CN112392174B - 一种双层削弱型装配式钢板剪力墙结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双层折痕削弱型装配式钢板剪力墙结构，包括：框架体系；正面折痕钢板，固定在所述框架体系的正面；在正面折痕钢板上设置有第一类折痕；反面折痕钢板，固定在所述框架体系的反面；在正面折痕钢板上设置有第二类折痕；所述第一类折痕由具有第一倾斜角度的倾斜折痕和水平折痕构成，其中倾斜折痕和水平折痕均等间距排列；所述第二类折痕由具有第二倾斜角度的倾斜折痕构成；第二类折痕的倾斜折痕也等间距布置；所述第二类折痕的倾斜折痕的正投影穿过第一类折痕中倾斜折痕和水平折痕的交点。本发明折痕钢板剪力墙能够按照规定的形式发生屈服，具有较好的抗侧刚度与承载力，较好的耗能特性与较好的延性，是一种高效的抗震，减震消能构件。

Description

一种双层削弱型装配式钢板剪力墙结构
技术领域
本发明属于结构工程技术领域，特别涉及一种四边连接基于折纸原理的装配式折痕钢板剪力墙。
背景技术
随着我国经济快速发展，国民生活水平不断提高，我国在高层、超高层建筑方面得到了长足的发展。在高层，超高层建筑中，常常运用到钢板剪力墙结构。钢板剪力墙在高层、超高层建筑中多用作主要的抗侧力构件，发挥着至关重要的作用。当地震作用时，钢板剪力墙往往承受着其主要作用，起着抗震耗能的作用，保证建筑结构的安全与稳定。随着地震作用的增大，钢板剪力墙结构中的结构部分容易产生平面外屈曲，导致其结构性能下降。
在目前的具体工程中，为了延缓或防止钢板剪力墙屈曲的发生，提高其结构性能，往往在解耦股上增设加劲肋、在钢板上开缝、开洞、增设防屈曲混凝土板等。但目前的技术需要另外采用外部构件对钢板剪力墙进行加固，使得结构更加复杂，难以批量化工厂生产，而在钢板上开孔、开缝等改进方式，也会明显地削弱钢板剪力墙的极限承载能力和抗侧刚度。因此，目前迫切地需要寻找出一种既能够满足工业化生产又不明显降低钢板剪力墙承载力和抗侧刚度的改进方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于折纸原理的装配式折痕钢板剪力墙，具有较好的极限承载力和抗侧刚度，也保证了良好的抗震耗能性能，同时也适用于工厂工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种双层折痕削弱型装配式钢板剪力墙结构，其特征在于，包括：
框架体系；
正面折痕钢板，固定在所述框架体系的正面；在正面折痕钢板上设置有第一类折痕；
反面折痕钢板，固定在所述框架体系的反面；在反面折痕钢板上设置有第二类折痕；
第二类折痕与第一类折痕的折叠方向相反；
所述第一类折痕由具有第一倾斜角度的倾斜折痕和水平折痕构成，其中倾斜折痕和水平折痕均等间距排列；
所述第二类折痕由具有第二倾斜角度的倾斜折痕构成；第二类折痕的倾斜折痕也等间距布置；
所述第二类折痕的倾斜折痕的正投影穿过第一类折痕中倾斜折痕和水平折痕的交点。
本发明基于折纸原理的装配式折痕钢板剪力墙，位于正面折痕钢板上的第一类折痕和位于反面折痕钢板上的第二类折痕，两类折痕叠加后是一种六折痕构造。每个六折痕构造包括峰线与谷线，共同构成一个形似“平行四边形”的排列形式。在折纸原理中，峰线表示向外翻折的凸折痕，谷线表示向内翻折的凹折痕，在折痕钢板的折痕子单元中，根据峰线与谷线的区别，分别在钢板的正反两边进行挖孔，使钢板正反表面出现代表峰线与谷线的连续的孔线。
所述的折痕子单元的排列角度可以有多种，子单元放置角度可根据受力产生的折叠变形趋势和具体受力方向具体考虑，应以最优受力情况为佳。
本发明通过对钢板进行挖孔处理，折痕钢板剪力墙在侧向荷载的作用下将会有折叠变形的趋势，在所述的折痕子单元中的孔洞处发生预设的变形，进行耗能，实现钢板剪力墙的结构作用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明采用的折痕子单元是根据折纸原理六折痕构造得到，保证钢板剪力墙在预设的空间与作用力内出现塑性铰线，耗能形式与方式可控，加工较密较多的折痕子单元与孔洞，使得折痕较多，极高地提高了耗能性能与延性。采用“平行四边形”形式的折痕形式，分为峰线与谷线在折痕钢板正反两面进行挖孔，能够诱折痕钢板剪力墙产生折叠变形的趋势，在侧向荷载较大的情况下，每个折痕，每个孔洞处都能按照折纸原理，产生塑性铰线，进行耗能，同时保证折痕钢板剪力墙在限定的空间内，防止了目前钢板剪力墙可能发生的剧烈平面外屈曲导致的剪力墙失效和普通剪力墙可能出现的断裂或者裂缝。另一方面，本发明的折痕钢板剪力墙的折痕子单元形式清晰明了，各子单元孔洞形式、走向、长度相同，方便进行工厂工业化生产，且安装后无需增设外加结构进行加固，更适合目前市场的需要。与此同时，本发明的折痕钢板剪力墙还可以根据具体的荷载特征和受力特性修正折痕子单元的排列方式，适用于多种情况。综上所述，本发明的基于折纸原理的折痕钢板剪力墙是一种兼顾较好的抗侧刚度、极限承载力、抗震耗能性能同时又适应工厂工业化生产的高效耗能抗侧力构件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1是基于折纸原理的装配式折痕挖孔钢板剪力墙正面示意图；
图2是基于折纸原理的装配式折痕挖孔钢板剪力墙反面示意图；
图3是基于折纸原理的装配式折痕挖孔钢板剪力墙侧视图；
图4是基于折纸原理的装配式折痕钢板剪力墙的六折痕子单元图；
图5是四个折痕子单元组合图；
图1-3中：1上缘框架梁，2下缘框架梁，3左框架柱，4右框架柱，5正面折痕钢板，6折痕开孔，7上端连接角钢，8下端连接角钢，9连接螺栓，10反面折痕钢板；
图4中：折痕51-54是开孔位于正面钢板的第一类折痕(谷线)，折痕101-1012是开孔位于反面钢板的第二类折痕(峰线)。折点O是内折痕折点，折点P1-P8为边缘折痕折点。
具体实施方式
本发明实施例提供了基于折纸原理的装配式折痕钢板剪力墙，用于提高结构的稳定性与承载力。
为更好地解释与说明本发明的目的、特征、属性与优点，下面结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行完整清晰的描述。下面所述的仅是本发明应用的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在未做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
下面结合附图，对本发明作详细说明：
如图1、图2所示，本发明基于折纸原理的装配式折痕钢板剪力墙，包括：
框架体系；其中框架体系由上边缘框架梁1、下边缘框架梁2，左框架柱3和右框架柱4组合而成。
正面折痕钢板5，固定在框架体系的正面；在正面折痕钢板5上设置有第一类折痕；
反面折痕钢板10，固定在框架体系的反面；在反面折痕钢板10上设置有第二类折痕；
连接折痕钢板与上缘框架的上端连接角钢7；
连接折痕钢板下端与下缘框架梁的下端连接角钢8；
第二类折痕与第一类折痕的折叠方向相反；
第一类折痕由具有第一倾斜角度的倾斜折痕和水平折痕构成，其中倾斜折痕和水平折痕均等间距排列，见图4。
第二类折痕由具有第二倾斜角度的倾斜折痕构成；第二类折痕的倾斜折痕也等间距布置，第二类折痕的倾斜折痕的正投影穿过第一类折痕中倾斜折痕和水平折痕的交点，见图5。
第一类折痕的正投影与第二类折痕在平面上形成连续的六折痕单元；六折痕子单元包括一个六折痕折点O；相交于六折痕折点的六条内折痕52、53、102、105、108、1011；两条平行的内折痕51、54、八个边缘折点P1-P8以及八条外折痕101、103、104、106、107、109、1010、1012；六条内折痕两两共线，包括两条水平的第一类折痕，两条倾斜的第二类折痕和两条倾斜的第一类折痕；八条外折痕也两两共线，包括四条水平的第一类折痕，四条倾斜的第一类折痕。
正面折痕钢板5上加工孔洞形成凸出折痕，反面折痕钢板10上加工孔洞形成凹进折痕。折痕钢板的挖槽或挖孔是根据图4的折痕子单元的基本形式进行的，虚线为谷线即凹进折痕，应在折痕钢板反面进行挖孔，实线为峰线即凸出折痕，应在折痕钢板正面进行挖孔。
多个折痕子单元进行连接时，如图5所示，一共有四个折痕子单元，连接方式如图所示，以左上角折痕子单元为基准，右上角折痕子单元的左边与左上角折痕子单元的右边重叠，左下角的折痕子单元的上边姐与左上角折痕子单元的下边界重叠，右下角的折痕子单元的左边界与左下角的折痕子单元的右边界重叠。
装配式折痕钢板剪力墙的上下两部位分别由连接件与建筑框架体系进行连接，连接件主要为角钢，角钢上有螺栓孔，采用螺栓连接的方式将折痕钢板与框架体系相连接。采用螺栓连接一方面方便安装固定，另一方面又允许螺栓孔处产生微小的位移，允许一定的变形，防止折痕钢板的破坏，同时又能有效地限制钢板的相对滑移。
本发明的上述实施方案并非是对本发明保护范围的限定，凡基于本发明所述内容，通过本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明基本技术思想前提下，对本发明所述结构进行修改、替换，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双层削弱型装配式钢板剪力墙结构，其特征在于，包括：
框架体系；
正面折痕钢板，固定在所述框架体系的正面；在正面折痕钢板上设置有第一类折痕；
反面折痕钢板，固定在所述框架体系的反面；在反面折痕钢板上设置有第二类折痕；
第二类折痕与第一类折痕的折叠方向相反；
所述第一类折痕由具有第一倾斜角度的倾斜折痕和水平折痕构成，其中倾斜折痕和水平折痕均等间距排列；
所述第二类折痕由具有第二倾斜角度的倾斜折痕构成；第二类折痕的倾斜折痕也等间距布置；
所述第二类折痕的倾斜折痕的正投影穿过第一类折痕中倾斜折痕和水平折痕的交点；所述第一类折痕的折痕由位于正面折痕钢板上的连续开孔构成；所述第二类折痕的折痕由位于反面折痕钢板上的连续开孔构成；
具有第一倾斜角度的倾斜折痕的倾斜角度α在30°到50°之间，具有第一倾斜角度的倾斜折痕的倾斜角度β在75°到85°之间。
2.根据权利要求1所述的双层削弱型装配式钢板剪力墙结构，其特征在于，所述框架体系由上边缘框架梁、下边缘框架梁，左框架柱和右框架柱组合而成。
3.根据权利要求2所述的双层削弱型装配式钢板剪力墙结构，其特征在于，还包括：
连接所述折痕钢板与上缘框架的上部连接角钢；
连接所述折痕钢板下端与下缘框架梁的下端连接角钢。
4.如权利要求1所述的一种双层削弱型装配式钢板剪力墙结构，其特征在于，折痕处开孔的孔径应取板厚的2-4倍，孔与孔的间距取板厚2-4倍。
5.如权利要求1所述的一种双层削弱型装配式钢板剪力墙结构，其特征在于，对向放置的正面折痕钢板和反面折痕钢板通过螺栓和角钢进行连接，两个钢板单元之间留有间隙。
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