CN205502307U - 装配式波纹钢板剪力墙 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种装配式波纹钢板剪力墙，包括基本拼装单元和边缘框架；所述基本拼装单元的数量为1个或若干个，通过高强螺栓拼接并与所述边缘框架连接；基本拼装单元由横向连接件、纵向连接件和波纹腹板焊接构成。本实用新型提出的装配式波纹钢板剪力墙通过波纹腹板组成基本拼接单元，可以大幅提高钢板墙的剪切屈曲荷载并改善钢板剪力墙结构的使用舒适性；并且，装配式波纹钢板剪力墙的基本拼装单元面外刚度较大，运输便捷；装配式波纹钢板剪力墙的抗侧力结构体系采用高强螺栓现场拼接，施工便捷且质量容易保障，符合建筑工业化发展趋势，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于结构工程技术领域，涉及一种应用于多高层钢结构住宅或工业厂房的装配式波纹钢板剪力墙。
背景技术
钢板剪力墙结构是一种应用于多层或高层建筑的抗侧力结构体系，它由内嵌钢板、竖向边缘构件（柱）和水平边缘构件（梁）构成。
传统的平钢板墙一般作为高层结构抗侧力构件，采用中厚钢板或配置加劲，造价较为昂贵。虽然采用非加劲的薄钢板墙可以降低成本，具有更好的经济效益，但其屈曲荷载很低，主要依靠钢板屈曲后的拉力带抵抗侧向力；而屈曲后的拉力带则会对边缘构件造成不利作用，还会导致钢板墙的滞回曲线变得显著捏拢，不利于稳定的耗能特性。并且，实际工程经验表明，薄钢板剪力墙在反复荷载下频繁的反向鼓曲也会造成巨大噪音，特别是较大风载作用时，严重影响使用舒适性，不利于工程推广。
另外，目前的平钢板墙多采用现场焊接拼装，对钢板剪力墙结构的快速装配式连接技术考虑不足，施工质量难以得到保障，不能满足装配式钢结构建筑工业化的发展需求；并且，大面积的平钢板在运输和安装过程中也容易发生屈曲失稳。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结构新颖独特，使用方便，并且能够有效增加剪切屈曲荷载的装配式波纹钢板剪力墙。具体技术方案为：
一种装配式波纹钢板剪力墙，包括基本拼装单元和边缘框架；所述基本拼装单元的数量为1个或若干个，通过高强螺栓拼接并与所述边缘框架连接；基本拼装单元由横向连接件、纵向连接件和波纹钢板焊接构成。
进一步，所述横向连接件与波纹钢板两端采用双面贴边角焊缝连接。
进一步，所述纵向连接件与波纹钢板两端采用双面贴边角焊缝连接。
进一步，所述波纹钢板为波折梯形、正弦形或三角形。
进一步，所述波纹钢板采用性能较稳定、延性较好的钢材制成。
进一步，所述波纹钢板采用高建钢制成。
进一步，所述横向连接件和纵向连接件的厚度均与波纹钢板厚度之比不小于1.5，不大于2。
进一步，所述波纹钢板的长宽比在0.5:1至2:1之间。
进一步，所述波纹钢板的长宽比为0.9至1.1之间。
本实用新型提出的装配式波纹钢板剪力墙通过波纹钢板腹板组成基本拼接结构，可以大幅提高钢板墙的剪切屈曲荷载并改善钢板剪力墙结构的使用舒适性；并且，装配式波纹钢板剪力墙的基本拼装单元面外刚度较大，运输便捷；装配式波纹钢板剪力墙的抗侧力结构体系采用高强螺栓现场拼接，施工便捷且质量容易保障，符合建筑工业化发展趋势，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为波纹钢板剪力墙装配结构示意图；
图2为基本拼装单元结构示意图；
图3为基本拼装单元结构示意图；
图4为波纹墙板剪力测试结构示意图；
图5为波纹墙板载荷与位移变化关系的曲线图；
图6为平钢板载荷与位移变化关系的曲线图。
图中：1、基本拼装单元；1-1、波纹钢板；1-2、横向连接件；1-3、纵向连接件；1-4、铰接轴；2、横梁；3、立柱；4、边缘横梁；5、边缘立柱。
具体实施方式
下面利用实施例对本实用新型进行更全面的说明。本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
如图1所示，本实施例中的装配式波纹钢板剪力墙，由4块基本拼装单元1和边缘框架构成。横向连接件1-2或纵向连接件1-3为工字形时，基本拼装单元1之间可以用高强螺栓固定连接；基本拼装单元1与边缘框架之间也采用高强螺栓固定连接。横向连接件1-2或纵向连接件1-3为T字形时，基本拼装单元1可采用高强螺栓固定连接；基本拼装单元1与边缘框架之间通过连接鱼尾板，采用高强螺栓固定连接。
采用拼接方式固定连接方便分块运输，同时也有利于高层建筑现场快速拼装方式的施工。具体实施时，可以根据现场情况用2块或者3块、6块基本拼装单元1与边缘框架拼接而成。本实施例中边缘框架由上下设置的横梁2和左右设置的立柱3连接构成；当然，也可以根据建筑结构的需要选用其他形式的边缘框架。
如图2、图3所示，基本拼装单元1包括横向连接件1-2、纵向连接件1-3和波纹钢板1-1。横向连接件1-2设置在波纹钢板1-1上下两端，与波纹钢板1-1两端采用双面贴边角焊缝连接。纵向连接件1-3设置在波纹钢板1-1左右两端，与波纹钢板1-1左右两端采用双面贴边角焊缝连接。实施例中横向为与基本拼装单元1所受剪力方向平行的方向；波纹钢板1-1的楞也与所受剪力方向平行的方向。当然，在所受剪力方向变化时，基本拼装单元1安装方向也需要调整。
横向连接件1-2和纵向连接件1-3用钢板焊接成工字型或者T型；可以采用工字型或者T型截面的型材制成。连接件上根据需要设置供高强螺栓安装的螺栓孔。
波纹钢板1-1可以采用梯形波折，可由平钢板通过折板机辊轧成型；根据实际外观需要，波纹构造亦可以采用正弦形、三角形或波折梯形等形式。波纹钢板1-1可采用高建钢等性能较稳定、延性较好的钢材。安装时，波纹钢板1-1的波纹的楞与横向剪切力的方向平行，以取得最好的抗侧力效果。
如图4所示，波纹钢板1-1的波纹的楞与横向剪切力的方向平行。边缘横梁4和边缘立柱5之间设置有铰接座，通过铰接轴1-4和铰接座将边缘横梁4和纵向边缘立柱5铰接，测试波纹墙板1-1的纯剪力学特性。
其中，波纹钢板1-1的高度和宽度均为3000mm，厚度为10mm，波纹为梯形波折形，梯形为等腰梯形，顶边100mm，底边300mm，高度为100mm；边缘横梁4和边缘立柱5的长度均为3000mm，采用400mm x 400mm，厚度为20mm的工字钢。
图5为波纹墙板载荷与位移变化的曲线图；从图中可以看出,位移超过48mm后波纹钢板1-1才出现明显的屈曲现象，承载力缓慢退化，耗能能力缓慢降低。
图6为将波纹钢板1-1更换为厚度为10mm的平钢板后，进行测试得到的平墙板载荷与位移变化的曲线图；从图中可以看出,位移超过16mm后墙板就发生了显著的屈曲，并且承载能力在屈曲后严重退化，耗能能力显著降低。
从图5与图6的对比可以看出，采用波纹钢板1-1比平钢板具有更好的抗侧力能力。
为了避免连接构件先于波纹钢板墙发生破坏，横向连接件1-2和纵向连接件1-3的厚度均宜为波纹钢板厚度的1.5倍至2倍。
为了获得较好的力学性能，纵向连接件1-3与横向连接件1-2的长度比在0.5:1至2:1之间，以1:1左右为最佳。
为了获得较好的抗剪切屈曲性能，腹板波纹的正弦波的波高与半波长之比为0.5-1之间；对于三角形波折形或梯形波折形，波折与纵向的夹角简称波折角，波折角的角度应控制在30-45度之间。
本实用新型提出的装配式波纹钢板剪力墙结构是一种优秀的抗侧力结构体系，具有屈曲性能更好、抗震性能更优、运输和安装施工更为便捷等独特优势。
本实用新型装配式波纹钢板剪力墙，其主要的优势在于：
（1）由于波纹的作用，钢板墙的剪切屈曲荷载将大大提高，波纹钢板墙可以采用薄钢板，既增加了延性，又减少了材料用料。
（2）由于波纹的存在，腹板屈曲后的鼓曲变形过程也相对平钢板墙更加柔和，钢板墙屈曲变形所引发的噪声相对也小很多，使用舒适性相对也有改善。
（3）由于波纹钢板墙的面外刚度相对更大，其在运输和安装过程中的变形也更容易得到控制。
（4）可以采用工场预制，现场快速拼装的施工方式，工程质量容易得到保障，也符合建筑工业化的发展趋势。
综合以上优点，装配式波纹钢板剪力墙适宜成为新型的抗侧力构件，可以应用于多层钢结构框架以及多层钢结构工业厂房中，例如电厂锅炉钢架等。
上述示例只是用于说明本实用新型，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本实用新型思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。
Claims (8)
1.一种装配式波纹钢板剪力墙，其特征在于，包括基本拼装单元和边缘框架；所述基本拼装单元的数量为1个或若干个，通过高强螺栓拼接并与所述边缘框架连接；基本拼装单元由横向连接件、纵向连接件和波纹钢板焊接构成。
2.如权利要求1所述的装配式波纹钢板剪力墙，其特征在于，所述横向连接件与波纹钢板两端采用双面贴边角焊缝连接。
3.如权利要求1所述的装配式波纹钢板剪力墙，其特征在于，所述纵向连接件与波纹钢板两端采用双面贴边角焊缝连接。
4.如权利要求1所述的装配式波纹钢板剪力墙，其特征在于，所述波纹钢板为波折梯形、正弦形或三角形。
5.如权利要求1所述的装配式波纹钢板剪力墙，其特征在于，所述波纹钢板采用高建钢制成。
6.如权利要求1所述的装配式波纹钢板剪力墙，其特征在于，所述横向连接件和纵向连接件的厚度均与波纹钢板厚度之比不小于1.5，不大于2。
7.如权利要求1所述的装配式波纹钢板剪力墙，其特征在于，所述波纹钢板的长宽比在0.5:1至2:1之间。
8.如权利要求6所述的装配式波纹钢板剪力墙，其特征在于，所述波纹钢板的长宽比为0.9至1.1之间。
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| CN105735528A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-07-06 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 装配式波纹钢板剪力墙 |
| CN111021586A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-17 | 中国建筑设计研究院有限公司 | 一种波纹箱板钢结构体系 |
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