CN114922318A - 一种内置密布柱式双钢板剪力墙 - Google Patents

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Abstract

一种内置密布柱式双钢板剪力墙，属于结构工程领域，是由左右两侧边缘钢管柱、前后两块钢板、上下两根T型钢边缘梁，以及布于前后两块钢板之间的若干内置钢管柱组成。本发明前后两块钢板平行对称布置；前侧钢板设有竖向长条形塞焊缝孔，用于与各钢管柱塞焊缝连接；后侧钢板为整块板，其与各柱角焊缝连接；前后两块钢板与左右侧边缘柱及上下T型钢边缘梁焊缝连接。两侧边缘钢管柱尺寸相同，各内置密布钢管柱尺寸也相同。两侧边缘钢管柱及各内置密布钢管柱与上下T型钢边缘梁焊缝连接，上下两根T型钢边缘梁腹板均设有螺栓孔；上下两根T型钢边缘梁尺寸相同。本发明具抵抗水平荷载的良好抗剪刚度和抗震性能的同时，还具有足够的承受竖向荷载能力。

Description

一种内置密布柱式双钢板剪力墙
技术领域
本发明涉及一种内置密布柱式双钢板剪力墙，属于结构工程技术领域。
背景技术
装配式钢结构指采用螺栓连接方式进行装配安装建造的新型钢结构，具有符合全寿命周期绿色建筑理念的特征。装配式钢结构能够充分发挥钢结构优点，满足建筑标准化、机械化和装配化发展要求；推广应用装配式钢结构，有利于实现新型建筑工业化的目标。
随我国目前城市化进程的不断推进，对高层建筑的需求相应提高。钢框架-剪力墙结构具有抗侧刚度大、抗震性能好、结构布置灵活等优点，是非常适合用于高层建筑的结构体系。钢板剪力墙是钢框架-剪力墙结构的重要受力构件，钢板剪力墙的研究应用从20世纪70年代的单钢板剪力墙开始，不断推进到各种加劲单钢板剪力墙和防屈曲单钢板剪力墙，及至目前的双钢板剪力墙。双钢板剪力墙是在加劲单钢板剪力墙的基础上，将两块钢板通过内部加劲肋拉结而成的新型钢板剪力墙形式。
目前因内部间隔布置的加劲肋与两侧整块钢板焊接不方便施工，双钢板剪力墙分为两种主要形式。一种是先将加劲肋与两块平行窄钢板焊接形成超宽翼工字形的剪力墙单元，再依次竖向焊接若干剪力墙单元对接的窄钢板形成整体剪力墙。该剪力墙单元可在工厂标准化制作，剪力墙单元之间的连接可以在工厂完成或在工地实施，后者运输方便。另一种是通过多个C型钢和H型钢依次竖向焊接，形成整体双钢板剪力墙。上述两种双钢板剪力墙，都需要通过多条竖向贯通的焊缝连接形成整体剪力墙，焊接工作量大、焊接缺陷控制难度大，并且剪力墙钢板相当于由多条窄钢板焊接而成，相比完整钢板，受力能力削弱。另外双钢板之间的加劲肋相当于是平板或波纹板，竖向承载能力偏弱，使得整体双钢板剪力墙竖向承载能力不足。
本发明涉及的密布柱式双钢板剪力墙用间断式塞焊缝替代上述钢板剪力墙钢板间的通高竖向对接焊缝，焊接施工更加便捷的同时，钢板性能削弱问题得到改善；用密布钢管柱替换平板形或波纹形加劲肋，密布柱不仅起到加劲肋作用，而且是承担竖向荷载的主力，使得整体剪力墙承受竖向荷载能力有很大提高；整体剪力墙在专业工厂完成全部加工制作，易于质量控制，并实现装配化安装建造。
发明内容
双钢板剪力墙是具有良好抗震性能的新型钢板剪力墙结构形式。本发明针对已有双钢板剪力墙形式存在的问题，提出具有良好抗侧性能和承压能力，在专业工厂完成整体剪力墙加工制作，实现剪力墙装配化安装施工及具有可更换性的新型双钢板剪力墙。
本发明涉及一种内置密布柱式双钢板剪力墙，包括左右两侧边缘钢管柱、前后两块钢板，上下两根T型钢边缘梁，以及密布于两个钢板之间的若干内置矩形钢管柱。
一种内置密布柱式双钢板剪力墙，其特征在于：包括左侧边缘钢管柱与右侧边缘钢管柱，前侧钢板和后侧钢板，上侧T型钢边缘梁和下侧T型钢边缘梁，以及布置在前侧钢板和后侧钢板之间的若干钢管柱。前侧钢板设有竖向长条形塞焊缝孔，上侧T型钢边缘梁和下侧T型钢边缘梁的腹板设有螺栓孔。
所述前侧钢板与内置的钢管柱接触区域设有竖向长条形塞焊缝孔，前侧钢板与各内置钢管柱采用塞焊缝方式连接，要求塞焊缝区强度不低于前侧钢板强度；后侧钢板为整块钢板，各内置钢管柱与后侧钢板角焊缝连接。
进一步，在两块钢板之间等间距密布若干钢管柱。两块钢板与两侧边缘钢管柱及各内置密布钢管柱连接，协同工作。一方面，密布钢管柱拉结前后两块钢板，与两块钢板共同工作，提高剪力墙整体面外刚度的同时将钢板屈曲区域从钢板的整体屈曲缩减为内置密布柱之间板区的局部屈曲，从而有效提高钢板抗剪屈曲临界力；另一方面，钢板对密布钢管柱具有约束作用，提高密布钢管柱的竖向承载稳定性能，进而提高整体剪力墙的抗压能力。
进一步，边缘柱、内置钢管柱及前后侧钢板与上下T型钢边缘梁焊缝连接，在工厂制作完成整体密布柱式双钢板剪力墙。
进一步，上下T型钢边缘梁腹板均设有螺栓孔。整体密布柱式双钢板剪力墙单元运输至施工工地后，与框架梁上预置的带有螺栓孔的连接板通过高强螺栓装配连接，实现装配化施工。在罕遇地震等不利作用下，当该剪力墙发生了破坏或产生了较大残余变形时，可快速便捷地进行更换。
本发明涉及的一种内置密布柱式双钢板剪力墙的前后两块钢板中，前侧钢板设有竖向长条形塞焊缝孔，前侧钢板与密布柱塞焊缝连接；后侧钢板为整块钢板，其与密布柱角焊缝连接；前后侧两块钢板分别与左右两侧边缘柱焊缝连接；边缘柱及内置密布柱与上下T型钢边缘梁焊缝连接，上下两根T型钢边缘梁腹板均设有螺栓孔。整体剪力墙在专业工厂制作完成后，运输至施工现场，与框架梁上预先设置的带有对应螺栓孔的连接板通过高强螺栓连接，实现装配化施工。该剪力墙发生损伤时，可进行更换。本发明涉及的内置密布柱式双钢板剪力墙兼具良好抗剪刚度和抗震性能同时，具有足够竖向承压能力。
附图说明
图1为本发明涉及的一种密布柱式双层钢板剪力墙的三维图；
图2为本发明涉及的一种密布柱式双层钢板剪力墙的拆分图；
图3为本发明涉及的一种密布柱式双层钢板剪力墙的前视图；
图4为本发明涉及的一种密布柱式双层钢板剪力墙的后视图；
图5为本发明涉及的一种密布柱式双层钢板剪力墙的双钢板区断面图。
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1～5所示，一种密布柱式双钢板剪力墙包括以下构件：
1----左边缘钢管柱；
2----右边缘钢管柱；
3----前侧钢板；
4----后侧钢板；
5----上T型钢边缘梁；
6----下T型钢边缘梁；
7---若干密布钢管柱。
另外编号8指前侧钢板3上的竖向长条形塞焊缝孔，编号9指上下T型钢边缘梁腹板上的螺栓孔。
本发明具体实施方式是先加工制作各构件，再连接各构件形成整体密布柱式双层钢板剪力墙。
先下料加工制作各构件。两根边缘柱采用相同尺寸方钢管，各边长取建筑墙体厚度减去40mm～50mm，其长度由相邻层框架梁净间距减去上下边缘梁翼缘外边缘到对应框架梁翼缘的间距而得。两根边缘钢管柱板件厚度需满足《钢结构设计标准》GB 50017-2017中板件宽厚比限值要求。双钢板剪力墙水平长度宜取2m，2.5m和3m标准化尺寸，也可按建筑设计及结构受力需求进行调整。前侧钢板和后侧钢板尺寸相同，其高度与边缘钢管柱长度一致。钢板厚度需满足《钢板剪力墙技术规程》JGJ/T 380-2015要求，保证钢板发生弹塑性屈曲，以便发挥其耗能作用。前侧钢板在与每根密布柱连接区设置两列多行长条形塞焊缝孔，孔径和塞焊缝孔间距、端距及边距需满足《钢结构设计标准》GB 50017-2017相关规定。密布钢管柱长度与边缘柱长度一致，与钢板接触的密布柱的边长需保证塞焊缝设缝需求，密布柱板件厚度需满足《钢结构设计标准》GB 50017-2017中板件宽厚比限值要求。上下边缘梁采用T型钢，T型钢翼缘宽度与建筑墙体厚度一致，T型钢腹板设置螺栓孔，螺栓孔数目根据受力要求确定，螺栓孔直径及间距需满足《钢结构设计标准》GB 50017-2017相关要求。
完成上述各构件的加工制作后，再进行整体剪力墙制作。将密布柱7、边缘钢管柱1及边缘钢管柱2定位后，分别与上T型钢边缘梁5和下T型钢边缘梁6进行焊接；接着连接后侧钢板4，密布柱7与后侧钢板4采用间断角焊缝连接，左边缘钢管柱1及右边缘钢管柱2与后侧钢板4采用对接焊缝连接，后侧钢板4与上T型钢边缘梁5和下T型钢边缘梁6焊接；最后连接前侧钢板3，密布钢管柱7与前侧钢板3采用塞焊缝连接，左边缘钢管柱1及右边缘钢管柱2与前侧钢板4采用对接焊缝连接，前侧钢板3与上T型钢边缘梁5和下T型钢边缘梁6焊接，由此完成密布柱式双钢板剪力墙单元的整体制作。
需要说明的是，本说明书所引用的如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等用语，仅为叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相关关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，视为本发明可实施的范畴。

Claims (4)

1.一种内置密布柱式双钢板剪力墙，其特征在于：包括左侧边缘钢管柱与右侧边缘钢管柱，前侧钢板和后侧钢板，上侧T型钢边缘梁和下侧T型钢边缘梁，以及布置在前侧钢板和后侧钢板之间的若干钢管柱；前侧钢板设有竖向长条形塞焊缝孔，上侧T型钢边缘梁和下侧T型钢边缘梁的腹板设有螺栓孔；
所述前侧钢板与内置的钢管柱接触区域设有竖向长条形塞焊缝孔，前侧钢板与各内置钢管柱采用塞焊缝方式连接，要求塞焊缝区强度不低于前侧钢板强度；后侧钢板为整块钢板，各内置钢管柱与后侧钢板角焊缝连接。
2.根据权利要求1所述一种内置密布柱式双钢板剪力墙，其特征在于：在两块钢板之间等间距密布若干钢管柱；两块钢板与两侧边缘钢管柱及各内置密布钢管柱连接，协同工作；一方面，密布钢管柱拉结前后两块钢板，与两块钢板共同工作，提高剪力墙整体面外刚度的同时将钢板屈曲区域从钢板的整体屈曲缩减为内置密布柱之间板区的局部屈曲，从而有效提高钢板抗剪屈曲临界力；另一方面，钢板对密布钢管柱具有约束作用，提高密布钢管柱的竖向承载稳定性能，进而提高整体剪力墙的抗压能力。
3.根据权利要求1所述一种内置密布柱式双钢板剪力墙，其特征在于：边缘柱、内置钢管柱及前后侧钢板与上下T型钢边缘梁焊缝连接，在工厂制作完成整体密布柱式双钢板剪力墙。
4.根据权利要求1所述一种内置密布柱式双钢板剪力墙，其特征在于：上下T型钢边缘梁腹板均设有螺栓孔；整体密布柱式双钢板剪力墙单元运输至施工工地后，与框架梁上预置的带有螺栓孔的连接板通过高强螺栓装配连接，实现装配化施工。
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