CN104775549A - 一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，包括钢梁、钢柱、木质剪力墙、耳板、耗能连接件和植筋；所述钢梁和钢柱组成钢框架，钢框架的四个内角设有耳板，耳板与钢梁焊接；所述木质剪力墙四角均倒角，所述耗能连接件通过植筋连接在木质剪力墙的四角；所述木质剪力墙通过耗能连接件上的T形连接件与耳板连接。本发明能够实现工厂内工业化生产、现场快速装配化施工；同时震后修复方便，具有较好的抗侧力性能、延性及耗能性能与经济性能；更重要的是还具有绿色环保、节能减排、符合可持续发展需要等特色。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑结构工程技术领域，具体涉及一种可工业化生产、抗震性能良好、便于维修更换的钢框架内填木质剪力墙结构。
背景技术
传统的钢框架结构体系具有自重轻，强度高，延性好，抗震性能好等特点，但作为高层结构抗侧力体系时，其抗侧刚度较低，进而要求很大的梁柱截面以控制结构侧移，经济性很差。因此，传统钢框架结构需要与其他抗侧力体系相结合，常见的结构体系有钢框架-支撑、钢框架-钢筋混凝土核心筒、钢框架-钢板剪力墙等。上述抗侧体系均能增加结构抗侧刚度，但存在构造复杂、装配化施工不便、维护成本高等缺点；钢框架内填现浇钢筋混凝土剪力墙结构由于施工周期长、现场作业量大、质量较难控制等各种不利因素的影响，造成其成本较高，同时由于混凝土剪力墙与钢框架的延性及刚度严重不匹配，很容易造成混凝土的过早开裂或压碎，不利于后期地震能量的消耗。
钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构是新出现的一种结构形式，在国内外均有一定发展，这类结构基本能够做到工厂化加工、现场安装。其界面连接一般为沿墙体周边与钢框架梁柱进行连接，从而依靠界面连接件抗剪和混凝土抗压来抵抗水平作用力，因此由连接件滑移和混凝土压碎或开裂致使其延性和耗能性能受到影响，节点传力效率不高，同时偏于冗余的节点体系也使整个结构体系的安装效率不高、震后修复加固存在一定困难；另一个重要问题就是大量混凝土的应用也不利于社会可持续发展和节能减排政策的实施。
为适应节能减排需要，目前在欧洲和北美出现了钢框架内填木质剪力墙结构，但其所采用的传统标准件节点较为薄弱，与墙体刚度严重不匹配，从而通常导致节点自身或其诱发的木质剪力墙破坏木质剪力墙未得到有效利用，耗能性能不高，造成较大浪费，同时也极大影响了整体结构体系的受力性能。因此，探索一种延性耗能的高强度节点体系，成为此类结构的当务之急。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，能够实现工厂内工业化生产、现场快速装配化施工；同时震后修复方便，具有较好的抗侧力性能、延性及耗能性能与经济性能；更重要的是还具有绿色环保、节能减排、符合可持续发展需要等特色。
本发明采用的技术方案为：一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，包括钢梁、钢柱、木质剪力墙、耳板、耗能连接件和植筋；
所述钢梁和钢柱组成钢框架，钢框架的四个内角设有耳板，耳板与钢梁焊接；
所述木质剪力墙四角均倒角，所述耗能连接件通过植筋连接在木质剪力墙的四角，耗能连接件包括T形连接件、耗能钢管和钢垫板，T形连接件与耗能钢管之间采用焊接或螺栓连接，耗能钢管与钢垫板之间采用焊接或直接接触方式，钢垫板设置在耗能钢管与木质剪力墙之间；
所述木质剪力墙通过耗能连接件上的T形连接件与耳板连接；T形连接件与耳板设有连接螺栓；所述木质剪力墙与钢梁、钢柱之间留有5-100mm间隙，便于安装并考虑受力变形需要；木质剪力墙的植筋部位采用自攻木螺钉进行增强，防止木质剪力墙受力后的过早劈裂破坏。
作为优选，所述木质剪力墙为正交胶合木(CLT，Cross Laminated Timber)、胶合板、旋切板胶合木(LVL，Laminated Veneer Lumber)或多层定向木片板(OSB，OrientedStrand Board)，所述耳板采用高强度钢材。
作为优选，所述耗能钢管采用方矩管，也可采用圆钢管、椭圆管或其他多边形钢管；可根据需要在耗能钢管内部焊接加劲板。
作为优选，所述植筋采用高强螺杆，也可采用高等级螺纹钢，同时保证整个体系中耗能连接件首先发生破坏，便于震后的修复和替换。
本发明所述木质剪力墙与钢框架之间的连接部位在四个角部，从而形成类似于X撑的体系，可同时承受较大拉压荷载。所述钢柱也可为木柱，所述钢梁也可为木梁。所述T形连接件也可替换为单块钢板件，单块钢板件与耗能钢管之间采用焊接连接。
有益效果：
1、本发明一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，完全达到工厂化预制，现场快速安装的效果，施工方便、节能环保、劳动效率高、成本低、极大提高了建筑工业化水平，可广泛应用于高层建筑结构的抗震设计领域中。
2、本发明结合植筋和耗能连接件，形成组合式耗能节点，提供较好的延性性能和耗能性能，有效解决了木质剪力墙与钢框架之间的延性和刚度的不匹配问题；墙体四周的倒角可有效降低应力集中、避免木质剪力墙的过早压坏，进一步提高了结构的延性和抗震性能。
3、本发明中植筋为耗能连接件提供一种可靠锚固，延性与耗能很大一部分由耗能连接件提供；整个结构受力高效、传力明确、设计简单，有利于高层建筑结构技术推广和应用。
4、本发明提出的一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，震后修复和更换简单方便(仅需替换耗能连接件即可)且成本低，符合建筑结构功能性要求和产业化要求。
附图说明
图1为本发明一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构示意图；
图2为本发明墙体角部连接部位构造示意图；
图3为本发明钢框架示意图；
图4为本发明已植筋木质剪力墙示意图；
图5为本发明木质剪力墙在安装耗能连接件后示意图；
图6为本发明耳板示意图；
图7为本发明耗能连接件示意图；
图8为图7中耗能连接件的拆分图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1-8所示，一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，包括钢梁2、钢柱1、木质剪力墙3、耳板4、耗能连接件5和植筋9；
所述钢梁2和钢柱1组成钢框架，钢框架的四个内角设有耳板4，耳板4与钢梁2焊接，之间设有连接焊缝6；
所述木质剪力墙3四角均倒角，所述耗能连接件5通过植筋9连接在木质剪力墙3的四角，耗能连接件5包括T形连接件5-1、耗能钢管5-2和钢垫板5-3，T形连接件5-1与耗能钢管5-2之间采用焊接或螺栓连接，耗能钢管5-2与钢垫板5-3之间采用焊接或直接接触方式，钢垫板5-3设置在耗能钢管5-2与木质剪力墙3之间；
所述木质剪力墙3通过耗能连接件5上的T形连接件5-1与耳板4连接；T形连接件5-1与耳板4设有连接螺栓7，耳板4上设有耳板螺栓孔4-1；所述木质剪力墙3与钢梁2、钢柱1之间留有5-100mm间隙8，便于安装并考虑受力变形需要；木质剪力墙3的植筋部位采用自攻木螺钉10进行增强，防止木质剪力墙受力后的过早劈裂破坏。
所述木质剪力墙3为正交胶合木(CLT，Cross Laminated Timber)、胶合板、旋切板胶合木(LVL，Laminated Veneer Lumber)或多层定向木片板(OSB，Oriented StrandBoard)，所述耳板4采用高强度钢材。所述耗能钢管5-2采用方矩管，也可采用圆钢管、椭圆管或其他多边形钢管；可根据需要在耗能钢管内部焊接加劲板。所述植筋9采用高强螺杆，也可采用高等级螺纹钢，同时保证整个体系中耗能连接件首先发生破坏，便于震后的修复和替换。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，其特征在于：包括钢梁、钢柱、木质剪力墙、耳板、耗能连接件和植筋；
所述钢梁和钢柱组成钢框架，钢框架的四个内角设有耳板，耳板与钢梁焊接；
所述木质剪力墙四角均倒角，所述耗能连接件通过植筋连接在木质剪力墙的四角，耗能连接件包括T形连接件、耗能钢管和钢垫板，T形连接件与耗能钢管之间采用焊接或螺栓连接，耗能钢管与钢垫板之间采用焊接或直接接触方式，钢垫板设置在耗能钢管与木质剪力墙之间；
所述木质剪力墙通过耗能连接件上的T形连接件与耳板连接；T形连接件与耳板设有连接螺栓；所述木质剪力墙与钢梁、钢柱之间留有5-100mm间隙，木质剪力墙的植筋部位采用自攻木螺钉增强。
2.根据权利要求1所述的一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，其特征在于：所述木质剪力墙为正交胶合木、胶合板、旋切板胶合木或多层定向木片板，所述耳板采用高强度钢材。
3.根据权利要求1所述的一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，其特征在于：所述耗能钢管内部焊接加劲板。
4.根据权利要求1所述的一种采用植筋连接的钢框架内填木质剪力墙结构，其特征在于：所述植筋采用高强螺杆或高等级螺纹钢。
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