CN211499300U - 一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，包括波纹钢板，波纹钢板设置在钢框架中；波纹钢板的四周与钢框架的四周刚性连接；波纹钢板上设置有竖向布置的波纹，波纹钢板的表面均匀设置有若干纵向开缝，若干纵向开缝等高等宽设置，且沿波纹钢板的水平中轴线上下对称设置；本实用新型通过采用波纹钢板作为剪力墙的基本形式，有效提高了剪力墙板件的弹性抗剪屈曲承载力，减小了剪力墙面外的鼓曲变形；通过在波纹钢板上设置竖向开缝，使原始的波纹钢板由剪切变形模式，转变为了弯曲变形模式，在地震作用下具有较好的变形和耗能能力，表现出更好的滞回性能，有效地吸收地震能量，保护了外围钢框架，实现“强框架弱填板”。

Description

一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙

技术领域

本实用新型属于建筑工程技术领域，特别涉及一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙。

背景技术

钢板剪力墙结构是由钢框架和内嵌钢板组成的，其中钢框架主要承担垂直荷载作用，而水平荷载作用主要由内嵌钢板承担；对比其他类型的抗侧力构件，钢板剪力墙具有自重轻、抗侧刚度大以及耗能能力强等优点，因此被广泛的应用于工程实际中。

在社会经济快速发展的条件下，如何才能使钢结构的建筑更经济、更安全成为人们一直研究的内容，新型抗侧力构件开始被人们积极寻找，其中带缝钢板剪力墙因性能和综合效益良好而倍受关注。带缝钢板剪力墙是通过在墙板上开设竖缝，将墙板划分为几个功能不同的区域，并主要利用缝间柱状部弯曲变形来消耗地震能量。研究表明，较普通钢板剪力墙，带缝钢板剪力墙具有更好的变形和耗能能力，同时通过调整开缝，也可以更加方便的调整结构刚度和极限应力。

但带缝钢板剪力墙易发生面外弹性屈曲，是其最大缺陷；相关研究显示，在水平力作用下，带缝钢板剪力墙会形成整板剪切屈曲、缝间柱状部弯扭屈曲及二者的相关屈曲三种类型的屈曲模态；而保证“先塑性后屈曲”是充分发挥带缝钢板剪力墙良好变形和耗能能力的重要前提，因此防屈曲的研究显得尤为重要，现阶段的研究主要是通过加厚钢板和设置加劲肋来增加钢板面外刚度，实现防屈曲的功能，这在一定程度上增加了工程造价。

梯形波纹钢板指将平钢板通过冷压或热轧成为梯形的钢板件，由于其独特的波纹构造，板件的面外刚度显著增强，其弹性抗剪屈曲荷载较平钢板相比高出几倍甚至几十倍，能克服传统的平钢板受剪易屈曲、薄钢板滞回曲线捏拢现象明显等缺点。波纹钢板剪力墙结构是一种通过改变内嵌钢板墙形式来增强性能的钢板剪力墙结构体系，与传统的非加劲钢板墙相比，波纹钢板剪力墙具有初始刚度大、在厚度较小的情况下就有较大的屈曲强度和面外刚度、内力分布均匀、更好的滞回性能等优点。但由于钢板墙高宽比普遍较小，其变形耗能主要是通过钢板墙的剪切变形，变形能力有限，没有将钢板的塑性变形能力发挥到最大，其滞回能力仍然有可提升的空间。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供了一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，以解决现有技术中开缝钢板剪力墙易发生面外弹性屈曲的技术问题，同时解决了现有技术中通过采用加厚钢板和设置加劲肋来增加开缝钢板面外刚度，工程造价成本较高的技术问题。

为达到实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，包括波纹钢板及钢框架，波纹钢板设置在钢框架中；波纹钢板的四周与钢框架的四周刚性连接；波纹钢板上设置有竖向布置的波纹，波纹钢板的表面均匀设置有若干纵向开缝，若干纵向开缝等高等宽设置，且沿波纹钢板的水平中轴线上下对称设置。

进一步的，波纹钢板的波纹为梯形波纹。

进一步的，纵向开缝设置在相邻波峰、相邻波谷或相邻波峰与波谷处，相邻波峰、相邻波谷或相邻波峰与波谷之间形成缝隙间柱状部。

进一步的，钢框架包括顶梁、底梁及竖向平行设置的两个钢柱，顶梁水平设置在两个钢柱之间，顶梁的两端分别于两个钢柱刚性连接；底梁水平设置在两个钢柱的下端，钢柱的下端与底梁刚性连接；波纹钢板的上端与顶梁刚性连接，波纹钢板的下端与底梁刚性连接，波纹钢板的左右两端分别于两个钢柱刚性连接。

进一步的，顶梁、及底梁采用H型钢梁，钢柱采用H型钢柱；H型钢梁的两侧均匀设置有横向加劲肋，底梁与钢柱的连接处设置有三角加劲板。

进一步的，波纹钢板与钢框架之间设置有鱼尾板，波纹钢板与鱼尾板之间采用螺栓连接，鱼尾板与钢框架之间焊接固定。

进一步的，螺栓采用高强摩擦型螺栓。

进一步的，波纹钢板及钢框架均采用Q235钢。

与现有技术比，本实用新型的有益效果有：

本实用新型提供了一种震后可更换的开缝梯形波纹钢板剪力墙，通过采用波纹钢板作为剪力墙的基本形式；由于波纹钢板表面具有褶皱，波纹钢板面外刚度较平钢板有很大提高，避免了传统平钢板在水平力作用下发生的整板剪切屈曲和柱状部弯扭屈曲，有效提高了剪力墙板件的弹性抗剪屈曲承载力，减小了剪力墙面外的鼓曲变形；通过在波纹钢板上设置竖向开缝，使原始的波纹钢板由剪切变形模式，转变为了弯曲变形模式，在地震作用下具有较好的变形和耗能能力，表现出更好的滞回性能，有效地吸收地震能量，保护了外围钢框架，实现“强框架弱填板”。

进一步的，在梁柱的节点核心区设置横向加劲肋，在上下两横梁的两侧和中间设置横向加劲肋，有效提高了剪力墙的局部稳定性；在钢柱与底梁交接处设置三角加劲板，提高钢框架的抗侧刚度。

进一步的，波纹钢板通过鱼尾板与钢框架连接，鱼尾板与钢框架焊接固定，波纹钢板通过螺栓与鱼尾板连接，便于地震后对损坏的波纹板的维修更换。

本实用新型所述的一种震后可更换开缝波纹钢板剪力墙，将传统带缝平钢板剪力墙变为波纹钢板，通过波纹钢板的波纹增加了面外刚度，提高了板件的弹性抗剪屈曲承载力，有效防止了带缝钢板剪力墙整板剪切屈曲，减小面外的鼓曲变形；使用波纹钢板，通过调整开缝位置，可将传统带缝平钢板剪力墙缝隙间矩形柱状部变为“Z”形或者类“匚”形，显著增强了面外刚度，防止了柱状部在发生弯曲变形前先发生弯扭屈曲；利用波纹钢板初始抗侧刚度大的特点，改善由于开缝所造成的钢板剪力墙初始刚度下降较多的问题；利用波纹钢板应力在整板分布比较均匀的特点，使更多缝隙间柱状部参与工作，改善传统平钢板只有在形成的“拉力带”区域材料工作的缺陷，更加充分利用了材料特性；通过对波纹钢板开竖缝的设置，可以将波纹板剪切变形承载模式转变为弯曲变形承载模式，增加了变形和耗能能力；同时，由于弯曲变形能力强于剪切变形能力，该构件可以具有较大的层间位移角；本实用新型采用较薄的波纹钢板就可以提供较大的平面外刚度，避免了传统带缝平钢板剪力墙通过增加板厚或者加劲来提高平面外刚度的做法，在一定程度上降低了带缝钢板剪力墙的造价；本实用新型中的竖向开缝受人工控制，通过调整开缝参数，可以非常灵活的调整不同位置处剪力墙的抗侧刚度，进而可以改变整个结构的刚度分布，使结构的受力更加合理；通过设置竖向开缝也极大的方便了房间中一些管线的布置；本实用新型中通过柱脚两侧设置加劲板，以及对内嵌钢板的开缝，可以很好的实现“强框架弱填板”，同时也符合抗震设计中多道防线的抗震理念；内嵌梯形波纹钢板通过高强摩擦型螺栓与钢框架相连，在钢板破坏后，可以实现立即更换的效果，方便整个结构的震后恢复。

附图说明

图1为本实用新型所述的震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙的立体结构示意图；

图2为本实用新型所述的震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙的正视图；

图3为本实用新型所述的震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙的横剖图。

其中，1波纹钢板，2顶梁，3底梁，4钢柱，5三角加劲板，6横向加劲肋，7鱼尾板，8螺栓，9纵向开缝，10缝隙间柱状部。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如附图1-3所示，本实用新型提供了一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，包括波纹钢板1、顶梁2、底梁3及竖向平行设置的两个钢柱4；顶梁2水平设置在两个钢柱4之间，顶梁2的两端分别于两个钢柱4刚性连接；底梁3水平设置在两个钢柱4的下端，钢柱4的下端与底梁3刚性连接；顶梁2、底梁3级竖向平行设置的两个钢柱4组合形成钢框架，波纹钢板1设置在钢框架中，波纹钢板1的四周与钢框架的四周刚性连接；波纹钢板1的上端与顶梁2刚性连接，波纹钢板1的下端与底梁3刚性连接，波纹钢板1的左右两端分别于两个钢柱4刚性连接；

波纹钢板1上设置有竖向布置的波纹，波纹钢板1的波纹为梯形波纹；波纹钢板1的表面均匀设置有若干纵向开缝9，若干纵向开缝9等高等宽设置，且沿波纹钢板1的水平中轴线上下对称设置；纵向开缝9设置在相邻波峰、相邻波谷或相邻波峰与波谷处，相邻波峰、相邻波谷或相邻波峰与波谷之间形成缝隙间柱状部10。

顶梁2、及底梁3采用H型钢梁，钢柱4采用H型钢柱；H型钢梁的两侧均匀设置有横向加劲肋6，底梁3与钢柱4的连接处设置有三角加劲板5。波纹钢板1与钢框架之间设置有鱼尾板7，波纹钢板1与鱼尾板7之间采用螺栓8连接，鱼尾板7与钢框架之间焊接固定。螺栓8采用高强摩擦型螺栓。优选的，本实用新型中所述的波纹钢板1、顶梁2、底梁3、竖向平行设置的两个钢柱4、三角加劲板5、横向加劲肋6、鱼尾板7及螺栓8均采用Q235钢。

本实用新型所述的一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙中，波纹钢板1采用通过热轧制成的梯形波纹钢板，梯形波纹板作为剪力墙的主体；波纹钢板1的波纹垂直设置，根据波纹尺寸，在相邻波峰或相邻波谷或者相邻波峰与波谷处上下分别开设等宽等高的竖向缝隙，形成柱状部10；H型钢柱和H型钢梁通过焊接组成钢框架，在梁柱的节点核心区设置加劲肋6，在顶梁及底梁的两侧和中间设置横向加劲肋6，以保证局部稳定；在钢柱与底梁交接处设置三角加劲板5，提高钢框架的抗侧刚度；内嵌的梯形波纹钢板通过鱼尾板7与钢框架连接，鱼尾板7与梁柱焊接，波纹钢板1通过高强摩擦型螺栓与鱼尾板7连接。

本实用新型所述的一种震后可更换的带缝波纹钢板剪力墙的施工方法，具体包括以下几个步骤：

步骤1、钢框架构建：将顶梁、底梁与钢柱连接，并在顶梁及底梁的中间与两侧以及梁柱节点核心区设加劲肋，在钢柱底部设加劲板；

步骤2、内嵌波纹钢板制作：通过热轧制作梯形波纹钢板，并用激光在预设位置竖向开缝；

步骤3、钢板内嵌：在钢框架的内部焊接鱼尾板一侧，内嵌入带缝梯形波纹钢板，焊接鱼尾板另一侧，并用高强摩擦型螺栓将两侧鱼尾板和带缝波纹钢板连接。

本实用新型连接节点施工方法中的步骤1和步骤2在工厂加工完成，从而保证焊接质量；步骤3在现场拼接完成，从而实现装配化施工。

本实用新型所述的一种震后可更换开缝波纹钢板剪力墙，将传统带缝平钢板剪力墙变为波纹钢板，通过波纹钢板的波纹增加了面外刚度，提高了板件的弹性抗剪屈曲承载力，有效防止了带缝钢板剪力墙整板剪切屈曲，减小面外的鼓曲变形；使用波纹钢板，通过调整开缝位置，可将传统带缝平钢板剪力墙缝隙间矩形柱状部变为“Z”形或者类“匚”形，显著增强了面外刚度，防止了柱状部在发生弯曲变形前先发生弯扭屈曲；利用波纹钢板初始抗侧刚度大的特点，改善由于开缝所造成的钢板剪力墙初始刚度下降较多的问题；利用波纹钢板应力在整板分布比较均匀的特点，使更多缝隙间柱状部参与工作，改善传统平钢板只有在形成的“拉力带”区域材料工作的缺陷，更加充分利用了材料特性；通过对波纹钢板开竖缝的设置，可以将波纹板剪切变形承载模式转变为弯曲变形承载模式，增加了变形和耗能能力；同时，由于弯曲变形能力强于剪切变形能力，该构件可以具有较大的层间位移角；本实用新型采用较薄的波纹钢板就可以提供较大的平面外刚度，避免了传统带缝平钢板剪力墙通过增加板厚或者加劲来提高平面外刚度的做法，在一定程度上降低了带缝钢板剪力墙的造价；本实用新型中的竖向开缝受人工控制，通过调整开缝参数，可以非常灵活的调整不同位置处剪力墙的抗侧刚度，进而可以改变整个结构的刚度分布，使结构的受力更加合理；通过设置竖向开缝也极大的方便了房间中一些管线的布置；本实用新型中通过柱脚两侧设置加劲板，以及对内嵌钢板的开缝，可以很好的实现“强框架弱填板”，同时也符合抗震设计中多道防线的抗震理念；内嵌梯形波纹钢板通过高强摩擦型螺栓与钢框架相连，在钢板破坏后，可以实现立即更换的效果，方便整个结构的震后恢复。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，包括波纹钢板(1)及钢框架，波纹钢板(1)设置在钢框架中；波纹钢板(1)的四周与钢框架的四周刚性连接；波纹钢板(1)上设置有竖向布置的波纹，波纹钢板(1)的表面均匀设置有若干纵向开缝(9)，若干纵向开缝(9)等高等宽设置，且沿波纹钢板(1)的水平中轴线上下对称设置。

2.根据权利要求1所述的一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，波纹钢板(1)的波纹为梯形波纹。

3.根据权利要求1所述的一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，纵向开缝(9)设置在相邻波峰、相邻波谷或相邻波峰与波谷处，相邻波峰、相邻波谷或相邻波峰与波谷之间形成缝隙间柱状部(10)。

4.根据权利要求1所述的一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，钢框架包括顶梁(2)、底梁(3)及竖向平行设置的两个钢柱(4)，顶梁(2)水平设置在两个钢柱(4)之间，顶梁(2)的两端分别于两个钢柱(4)刚性连接；底梁(3)水平设置在两个钢柱(4)的下端，钢柱(4)的下端与底梁(3)刚性连接；波纹钢板(1)的上端与顶梁(2)刚性连接，波纹钢板(1)的下端与底梁(3)刚性连接，波纹钢板(1)的左右两端分别于两个钢柱(4)刚性连接。

5.根据权利要求4所述的一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，顶梁(2)、及底梁(3)采用H型钢梁，钢柱(4)采用H型钢柱；H型钢梁的两侧均匀设置有横向加劲肋(6)，底梁(3)与钢柱(4)的连接处设置有三角加劲板(5)。

6.根据权利要求1所述的一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，波纹钢板(1)与钢框架之间设置有鱼尾板(7)，波纹钢板(1)与鱼尾板(7)之间采用螺栓(8)连接，鱼尾板(7)与钢框架之间焊接固定。

7.根据权利要求6所述的一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，螺栓(8)采用高强摩擦型螺栓。

8.根据权利要求1所述的一种震后可更换的开缝波纹钢板剪力墙，其特征在于，波纹钢板(1)及钢框架均采用Q235钢。

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