钢板剪力墙
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，具体涉及一种复合波形钢板剪力墙。
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。目前常用的钢板剪力墙一般有两种，一种为平钢板剪力墙，另一种为波浪或波折钢板剪力墙。
当以平钢板作为内嵌钢板时具有以下缺点：（1）薄钢板剪力墙抗侧刚度主要由其钢板屈曲后形成的拉力带提供，拉力带的锚固作用会给框架梁柱带来附加外力产生不利作用；（2）薄钢板剪力墙不利于结构体的耗能减震；（3）在反复荷载或者风荷载作用下，薄钢板会由于面外鼓曲而产生巨大声响，影响结构的正常使用性能
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，但是还是有一些不足：（1）波浪或波折钢板剪力墙在反复荷载作用下，会使其极限承载力逐步下降，进而使得消能减震性能逐步变差；（2）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
本发明为了解决钢板剪力墙在实际应用中存在的局限性，提供一种复合波形钢板剪力墙，承载性能与消能减震性能得到极大提高，很好的克服现有技术中存在的缺陷问题。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种复合波形钢板剪力墙，包括第一复合波形钢板、边缘框架以及与所述边缘框架连接的连接板，所述第一复合波形钢板通过所述连接板来与所述边缘框架固接形成剪力墙结构；所述第一复合波形钢板包括二个呈正交排布的具有波纹的波形钢板。
优选，二个所述波形钢板的波谷上设有供螺栓穿过的螺栓孔一。
优选，所述连接板包括第一连接板，所述第一连接板上设有与所述波形钢板波峰宽度大体相同的用以插入第一复合波形钢板内的锯齿状翼缘以及设于锯齿状翼缘上用以通过螺杆连接第一复合波形钢板的螺纹孔。
优选，所述第一连接板还设有用以与所述边缘框架焊接的加强肋。
优选，二个波形钢板之间设有第一保温层以及二个分别设于第一保温层两侧用以与波形钢板外壁抵接的钢板，所述第一保温层与二个所述钢板上均设有供螺栓穿过的螺栓孔二。
优选，所述连接板包括截面呈H型的第二连接板，所述第二连接板上设有具有用以连接第一复合波形钢板的螺纹孔的锯齿状翼缘与长方形翼缘以及腹板，所述腹板上设有孔；所述锯齿状翼缘以及长方形翼缘上均设有加强肋。
优选，二个波形钢板之间设有第二保温层，所述第二保温层上设有用以螺栓连接第一复合波形钢板的螺栓孔三以及设于第二保温层内端部可穿过腹板上孔来连接边缘框架的钢丝网层。
优选，还包括通过在第一复合波形钢板上浇筑混凝土所形成的第二复合波形钢板，所述第二复合波形钢板与第三连接板连接，所述第三连接板上设有第一螺纹孔组以及用以螺纹连接边缘框架的第二螺纹孔组。
优选，所述第二复合波形钢板内设有第二保温层，所述第二保温层内的钢丝网层的端部可穿过所述第一螺纹孔组与所述边缘框架连接。
优选，所述边缘框架为二个对称排布的边缘梁与二个对称排布的边缘柱焊接围成。
本发明的有益效果：本发明提出的一种复合波形钢板剪力墙，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）采用螺栓将两块独立的波形钢板连接形成闭口截面，这种结构的抗弯刚度及扭转刚度高于两块独立的波形钢板抗弯刚度及扭转刚度的和。（3）采用波纹钢板正交的形式，特别是两块厚度较小的钢板正交连接后，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）为了防止在波形钢板开螺栓孔的应力集中，在两块波形钢板之间螺栓连接有较薄钢板，起到加劲肋的作用，防止结构的在整体屈曲。（5）考虑到钢结构的特点，本发明在波形钢板之间设置有保温层，根据不同的复合波形钢板剪力墙以及不同的内嵌波形钢板与梁柱的连接形式，保温层的设置不同。（6）采用第一保温层时，对于不浇筑混凝土的复合波形钢板剪力墙，保温层设置在两块薄钢板之间，薄钢板对保温层起到保护的作用。（7）采用第二种保温层的原因是采用了第二种或第三种连接板，这种连接板的特点是开有一排可供钢丝穿过的孔，第二种保温层在第一种保温层的基础上在保温层内设置有钢丝网层，设置的钢丝网层的端部即四周刚好可以穿过第二种或第三种连接板开设的孔，钢丝网层可以增加保温层的强度，同时钢丝网与边缘框架（边缘梁或边缘柱）连接，可以增强剪力墙的抗侧力能力。（8）对于浇筑有混凝土的第二种复合波形钢板剪力墙，浇筑的混凝土与波形钢板形成一个协调统一的整体，浇筑在波形钢板之间的混凝土起到了第一种复合波形钢板中螺栓连接的薄钢板的作用，防止波形钢板整体屈曲，浇筑在波形钢板外的混凝土起到了保护波形钢板和保温层不受外界环境影响的作用。
附图说明
图1为本发明一种复合波形钢板剪力墙的平面结构图。
图2为本发明一实施例的二个波形钢板正交的结构图。
图3为本发明一实施例的第一连接板的结构图。
图4为本发明一实施例的第一复合波形钢板的结构图。
图5为本发明一实施例的第一保温层的剖面图。
图6为本发明一实施例的第二连接板的结构图。
图7为本发明一实施例的浇筑混凝土的第二复合波形钢板的平面结构图。
图8为本发明一实施例的浇筑混凝土的第二复合波形钢板的剖面图。
图9为本发明一实施例的第二保温层的剖面图。
图10为本发明一实施例的第三连接板的结构图。
图中：
1-第一复合波形钢板；11-波形钢板；12-第二复合波形钢板；2-螺栓孔一；3-边缘框架；31-边缘梁；32-边缘柱；4-连接板；41-第一连接板；42-第二连接板；421-长方形翼缘；422-腹板；4221-孔；43-第三连接板；431-第一螺纹孔组；432-第二螺纹孔组；5-锯齿状翼缘；6-螺纹孔；7-加强肋；81-第一保温层；82-第二保温层；9-钢板；10-钢丝网层。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式，本发明并不限制于该实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“正交”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中的描述中，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图10。本发明实施例的一种复合波形钢板剪力墙，包括第一复合波形钢板1、边缘框架3以及与所述边缘框架3连接的连接板4，所述第一复合波形钢板1通过所述连接板4来与所述边缘框架3固接形成剪力墙结构；所述第一复合波形钢板1包括二个呈正交排布的具有波纹的波形钢板11。
本例中所述第一复合波形钢板1为二个波形钢板11连接组成，作为优选，可以通过在所述波形钢板11的波谷上设有供高强螺栓（图中未示出）穿过的螺栓孔一2，来实现将二个波形钢板11的连接固定。
补充说明，上述在二个波形钢板11的波谷处设置螺栓孔一2，应当理解，是以二个波形钢板11正交（即二个波形钢板11的波纹传播方向相垂直）放置后，二者相贴近或贴合的地方为波谷，在波谷处设置螺栓孔一2通过高强螺栓（图中未示出）穿过后连接固定二个波形钢板11形成该第一复合波形钢板1。
本例中，实施例一：第一复合波形钢板1不浇筑混凝土，所述连接板4的实施方式为第一连接板41，第一复合波形钢板1内设有第一保温层81。具体如下：
请再次参阅图3,具体的，所述第一连接板41上设有与所述波形钢板11波峰宽度大体相同的用以插入第一复合波形钢板1内的锯齿状翼缘5以及设于锯齿状翼缘5上用以通过螺杆连接第一复合波形钢板1的螺纹孔6，这样做的目的是：该第一连接板41与边缘框架3之间通过焊接方式连接，使用时先将第一连接板41上的多个锯齿状翼缘5分别卡入或移动至复合波形钢板上，使锯齿状翼缘5上的螺纹孔6与波形钢板11上的螺栓孔2沿二者的轴向方向大体重合，便于（高强）螺栓（图中未示出）穿过将第一连接板41在第一复合波形钢板1上进行连接固定。
请再次参阅图3。本例中，所述第一连接板41还可以设有用以与所述边缘框架3焊接的加强肋7，这样做的目的是：在第一连接板41的锯齿状翼缘5在第一复合波形钢板1上固定后，可通过设置的加强肋7与边缘框架3焊接的方式来使第一连接板41、边缘框架3、第一复合波形钢板1三者之间连接固定。
请再次参阅图4和图5。本例中，二个波形钢板11之间可以设有第一保温层81以及二个分别设于第一保温层81两侧用以与波形钢板11外壁抵接的钢板9，所述第一保温层81与二个所述钢板9上均设有供螺栓穿过的螺栓孔二（图中未示出），这样做的目的是，该复合波形钢板剪力墙由二个波形钢板11采用高强螺栓连接，为了防止第一复合波形钢板1局部或整体屈曲，在两个波形钢板11之间可设置两块较薄的钢板9，在二个钢板9之间设置有第一保温层81。
补充说明，具体的上述第一保温层81的材料或结构可以为公知技术，主要作用是配合两侧设置的二个较薄的钢板9来弥补在波形钢板11上开螺栓孔2对结构的承载力产生的不利影响，起到加劲肋的作用，防止结构整体屈曲，同时可以保护第一保温层81在受力过程中不会受损。
实施例二：本例中，第一复合波形钢板1不浇筑混凝土，所述连接板4的实施方式为第二连接板42，第一复合波形钢板1内设有第二保温层82。具体如下：
请再次参阅图6。本例中，所述连接板4另一种实施方式可以为截面呈H型的第二连接板42，所述第二连接板42上设有具有用以连接第一复合波形钢板1的螺纹孔6的锯齿状翼缘5与长方形翼缘421以及腹板422，所述腹板422上设有孔4221；所述锯齿状翼缘5以及长方形翼缘421上均设有加强肋7，这样做的目的是，同上述所述，该第二连接板42的多个锯齿状翼缘5上同样设置螺纹孔6来与第一复合波形钢板1上的螺栓孔2相配合供螺栓进行连接，不同的是，该第二连接板42上还设有腹板422以及长方形翼缘421，腹板422上设有孔4221，该孔4221一种作用可以是供第二保温层82内的钢丝网层10的端部穿过后与边缘框架3连接；该长方形翼缘421可以与边缘框架3进行连接增加剪力墙的抗侧力。
请再次参阅图7至图9。本例中，二个波形钢板11之间可以设有第二保温层82，所述第二保温层82上设有用以螺栓连接第一复合波形钢板1的螺栓孔三（图中未示出）以及设于第二保温层82内端部可穿过腹板422上孔4221来连接边缘框架3的钢丝网层10，这样做的目的是，第二保温层82中的钢丝网层10通过在第二连接板42上设置的腹板422的孔4221来连接边缘框架3, 不仅可以避免第二保温层82在受到剪力时受损，而且通过在第二连接板42上开的孔4221与边缘框架3连接可以增加剪力墙的抗侧力。
实施例三：本例中，通过在第一复合波形钢板1上浇筑混凝土形成第二复合波形钢板12，所述连接板4的实施方式为第三连接板43，第二复合波形钢板12内设有第二保温层82。具体如下：
请再次参阅图7至图9。本例中，还可以通过在第一复合波形钢板1上浇筑混凝土所形成的第二复合波形钢板12，所述第二复合波形钢板12与第三连接板43连接，所述第三连接板43上设有第一螺纹孔组431以及用以螺纹连接边缘框架3的第二螺纹孔组432。这样做的目的是：浇筑的混凝土与波形钢板11形成一个协调统一的整体，浇筑在二个波形钢板11之间的混凝土起到了第一复合波形钢板1中的螺栓连接的钢板9的作用，防止波形钢板11整体屈曲，浇筑在波形钢板11外的混凝土起到了保护波形钢板11和第二保温层82不受外界环境影响的作用；第三连接板43上开设有对称的两排螺孔，即第一螺纹孔组431与第二螺纹孔组432，二者分别用以连接边缘框架3与第二保温层82。
补充说明，该混凝土可根据需要选择适宜时间进行浇筑，例如可在安装好第二保温层82或第三连接板43再进行浇筑。
请再次参阅图7至图9。本例中，所述第二复合波形钢板12内可以设有第二保温层82，具体的所述第二保温层82内的钢丝网层10的端部可穿过所述第一螺纹孔组431与所述边缘框架3连接，从而使钢丝网层10不仅可以避免第二保温层82在受到剪力时受损，还可以通过在第三连接板43上开的第一螺纹孔组431与边缘框架3连接增加剪力墙的抗侧力。
本例中，所述边缘框架3可以为二个对称排布的边缘梁31与二个对称排布的边缘柱32焊接围成，具体的该边缘梁31与边缘柱32中，边缘一词是指二者围成一框架在第一复合波形钢板1和第二复合波形钢板12的四周边缘，用以通过连接板4将三者连接固定，配合形成剪力墙结构。
以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员已本发明构思在现有技术上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，都应在本权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：包括第一复合波形钢板（1）、边缘框架（3）以及与所述边缘框架（3）连接的连接板（4），所述第一复合波形钢板（1）通过所述连接板（4）来与所述边缘框架（3）固接形成剪力墙结构；所述第一复合波形钢板（1）包括二个呈正交排布的具有波纹的波形钢板（11）。
2.根据权利要求1所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：二个所述波形钢板（11）的波谷上设有供螺栓穿过的螺栓孔一（2）。
3.根据权利要求1所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：所述连接板（4）包括第一连接板（41），所述第一连接板（41）上设有与所述波形钢板（11）波峰宽度大体相同的用以插入第一复合波形钢板（1）内的锯齿状翼缘（5）以及设于锯齿状翼缘（5）上用以通过螺杆连接第一复合波形钢板（1）的螺纹孔（6）。
4.根据权利要求3所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：所述第一连接板（41）还设有用以与所述边缘框架（3）焊接的加强肋（7）。
5.根据权利要求1所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：二个波形钢板（11）之间设有第一保温层（81）以及二个分别设于第一保温层（81）两侧用以与波形钢板（11）外壁抵接的钢板（9），所述第一保温层（81）与二个所述钢板（9）上均设有供螺栓穿过的螺栓孔二。
6.根据权利要求1所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：所述连接板（4）包括截面呈H型的第二连接板（42），所述第二连接板（42）上设有具有用以连接第一复合波形钢板（1）的螺纹孔（6）的锯齿状翼缘（5）与长方形翼缘（421）以及腹板（422），所述腹板（422）上设有孔（4221）；所述锯齿状翼缘（5）以及长方形翼缘（421）上均设有加强肋（7）。
7.根据权利要求6所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：二个波形钢板（11）之间设有第二保温层（82），所述第二保温层（82）上设有用以螺栓连接第一复合波形钢板（1）的螺栓孔三以及设于第二保温层（82）内端部可穿过腹板（422）上孔（4221）来连接边缘框架（3）的钢丝网层（10）。
8.根据权利要求1所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：还包括通过在第一复合波形钢板（1）上浇筑混凝土所形成的第二复合波形钢板（12），所述第二复合波形钢板（12）与第三连接板（43）连接，所述第三连接板（43）上设有第一螺纹孔组（431）以及用以螺纹连接边缘框架（3）的第二螺纹孔组（432）。
9.根据权利要求8所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：所述第二复合波形钢板（12）内设有第二保温层（82），所述第二保温层（82）内的钢丝网层（10）的端部可穿过所述第一螺纹孔组（431）与边缘框架（3）连接。
10.根据权利要求1所述的一种复合波形钢板剪力墙，其特征在于：所述边缘框架（3）为二个对称排布的边缘梁（31）与二个对称排布的边缘柱（32）焊接围成。
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