CN203742019U

CN203742019U - 高强抗侧力钢结构墙板结构

Info

Publication number: CN203742019U
Application number: CN201420052965.0U
Authority: CN
Inventors: 陈夏生; 陈一凡
Original assignee: FUJIAN XINSHENG STEEL INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: FUJIAN XINSHENG STEEL INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2024-01-27

Abstract

本实用新型提供了一种高强抗侧力钢结构墙板结构，在钢板的两侧设有混凝土板，可以有效的防止钢板墙面外屈曲，提高抗侧刚度、耗能及延性性能；在钢柱与钢横梁之间的钢板上设有分别呈V型和倒V型的钢支撑，两根横梁与钢柱均采用半刚性连接，可以将结构塑形变形全部引导到钢支撑和半刚性连接上，使钢梁及钢柱在强烈地震作用下能保持在弹性状态，继续保持承载能力，保证结构不倒塌；并且四根钢支撑均头通过高强螺栓、螺母与固定在钢板上，钢板的拉力场阻止了钢支撑在结构平面内发生的极值点失稳现象，受压钢支撑的承载能力和耗能能力得到充分发挥，再加上钢板被改善了的耗能能力，使本实用新型的抗震性能进一步提高。

Description

高强抗侧力钢结构墙板结构

技术领域

本实用新型属于多层和高层建筑技术领域，具体涉及一种高强抗侧力钢结构墙板结构。

背景技术

在钢框架结构中，在钢梁和钢柱之间设置支撑能大幅度提高钢框架的抗侧力能力，使钢框架具备更高的抗侧刚度。传统的带支撑框架有中心支撑框架和偏心支撑框架；在发生中震和强震时，中心支撑框架中的普通支撑会受压力发生屈曲现象或受拉力发生屈服现象，使钢框架的承载力降低；为避免这种情况发生，大多是通过将偏心梁段屈服，来避免支撑的屈曲；但偏心梁段屈服，会使主结构损伤，地震后结构修复较为困难。

另外，将该结构支撑斜杆相交于框架梁时（例如V形、人字形支撑），会出现由于失稳承载能力降低无法平衡受拉支撑的竖向分力的情况，此时需把与支撑相连的框架梁设计得足够强劲，但这样会使得梁截面明显增大，同时又必然要对与此框架梁相连的柱进行加强，不但结构的用钢量大大增加，而且结构刚度会明显增大，从而招致更大的地震反应。

发明内容

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种在受到较大荷载时不会因失稳而丧失大部分承载能力，本新型所述支撑钢框架结构在水平荷载较大的情况下，当支撑斜杆相交于框架梁时，亦不会出现受压支撑由于失稳承载能力大大降低而无法平衡受拉支撑的竖向分力的情形。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

高强抗侧力钢结构墙板结构，包括一钢梁、四根钢柱及四根钢支撑；在所述钢梁与钢柱之间设有钢板，钢梁及钢柱与钢板半刚性连接；所述四根钢支撑上均设有开设有10～20个螺栓孔，相邻螺栓孔之间的距离相等，钢板上对应支撑螺栓孔的位置也设有数量、大小均相同的螺栓孔，钢支撑通过高强螺栓、螺母固定在钢板上；所述四根钢支撑在钢板上呈V型布置，钢板上设有钢板横梁；所述第一钢支撑的一端固定连接在第一钢柱与钢横梁的交点上，另一端固定连接在钢板横梁上翼缘中点，第二钢支撑的一端固定连接在第二钢柱与钢横梁的交点上，另一端固定连接在第一钢支撑与钢板横梁的交点上，第三钢支撑的一端与第三钢柱的下端固定连接，另一端固定连接钢板横梁下翼缘的中点，第四钢支撑的一端固定连接在第四钢柱的下端，另一端固定连接在第三钢支撑与钢板横梁的交点上；在所述钢板的两侧还设有混凝土板，混凝土板上设有螺栓通孔，钢板上与螺栓通孔对应的位置也设有通孔，两块混凝土板与钢板通过预应力螺栓固定连接。

所述横梁的两端分别与第一钢柱的头端及第二钢柱的头端半刚性连接，第一钢柱的尾端及第三钢柱的头端均与钢板横梁的一端半刚性连接，第二钢柱的尾端及第四钢柱的头端均与钢板横梁的另一端半刚性连接。

所述高强螺栓、螺母的大径为14mm，相邻两个高强螺栓之间的距离为250mm。

所述混凝土板上螺栓通孔的横截面面积大于穿过该通孔的螺栓的直径。

在所述混凝土板上开设有螺栓通孔处还设有加强槽型钢；所述加强槽型钢上对应混凝土板螺栓通孔的位置也开设有通孔。

上述技术方案的有益之处在于：

1、本新型提供了一种高强抗侧力钢结构墙板结构，在钢板的两侧设有混凝土板，可以有效的防止钢板墙面外屈曲，提高抗侧刚度、耗能及延性性能；在钢柱与钢横梁之间的钢板上设有分别呈V型和倒V型的钢支撑，两根横梁与钢柱均采用半刚性连接，可以将结构塑形变形全部引导到钢支撑和半刚性连接上，使钢梁及钢柱在强烈地震作用下能保持在弹性状态，继续保持承载能力，保证结构不倒塌；并且四根钢支撑均通过高强螺栓、螺母固定在钢板上，钢板的拉力场阻止了钢支撑在结构平面内发生的极值点失稳现象，受压钢支撑的承载能力和耗能能力得到充分发挥，再加上钢板被改善了的耗能能力，使本新型的抗震性能进一步提高。

2、本新型钢板上侧的两根钢支撑的轴线分别与两根钢柱与钢梁的连接点的轴线重合，受压钢支撑轴向力竖向分量可以与受拉钢支撑轴向力的竖向分量抵消，于是相连横梁不必因竖向不平衡力增大截面，框架梁柱也无需放大，有效减少了用钢量。

3、本新型是利用高强螺栓、螺母将四根支撑固定在钢板上，在发生地震时，利用钢支撑的平面外刚度约束钢板的平面外位移，可以使薄钢板的塑性滞回耗能能力显著提高，减小了拉力场转换产生的震荡效应，减小变载噪音。

4、本新型在钢板的两侧设置混凝土板，混凝土板上螺栓通孔的横截面面积大于穿过该螺栓通孔的螺栓的直径，混凝土板上开设有螺栓通孔的位置设有加强槽型钢，不仅可以有效的防止钢板墙面外屈曲，还可以用较薄的钢板，获得较高的抗侧刚度、耗能性能和延性，并降低了成本。

下面结合附图和具体实施例对本新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本新型结构示意图；

图2为本新型钢支撑螺栓孔位示意图；

图3为本新型混凝土板的结构示意图。

具体实施方式

一种高强抗侧力钢结构墙板结构，包括钢板1、与钢板1连接成一体的钢支撑2，及钢框架3；所述钢支撑2设有四根，每根上都设有10～20个螺栓孔20，相邻螺栓孔20之间距离相同，钢支撑2上最后一个螺栓孔20与钢支撑2端部的距离为150～200mm，具体数量本领域技术人员在实施时即可确定；在钢板1上对应四根支撑2的位置也开设有位置、大小、数量与支撑上螺栓孔20的相同的螺栓孔，四根钢支撑2通过高强螺栓、螺母固定在钢板1上；为防止因钢板1及钢支撑2上开设螺栓孔20而降低钢板1及钢支撑2的强度，在钢板1与支撑2上高强螺栓与螺母的连接处设置有高强度垫片。

所述钢框架3包括至少一根钢横梁30和至少4根钢柱32、33、34、35；在钢板1的中心固定有一根钢横梁101，4根钢柱32、33、34、35的一端与钢板横梁101半刚性连接，钢支撑2分别呈V型及倒立的V型固定在钢板1上，钢板1上呈V型的两根钢支撑2的一端通过螺栓固定在钢横梁101和与两根框架柱的连接的两个交点上，另一端一起通过螺栓固定在钢板横梁101的中间处；钢板1下侧V型的两根钢支撑2一端固定在钢板横梁101的中间处，另一端与另外两根钢柱的尾端固定连接。钢支撑2的两部分对于钢梁30纵轴和钢板1平面完全对称，因而不会对钢梁30、钢柱产生任何扭转作用，避免钢梁30、钢柱由于钢支撑2产生的扭矩作用而发生严重的扭转变形或失稳现象。

具体的，在本实施例中，高强螺栓、螺母的大径为14mm，高强螺栓间距为250mm，钢板1和钢支撑2的材质为Q235；钢板横梁101的两端分别与四根钢柱32、33、34、35半刚性连接，钢横梁101与钢柱32、33的尾端、钢柱34、35的头端半刚性连接；采用半刚性连接，可以将结构塑形变形全部引导到钢支撑2和半刚性连接上，使钢梁30及钢柱在强烈地震作用下能保持在弹性状态，继续保持承载能力，保证结构不倒塌。

更具体地，第一钢支撑20的一端固定连接在钢柱32与钢横梁30的交点上，另一端固定连接在钢板横梁101上翼缘中点，第二钢支撑21的一端固定连接在钢柱33与钢横梁30的交点上，另一端固定连接在第一钢支撑20与钢板横梁101的交点上，第三钢支撑22的一端与钢柱34的下端固定连接，另一端固定连接钢板横梁101下翼缘的中点，第四钢支撑23的一端固定连接在钢柱35的下端，另一端固定连接在第三钢支撑22与钢板横梁101的交点上；以此，在钢板1上形成两层钢支撑2，一层呈V型钢支撑，另一层呈倒V型钢支撑；其中，第一钢支撑20的轴线与钢柱32与钢横梁30交点的轴线重合，第二钢支撑21的轴线与钢柱33与钢横梁30交点的轴线重合。本新型钢板1上侧的两根钢支撑2的轴线分别与两根钢柱31与钢梁30的连接点的轴线重合，受压钢支撑2轴向力竖向分量可以与受拉钢支撑轴向力的竖向分量抵消，于是相连横梁不必因竖向不平衡力增大截面，框架梁柱也无需放大，有效减小了用钢量。

在所述钢板1的两侧还设有混凝土板4；所述两块混凝土板4的间距小于钢梁30、及钢柱31的宽度；每块混凝土板4上都设有若干椭圆形孔40，钢板1上与该椭圆形孔上也设有螺栓孔，三块板通过预应力螺栓41依次穿过连接；在两块混凝土板4上开椭圆形孔，椭圆形孔的横截面面积大于预应力螺栓41的直径，使螺栓有足够的滑移空间；另外，在混凝土板4上开孔的位置还设有槽型钢43给予加强，槽型钢43上与椭圆形孔相应位置也开有椭圆孔，两块混凝土板4与钢梁30及钢柱31之间留有10-50mm间隙。

Claims

1.高强抗侧力钢结构墙板结构，其特征在于：包括一钢梁、四根钢柱及四根钢支撑；在所述钢梁与钢柱之间设有钢板，钢梁及钢柱与钢板半刚性连接；所述四根钢支撑上均设有开设有10～20个螺栓孔，相邻螺栓孔之间的距离相等，钢板上对应支撑螺栓孔的位置也设有数量、大小均相同的螺栓孔，钢支撑通过高强螺栓、螺母固定在钢板上；所述四根钢支撑在钢板上呈V型布置，钢板上设有钢板横梁；所述第一钢支撑的一端固定连接在第一钢柱与钢横梁的交点上，另一端固定连接在钢板横梁上翼缘中点，第二钢支撑的一端固定连接在第二钢柱与钢横梁的交点上，另一端固定连接在第一钢支撑与钢板横梁的交点上，第三钢支撑的一端与第三钢柱的下端固定连接，另一端固定连接钢板横梁下翼缘的中点，第四钢支撑的一端固定连接在第四钢柱的下端，另一端固定连接在第三钢支撑与钢板横梁的交点上；在所述钢板的两侧还设有混凝土板，混凝土板上设有螺栓通孔，钢板上与螺栓通孔对应的位置也设有通孔，两块混凝土板与钢板通过预应力螺栓固定连接。

2.如权利要求1所述的高强抗侧力钢结构墙板结构，其特征在于：所述横梁的两端分别与第一钢柱的头端及第二钢柱的头端半刚性连接，第一钢柱的尾端及第三钢柱的头端均与钢板横梁的一端半刚性连接，第二钢柱的尾端及第四钢柱的头端均与钢板横梁的另一端半刚性连接。

3.如权利要求1所述的高强抗侧力钢结构墙板结构，其特征在于：所述高强螺栓、螺母的大径为14mm，相邻两个高强螺栓之间的距离为250mm。

4.如权利要求1所述的高强抗侧力钢结构墙板结构，其特征在于：所述混凝土板上螺栓通孔的横截面面积大于穿过该通孔的螺栓的直径。

5.如权利要求4所述的高强抗侧力钢结构墙板结构，其特征在于：在所述混凝土板上开设有螺栓通孔处还设有加强槽型钢；所述加强槽型钢上对应混凝土板螺栓通孔的位置也开设有通孔。