CN203808237U - 一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系 - Google Patents
一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系 Download PDFInfo
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Abstract
一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，包括框架梁、框架柱、边缘构件和防屈曲钢板墙，防屈曲钢板墙在生产现场预制并在生产现场拼装而成；边缘构件在施工现场与防屈曲钢板墙中的连接构件连接形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙，框架梁和框架柱在施工现场组装成预制装配式框架结构，预制装配式防屈曲钢板剪力墙与预制装配式框架结构中的框架梁相互拼接，形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系。本实用新型利用预制装配式防屈曲钢板剪力墙作为结构体系的主要抗侧力构件，大大提高了建筑结构的抗震能力，且各部件在工厂组装，在工地拼装，加快了房屋建造速度，各部件连接构造简单，震后修复、更换简单方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种建筑结构工程技术领域，具体涉及一种施工速度快且抗震性能良好的预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系。
背景技术
传统的住宅设计、施工技术存在很多缺点：建筑工人劳动强度大，生产效率低，施工速度慢、建设周期长、材料消耗多，这一系列问题已远远不能适应快速发展的现代社会对住宅的需求。
装配式结构是指将结构的各种构件在工厂进行标准化生产，然后运至工地现场装配就位而形成的结构，具有节约劳动力、施工进度快、有利于实现建筑节能、便于工业化生产和机械化施工等优点。但是传统装配式结构存在的一些问题制约了其发展。首先，普通装配式钢筋混凝土结构的整体性较差，刚度较低，在以往的地震中表现不佳；其次，传统的钢结构体系虽然自重轻，强度高，延性好，抗震性能好，且能够工厂化生产，但作为高层结构抗侧力体系体系时，经济性或抗震性能往往不佳：纯抗弯钢框架当建筑层数超过20层时需要很大的梁柱截面控制结构侧移，经济性很差；支撑钢框架中支撑在往复荷载作用下易发生屈曲，而加大支撑截面会导致较大的地震作用和刚度不可调问题。防屈曲支撑可较好地解决支撑屈曲和刚度可调的问题，但抗侧力性能大大低于钢板剪力墙；钢筋混凝土剪力墙或核芯筒与钢框架的延性及刚度严重不匹配，在罕遇地震作用下，承担了85％的水平地震力，很快因开裂、压碎而导致刚度及延性急剧退化，不利于后期地震能量的消耗。由此可见，传统的装配式结构是不能很好地将经济性与抗震性能兼顾的。
防屈曲钢板剪力墙是一种新型的抗侧力构件，具有较高的抗剪承载力和抗侧刚度，良好的延性，有利于实现多道抗震防线的理念。但它在制作、施工和安装方面仍存在不便：传统的施工方式是在施工现场将内置钢板与边缘连接件直接焊接，然后将混凝土板与内置钢板通过穿透三块板的螺栓连接；内置钢板与边缘连接件的连接面较长，带来大量的焊接工作量，且焊缝的质量不易控制；施工现场安装混凝土板时，内置钢板与混凝土板之间大面积的螺栓配合面也带来很大的制作与装配难度，容易引起安装误差。以往的工程经验表明，即使预先考虑到加工偏差造成的安装难度，特别要求车间采用机械加工的标准。然而安装过程中，部分螺栓孔不得不进行二次扩充以方便安装，这些问题严重影响了施工速度和使用性能。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，在工厂进行各构件标准化生产和组装，在工地进行现场拼装，加快了房屋建造速度，同时震后修复方便，具有较好的抗侧力性能与经济性能。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，包括用于高层建筑结构体系的预制装配式框架梁、用于高层建筑结构体系的预制装配式框架柱、边缘构件和用于建筑结构抗侧力消能的防屈曲钢板墙，所述防屈曲钢板墙预制后在生产现场拼装而成；所述边缘构件在施工现场与所述防屈曲钢板墙中的连接构件连接形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙，所述预制装配式框架梁和预制装配式框架柱在施工现场组装成预制装配式框架结构，所述预制装配式防屈曲钢板剪力墙与所述预制装配式框架结构中的所述预制装配式框架梁相互拼接，形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系。
优选的，所述防屈曲钢板墙还包括内嵌钢板和防屈曲构件，所述防屈曲构件设置于所述内嵌钢板的两侧，为混凝土板材结构，用于抑制内嵌钢板的屈曲，所述防屈曲构件通过穿透于两侧所述防屈曲构件和内嵌钢板的高强对拉螺栓连接成整体；所述连接构件对称设置于所述内嵌钢板的四周，用于所述防屈曲钢板墙与所述边缘构件的连接固定，所述连接构件与所述内嵌钢板连接固定。
优选的，所述连接构件包括第一连接部和从第一连接部的中点延伸出来并与所述第一连接部垂直的第二连接部，所述第一连接部和第二连接部组合形成一T形长条钢材结构，所述第二连接部通过高强摩擦型螺栓与所述内嵌钢板紧固连接，所述第一连接部通过高强摩擦型螺栓与所述边缘构件紧固连接。
优选的，所述内嵌钢板为设有沟槽的平板钢板，用于增加建筑结构的耗能能力。
优选的，所述内嵌钢板为无沟槽的平板钢板，用于增加建筑结构的抗侧刚度。
优选的，所述边缘构件沿所述连接构件设置，包括平行设置的顶板、底板及垂直并居中设置于所述顶板、底板之间的腹板，所述顶板、底板和腹板组合形成一工字形的长条钢材结构，所述底板通过高强摩擦型螺栓与所述第一连接部紧固连接。
优选的，所述预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系的成型高度为5-80m。
采用以上技术方案的有益效果是：本实用新型中防屈曲钢板墙等各部件在工厂进行标准化生产拼装，一次成活，构件尺寸精度高，质量可靠，降低了以往防屈曲构件与内嵌钢板的装配难度。在工地现场仅需拼装少量构件，方便施工现场工作，节约了劳动力，加快了房屋建造速度，有利于实现建筑节能。同时各部件之间的连接构造简单，震后修复、更换简单方便，符合建筑结构功能性要求和产业化要求。
同时利用预制装配式防屈曲钢板剪力墙作为框架结构的主要抗侧力构件，在结构正常使用的风荷载组合作用下，提供了足够的抗侧刚度；而在地震荷载作用下的大幅值振动时，由防屈曲钢板墙保证结构的抗侧刚度，当防屈曲钢板设计为抗侧消能构件时，利用预制防屈曲钢板墙的屈服耗能能力，发挥耗能减震作用，保护主体结构安全，实现结构多道抗震防线理念。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型的一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系的实施例1的三维结构示意图；
图2是本实用新型的一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系的实施例2的三维结构示意图；
图3是本实用新型的防屈曲钢板墙的组装示意图；
图4是本实用新型的在生产现场拼装完成的防屈曲钢板墙的示意图；
图5是本实用新型的防屈曲钢板墙的连接构件的实施例1的结构示意图；
图6是本实用新型的防屈曲钢板墙的连接构件的实施例2的结构示意图；
图7是本实用新型的防屈曲钢板墙的边缘构件的结构示意图；
图8是本实用新型的防屈曲钢板墙与边缘构件拼接安装的示意图；
图9是本实用新型的中损坏的防屈曲钢板墙进行拆装与更换的示意图；
图中数字所表示的相应部件名称：
1、预制装配式防屈曲钢板剪力墙 11、防屈曲钢板墙111、内嵌钢板 112、防屈曲构件 113、连接构件114、高强对拉螺栓 115、高强摩擦型螺栓 12、边缘构件121、顶板 122、底板 123、腹板 13、损坏的防屈曲钢板墙2、预制装配式框架结构 21、预制装配式框架梁 22、预制装配式框架柱。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，包括用于高层建筑结构体系的预制装配式框架梁21、用于高层建筑结构体系的预制装配式框架柱22、边缘构件12和用于建筑结构抗侧力消能的防屈曲钢板墙11，防屈曲钢板墙11在生产现场预制并在生产现场拼装而成。
如图3-4所示，防屈曲钢板墙11包括内嵌钢板111、防屈曲构件112和连接构件113，防屈曲构件112设置于内嵌钢板111的两侧，为混凝土板材结构，用于抑制内嵌钢板111的屈曲，防屈曲构件112通过穿透于两侧的防屈曲构件112和内嵌钢板111的高强对拉螺栓114连接成整体；连接构件113对称设置于内嵌钢板111的四周，并与内嵌钢板111连接固定。防屈曲钢板墙11在生产现场拼装完成后直接作为建筑构件被运送至施工现场。内嵌钢板111为设有沟槽的平板钢板，可直接作为耗能钢板，提高建筑体系的耗能能力。
在施工现场中边缘构件12与防屈曲钢板墙11中的连接构件113连接形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙1，预制装配式框架梁21和预制装配式框架柱22在施工现场组装成预制装配式框架结构2，预制装配式防屈曲钢板剪力墙1与预制装配式框架结构2中的预制装配式框架梁21相互拼接，形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，该体系位于高层建筑结构的中心位置或电梯井位置，还可以如图2所示，位于高层建筑结构的边缘或任何部位，来作为结构的第一道抗震防线先屈服，发挥耗能减震作用，保护主体结构安全。
如图5所示，连接构件113包括第一连接部1131和从第一连接部1131的中点延伸出来并与第一连接部1131垂直的第二连接部1132，第一连接部1131和第二连接部1132组合形成一T形长条钢材结构，第二连接部1132通过高强摩擦型螺栓115与内嵌钢板111紧固连接，第一连接部1131通过高强摩擦型螺栓115与边缘构件12固定连接。第一连接部1131和第二连接部1132可采用长条钢板焊接或紧固连接而成。
如图7-8所示，边缘构件12沿连接构件113设置，包括平行设置的顶板121、底板122及垂直并居中设置于顶板121、底板122之间的腹板123，顶板121、底板122和腹板123组合形成一工字形的长条钢材结构，底板122通过高强摩擦型螺栓115与第一连接部1131紧固连接。顶板121、底板122和腹板123也可采用长条钢板焊接或螺接连接而成。
在地震作用下，预制装配式防屈曲钢板剪力墙1作为结构的第一道抗震防线先屈服，发挥耗能减震作用，保护主体结构安全。震后对结构进行修复时，只需要更换预制防屈曲钢板墙。如图9所示，仅需松开损坏的防屈曲钢板13与预制装配式框架梁21、预制装配式框架柱22的高强摩擦型螺栓115的连接，然后安装新的预制防屈曲钢板墙11即可完成修复工作。
采用上述预制装配式防屈曲钢板剪力墙1与预制装配式框架结构2相互拼接形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，层高可达到80米，具有很好的经济性与抗震性。
利用预制装配式防屈曲钢板剪力墙作为结构体系的主要抗侧力构件，具有较高的抗剪承载力、抗侧刚度和良好的延性，有利于实现多道抗震防线的理念。内嵌钢板屈曲受到抑制，以剪切屈服为主，避免了屈曲时的噪音，也不会对边柱产生附加弯矩，边柱截面得以减小，大大提高了建筑结构的抗震能力。
同时将各部件在工厂进行标准化生产和组装，保障了预制构件的质量；在工地进行现场拼装，方便了施工现场工作，节约了劳动力，有利于实现建筑节能；各部件之间的连接构造简单，震后修复、更换简单方便，符合可恢复功能结构和建筑结构产业化生产要求。
实施例2
其余与实施例1相同，不同之处在于，如图2所示，预制装配式防屈曲钢板剪力墙1与预制装配式框架结构2中的预制装配式框架梁21相互拼接，形成预制装配式防屈曲钢板框架一剪力墙高层建筑结构体系，该体系不仅仅只位于高层建筑结构的中心位置或电梯井位置，还可以位于高层建筑结构的边缘或任何部位，来作为结构的第一道抗震防线先屈服，发挥耗能减震作用，保护主体结构安全。
内嵌钢板111为无沟槽的平板钢板，可直接作为屈服钢板，用于增加建筑结构的抗侧刚度。
如图6所示，为了使连接构件113具有更好的机械强度，也可采用两条L形角钢背向螺接连接形成T形长条钢材结构，L形角钢相螺接的翼部作为第二连接部1132与内嵌钢板111紧固连接，L形角钢非连接的翼部作为第一连接部1131与边缘构件12紧固连接。
在上述实施例中，边缘构件12也可直接选用工字型条钢或H型条钢，使边缘构件12同时具有更好的机械强度和经济性。
采用以上技术方案的有益效果是：本实用新型中防屈曲钢板墙等各部件在工厂进行标准化生产拼装，一次成活，构件尺寸精度高，质量可靠，降低了以往防屈曲构件与内嵌钢板的装配难度。在工地现场仅需拼装少量构件，方便施工现场工作，节约了劳动力，加快了房屋建造速度，有利于实现建筑节能。同时各部件之间的连接构造简单，震后修复、更换简单方便，符合建筑结构功能性要求和产业化要求。
同时利用预制装配式防屈曲钢板剪力墙作为框架结构的主要抗侧力构件，在结构正常使用的风荷载组合作用下，提供了足够的抗侧刚度；而在地震荷载作用下的大幅值振动时，由防屈曲钢板墙保证结构的抗侧刚度，当防屈曲钢板设计为抗侧消能构件时，利用预制防屈曲钢板墙的屈服耗能能力，发挥耗能减震作用，保护主体结构安全，实现结构多道抗震防线理念。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，其特征在于，包括：用于高层建筑结构体系的预制装配式框架梁、用于高层建筑结构体系的预制装配式框架柱、边缘构件和用于建筑结构抗侧力消能的防屈曲钢板墙，所述防屈曲钢板墙预制后在生产现场拼装而成；所述边缘构件在施工现场与所述防屈曲钢板墙中的连接构件连接形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙，所述预制装配式框架梁和预制装配式框架柱在施工现场组装成预制装配式框架结构，所述预制装配式防屈曲钢板剪力墙与所述预制装配式框架结构中的所述预制装配式框架梁相互拼接，形成预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系。
2.根据权利要求1所述的预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，其特征在于，所述防屈曲钢板墙还包括内嵌钢板和防屈曲构件，所述防屈曲构件设置于所述内嵌钢板的两侧，为混凝土板材结构，用于抑制内嵌钢板的屈曲，所述防屈曲构件通过穿透于两侧所述防屈曲构件和内嵌钢板的高强对拉螺栓连接成整体；所述连接构件对称设置于所述内嵌钢板的四周，用于所述防屈曲钢板墙与所述边缘构件的连接固定，所述连接构件与所述内嵌钢板连接固定。
3.根据权利要求2所述的预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，其特征在于，所述连接构件包括第一连接部和从第一连接部的中点延伸出来并与所述第一连接部垂直的第二连接部，所述第一连接部和第二连接部组合形成一T形长条钢材结构，所述第二连接部通过高强摩擦型螺栓与所述内嵌钢板紧固连接，所述第一连接部通过高强摩擦型螺栓与所述边缘构件紧固连接。
4.根据权利要求2所述的预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，其特征在于，所述内嵌钢板为设有沟槽的平板钢板，用于增加建筑结构的耗能能力。
5.根据权利要求2所述的预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，其特征在于，所述内嵌钢板为无沟槽的平板钢板，用于增加建筑结构的抗侧刚度。
6.根据权利要求3-5任一所述的预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，其特征在于，所述边缘构件沿所述连接构件设置，包括平行设置的顶板、底板及垂直并居中设置于所述顶板、底板之间的腹板，所述顶板、底板和腹板组合形成一工字形的长条钢材结构，所述底板通过高强摩擦型螺栓与所述第一连接部紧固连接。
7.根据权利要求6所述的预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系，其特征在于，所述预制装配式防屈曲钢板剪力墙高层建筑结构体系的成型高度为5-80m。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140903 |
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