CN204370616U - 一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙 - Google Patents

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李洋
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Abstract

本实用新型涉及一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,包括第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁、第二钢梁、第一波纹腹板T型钢、第二波纹腹板T型钢、第一波纹垫板、第二波纹垫板、波纹钢板、第一侧边加劲肋、第二侧边加劲肋、第一锚具、第二锚具以及预应力筋;波纹钢板第一边固定在第一波纹腹板T型钢和第一波纹垫板之间,第二边固定在第二波纹腹板T型钢和第二波纹垫板之间;第一波纹腹板T型钢与第一钢梁固定;第二波纹腹板T型钢与第二钢梁固定;预应力筋一端通过第一锚具与第一钢梁锚固,另一端通过第二锚具与第二钢梁锚固。本实用新型抗侧承载力高,耗能能力较强,且能够起到自复位的作用。

Description

一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙
技术领域
[0001] 本实用新型属于结构工程技术领域,具体涉及一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙。
背景技术
[0002] 钢板剪力墙是一种新型的抗侧力构件,在过去30多年,关于钢板剪力墙的试验研宄和数值分析表明钢板剪力墙具备较大的弹性初始刚度、大变形能力、良好的塑性性能以及稳定的滞回性能等特性。这些特性使得钢板剪力墙成为一种非常具有发展前景的高层抗侧力体系,并在北美和日本的高设防烈度区得到广泛应用。
[0003] 根据与周边框架的连接方式的不同,钢板剪力墙可以分为四边连接型钢板剪力墙和两边连接型钢板剪力墙。当前使用较广的是四边连接型钢板剪力墙,即钢板的两侧分别与左、右钢柱相连,钢板的上下两端与上、下钢梁相连,使得钢板呈内置的形式;其抗侧承载力较高,因而具有较好的力学性能,但却需要钢柱提供足够的锚固刚度,因而对钢柱的要求较高,不利于钢柱的稳定受力;两边连接指钢板仅与上、下钢梁连接,左、右边与钢柱脱开。两边连接型钢板剪力墙改善了四边连接型钢板剪力墙对钢柱的附加弯矩,并且可以在一跨(两个柱子之间的距离为一跨,一般约6米远)中分段布置,利于门窗及过道的布置,具有广阔的应用前景。但两边连接型钢板剪力墙抗侧承载力比相应的四边连接型钢板剪力墙低,受剪时易在钢板左右边缘处发生局部屈曲。
[0004] 现有技术中的钢板剪力墙的内置结构大多是平面钢板,其竖向承载力、抗侧承载力和屈曲承载力均较低,在地震发生之后,钢板剪力墙容易产生变形而耗能。若变形不严重,则需进行一定的修复工作才可再次利用;但若变形较为严重,已无法修复,则需更换内置钢板,这无疑会导致成本增加。
实用新型内容
[0005] 本实用新型针对现有技术中钢板剪力墙存在的竖向承载力、抗侧承载力和屈曲承载力均较低且不易修复等技术问题,提出一种竖向承载力、抗侧承载力和屈曲承载力均较高且具有一定的自复位能力以减少修复量的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙。
[0006] 本实用新型提出的一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其包括:第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁、第二钢梁、第一波纹腹板T型钢、第二波纹腹板T型钢、第一波纹垫板、第二波纹垫板、波纹钢板、第一侧边加劲肋、第二侧边加劲肋、第一锚具、第二锚具以及预应力筋;
[0007] 所述第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁和第二钢梁形成阻尼墙框架,其中,所述第一钢柱和第二钢柱相对设置,所述第一钢梁和第二钢梁相对设置且均固定在所述第一钢柱和第二钢柱之间;
[0008] 所述波纹钢板整体设于所述阻尼墙框架内部,其波纹线方向与所述第一钢柱及第二钢柱的长度方向垂直,其第一边栓接在所述第一波纹腹板T型钢和第一波纹垫板之间,与所述第一边相对的第二边栓接在所述第二波纹腹板T型钢和第二波纹垫板之间;所述第一波纹腹板T型钢固定在所述第一钢梁上,使所述波纹钢板的第一边和所述第一波纹垫板整体固定在所述第一钢梁上;所述第二波纹腹板T型钢固定在所述第二钢梁上,使所述波纹钢板的第二边和所述第二波纹垫板整体固定在所述第二钢梁上;
[0009] 所述第一侧边加劲肋与所述波纹钢板的第三边沿长度方向焊接固定;所述第二侧边加劲肋与所述波纹钢板的第四边沿长度方向焊接固定;
[0010] 所述预应力筋的一端通过所述第一锚具与所述第一钢梁锚固连接,另一端通过所述第二锚具与所述第二钢梁锚固连接。
[0011 ] 优选的,所述波纹钢板的波纹线方向与所述第一钢柱及第二钢柱的长度方向垂直。
[0012] 优选的,所述波纹钢板的波纹为锯齿波纹、正弦波纹、矩形波纹、梯形波纹中的一种或其中几种的组合。
[0013] 优选的,所述第一波纹腹板T型钢包括第一波纹腹板和第一翼缘板,所述第一翼缘板固定在所述第一波纹腹板的翼缘上,二者呈T型;所述第二波纹腹板T型钢包括第二波纹腹板和第二翼缘板,所述第二翼缘板固定在所述第二波纹腹板的翼缘上,二者呈T型。
[0014] 优选的,所述第一翼缘板与所述第一钢梁栓接固定;所述第二翼缘板与所述第二钢梁栓接固定;所述波纹钢板的第一边、所述第一波纹垫板和所述第一波纹腹板,三者栓接固定;所述波纹钢板的第二边、所述第二波纹垫板和所述第二波纹腹板,三者栓接固定。
[0015] 优选的,还包括横向加劲肋和竖向加劲肋;所述竖向加劲肋焊接在所述波纹钢板上、所述波纹钢板的第一边与第二边之间;所述横向加劲肋焊接在所述波纹钢板上、所述波纹钢板相对的第三边和第四边之间。
[0016] 优选的,还包括第一矩形短加劲板、第二矩形短加劲板、第三矩形短加劲板、第四矩形短加劲板、第一三角加劲板、第二三角加劲板、第三三角加劲板和第四三角加劲板;所述第一矩形短加劲板和第二矩形短加劲板分别与所述第一波纹腹板T型钢的第一端和第二端焊接固定;所述第三矩形短加劲板和第四矩形短加劲板分别与所述第二波纹腹板T型钢的第一端和第二端焊接固定。
[0017] 所述第一三角加劲板固定在所述第一钢柱和所述第一矩形短加劲板之间,所述第二三角加劲板固定在所述第二钢柱和所述第二矩形短加劲板之间,所述第三三角加劲板固定在所述第一钢柱和所述第三矩形短加劲板之间,所述第四三角加劲板固定在所述第二钢柱和所述第四矩形短加劲板之间。
[0018] 优选的,还包括第一侧边加劲肋和第二侧边加劲肋;所述第一侧边加劲肋与所述波纹钢板的第三边沿长度方向焊接固定;所述第二侧边加劲肋与所述波纹钢板的第四边沿长度方向焊接固定。
[0019] 此外,本实用新型还提出另一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其包括第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁、第二钢梁、第一波纹腹板T型钢、第二波纹腹板T型钢、第一波纹垫板、第二波纹垫板、波纹钢板、第一 L型角钢、第二 L型角钢、第一锚具、第二锚具以及预应力筋;
[0020] 所述第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁和第二钢梁形成阻尼墙框架,其中,所述第一钢柱和第二钢柱相对设置,所述第一钢梁和第二钢梁相对设置且均固定在所述第一钢柱和第二钢柱之间;
[0021] 所述波纹钢板整体设于所述阻尼墙框架内部,其波纹线方向与所述第一钢柱及第二钢柱的长度方向垂直,其第一边栓接在所述第一波纹腹板T型钢和第一波纹垫板之间,与所述第一边相对的第二边栓接在所述第二波纹腹板T型钢和第二波纹垫板之间;所述第一波纹腹板T型钢固定在所述第一钢梁上,使所述波纹钢板的第一边和所述第一波纹垫板整体固定在所述第一钢梁上;所述第二波纹腹板T型钢固定在所述第二钢梁上,使所述波纹钢板的第二边和所述第二波纹垫板整体固定在所述第二钢梁上;
[0022] 所述第一 L型角钢与所述波纹钢板的第三边及第一钢柱,三者沿长度方向栓接;所述第二 L型角钢与所述波纹钢板的第四边及第二钢柱,三者沿长度方向栓接;
[0023] 所述预应力筋的一端通过所述第一锚具与所述第一钢梁锚固连接,另一端通过所述第二锚具与所述第二钢梁锚固连接。
[0024] 优选的,所述波纹钢板的波纹为锯齿波纹、正弦波纹、矩形波纹、梯形波纹中的一种或其中几种的组合。
[0025] 优选的,所述第一波纹腹板T型钢包括第一波纹腹板和第一翼缘板,所述第一翼缘板固定在所述第一波纹腹板的翼缘上,二者呈T型;所述第二波纹腹板T型钢包括第二波纹腹板和第二翼缘板,所述第二翼缘板固定在所述第二波纹腹板的翼缘上,二者呈T型;
[0026] 所述第一翼缘板与所述第一钢梁栓接固定;所述第二翼缘板与所述第二钢梁栓接固定;所述波纹钢板的第一边、所述第一波纹垫板和所述第一波纹腹板,三者栓接固定;所述波纹钢板的第二边、所述第二波纹垫板和所述第二波纹腹板,三者栓接固定。
[0027] 优选的,还包括横向加劲肋和竖向加劲肋;所述竖向加劲肋焊接在所述波纹钢板上、所述波纹钢板的第一边与第二边之间;所述横向加劲肋焊接在所述波纹钢板上、所述波纹钢板相对的第三边和第四边之间。
[0028] 优选的,还包括第一矩形短加劲板、第二矩形短加劲板、第三矩形短加劲板、第四矩形短加劲板、第一三角加劲板、第二三角加劲板、第三三角加劲板和第四三角加劲板;
[0029] 所述第一矩形短加劲板和第二矩形短加劲板分别与所述第一波纹腹板T型钢的第一端和第二端焊接固定;所述第三矩形短加劲板和第四矩形短加劲板分别与所述第二波纹腹板T型钢的第一端和第二端焊接固定。
[0030] 所述第一三角加劲板固定在所述第一钢柱和所述第一矩形短加劲板之间,所述第二三角加劲板固定在所述第二钢柱和所述第二矩形短加劲板之间,所述第三三角加劲板固定在所述第一钢柱和所述第三矩形短加劲板之间,所述第四三角加劲板固定在所述第二钢柱和所述第四矩形短加劲板之间。
[0031] 有益效果:本实用新型提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁和第二钢梁形成阻尼墙框架,属于两边连接型,阻尼墙框架内部采用了波纹钢板,该波纹钢板的波纹线方向与所述第一钢柱及第二钢柱的长度方向垂直,该波纹结构能发挥面外加劲的作用,且能承担一定的竖向荷载,其不仅具备较高的抗侧承载力,还拥有较高的屈曲承载力;波纹钢板两侧设置有第一侧边加劲肋和第二侧边加劲肋,从而降低了对钢柱的锚固刚度的要求;同时还设计了预应力筋与第一钢梁和第二钢梁锚固连接,在遭遇地震时耗能能力较强,能够起到自复位的作用,以减少修复量。
[0032] 本实用新型提出的另一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁和第二钢梁形成阻尼墙框架,属于四边连接型,具有更高的抗侧承载力;阻尼墙框架内部采用了波纹钢板,该波纹钢板的波纹线方向与所述第一钢柱及第二钢柱的长度方向垂直,该波纹结构能发挥面外加劲的作用,且能承担一定的竖向荷载,其不仅具备较高的抗侧承载力,还拥有较高的屈曲承载力;同时还设计了预应力筋与第一钢梁和第二钢梁锚固连接,在遭遇地震时耗能能力较强,能够起到自复位的作用,以减少修复量。
附图说明
[0033] 图1是本实用新型提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙第一实施例主视结构示意图。
[0034] 图2是图1的A-A截面结构示意图;图2(1)中截面线在波纹钢板的中心线处,图2(2)中截面线在波纹钢板的振幅处。
[0035] 图3是图1的B-B截面结构示意图。
[0036] 图4是图1中波纹钢板优选的几种波纹形式。
[0037] 图5是与图1对应的装配过程示意图。
[0038] 图6是与图2对应的装配过程示意图。
[0039] 图7是本实用新型提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙第二实施例主视结构示意图。
[0040] 图8是图7的A-A截面结构示意图;图8(1)中截面线在波纹钢板的中心线处,图8(2)中截面线在波纹钢板的振幅处。
[0041] 图9是图7的B-B截面结构示意图。
[0042] 图10是与图7对应的装配过程示意图。
[0043] 图11是与图8对应的装配过程示意图。
[0044] 图中第一钢柱,12-第二钢柱,21-第一钢梁,22-第二钢梁,30-第一波纹腹板T型钢,31-第一翼缘板,32-第一波纹腹板,40-第二波纹腹板T型钢,41-第二翼缘板,42-第二波纹腹板,51-第一波纹垫板,52-第二波纹垫板,60-波纹钢板,71第一锚具,72-第二锚具,80-预应力筋,91-横向加劲肋,92-竖向加劲肋,100-高强螺栓,101-第一矩形短加劲板,102-第二矩形短加劲板,103-第三矩形短加劲板,104-第四矩形短加劲板,201-第一三角加劲板,202-第二三角加劲板,203-第三三角加劲板,204-第四三角加劲板,301-第一侧边加劲肋,302-第二侧边加劲肋,401-第一 L型角钢,402-第二 L型角钢。
具体实施方式
[0045] 为了便于本领域技术人员理解,下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步描述。
[0046] 波纹钢板由于其波纹状的截面,使其拥有非常大的面外刚度。若将波纹钢板运用到钢板剪力墙中,则可充分利用其面外刚度大的优点,提高钢板剪力墙的抗剪及屈曲承载力,同时还能减少结构自重,这一特性使得波纹钢板被广泛应用于集装箱、组合梁桥等领域。基于波纹钢板,结合预应力技术便可形成可以自复位的阻尼墙。
[0047] 另外,波纹钢板沿着波纹线方向的抗弯刚度较小,而垂直于波纹线方向的抗弯刚度非常大,即有弱轴和强轴。而实际应用中,钢板剪力墙将会承受一定的竖向荷载,极易引起内置钢板的屈曲。因此,若将波纹钢板竖向放置(即波纹钢板的波纹线边缘沿水平方向设置),则在提升抗侧承载力的同时,在竖直方向上也具有了较高的抗压承载力,由此可以保护波纹钢板不过早地发生屈曲而破坏。因此,本发明中将波纹钢板竖向内置于由钢梁及钢柱形成的阻尼墙框架中,并保证其与边缘构件(钢柱和钢梁)的牢固连接,就能使波纹钢板承受较大的侧向及竖向荷载。
[0048] 基于以上对波纹钢板的特性的说明,以下以第一实施例和第二实施例为例对本实用新型提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙进行详细介绍,其中,第一实施例属于两边连接型,第二实施例属于四边连接型。
[0049] 图1是本实用新型提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙第一实施例主视结构示意图;图2是图1的A-A截面结构示意图,图2中根据A-A截面线的位置不同,波纹钢板的位置略有变化,图2 (I)中截面线在波纹钢板的中心线处,图2(2)中截面线在波纹钢板的振幅处;图3是图1的B-B截面结构示意图;图4是图1中波纹钢板优选的几种波纹形式;图5是与图1对应的装配过程示意图;图6是与图2对应的装配过程示意图;图7是本实用新型提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙第二实施例主视结构示意图;图8是图7的A-A截面结构示意图,图8中根据A-A截面线的位置不同,波纹钢板的位置略有变化,图8(1)中截面线在波纹钢板的中心线处,图8(2)中截面线在波纹钢板的振幅处;图9是图7的B-B截面结构示意图;图10是与图7对应的装配过程示意图;图11是与图8对应的装配过程示意图。
[0050] 第一实施例:
[0051] 请参阅图1至图6,第一实施例提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙包括:第一钢柱11、第二钢柱12、第一钢梁21、第二钢梁22、第一波纹腹板T型钢30、第二波纹腹板T型钢40、第一波纹垫板51、第二波纹垫板52、波纹钢板60、第一侧边加劲肋301、第二侧边加劲肋302、第一锚具71、第二锚具72以及预应力筋80。
[0052] 所述第一钢柱11、第二钢柱12、第一钢梁21和第二钢梁22形成阻尼墙框架,其中,所述第一钢柱11和第二钢柱12相对设置,所述第一钢梁21和第二钢梁22相对设置且均固定在所述第一钢柱11和第二钢柱12之间。
[0053] 所述波纹钢板60整体设于所述阻尼墙框架内部,其波纹线方向与所述第一钢柱11及第二钢柱12的长度方向垂直,其第一边栓接在所述第一波纹腹板T型钢30和第一波纹垫板51之间,与所述第一边相对的第二边栓接在所述第二波纹腹板T型钢40和第二波纹垫板52之间;所述第一波纹腹板T型钢30固定在所述第一钢梁21上,使所述波纹钢板60的第一边和所述第一波纹垫板51整体固定在所述第一钢梁21上;所述第二波纹腹板T型钢40固定在所述第二钢梁22上,使所述波纹钢板60的第二边和所述第二波纹垫板52整体固定在所述第二钢梁22上。
[0054] 所述第一侧边加劲肋301与所述波纹钢板60的第三边沿长度方向焊接固定;所述第二侧边加劲肋302与所述波纹钢板60的第四边沿长度方向焊接固定;所述第一侧边加劲肋301和第二侧边加劲肋302均优选为一字型截面的钢材,当然,也可以是槽钢或H型钢等。
[0055] 所述预应力筋80的一端通过所述第一锚具71与所述第一钢梁21锚固连接,另一端通过所述第二锚具72与所述第二钢梁22锚固连接。
[0056] 本实施例中,所述波纹钢板60的波纹线方向与所述第一钢柱11及第二钢柱12的长度方向垂直,即波纹钢板60竖向(按图1)放置,也即波纹钢板60的波纹线边缘沿水平方向设置,此时波纹钢板60的波纹结构便能发挥面外加劲的作用,拥有很高的受压及受剪屈曲承载力,可以保护波纹钢板60不会过早发生屈曲而破坏。
[0057] 请参考图4,本实施例中,所述波纹钢板60的波纹可以是锯齿波纹(图4中a所示)、正弦波纹(图4中b所示)、矩形波纹(图4中c所示)、梯形波纹(图4中d所示)中的一种。当然,本实施例不限于这些波纹形式。但是需要补充说明的是,通过改变波纹钢板60的几何形状,可以改变结构的抗侧刚度及破坏形式,进而也会影响结构的延性及耗能性能,因此,波纹钢板60的波长、波幅等参数至关重要。此外,波纹钢板60的成型方式可为热轧、冷轧或焊接等方式,同时其表面应该保持平整,无缺陷,无孔洞存在。
[0058] 本实施例中,第一波纹腹板T型钢30和第二波纹腹板T型钢40的主要作用是辅助波纹钢板60稳固地固定在第一钢梁21和第二钢梁22之间。具体的,请参阅图2,所述第一波纹腹板T型钢30包括第一波纹腹板32和第一翼缘板31,所述第一翼缘板31固定在所述第一波纹腹板32的翼缘上,二者呈T型;所述第二波纹腹板T型钢40包括第二波纹腹板42和第二翼缘板41,所述第二翼缘板41固定在所述第二波纹腹板42的翼缘上,二者呈T型。在具体实现时,本实施例可结合栓接及焊接进行固定。例如,将第一翼缘板31焊接在第一波纹腹板32的翼缘上,然后采用高强螺栓100将第一波纹腹板32与波纹钢板60的第一边进行栓接,再采用另一高强螺栓100将第一翼缘板31与第一钢梁21进行栓接,如此,便可使得波纹钢板60的第一边固定在第一钢梁21上;波纹钢板60的第二边与第二钢梁22的固定过程亦是同理。
[0059] 本实施例中,第一波纹垫板51和第二波纹垫板52可看成是没有连接翼缘板的波纹腹板,其主要作用便是保护波纹钢板60在螺栓处不被拉坏。因此,在上述采用高强螺栓100将第一波纹腹板32与波纹钢板60的第一边进行栓接时,高强螺栓100同时也栓接第一波纹垫板51和第二波纹垫板52,具体为:所述第一翼缘板31与所述第一钢梁21栓接固定;所述第二翼缘板41与所述第二钢梁22栓接固定;所述波纹钢板60的第一边、所述第一波纹垫板51和所述第一波纹腹板32,三者栓接固定;所述波纹钢板60的第二边、所述第二波纹垫板52和所述第二波纹腹板42,三者栓接固定。如此,波纹钢板60的第一边将位于第一波纹垫板51和所述第一波纹腹板32之间,波纹钢板60的第二边将位于第二波纹垫板52和所述第二波纹腹板42之间。
[0060] 在实际设计中,本实施例中涉及的各波纹腹板及各波纹垫板的厚度优选至少为波纹钢板的2倍以上,并且不小于1mm厚。
[0061] 值得一提的是,上述第一波纹腹板32、第二波纹腹板42、第一波纹垫板51以及第二波纹垫板52的表面结构均优选为与所述波纹钢板60的波纹一致,这样可使栓接时相对匹配,效果更佳。
[0062] 在实际实现过程中,可做如下优选设计:第一翼缘板31的宽度小于第一钢梁21的宽度;第一波纹垫板51的宽度大于第一波纹腹板32的宽度,两者长度相等,且两者的长度略大于波纹钢板60的宽度。第二翼缘板41、第二钢梁22、第二波纹垫板52之间的长度或宽度设计与此同理(本实施例中各部件可认为是对称设计的,譬如第一翼缘板31与第二翼缘板41对称,第一钢梁与第二钢梁22对称,第一钢柱11与第二钢柱对称等等,具体可参考图1至图3) O
[0063] 本实施例中,预应力筋80的作用是产生预应力,其可设置在阻尼墙的四角处(本实施例中,预应力筋80共有8个,当然,可以不仅限于此数量),其一端通过第一锚具71与所述第一钢梁21锚固连接,另一端通过所述第二锚具72与所述第二钢梁22锚固连接,这样可使整个阻尼墙具有一定的可恢复性,同时可延缓地震产生后角部撕裂所引起的承载力及耗能性能的下降,减小了震后修复的工作量。
[0064] 为了更好地实现本实施例的目的,本实施例还做了进一步优化设计,具体如下:
[0065] 本实施例中,还包括横向加劲肋91和竖向加劲肋92 ;所述竖向加劲肋92焊接在所述波纹钢板60上、所述波纹钢板60的第一边与第二边之间;所述横向加劲肋91焊接在所述波纹钢板60上、所述波纹钢板60相对的第三边和第四边之间。
[0066] 横向加劲肋91和竖向加劲肋92均优选为一字型截面的钢材,当然,也可以是槽钢或H型钢等。在具体设计中,横向加劲肋91的厚度可以为波纹钢板60厚度的3倍以上,这样可使横向加劲肋91具备足够强的刚度。同时,为了最大限度发挥其作用,横向加劲肋91应设置在波纹钢板60的1/2高处,且应该贯穿至波纹钢板60的第三边和第四边;当然还可以是将2个波纹钢板焊接在横向加劲肋91上形成所述波纹钢板60。
[0067] 在具体设计中,由于竖向加劲肋92的刚度较小,其厚度应为波纹钢板60厚度的2倍以上,且在波纹钢板60上靠近中线处焊接。焊接时可分为上、下两段,这两段的端部与横向加劲肋91焊接,但不与第一波纹腹板32、第二波纹腹板42、第一波纹垫板51或第二波纹垫板52连接。
[0068] 本实施例中,由于设置了横向加劲肋91和竖向加劲肋92,能够为阻尼墙提供较大的抗侧性能,在风荷载及小震中,效果较显著。
[0069] 本实施例中,还可进一步包括第一矩形短加劲板101、第二矩形短加劲板102、第三矩形短加劲板103和第四矩形短加劲板104 ;所述第一矩形短加劲板101和第二矩形短加劲板102分别与所述第一波纹腹板T型钢30的第一端和第二端焊接固定;所述第三矩形短加劲板103和第四矩形短加劲板104分别与所述第二波纹腹板T型钢40的第一端和第二端焊接固定。
[0070] 相应的,还可进一步包括第一三角加劲板201、第二三角加劲板202、第三三角加劲板203和第四三角加劲板204,请参阅图1及图3 ;所述第一三角加劲板201固定在所述第一钢柱11和所述第一矩形短加劲板101之间,所述第二三角加劲板202固定在所述第二钢柱12和所述第二矩形短加劲板102之间,所述第三三角加劲板203固定在所述第一钢柱11和所述第三矩形短加劲板103之间,所述第四三角加劲板204固定在所述第二钢柱12和所述第四矩形短加劲板104之间。具体的,本实施例中第一三角加劲板201、第二三角加劲板202、第三三角加劲板203和第四三角加劲板204与第一钢柱11、第二钢柱12、第一矩形短加劲板101、第二矩形短加劲板102、第三矩形短加劲板103以及第四矩形短加劲板104之间的固定方式均为沿图1竖向焊接。
[0071 ] 在发生大震时,波纹钢板60的屈曲荷载较大,本实施例在波纹钢板60上设置了横向加劲肋91及竖向加劲肋92,可保证波纹钢板60率先进入屈服而不发生屈曲;同时,由于在波纹钢板60两侧设置了第一侧边加劲肋301和第二侧边加劲肋302,可有效抑制波纹钢板60两侧边过早地发生局部屈曲,使波纹钢板60更充分地发生屈服而耗能。与此同时,发生侧移时,预应力筋80将产生拉力,同时也可以耗能;在阻尼墙角部发生破坏之后,预应力筋80同样将延缓整个结构的破坏。
[0072] 本实施例的整体装配过程请参阅图5或图6。具体地,先在工厂中制作波纹钢板60、第一波纹腹板T型角钢30、第二波纹腹板T型角钢腹板40、第一波纹垫板51以及第二波纹垫板52等阻尼墙内部主体部件(同时,波纹钢板60、第一波纹腹板T型角钢30、第二波纹腹板T型角钢腹板40、第一波纹垫板51以及第二波纹垫板52上相应的位置开有高强螺栓孔洞)。将这些部件进行局部装配,形成阻尼墙内部主体,然后运至施工现场与阻尼墙框架(所述第一钢柱11、第二钢柱12、第一钢梁21和第二钢梁22)进行整体装配。
[0073] 在进行整体装配之前,第一钢梁21和第二钢梁22上应预先钻好对应的两排摩擦型高强螺栓孔洞及各自两端的8个预应力孔洞。整体装配的过程主要包括:将所述阻尼墙内部主体通过高强螺栓100装配至阻尼墙框架中,并将预应力筋80穿过所述预应力孔洞,利用所述第一锚具71和第二锚具72锚固在所述第一钢梁21和第二钢梁22上。
[0074] 第二实施例:
[0075] 第二实施例属于四边连接型,其跟第一实施例的主要区别在于,第一实施例中设计了第一侧边加劲肋301与和第二侧边加劲肋302来提供较大的抗侧性能,而第二实施例则设计了第一 L型角钢401和第二 L型角钢402来实现波纹钢板60与第一钢柱11、第二钢柱12的栓接,以下对其结构组成进行详细介绍(为方便理解,完全一致的部件采用与第一实施例相同的标号)。
[0076] 请参阅图7至图11,第二实施例提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙包括:第一钢柱11、第二钢柱12、第一钢梁21、第二钢梁22、第一波纹腹板T型钢30、第二波纹腹板T型钢40、第一波纹垫板51、第二波纹垫板52、波纹钢板60、第一 L型角钢401、第二L型角钢402、第一锚具71、第二锚具72以及预应力筋80。
[0077] 所述第一钢柱11、第二钢柱12、第一钢梁21和第二钢梁22形成阻尼墙框架,其中,所述第一钢柱11和第二钢柱12相对设置,所述第一钢梁21和第二钢梁22相对设置且均固定在所述第一钢柱11和第二钢柱12之间。
[0078] 所述波纹钢板60整体设于所述阻尼墙框架内部,其波纹线方向与所述第一钢柱11及第二钢柱12的长度方向垂直,其第一边栓接在所述第一波纹腹板T型钢30和第一波纹垫板51之间,与所述第一边相对的第二边栓接在所述第二波纹腹板T型钢40和第二波纹垫板52之间;所述第一波纹腹板T型钢30固定在所述第一钢梁21上,使所述波纹钢板60的第一边和所述第一波纹垫板51整体固定在所述第一钢梁21上;所述第二波纹腹板T型钢40固定在所述第二钢梁22上,使所述波纹钢板60的第二边和所述第二波纹垫板52整体固定在所述第二钢梁22上。
[0079] 所述第一 L型角钢401与所述波纹钢板60的第三边及第一钢柱11,三者沿长度方向栓接;所述第二 L型角钢402与所述波纹钢板60的第四边及第二钢柱12,三者沿长度方向栓接。
[0080] 所述预应力筋80的一端通过所述第一锚具71与所述第一钢梁21锚固连接,另一端通过所述第二锚具72与所述第二钢梁22锚固连接。
[0081] 本实施例中,所述波纹钢板60的波纹线方向与所述第一钢柱11及第二钢柱12的长度方向垂直,即波纹钢板60竖向(按图7)放置,也即波纹钢板60的波纹线边缘沿水平方向设置,此时波纹钢板60的波纹结构便能发挥面外加劲的作用,拥有很高的受压及受剪屈曲承载力,可以保护波纹钢板60不过早地发生屈曲而破坏。
[0082] 同样可以参阅图4,本实施例中,所述波纹钢板60的波纹可以是锯齿波纹(图4中a所示)、正弦波纹(图4中b所示)、矩形波纹(图4中c所示)、梯形波纹(图4中d所示)中的一种。当然,本实施例不限于这些波纹形式。但是需要补充说明地是,通过改变波纹钢板60的几何形状,可以改变结构的抗侧刚度及破坏形式,进而也会影响结构的延性及耗能性能,因此,波纹钢板60的波长、波幅等参数至关重要。此外,波纹钢板60的成型方式可为热轧、冷轧或焊接等方式,同时其表面应该保持平整,无缺陷,无孔洞存在。
[0083] 本实施例中,第一波纹腹板T型钢30和第二波纹腹板T型钢40的主要作用是辅助波纹钢板60稳固地固定在第一钢梁21和第二钢梁22之间。具体的,请参阅图8,所述第一波纹腹板T型钢30包括第一波纹腹板32和第一翼缘板31,所述第一翼缘板31固定在所述第一波纹腹板32的翼缘上,二者呈T型;所述第二波纹腹板T型钢40包括第二波纹腹板42和第二翼缘板41,所述第二翼缘板41固定在所述第二波纹腹板42的翼缘上,二者呈T型。在具体实现时,本实施例可结合栓接及焊接进行固定。例如,将第一翼缘板31焊接在第一波纹腹板32的翼缘上,然后采用高强螺栓100将第一波纹腹板32与波纹钢板60的第一边进行栓接,再采用另一高强螺栓100将第一翼缘板31与第一钢梁21进行栓接,如此,便可使得波纹钢板60的第一边固定在第一钢梁21上;波纹钢板60的第二边与第二钢梁22的固定过程亦是同理。
[0084] 本实施例中,第一波纹垫板51和第二波纹垫板52可看成是没有接翼缘板的波纹腹板,其主要作用便是保护波纹钢板60在螺栓处不被拉坏。因此,在上述采用高强螺栓100将第一波纹腹板32与波纹钢板60的第一边进行栓接时,高强螺栓100同时也栓接第一波纹垫板51和第二波纹垫板52,具体为:所述第一翼缘板31与所述第一钢梁21栓接固定;所述第二翼缘板41与所述第二钢梁22栓接固定;所述波纹钢板60的第一边、所述第一波纹垫板51和所述第一波纹腹板32,三者栓接固定;所述波纹钢板60的第二边、所述第二波纹垫板52和所述第二波纹腹板42,三者栓接固定。如此,波纹钢板60的第一边将位于第一波纹垫板51和所述第一波纹腹板32之间,波纹钢板60的第二边将位于第二波纹垫板52和所述第二波纹腹板42之间。
[0085] 在实际设计中,本实施例中涉及的各波纹腹板及各波纹垫板的厚度优选至少为波纹钢板的2倍以上,并且不小于1mm厚。
[0086] 值得一提的是,上述第一波纹腹板32、第二波纹腹板42、第一波纹垫板51以及第二波纹垫板52的表面结构均优选为与所述波纹钢板60的波纹一致,这样可使栓接时相对匹配,效果更佳。
[0087] 在实际设计中,可做如下优选设计:第一翼缘板31的宽度小于第一钢梁21的宽度;第一波纹垫板51的宽度大于第一波纹腹板32的宽度,两者长度相等,且两者的长度略大于波纹钢板60的宽度。第二翼缘板41、第二钢梁22、第二波纹垫板52之间的长度或宽度设计与此同理(本实施例中各部件可认为是对称设计的,譬如第一翼缘板31与第二翼缘板41对称,第一钢梁与第二钢梁22对称,第一钢柱11与第二钢柱对称等等,具体可参考图7至图9) ο
[0088] 本实施例中,预应力筋80的作用是产生预应力,其可设置在阻尼墙的四角处(本实施例中,预应力筋80共有8个,当然,可以不仅限于此数量),其一端通过第一锚具71与所述第一钢梁21锚固连接,另一端通过所述第二锚具72与所述第二钢梁22锚固连接,这样可使整个阻尼墙具有一定的可恢复性,同时可延缓地震产生后角部撕裂所引起的承载力及耗能性能的下降,减小了震后修复的工作量。
[0089] 为了更好地实现本实施例的目的,本实施例还做了进一步优化,具体如下:
[0090] 本实施例中,还包括横向加劲肋91和竖向加劲肋92 ;所述竖向加劲肋92焊接在所述波纹钢板60上、所述波纹钢板60的第一边与第二边之间;所述横向加劲肋91焊接在所述波纹钢板60上、所述波纹钢板60相对的第三边和第四边之间。
[0091] 横向加劲肋91和竖向加劲肋92均优选为一字型截面的钢材,当然,也可以是槽钢或H型钢等。在具体设计中,横向加劲肋91的厚度可以为波纹钢板60厚度的3倍以上,这样可使横向加劲肋91具备足够强的刚度。同时,为了最大限度发挥其作用,横向加劲肋91应设置在波纹钢板60的1/2高处,且应该贯穿至波纹钢板60的第三边和第四边;当然还可以是将2个波纹钢板焊接在横向加劲肋91上形成所述波纹钢板60。
[0092] 在具体设计中,由于竖向加劲肋92的刚度较小,其厚度应为波纹钢板60厚度的2倍以上,且在波纹钢板60上靠近中线处焊接。焊接时可分为上、下两段,这两段的端部与横向加劲肋91焊接,但不与第一波纹腹板32、第二波纹腹板42、第一波纹垫板51或第二波纹垫板52连接。
[0093] 本实施例中,由于设置了横向加劲肋91和竖向加劲肋92,能够为阻尼墙提供较大的抗侧性能,在风荷载及小震中,效果较显著。
[0094] 本实施例中,还可进一步包括第一矩形短加劲板101、第二矩形短加劲板102、第三矩形短加劲板103和第四矩形短加劲板104 ;所述第一矩形短加劲板101和第二矩形短加劲板102分别与所述第一波纹腹板T型钢30的第一端和第二端焊接固定;所述第三矩形短加劲板103和第四矩形短加劲板104分别与所述第二波纹腹板T型钢40的第一端和第二端焊接固定。
[0095] 相应的,还可进一步包括第一三角加劲板201、第二三角加劲板202、第三三角加劲板203和第四三角加劲板204,请参阅图1及图3 ;所述第一三角加劲板201固定在所述第一钢柱11和所述第一矩形短加劲板101之间,所述第二三角加劲板202固定在所述第二钢柱12和所述第二矩形短加劲板102之间,所述第三三角加劲板203固定在所述第一钢柱11和所述第三矩形短加劲板103之间,所述第四三角加劲板204固定在所述第二钢柱12和所述第四矩形短加劲板104之间。
[0096] 本实施例二中的第一三角加劲板201、第二三角加劲板202、第三三角加劲板203和第四三角加劲板204与第一钢柱11、第二钢柱12、第一矩形短加劲板101、第二矩形短加劲板102、第三矩形短加劲板103以及第四矩形短加劲板104之间的固定方式具体均为沿图7横向焊接(区别于实施例一的竖向焊接)。
[0097] 在发生大震时,波纹钢板60的屈曲荷载较大,本实施例在波纹钢板60上设置了横向加劲肋91及竖向加劲肋92,可保证波纹钢板60率先进入屈服而不发生屈曲;同时,由于在波纹钢板60两侧设置了第一 L型角钢401和第二 L型角钢402,可有效抑制波纹钢板60两侧边过早地发生局部屈曲,使波纹钢板60更充分地发生屈服而耗能。与此同时,发生侧移时,预应力筋80将产生拉力,同时也可以耗能;在阻尼墙角部发生破坏之后,预应力筋80同样将延缓整个结构的破坏。
[0098] 本实施例的整体装配过程请参阅图10或图11。具体地,先在工厂中制作波纹钢板60、第一波纹腹板T型角钢30、第二波纹腹板T型角钢腹板40、第一波纹垫板51以及第二波纹垫板52等阻尼墙内部主体部件(同时,波纹钢板60、第一波纹腹板T型角钢30、第二波纹腹板T型角钢腹板40、第一波纹垫板51以及第二波纹垫板52上相应的位置开有高强螺栓孔洞)。将这些部件进行局部装配,形成阻尼墙内部主体,然后运至施工现场与阻尼墙框架(所述第一钢柱11、第二钢柱12、第一钢梁21和第二钢梁22)进行整体装配。
[0099] 在进行整体装配之前,第一钢梁21和第二钢梁22上应预先钻好对应的两排摩擦型高强螺栓孔洞及各自两端的8个预应力孔洞;同时第一钢柱11和第二钢柱12及第一 L型角钢401和第二 L型角钢402亦应预先钻好对应的两排摩擦型高强螺栓孔洞。整体装配的过程主要包括:将所述阻尼墙内部主体通过高强螺栓100装配至阻尼墙框架中,并将预应力筋80穿过所述预应力孔洞,利用所述第一锚具71和第二锚具72锚固在所述第一钢梁21和第二钢梁22上。
[0100] 在发生大震时,实施例二的波纹钢板阻尼墙的屈曲荷载较实施例一更大,其充分利用了空间来耗能,初期抗侧刚度大,抗侧承载力较高,并可以有效防止结构倒塌,滞回曲线饱满无捏缩,耗能能力强。
[0101] 综上所述,本实用新型提出的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙可以作为高层建筑钢结构或其它结构的一种新型的耗能构件,其具有较大抗侧刚度、较高承载能力、较强耗能能力,在抗侧的同时能够承担一定的竖向荷载,并且施工效率高,能实现现场装配,且具有一定的震后恢复性,是十分理想的抗侧力构件。
[0102] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,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 (10)

1.一种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,包括:第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁、第二钢梁、第一波纹腹板T型钢、第二波纹腹板T型钢、第一波纹垫板、第二波纹垫板、波纹钢板、第一侧边加劲肋、第二侧边加劲肋、第一锚具、第二锚具以及预应力筋; 所述第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁和第二钢梁形成阻尼墙框架,其中,所述第一钢柱和第二钢柱相对设置,所述第一钢梁和第二钢梁相对设置且均固定在所述第一钢柱和第二钢柱之间; 所述波纹钢板整体设于所述阻尼墙框架内部,其波纹线方向与所述第一钢柱及第二钢柱的长度方向垂直,其第一边栓接在所述第一波纹腹板T型钢和第一波纹垫板之间,与所述第一边相对的第二边栓接在所述第二波纹腹板T型钢和第二波纹垫板之间;所述第一波纹腹板T型钢固定在所述第一钢梁上,使所述波纹钢板的第一边和所述第一波纹垫板整体固定在所述第一钢梁上;所述第二波纹腹板T型钢固定在所述第二钢梁上,使所述波纹钢板的第二边和所述第二波纹垫板整体固定在所述第二钢梁上; 所述第一侧边加劲肋与所述波纹钢板的第三边沿长度方向焊接固定;所述第二侧边加劲肋与所述波纹钢板的第四边沿长度方向焊接固定; 所述预应力筋的一端通过所述第一锚具与所述第一钢梁锚固连接,另一端通过所述第二锚具与所述第二钢梁锚固连接。
2.根据权利要求1所述的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,所述波纹钢板的波纹为锯齿波纹、正弦波纹、矩形波纹、梯形波纹中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,所述第一波纹腹板T型钢包括第一波纹腹板和第一翼缘板,所述第一翼缘板固定在所述第一波纹腹板的翼缘上,二者呈T型;所述第二波纹腹板T型钢包括第二波纹腹板和第二翼缘板,所述第二翼缘板固定在所述第二波纹腹板的翼缘上,二者呈T型; 所述第一翼缘板与所述第一钢梁栓接固定;所述第二翼缘板与所述第二钢梁栓接固定;所述波纹钢板的第一边、所述第一波纹垫板和所述第一波纹腹板,三者栓接固定;所述波纹钢板的第二边、所述第二波纹垫板和所述第二波纹腹板,三者栓接固定。
4.根据权利要求3所述的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,还包括横向加劲肋和竖向加劲肋;所述竖向加劲肋焊接在所述波纹钢板上、所述波纹钢板的第一边与第二边之间;所述横向加劲肋焊接在所述波纹钢板上、所述波纹钢板相对的第三边和第四边之间。
5.根据权利要求4所述的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,还包括第一矩形短加劲板、第二矩形短加劲板、第三矩形短加劲板、第四矩形短加劲板、第一三角加劲板、第二三角加劲板、第三三角加劲板和第四三角加劲板;所述第一矩形短加劲板和第二矩形短加劲板分别与所述第一波纹腹板T型钢的第一端和第二端焊接固定;所述第三矩形短加劲板和第四矩形短加劲板分别与所述第二波纹腹板T型钢的第一端和第二端焊接固定; 所述第一三角加劲板固定在所述第一钢柱和所述第一矩形短加劲板之间,所述第二三角加劲板固定在所述第二钢柱和所述第二矩形短加劲板之间,所述第三三角加劲板固定在所述第一钢柱和所述第三矩形短加劲板之间,所述第四三角加劲板固定在所述第二钢柱和所述第四矩形短加劲板之间。
6.—种可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,包括:第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁、第二钢梁、第一波纹腹板T型钢、第二波纹腹板T型钢、第一波纹垫板、第二波纹垫板、波纹钢板、第一 L型角钢、第二 L型角钢、第一锚具、第二锚具以及预应力筋; 所述第一钢柱、第二钢柱、第一钢梁和第二钢梁形成阻尼墙框架,其中,所述第一钢柱和第二钢柱相对设置,所述第一钢梁和第二钢梁相对设置且均固定在所述第一钢柱和第二钢柱之间; 所述波纹钢板整体设于所述阻尼墙框架内部,其波纹线方向与所述第一钢柱及第二钢柱的长度方向垂直,其第一边栓接在所述第一波纹腹板T型钢和第一波纹垫板之间,与所述第一边相对的第二边栓接在所述第二波纹腹板T型钢和第二波纹垫板之间;所述第一波纹腹板T型钢固定在所述第一钢梁上,使所述波纹钢板的第一边和所述第一波纹垫板整体固定在所述第一钢梁上;所述第二波纹腹板T型钢固定在所述第二钢梁上,使所述波纹钢板的第二边和所述第二波纹垫板整体固定在所述第二钢梁上; 所述第一 L型角钢与所述波纹钢板的第三边及第一钢柱,三者沿长度方向栓接;所述第二 L型角钢与所述波纹钢板的第四边及第二钢柱,三者沿长度方向栓接; 所述预应力筋的一端通过所述第一锚具与所述第一钢梁锚固连接,另一端通过所述第二锚具与所述第二钢梁锚固连接。
7.根据权利要求6所述的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,所述波纹钢板的波纹为锯齿波纹、正弦波纹、矩形波纹、梯形波纹中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求6所述的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,所述第一波纹腹板T型钢包括第一波纹腹板和第一翼缘板,所述第一翼缘板固定在所述第一波纹腹板的翼缘上,二者呈T型;所述第二波纹腹板T型钢包括第二波纹腹板和第二翼缘板,所述第二翼缘板固定在所述第二波纹腹板的翼缘上,二者呈T型; 所述第一翼缘板与所述第一钢梁栓接固定;所述第二翼缘板与所述第二钢梁栓接固定;所述波纹钢板的第一边、所述第一波纹垫板和所述第一波纹腹板,三者栓接固定;所述波纹钢板的第二边、所述第二波纹垫板和所述第二波纹腹板,三者栓接固定。
9.根据权利要求8所述的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,还包括横向加劲肋和竖向加劲肋;所述竖向加劲肋焊接在所述波纹钢板上、所述波纹钢板的第一边与第二边之间;所述横向加劲肋焊接在所述波纹钢板上、所述波纹钢板相对的第三边和第四边之间。
10.根据权利要求9所述的可承重的自复位加劲波纹钢板阻尼墙,其特征在于,还包括第一矩形短加劲板、第二矩形短加劲板、第三矩形短加劲板、第四矩形短加劲板、第一三角加劲板、第二三角加劲板、第三三角加劲板和第四三角加劲板; 所述第一矩形短加劲板和第二矩形短加劲板分别与所述第一波纹腹板T型钢的第一端和第二端焊接固定;所述第三矩形短加劲板和第四矩形短加劲板分别与所述第二波纹腹板T型钢的第一端和第二端焊接固定; 所述第一三角加劲板固定在所述第一钢柱和所述第一矩形短加劲板之间,所述第二三角加劲板固定在所述第二钢柱和所述第二矩形短加劲板之间,所述第三三角加劲板固定在所述第一钢柱和所述第三矩形短加劲板之间,所述第四三角加劲板固定在所述第二钢柱和所述第四矩形短加劲板之间。
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