CN203393868U

CN203393868U - 具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙

Info

Publication number: CN203393868U
Application number: CN201320417753.3U
Authority: CN
Inventors: 谭平; 李洋; 李高仰; 李文彦; 龙耀球
Original assignee: 谭平
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2023-07-12

Abstract

本实用新型公开一种具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，属于结构工程技术领域。该剪力墙包括内嵌钢板、混凝土盖板、边缘构件、至少八根纵向加劲肋；所述边缘构件包括边缘梁、边缘柱，所述内嵌钢板与边缘梁固定相连；所述纵向加劲肋对称固定于内嵌钢板两侧，所述位于同一侧且相邻的每二根纵向加劲肋为一纵向加劲肋组；所述相邻两纵向加劲肋组之间的距离为200～300mm；所述每块混凝土盖板通过连接件固定在纵向加劲肋组中两纵向加劲肋之间的内嵌钢板上；所述混凝土盖板与边缘构件、纵向加劲肋的加强部分、内嵌钢板之间均存在间隙。所述剪力墙具有较大抗侧刚度、后期承载能力，并且在罕遇地震作用下能有效耗散地震能量。

Description

具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙

技术领域

本实用新型涉及结构工程技术领域，具体是涉及一种具有较大抗侧刚度、较高后期承载能力的耗能剪力墙。

背景技术

钢板剪力墙是20世纪70年代发展起来的一种新型抗侧力结构，其具有较好的延展性和延性、较大的侧向刚度、较强的耗能能力，抗震性能出众。美国、日本等发达国家已率先将其应用于实际工程，近年来，我国的部分高烈度地区也逐渐开始应用，如：天津的津塔、上海锦江饭店等。早期的钢板剪力墙设计以弹性屈曲荷载作为承载能力极限状态，导致钢板很厚或者加劲肋非常密集，造成材料的浪费和成本的增加。然而对薄钢板而言，其抗侧力主要来源于钢板屈曲后形成的拉力带，拉力带的存在使得薄钢板墙的滞回曲线存在严重的捏拢现象，同时钢板屈曲时也伴随着较大的声响。

从传统的防屈曲钢板剪力墙的实施效果来看，由于正常墙面面积太大，采用一块预制的混凝土盖板，在制作、运输及施工过程中易于开裂，现场安装也存在困难。另外从受力效果来看，由于混凝土盖板与薄钢板之间紧密接触，二者之间不留空隙，内嵌钢板的屈曲从一开始便受到混凝土盖板的约束，使混凝土盖板一直处在受弯状态之中，对混凝土盖板造成了过重的负担，混凝土盖板可能过早的发生破坏，对内嵌钢板的约束作用随之减弱。

实用新型内容

本实用新型目的在于，提供一种具有较大抗侧刚度、较高后期承载能力，并且在罕遇地震作用下能有效耗散地震能量的钢板剪力墙。

本实用新型通过以下技术方案实现该目的：

一种具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，包括内嵌钢板、混凝土盖板、边缘构件、至少八根纵向加劲肋；所述边缘构件包括边缘梁、边缘柱，所述内嵌钢板与边缘梁固定相连；所述纵向加劲肋对称固定于内嵌钢板两侧，所述位于同一侧且相邻的每二根纵向加劲肋为一纵向加劲肋组；所述相邻两纵向加劲肋组之间的距离为200～300mm；所述每块混凝土盖板通过连接件固定在纵向加劲肋组中两纵向加劲肋之间的内嵌钢板上；所述混凝土盖板与边缘构件、纵向加劲肋的加强部分、内嵌钢板之间均存在间隙。

进一步的，所述混凝土盖板与内嵌钢板之间的间隙的3～30mm。

进一步的，所述混凝土盖板与边缘构件之间的间隙为10～50mm。所述混凝土盖板与纵向加劲肋的加强部分之间的间隙为10～50mm。

进一步的，所述内嵌钢板与至少一根边缘柱固定相连。

进一步的，具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙还包括横向加劲肋，所述横向加劲肋对称固定于内嵌钢板两侧，并且位于混凝土盖板的上下两侧；所述混凝土盖板与横向加劲肋的加强部分之间存在10～50mm的间隙。

本实用新型通过在传统的钢板剪力墙两侧设置纵向加劲肋，使钢板剪力墙分成不同大小的区块，其中位于纵向加劲肋组中两纵向加劲肋之间的部分为大区块，位于两纵向加劲肋组之间的部分为小区块；在大区块纵向加劲肋之间设置混凝土盖板，可以有效的防止剪力墙面外屈曲，提高钢板剪力墙的耗能、侧向刚度及延性性能，并克服了实际中采用整块混凝土盖板带来的制作和施工的困难。所述相邻两纵向加劲肋组之间的距离为200～300mm，这个距离一是保证加劲肋焊接的方便，另一个是考虑由于一般在实际使用中的内嵌钢板一般是2-5mm厚，定义高宽比小于150的板为厚板，200-300mm可以始终将小区块控制在厚板的范围，从而保证不发生屈曲。

所述混凝土盖板与内嵌钢板之间设置间隙，可避免内嵌钢板的屈曲从一开始就受到混凝土盖板的约束，进而防止混凝土盖板过早的发生破坏，提高剪力墙的抗侧刚度。

该具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙能提供较大的抗侧刚度，能在地震作用下有效耗能，制作安装简易，有绝佳的市场应用前景。这样，即使相对于较薄的钢板剪力墙，也可以获得较高的耗能能力和延性，并有效降低了结构的成本。

本实用新型提供的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙可以作为高层建筑钢结构或其它结构的一种新型抗侧力构件和耗能构件，它具有耗能好、刚度高、延性强、滞回饱满、制造施工方便等特点，是一种优越的耗能减震构件。

附图说明

以下结合附图对本实用新型进行详细描述。

图1为本实用新型实施例一的主视图。

图2为图1所示剪力墙的A-A截面视图。

图3为本实用新型实施例一的分解图。

图4为图1中混凝土盖板的结构示意图。

图5为本实用新型实施例二的分解图。

图中：1-内嵌钢板，2-混凝土盖板，3-纵向加劲肋，4-边缘梁，5-边缘柱，6-连接件，7-横向加劲肋，8-双向配筋。

具体实施方式

图1至图3所示为本实用新型具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙的实施例一。

该剪力墙包括内嵌钢板1、混凝土盖板2、边缘构件、八根纵向加劲肋3。所述内嵌钢板1采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材。所述边缘构件包括边缘梁4、边缘柱5，所述内嵌钢板1位于上、下两边缘梁4之间，且与边缘梁4固定相连。所述纵向加劲肋3对称固定于内嵌钢板1两侧，即内嵌钢板1的每一侧均设置四根纵向加劲肋3；所述位于同一侧且相邻的每二根纵向加劲肋3为一纵向加劲肋组，那么所述剪力墙共有四纵向加劲肋组。所述每块混凝土盖板2通过连接件6固定在纵向加劲肋组中两纵向加劲肋3之间的内嵌钢板1上，从而将减小每块混凝土盖板2的体积，降低混凝土盖板2在制作、运输及施工过程中开裂的可能性，同时也便于安装。

所述相邻两纵向加劲肋组之间的距离为200～300mm，这个距离一是保证加劲肋焊接的方便，另一个是考虑由于一般在实际使用中的内嵌钢板一般是2～5mm厚，定义高宽比小于150的板为厚板，200-300mm可以始终将小区块控制在厚板的范围，从而保证不发生屈曲。在大区块纵向加劲肋之间设置混凝土盖板，可以有效的防止剪力墙面外屈曲，提高钢板剪力墙的耗能、侧向刚度及延性性能，并克服了实际中采用整块混凝土盖板带来的制作和施工的困难。

所述混凝土盖板2与边缘构件之间存在间隙，间隙的大小为10～50mm；所述混凝土盖板2与纵向加劲肋3的加强部分之间也存在间隙，间隙的大小为10～50mm。所述混凝土盖板2与边缘构件、纵向加劲肋3的加强部分之间设置间隙，可保证剪力墙在受力过程中混凝土盖板2与边缘构件、纵向加劲肋3的加强部分相互不致发生碰撞。所述纵向加劲肋3的加强部分是指纵向加劲肋3中与内嵌钢板1相垂直部分。

所述混凝土盖板2与内嵌钢板1之间存在间隙，间隙的大小为3～30mm。所述混凝土盖板2与内嵌钢板1之间设置间隙，可避免内嵌钢板1的屈曲从一开始就受到混凝土盖板2的约束，进而防止混凝土盖板2过早的发生破坏，提高剪力墙的抗侧刚度。

剪力墙的混凝土盖板2与内嵌钢板1间预留空隙的设计原则为：

（1）确定剪力墙的抗剪极限承载力计算公式：

F_v＝θ·a·t_p·f_v

其中a为内嵌钢板1的横向宽度；t_p为内嵌钢板1的厚度；f_v为内嵌钢板1的剪切屈曲强度；θ为折减系数，一般取为0.7～0.9。

（2）按中震考虑地震作用，考虑剪力墙的各组件的相互作用计算结构内力；在小震作用下，考虑剪力墙保持弹性状态；

（3）剪力墙的设计关键之一是计算内嵌钢板1的厚度，原则是保证内嵌钢板1在大震作用下能够进入屈服阶段并耗能，设计应保证内嵌钢板1、混凝土盖板2的破坏先于边缘框架，做到“强框架弱墙板”；在小震作用下，要能够满足剪力墙承载力要求及弹性位移限值；

（4）剪力墙的设计关键之二是决定混凝土盖板2的刚度，其原则是在大震作用下保证内嵌钢板1始终不发生面外屈曲。

所述内嵌钢板1还可以与其中一根边缘柱5或两根边缘柱5固定相连。

所述纵向加劲肋3为角钢，所述纵向加劲肋3的加强部分为角钢中与内嵌钢板1相垂直的一边。所述纵向加劲肋3通过焊接的方式固定于内嵌钢板1上。所述连接件6为穿透混凝土盖板2、角钢的另一边、内嵌钢板1的螺栓。所述角钢的另一边部分夹在混凝土盖板2与内嵌钢板1之间，使混凝土盖板2与内嵌钢板1之间形成间隙，并且该间隙的大小与角钢该边的厚度相等。应该理解，所述纵向加劲肋3还可以由两钢板拼接成角钢的形式，或其它合适的结构；所述混凝土盖板2与内嵌钢板1之间的间隙，还可以通过在混凝土盖板2与内嵌钢板1之间设置钢垫片形成。

如图4所示，所述混凝土盖板2内设置双向配筋8，以加强混凝土盖板2的刚度。

图5所示为本实用新型具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙的实施例二，该剪力墙的结构与实施例一中的基本相同，其不同之处在于，该板剪力墙还包括横向加劲肋7，所述横向加劲肋7对称固定于内嵌钢板1两侧，并且位于混凝土盖板2的上下两侧；所述混凝土盖板2与横向加劲肋7的加强部分之间存在10～50mm的间隙。所述横向加劲肋7的加强部分是指横向加劲肋7中与内嵌钢板1相垂直部分。设置横向加劲肋7主要是作为纵向加劲肋3的一个补充，因为混凝土盖板2仅靠左右边的连接件固定的情况下，在承载后期有可能出现内嵌钢板1的屈曲荷载太高，连接件固定不住的情况。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的两种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：包括内嵌钢板、混凝土盖板、边缘构件、至少八根纵向加劲肋；所述边缘构件包括边缘梁、边缘柱，所述内嵌钢板与边缘梁固定相连；所述纵向加劲肋对称固定于内嵌钢板两侧，所述位于同一侧且相邻的每二根纵向加劲肋为一纵向加劲肋组；所述相邻两纵向加劲肋组之间的距离为200～300mm；所述每块混凝土盖板通过连接件固定在纵向加劲肋组中两纵向加劲肋之间的内嵌钢板上；所述混凝土盖板与边缘构件、纵向加劲肋的加强部分、内嵌钢板之间均存在间隙。

2.根据权利要求1所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：所述混凝土盖板与内嵌钢板之间的间隙的3～30mm。

3.根据权利要求1所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：所述混凝土盖板与边缘构件之间的间隙为10～50mm。

4.根据权利要求3所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：所述混凝土盖板与纵向加劲肋的加强部分之间的间隙为10～50mm。

5.根据权利要求1所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：所述内嵌钢板的厚度保证内嵌钢板在大震作用下能够进入屈服阶段并耗能，且内嵌钢板、混凝土盖板的破坏先于边缘框架；在小震作用下，满足剪力墙承载力要求及弹性位移限值。

6.根据权利要求5所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：混凝土盖板的刚度在大震作用下保证内嵌钢板始终不发生面外屈曲。

7.根据权利要求1所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：所述内嵌钢板与至少一根边缘柱固定相连。

8.根据权利要求1所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：还包括横向加劲肋，所述横向加劲肋对称固定于内嵌钢板两侧，并且位于混凝土盖板的上下两侧；所述混凝土盖板与横向加劲肋的加强部分之间存在10～50mm的间隙。

9.根据权利要求1所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：所述纵向加劲肋为角钢，所述角钢的一边部分位于混凝土盖板与内嵌钢板之间，且该部分的厚度与混凝土盖板与内嵌钢板的间隙相等。

10.根据权利要求1或9任一项所述的具有面外变形空间的屈曲约束钢板剪力墙，其特征在于：所述混凝土盖板内设置双向配筋。