CN112411806A - 一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构 - Google Patents

一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构 Download PDF

Info

Publication number
CN112411806A
CN112411806A CN202011356880.8A CN202011356880A CN112411806A CN 112411806 A CN112411806 A CN 112411806A CN 202011356880 A CN202011356880 A CN 202011356880A CN 112411806 A CN112411806 A CN 112411806A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
plate
energy dissipation
steel plate
corrugated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011356880.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王威
王冰洁
苏三庆
罗麒锐
孙壮壮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Architecture and Technology
Original Assignee
Xian University of Architecture and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Architecture and Technology filed Critical Xian University of Architecture and Technology
Priority to CN202011356880.8A priority Critical patent/CN112411806A/zh
Publication of CN112411806A publication Critical patent/CN112411806A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/56—Load-bearing walls of framework or pillarwork; Walls incorporating load-bearing elongated members
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/56—Load-bearing walls of framework or pillarwork; Walls incorporating load-bearing elongated members
    • E04B2/58—Load-bearing walls of framework or pillarwork; Walls incorporating load-bearing elongated members with elongated members of metal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

本发明属于土木工程抗震领域与减震领域，涉及了一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，层间耗能支撑的上方和下方均设有钢梁，上部波纹钢板设置于层间耗能支撑与上方的钢梁之间，上部波纹钢板的上下两端分别与上方的钢梁以及层间耗能支撑连接，下部波纹钢板设置于层间耗能支撑与下方的钢梁之间，下部波纹钢板的上下两端分别与下方的钢梁一级层间耗能支撑连接，钢梁和层间耗能支撑的两端均设有钢柱，钢梁的两端和层间耗能支撑的两端均与两端的钢柱连接。本发明以波纹钢板作为第一道耗能防线，层间耗能支撑作为第二道耗能防线，框架作为第三道耗能防线，减震效果好，并可实现梯度耗能和可更换的目的。

Description

一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构
技术领域
本发明属于土木工程抗震与减震领域，具体涉及一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构。
背景技术
剪力墙在房屋中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载，防止结构剪切破坏。结构减震被动控制是近年来应用于土木工程领域的一种抵御地震作用的有效手段，其基于结构控制的概念，突破了传统的依靠结构本身延性来消耗地震能量的抗震方法，主要依靠外加的消能控制装置来消耗地震能量，减小甚至消除主体结构的破坏，可显著提高剪力墙结构的抗震性能。据此，国内外学者将结构控制的理念应用于剪力墙结构中，先后提出了多种形式的耗能剪力墙，如耗能连梁剪力墙、带缝剪力墙、摇摆耗能剪力墙及组合填充耗能剪力墙等。但以往的耗能减震剪力墙多为钢筋混凝土剪力墙或者普通钢板剪力墙，存在面外易屈曲的问题，耗能效果还有待提高。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，本发明具有面外刚度较大、耗能效果较优的特点。
本发明采用的技术方案如下：
一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，包括钢柱、钢梁、层间耗能支撑、上部波纹钢板和下部波纹钢板，层间耗能支撑的上方和下方均设有钢梁，上部波纹钢板设置于层间耗能支撑与上方的钢梁之间，上部波纹钢板的上下两端分别与上方的钢梁以及层间耗能支撑连接，下部波纹钢板设置于层间耗能支撑与下方的钢梁之间，下部波纹钢板的上下两端分别与下方的钢梁以及层间耗能支撑连接，钢梁和层间耗能支撑的两端均设有钢柱，钢梁的两端和层间耗能支撑的两端均与两端的钢柱连接。
优选的，上部波纹钢板和下部波纹钢板水平方向的两端均设有弧形缺口；
或者，上部波纹钢板和下部波纹钢板竖直方向的两端均设有弧形缺口；
或者，上部波纹钢板和下部波纹钢板水平方向的两端以及竖直方向的两端均设有弧形缺口。
优选的，上部波纹钢板采用横波波纹板或竖波波纹板。
优选的，下部波纹钢板采用横波波纹板或竖波波纹板。
优选的，层间耗能支撑包括上翼缘板、下翼缘板和软钢连续折板，上翼缘板设置于下翼缘板的上方，软钢连续折板设置于上翼缘板和下翼缘板之间，软钢连续折板的波峰和波谷分别与上翼缘板和下翼缘板焊接，上翼缘板和下翼缘板之间在软钢连续折板的两端位置分别设置有矩形加劲肋，矩形加劲肋的上下两端分别与上翼缘板和下翼缘板焊接；上翼缘板和下翼缘板的两端通过角钢和高强螺栓与两侧的钢柱连接，角钢的内侧焊接有三角形加劲肋。
优选的，软钢连续折板包括若干单元，每个单元的形状为V形或W形，所有单元首位依次焊接。
优选的，钢梁为H型钢梁，钢梁的凹槽内沿钢梁的长度方向设有若干矩形加劲肋，钢梁的凹槽内在钢柱的边缘正对位置设置有矩形加劲肋，矩形加劲肋与钢梁的翼边及腰焊接。
优选的，钢柱为H型钢柱，钢柱凹槽的两端连接有槽钢，槽钢的两条边通过高强螺栓与钢柱的翼边连接，槽钢底面通过高强螺栓与钢梁的底部连接；钢柱的凹槽内在层间耗能支撑端部的上部和下部正对位置设置有矩形加劲肋，矩形加劲肋与钢柱的翼边及腰焊接。
优选的，上部波纹钢板与钢梁以及与层间耗能支撑之间均通过角钢和高强螺栓连接；下部波纹钢板与钢梁以及与层间耗能支撑之间均通过角钢和高强螺栓连接，上部波纹钢板和下部波纹钢板的弯折角度为135°；上部波纹钢板与下部波纹钢板的材质为Q235钢，上部波纹钢板与下部波纹钢板的相对高厚比满足如下关系：
λ≤600
Figure BDA0002802859180000031
式中：λ为上部波纹钢板与下部波纹钢板的相对高厚比；
He为上部波纹钢板与下部波纹钢板的高度(mm)；
tw为上部波纹钢板与下部波纹钢板的厚度(mm)；
εk为钢号修正系数，取
Figure BDA0002802859180000032
fy为钢材的屈服强度(N/mm2)。
优选的，上方的钢梁在上部波纹钢板的两侧垂直连接有方钢管，方钢管的上端与钢梁底部焊接，方钢管的底部焊接有钢垫板，钢垫板上连接有SMA弹簧，SMA弹簧的上下两端均设为螺纹段，SMA弹簧的上端通过高强螺母安装于钢垫板，SMA弹簧下端通过高强螺母安装于层间耗能支撑。
本发明具有如下有益效果：
本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构中，通过上部波纹钢板和下部波纹钢板作为阻尼构件以抵抗水平荷载，同时，使用上部波纹钢板和下部波纹钢板增加了面外阻尼墙的刚度，克服了平钢板易面外屈曲的不足，增强了整体的抗剪承载力和面外稳定性。层间耗能支撑将上部波纹钢板和下部波纹钢板隔开，起到分散耗能和隔震的作用，同时还可作为耗能构件来消耗地震力。本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构中，上部波纹钢板和下部波纹钢板作为第一道耗能防线，层间耗能支撑作为第二道耗能防线，由钢柱和钢梁形成的框架作为第三道耗能防线，在地震作用下整个结构可实现梯度耗能。综上，本发明具有面外刚度较大、耗能效果较优的特点。
附图说明
图1为本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构在实施例1中的正立面示意图。
图2为本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构在实施例1中的结构组装示意图。
图3为本发明实施例中H型钢柱的局部结构示意图。
图4为本发明实施例中H型钢梁的局部结构示意图。
图5(a)为本发明实施例中波纹钢板的结构示意图。
图5(b)为图5(a)的侧面示意图。
图6(a)为本发明实施例中矩形加劲肋的结构示意图。
图6(b)为本发明实施例中三角形加劲肋的结构示意图。
图7为本发明实施例中槽钢的结构示意图。
图8为本发明实施例中角钢的结构示意图。
图9为本发明实施例中高强螺栓的结构示意图。
图10为本发明实施例中方钢管的结构示意图。
图11为本发明实施例中SMA弹簧的结构示意图。
图12为本发明实施例中层间耗能支撑的结构示意图。
图13为本发明实施例中软钢连续折板的结构示意图。
图14为本发明实施例中波纹钢板与H型钢梁连接节点的细部构造图。
图15为本发明实施例中层间耗能支撑端部节点的细部构造图。
图16为本发明实施例中梁柱连接节点的细部构造图。
图17(a)为本发明实施例中优化竖向波纹钢板的结构示意图。
图17(b)为图17(a)所示竖向波纹钢板的俯视图。
图18为本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构在实施例2中的正立面示意图。
图19为本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构在实施例3中的正立面示意图。
图20为本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构在实施例4中的正立面示意图。
图中：1-钢柱，2-钢梁，3-上部波纹钢板，4-下部波纹钢板，5-槽钢，6-角钢，7-矩形加劲肋，8-三角形加劲肋，9-高强螺栓，10-方钢管，11-SMA弹簧，12-上翼缘板，13-下翼缘板， 14-软钢连续折板，15-钢垫板，16-上部两侧优化竖波钢板，17-下部两侧优化竖波钢板，18-上部四边优化横波钢板，19-下部四边优化横波钢板，20-上部四边优化竖波钢板，21-下部四边优化竖波钢板，22-弧形缺口。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图来说明本发明的实施方式。
本说明书附图所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的条件，故不具技术上的实质意义。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能覆盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的条件下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参见图1、图2、图18-图20，本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，包括钢柱1、钢梁2、层间耗能支撑、上部波纹钢板3和下部波纹钢板4，层间耗能支撑的上方和下方均设有钢梁2，上部波纹钢板3设置于层间耗能支撑与上方的钢梁之间，上部波纹钢板3的上下两端分别与上方的钢梁以及层间耗能支撑连接，下部波纹钢板4设置于层间耗能支撑与下方的钢梁之间，下部波纹钢板4的上下两端分别与下方的钢梁以及层间耗能支撑连接，钢梁2和层间耗能支撑的两端均设有钢柱1，钢梁2的两端和层间耗能支撑的两端均与两端的钢柱连接。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图5(a)、图17(a)、图18-图20，上部波纹钢板3和下部波纹钢板4水平方向的两端均设有弧形缺口22；
或者，上部波纹钢板3和下部波纹钢板4竖直方向的两端均设有弧形缺口22；
或者，上部波纹钢板3和下部波纹钢板4水平方向的两端以及竖直方向的两端均设有弧形缺口22。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图5(a)、图17(a)、图17(b)、图18- 图20，上部波纹钢板3采用横波波纹板或竖波波纹板。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图5(a)、图17(a)、图17(b)、图18- 图20，下部波纹钢板4采用横波波纹板或竖波波纹板。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图6(b)、图7、图8、图9、图12、图13、图15、图18-图20，层间耗能支撑包括上翼缘板12、下翼缘板13和软钢连续折板14，上翼缘板12设置于下翼缘板13的上方，软钢连续折板14设置于上翼缘板12和下翼缘板13之间，软钢连续折板14的波峰和波谷分别与上翼缘板12和下翼缘板13焊接，上翼缘板12和下翼缘板13之间在软钢连续折板14的两端位置分别设置有矩形加劲肋7，矩形加劲肋7的上下两端分别与上翼缘板12和下翼缘板13焊接；上翼缘板12和下翼缘板13的两端通过角钢6和高强螺栓9与两侧的钢柱连接，角钢6的内侧焊接有三角形加劲肋8。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图12、图13、图15、图18-图20，软钢连续折板14包括若干单元，每个单元的形状为V形或W形，所有单元首位依次焊接。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图4、图6(a)、图15、图18-图20，钢梁 2为H型钢梁，钢梁2的凹槽内沿钢梁2的长度方向设有若干矩形加劲肋7，钢梁2的凹槽内在钢柱1的边缘正对位置设置有矩形加劲肋7，矩形加劲肋7与钢梁2的翼边及腰焊接。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图3、图4、图6(a)、图15、图16、图18-图 20，钢柱1为H型钢柱，钢柱1凹槽的两端连接有槽钢5，槽钢5的两条边通过高强螺栓9与钢柱1的翼边连接，槽钢5底面通过高强螺栓9与钢梁2的底部连接；钢柱1的凹槽内在层间耗能支撑端部的上部和下部正对位置设置有矩形加劲肋7，矩形加劲肋7与钢柱1的翼边及腰焊接。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图5(b)、图14、图18-图20，上部波纹钢板3与钢梁以及与层间耗能支撑之间均通过角钢6和高强螺栓9连接；下部波纹钢板4与钢梁以及与层间耗能支撑之间均通过角钢6和高强螺栓9连接，上部波纹钢板3和下部波纹钢板4的弯折角度为135°；上部波纹钢板3与下部波纹钢板4的材质为Q235钢。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图10、图11、图15、图18-图20，上方的钢梁在上部波纹钢板3的两侧垂直连接有方钢管10，方钢管10的上端与钢梁底部焊接，方钢管10的底部焊接有钢垫板15，钢垫板15上连接有SMA弹簧11，SMA弹簧11的上下两端均设为螺纹段，SMA弹簧11的上端通过高强螺母安装于钢垫板15，SMA弹簧11下端通过高强螺母安装于层间耗能支撑。
本发明中，顶部和底部的H型钢梁与左右两端的H型钢柱采用槽钢5加高强螺栓9连接。波纹钢板分别与H型钢梁和层间耗能支撑的翼缘板之间采用角钢6加高强螺栓9连接。层间耗能支撑的翼缘板(即上翼缘板12和下翼缘板13)与左右两侧H型钢柱采用角钢6加高强螺栓9连接，上翼缘板12和下翼缘板13与方钢管10之间采用SMA弹簧11拉伸连接。SMA弹簧11上下两端是丝杆，上端与方钢管10底部的钢垫板15采用高强螺母连接，下端与焊接在层间耗能支撑的上翼缘板12顶部的钢垫板之间也采用高强螺母连接。SMA弹簧11在方钢管 10前侧与后侧均有布置(如图15)。层间耗能支撑包括矩形加劲肋7、上翼缘板12、下翼缘板 13和软钢连续折板14，其中矩形加劲肋7焊接于上翼缘板12和下翼缘板13之间，在软钢连续折板14两侧各一个，软钢连续折板14左右两端焊接于矩形加劲肋7及翼缘板上，波峰和波谷处焊接于上翼缘板12和下翼缘板13上。
H型钢梁的凹槽内沿长度方向设置有若干矩形加劲肋7。H型钢柱在中间部位(即与层间耗能支撑的翼缘板连接处)设置有两片矩形加劲肋7，这两片矩形加劲肋7分别与上翼缘板12 和下翼缘板13相对。层间耗能支撑的翼缘板与H型钢柱连接的角钢6中间焊接有一片三角形加劲肋8。设置加劲肋的目的是加强薄弱部位的刚度，防止薄弱部位提前发生局部屈曲。
SMA弹簧的材料为形状记忆合金(SMA)，其特点是在外力作用下具有比一般金属大得多的变形恢复能力，即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复。SMA弹簧连接层间耗能支撑与方钢管10，其具有很好的拉伸或压缩性能，方钢管10与SMA弹簧11的组合起到结构保险丝的作用，目的是确保层间耗能支撑不会因外力的突变或角钢连接节点的损坏而突然产生大幅度的位移，为整个结构的安全提供了保障，同时可为耗能作出贡献。
上、下波纹钢板先由平钢板在两端切割一段弧面，再冷弯加工成波纹板，其弯折角度为 135°。软钢连续折板14可由若干平直段软钢彼此斜向焊接形成。上、下波纹钢板与H型钢梁和层间耗能支撑的翼缘板之间连接的角钢对称布置在波纹钢板两侧，目的是增加角钢连接部位的稳定性。层间耗能支撑主要依靠软钢连续折板起支撑和耗能的作用，还可以将上部和下部波纹钢板隔开，起到分散耗能的作用。波纹钢板的形式不局限于本发明附图中所给出的横向波纹钢板，还可以是竖向波纹钢板或其它形式。上述方案中，采用的高强螺栓规格为10.9级M16 承压型高强螺栓，软钢连续折板材料为LYP225软钢，上、下波纹钢板材料为Q235，除此之外的所有钢材均为Q345。
本发明中，上、下波纹钢板的形式进行优化的，去掉了应力分布较小的区域，在上、下波纹钢板上做出弧形缺口22，更容易形成X形的拉力带，能最大程度地发挥钢板的力学性能。优化的做法是在波纹板两侧各挖去一部分弧面，挖去体积占总体积的20％。
本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其整体结构的耗能顺序依次是波纹钢板(即上、下波纹钢板)、层间耗能支撑、由钢柱和钢梁形成的框架，本发明中，各构件的刚度呈现梯度分布。上、下波纹板经过优化削弱后刚度较小，率先耗能；层间耗能支撑的核心耗能构件是软钢连续折板14，其屈服点相对较低，在波纹板失效后起到主要耗能作用；框架的刚度最大，在波纹板和层间耗能支撑都失效后仍未破坏，可作为耗能的最后一道防线。
根据《钢板剪力墙技术规程》(JGJ/T380-2015)要求，结合本发明，上、下波纹钢板的相对高厚比宜符合下列公式规定：
λ≤600 (1)
Figure BDA0002802859180000091
式中：λ为波纹钢板的相对高厚比；
He为波纹钢板的高度(mm)；
tw为波纹钢板的厚度(mm)；
εk为钢号修正系数，取
Figure BDA0002802859180000092
fy为钢材的屈服强度(N/mm2)。
本发明中，各构件之间的连接方式绝大部分都是螺栓连接，此连接方式为半刚性连接，与焊接相比更容易实现分级耗能，且易于更换，装配化程度能大幅度提高。本发明适用于阻尼墙结构，上、下波纹钢板作为阻尼构件以抵抗水平荷载，层间耗能支撑将两片波纹钢板隔开，同时可起到隔震减震的作用。方钢管可作为附加抗弯构件，提高整体结构的面外稳定性。其下部的SMA弹簧可为层间耗能支撑提供必要的拉力。上、下波纹钢板作为第一道耗能防线，层间耗能支撑作为第二道耗能防线，框架作为第三道耗能防线，在地震作用下整个结构可实现梯度耗能，在地震后耗能构件如有损坏可快速更换。
实施例1
如图1所示，本实施带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，包括H型钢柱、H 型钢梁、上部波纹钢板3、下部波纹钢板4、槽钢5、角钢6，矩形加劲肋7、三角形加劲肋8、高强螺栓9、方钢管10、SMA弹簧11、上翼缘板12、下翼缘板13、软钢连续折板14、钢垫板15。如图12所示，层间耗能支撑包括矩形加劲肋7、上翼缘板12、下翼缘板13和软钢连续折板14，其中矩形加劲肋7焊接于上翼缘板12和下翼缘板13之间，两侧各一个，软钢连续折板14左右两端焊接于矩形加劲肋上，波峰和波谷处焊接于上翼缘板和下翼缘板上。如图 1所示，上部波纹钢板3、下部波纹钢板4同时与H型钢梁和上翼缘板12、下翼缘板13连接且连接方式相同，都是采用角钢6和高强螺栓9。上翼缘板12、下翼缘板13与H型钢柱之间采用角钢6和高强螺栓9连接，同时与方钢管10之间采用SMA弹簧11拉伸连接。如图1所示，H型钢柱、H型钢梁中都设置有矩形加劲肋7，上翼缘板12与下翼缘板13之间也设置有矩形加劲肋7，角钢6中间设置有三角形加劲肋8。如图1所示，SMA弹簧11上下两端是丝杆，上端与方钢管10底部的钢垫板15采用螺栓连接，下端与焊接在层间耗能支撑的上翼缘板 12顶部的钢垫板15之间也采用螺栓连接。SMA弹簧11在前侧与后侧均有布置。如图5所示，上部波纹钢板3和下部波纹钢板4先由平钢板在两端切断一段弧面，再冷弯加工成波纹板，其弯折角度为135°。如图13所示，软钢连续折板14由若干平直段软钢彼此斜向焊接形成。如图1所示，H型钢梁沿长度方向设置有若干矩形加劲肋。H型钢柱在中间部位即与层间耗能支撑的上、下翼缘板连接处设置有两片矩形加劲肋7。层间耗能支撑的上、下翼缘板与H型钢柱连接的角钢6中间设置有一片三角形加劲肋8。设置加劲肋的目的是加强薄弱部位的刚度，防止薄弱部位提前发生局部屈曲。如图1所示，先是H型钢柱与H型钢梁之间采用槽钢5加高强螺栓9连接，之后下部波纹钢板4与底部H型钢梁之间采用角钢6加高强螺栓9连接，然后层间耗能支撑的上、下翼缘板1213先与H型钢柱之间采用角钢6加高强螺栓9连接，下翼缘板13再与下部波纹钢板4之间采用角钢6加高强螺栓9连接，之后上部波纹钢板3先与上翼缘板12之间采用角钢6加高强螺栓9连接，再与H型钢梁之间采用角钢6加高强螺栓9连接，之后将方钢管10焊接于H型钢梁的底部翼缘上，接着分别在方钢管的底部和层间耗能支撑的上翼缘的顶部焊接钢垫板15，然后将SMA弹簧11用螺栓连接于两块钢垫板15之间。
实施例2
本实施例的结构形式与实施例1基本相同，与实施例1的区别在于：
如图18所示，将横波的上、下波纹钢板(3、4)替换为上部两侧优化竖波钢板16和下部两侧优化竖波钢板17。本实施例仅在实施例1的基础上进行了形式上的改变，耗能机理不变。
实施例3
本实施例的结构形式在实施例1的基础上进行了改进，区别在于：
如图19所示，将横波的上、下波纹钢板(3、4)替换为上部四边优化横波钢板18和下部四边优化横波钢板19。上部四边优化横波钢板18和下部四边优化横波钢板19在它们的四个边上均设有弧形缺口22。本实施例在形式上更接近X形，仅在四个角部设置螺栓连接，优化挖去的体积占总体积的40％。
实施例4
本实施例的结构形式与实施例2的基础上进行了改进，区别在于：
如图20所示，将上部两侧优化竖波钢板16和下部两侧优化竖波钢板17替换为上部四边优化竖波钢板20和下部四边优化竖波钢板21。上部四边优化竖波钢板20和下部四边优化竖波钢板21在它们的四个边上均设有弧形缺口22。本实施例在形式上更接近X形，仅在四个角部设置螺栓连接，优化挖去的体积占总体积的40％。
综上所述，本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，采用波纹钢板作为阻尼墙的主体，使建筑自重小，耗材少，且增强了结构的面外稳定性，提高了抗剪承载力。层间耗能支撑将上部和下部波纹钢板隔开，起到分散耗能和隔震的作用，同时自身还可作为耗能构件来消耗地震力。钢梁和钢柱连接、波纹钢板和钢梁连接、波纹钢板和层间耗能支撑连接、层间耗能支撑和钢柱连接，SMA弹簧与方钢管和层间耗能支撑连接，这些都是螺栓连接，易于拆卸和更换，装配化程度较高。方钢管可作为附加抗弯构件，提高整体结构的面外稳定性。
SMA弹簧连接了层间耗能支撑和方钢管，其具有很好的拉伸或压缩性能，能够确保层间耗能支撑不会因外力的突变或角钢连接节点的损坏而突然产生大幅度的位移，为整个结构的安全提供了保障。该阻尼墙结构中波纹钢板作为第一道耗能防线，层间耗能支撑作为第二道耗能防线，框架作为第三道耗能防线，耗能机理明确，可以实现梯度耗能，耗能效率大幅提升。因此，本发明有效克服了现有技术的部分不足，具有产业利用价值。
如上所述，本发明带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，具有以下显著优点：
1、采用波纹钢板代替传统平钢板，面外刚度加大，克服了平钢板易面外屈曲的不足，增强了整体的抗剪承载力和面外稳定性。
2、层间耗能支撑将上部和下部波纹钢板隔开，起到分散耗能和隔震的作用，同时还可作为耗能构件来消耗地震力。
3、梁柱连接、波纹钢板和梁连接、波纹钢板和层间耗能支撑连接、层间耗能支撑和柱连接，SMA弹簧与方钢管和层间耗能支撑连接，这些都是螺栓连接，易于拆卸和更换，装配化程度较高。
4、SMA弹簧连接了层间耗能支撑和方钢管，其具有很好的拉伸或压缩性能，能够确保层间耗能支撑不会因外力的突变或角钢连接节点的损坏而突然产生大幅度的位移，为整个结构的安全提供了保障。
5、该阻尼墙结构中波纹钢板作为第一道耗能防线，层间耗能支撑作为第二道耗能防线，框架作为第三道耗能防线，耗能机理明确，可以实现梯度耗能，耗能效率大幅提升。
6、本发明在正常使用状态下具有足够承载力，在地震作用下可以梯度耗能，在地震后不需修复或稍加修复即可恢复功能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，包括钢柱(1)、钢梁(2)、层间耗能支撑、上部波纹钢板(3)和下部波纹钢板(4)，层间耗能支撑的上方和下方均设有钢梁(2)，上部波纹钢板(3)设置于层间耗能支撑与上方的钢梁之间，上部波纹钢板(3)的上下两端分别与上方的钢梁以及层间耗能支撑连接，下部波纹钢板(4)设置于层间耗能支撑与下方的钢梁之间，下部波纹钢板(4)的上下两端分别与下方的钢梁以及层间耗能支撑连接，钢梁(2)和层间耗能支撑的两端均设有钢柱(1)，钢梁(2)的两端和层间耗能支撑的两端均与两端的钢柱连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，上部波纹钢板(3)和下部波纹钢板(4)水平方向的两端均设有弧形缺口(22)；
或者，上部波纹钢板(3)和下部波纹钢板(4)竖直方向的两端均设有弧形缺口(22)；
或者，上部波纹钢板(3)和下部波纹钢板(4)水平方向的两端以及竖直方向的两端均设有弧形缺口(22)。
3.根据权利要求1或2所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，上部波纹钢板(3)采用横波波纹板或竖波波纹板。
4.根据权利要求1或2所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，下部波纹钢板(4)采用横波波纹板或竖波波纹板。
5.根据权利要求1所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，层间耗能支撑包括上翼缘板(12)、下翼缘板(13)和软钢连续折板(14)，上翼缘板(12)设置于下翼缘板(13)的上方，软钢连续折板(14)设置于上翼缘板(12)和下翼缘板(13)之间，软钢连续折板(14)的波峰和波谷分别与上翼缘板(12)和下翼缘板(13)焊接，上翼缘板(12)和下翼缘板(13)之间在软钢连续折板(14)的两端位置分别设置有矩形加劲肋(7)，矩形加劲肋(7)的上下两端分别与上翼缘板(12)和下翼缘板(13)焊接；上翼缘板(12)和下翼缘板(13)的两端通过角钢(6)和高强螺栓(9)与两侧的钢柱连接，角钢(6)的内侧焊接有三角形加劲肋(8)。
6.根据权利要求5所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，软钢连续折板(14)包括若干单元，每个单元的形状为V形或W形，所有单元首位依次焊接。
7.根据权利要求1所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，钢梁(2)为H型钢梁，钢梁(2)的凹槽内沿钢梁(2)的长度方向设有若干矩形加劲肋(7)，钢梁(2)的凹槽内在钢柱(1)的边缘正对位置设置有矩形加劲肋(7)，矩形加劲肋(7)与钢梁(2)的翼边及腰焊接。
8.根据权利要求1所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，钢柱(1)为H型钢柱，钢柱(1)凹槽的两端连接有槽钢(5)，槽钢(5)的两条边通过高强螺栓(9)与钢柱(1)的翼边连接，槽钢(5)底面通过高强螺栓(9)与钢梁(2)的底部连接；钢柱(1)的凹槽内在层间耗能支撑端部的上部和下部正对位置设置有矩形加劲肋(7)，矩形加劲肋(7)与钢柱(1)的翼边及腰焊接。
9.根据权利要求1所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，上部波纹钢板(3)与钢梁以及与层间耗能支撑之间均通过角钢(6)和高强螺栓(9)连接；下部波纹钢板(4)与钢梁以及与层间耗能支撑之间均通过角钢(6)和高强螺栓(9)连接，上部波纹钢板(3)和下部波纹钢板(4)的弯折角度为135°；上部波纹钢板(3)与下部波纹钢板(4)的材质为Q235钢，上部波纹钢板(3)与下部波纹钢板(4)的相对高厚比满足如下关系：
λ≤600
Figure FDA0002802859170000021
式中：λ为上部波纹钢板(3)与下部波纹钢板(4)的相对高厚比；
He为上部波纹钢板(3)与下部波纹钢板(4)的高度；
tw为上部波纹钢板(3)与下部波纹钢板(4)的厚度；
εk为钢号修正系数，取
Figure FDA0002802859170000031
fy为钢材的屈服强度。
10.根据权利要求1所述的一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构，其特征在于，上方的钢梁在上部波纹钢板(3)的两侧垂直连接有方钢管(10)，方钢管(10)的上端与钢梁底部焊接，方钢管(10)的底部焊接有钢垫板(15)，钢垫板(15)上连接有SMA弹簧(11)，SMA弹簧(11)的上下两端均设为螺纹段，SMA弹簧(11)的上端通过高强螺母安装于钢垫板(15)，SMA弹簧(11)下端通过高强螺母安装于层间耗能支撑。
CN202011356880.8A 2020-11-26 2020-11-26 一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构 Pending CN112411806A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011356880.8A CN112411806A (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011356880.8A CN112411806A (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112411806A true CN112411806A (zh) 2021-02-26

Family

ID=74843089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011356880.8A Pending CN112411806A (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112411806A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114482337A (zh) * 2022-03-22 2022-05-13 上海英众建筑科技有限公司 一种具有可恢复功能的开缝波纹钢板墙
CN114961389A (zh) * 2022-05-30 2022-08-30 福建省中霖工程建设有限公司 一种用于消能减震的钢板阻尼墙
CN115492272A (zh) * 2022-09-30 2022-12-20 中铁二局集团建筑有限公司 一种双重耗能型波形板软钢阻尼墙

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103147526A (zh) * 2013-03-06 2013-06-12 东南大学 长条形格栅钢管混凝土组合结构剪力墙及其制备方法
CN104746774A (zh) * 2015-04-01 2015-07-01 同济大学 梁贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构
CN105756214A (zh) * 2016-03-09 2016-07-13 北京建筑大学 预制装配式悬臂框架水平、竖向多维隔震耗能系统
CN207812724U (zh) * 2017-12-19 2018-09-04 西安建筑科技大学 一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器及剪力墙结构
CN208088564U (zh) * 2018-02-26 2018-11-13 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 一种三角形钢箱式组合剪力墙
EP3643855A1 (en) * 2018-07-24 2020-04-29 Zhang, ChunWei Assembled variable-stiffness transverse-connection energy dissipation member and method for installing same
CN211596852U (zh) * 2019-12-29 2020-09-29 苏南中江建设集团有限公司 一种抗震型钢结构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103147526A (zh) * 2013-03-06 2013-06-12 东南大学 长条形格栅钢管混凝土组合结构剪力墙及其制备方法
CN104746774A (zh) * 2015-04-01 2015-07-01 同济大学 梁贯通式波纹钢板耗能剪力墙结构
CN105756214A (zh) * 2016-03-09 2016-07-13 北京建筑大学 预制装配式悬臂框架水平、竖向多维隔震耗能系统
CN207812724U (zh) * 2017-12-19 2018-09-04 西安建筑科技大学 一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器及剪力墙结构
CN208088564U (zh) * 2018-02-26 2018-11-13 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 一种三角形钢箱式组合剪力墙
EP3643855A1 (en) * 2018-07-24 2020-04-29 Zhang, ChunWei Assembled variable-stiffness transverse-connection energy dissipation member and method for installing same
CN211596852U (zh) * 2019-12-29 2020-09-29 苏南中江建设集团有限公司 一种抗震型钢结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李元元: "《新型材料科学与技术 金属材料卷》", 30 September 2012, 华南理工大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114482337A (zh) * 2022-03-22 2022-05-13 上海英众建筑科技有限公司 一种具有可恢复功能的开缝波纹钢板墙
CN114961389A (zh) * 2022-05-30 2022-08-30 福建省中霖工程建设有限公司 一种用于消能减震的钢板阻尼墙
CN114961389B (zh) * 2022-05-30 2023-05-09 福建省中霖工程建设有限公司 一种用于消能减震的钢板阻尼墙
CN115492272A (zh) * 2022-09-30 2022-12-20 中铁二局集团建筑有限公司 一种双重耗能型波形板软钢阻尼墙

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112411806A (zh) 一种带有层间耗能支撑的可更换波纹钢板阻尼墙结构
CN105155710B (zh) 一种自复位软钢耗能支撑
CN104563331B (zh) 一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙
CN108951908A (zh) 一种带有摇摆耗能柱的框架剪力墙结构
CN108952290B (zh) 高架独柱车站的消能减震体结构
CN108532794B (zh) 一种拼装式钢管混凝土斜撑钢板剪力墙
CN208749195U (zh) 一种可更换的轴向拉压型软钢耗能阻尼器
CN102535679A (zh) 一种密肋复合钢板剪力墙
CN108547384B (zh) 双拼工字型耗能装置及其支撑结构
CN113175116A (zh) 带摩擦耗能支撑的桁架型可更换消能连梁
CN102080420B (zh) 多屈服点免断裂防屈曲支撑及支撑方法
CN107795030A (zh) 内置高阻尼耗能材料的加固抗震剪力墙
CN108756409B (zh) 一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构
CN202416627U (zh) 一种复合钢板剪力墙
CN208455877U (zh) 预应力筋斜置的自复位装置及钢管混凝土框架钢板剪力墙
CN2900658Y (zh) 一种偏心支撑
CN212427517U (zh) 一种基于sma隅撑的钢框架结构
CN109629701A (zh) 一种用于排架结构梁柱节点的可更换三向耗能橡胶软钢阻尼器
CN115405009B (zh) 一种斜波纹钢板剪力墙
CN210947266U (zh) 一种组合的斜向波纹钢板剪力墙
CN111622377A (zh) 一种剪力墙结构
CN215630854U (zh) 一种装配式钢框架-耗能梯形波纹钢板墙
CN215563517U (zh) 一种钢板混凝土组合剪力墙
CN210529492U (zh) 一种新型钢桥面板结构
CN211285983U (zh) 一种可恢复功能的承载耗能梁柱节点装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210226