CN109629713A - 一种冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷弯厚壁型钢框架‑屈曲约束开缝钢板剪力墙体系,属结构工程技术领域。该体系使用的构件与材料包括内凹钢管混凝土柱、卷边翼缘、凹凸腹板、开缝钢板墙、鱼尾板、卷边帽形冷弯薄壁型钢、保温隔热材料、装饰面板、高强螺栓、对拉螺栓、自攻螺钉、加劲肋。所述的高强螺栓用于连接鱼尾板和开缝钢板墙;所述的卷边帽形冷弯薄壁型钢用对拉螺栓固定于开缝钢板墙两侧;所述的保温隔热材料填充于开缝钢板墙和装饰面板之间。本发明可以有效避免柱先于剪力墙破坏和防止钢板墙的过早屈曲,提高承载力且有良好的耗能能力,同时具有保温、隔热隔音、防渗、装饰等建筑功能,实现结构建筑功能一体化,并可采用工业化施工,在装配式建筑中前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程领域,特别涉及工业化装配式结构领域。
背景技术
钢板剪力墙结构是一种以内嵌钢板和边缘梁柱构件为基本结构单元的新型抗侧力体系,钢板墙的整体受力特性类似于底端固接的竖向悬臂组合梁:竖向边缘构件相当于翼缘,内嵌钢板相当于腹板,水平边缘构件则可近似等效为加劲肋。
钢板剪力墙结构具有用钢量省、良好的延性和塑性性能、稳定的滞回特性、易于实现多道抗震防线、自重轻、制作施工快速等诸多优点,克服了各种传统钢结构多高层抗侧结构体系的缺点,同时实验和理论分析表明,钢板剪力墙结构是目前最有效经济的抗侧力结构。
国内外试验研究发现薄钢板剪力墙结构也存在不足,试验滞回曲线存在明显的“捏缩”现象,墙板屈曲荷载较低,耗能能力不强,屈曲变形时伴有明显噪音和震颤,同时边框构件在附加弯矩作用下易于提早发生破坏,因此需要对钢板墙进行屈曲约束以及采取措施防止边框构件的提早破坏。传统的约束方法中采用两侧钢筋混凝土板约束会增加结构自重;采用焊接型钢加劲肋会造成焊接残余应力,出现应力集中,削弱结构性能;传统防止边框构件的提早破坏的方法是增大边框构件的尺寸,但会增加自重,挤占建筑使用面积,经济性差。
本发明提出一种冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系。钢板开缝可以有效降低钢板平面内刚度,在遭遇地震等大侧力作用时确保钢板先于边缘梁柱破坏,具有优良的耗能能力;新型H型钢梁凹凸型腹板增加平面外刚度,防止腹板平面外失稳,翼缘卷边可以有效防止其局部屈曲,可以有效节省钢材和提高整体结构稳定性以及承载能力;开缝钢板墙两侧采用卷边帽形冷弯薄壁型钢对其屈曲进行约束,用螺栓穿过开缝钢板墙的缝隙进行连接,充分发挥卷边帽形冷弯薄壁型钢良好的抗弯性能来对开缝钢板进行屈曲约束,有效抑制开缝钢板墙的屈曲,提高其承载力和耗能能力,同时具有节省钢材,自重轻,现场施工方便快速的特点;采用自攻螺钉将装饰面板固定于卷边帽形冷弯薄壁型钢上,中间填充保温隔热材料,实现建筑功能与结构功能的一体化,同时具有良好的保温、隔热隔音、防渗、装饰等功能。本发明很好地解决了传统钢板剪力墙存在的弊端,构造巧妙,优势巨大,具有广阔的工程应用前景。
发明内容
为解决传统钢板剪力墙边框构件提早破坏的缺点,本发明采用对钢板进行开缝,有效降低钢板平面内刚度,确保钢板墙先于边框构件破坏,具有优良的耗能能力;为解决传统钢板剪力墙屈曲约束构造存在的弊端,本发明采用在钢板两侧通过对拉螺栓连接固定卷边帽形冷弯薄壁型钢的方式,有效地预防了钢板的过早屈曲,同时具有优越的力学性能和施工便捷的特点;同时本发明具有良好的保温、隔热隔音、防渗、装饰等建筑功能,实现结构功能与建筑功能的一体化,可在实际工程中广泛应用。
本发明的技术方案如下:
一种冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系,该体系使用的构件与材料包括内凹钢管混凝土柱、卷边翼缘、凹凸腹板、开缝钢板墙、鱼尾板、卷边帽形冷弯薄壁型钢、保温隔热材料、装饰面板、高强螺栓、对拉螺栓、自攻螺钉、加劲肋。所述的内凹钢管混凝土柱在工厂完成钢管内凹并灌注混凝土;所述的卷边翼缘和凹凸腹板在工厂采用冷弯工艺完成制作并将两者焊接形成新型H 型钢;所述的鱼尾板分别与卷边翼缘、内凹钢管混凝土柱在工厂完成焊接并在与柱连接处焊接加劲肋;所述的高强螺栓用于连接开缝钢板墙和鱼尾板;所述的卷边帽形冷弯薄壁型钢用对拉螺栓固定于开缝钢板墙两侧;所述的保温隔热材料填充于开缝钢板墙和卷边帽形冷弯薄壁型钢与装饰面板的缝隙之间;所述的装饰面板用自攻螺钉固定于卷边帽形冷弯薄壁型钢上。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果:
(1)开缝钢板墙可避免传统钢板墙施工时开孔洞而降低其承载力,并且可以有效防止边框构件先于钢板剪力墙破坏,同时具有优良的力学性能和耗能能力。
(2)新型H型钢梁的凹凸腹板和卷边翼缘有效防止其局部屈曲,可以有效节省钢材和提高钢梁稳定性以及承载能力。
(3)卷边帽形冷弯薄壁型钢约束开缝钢板墙屈曲,防止开缝钢板墙过早屈曲,有效提高结构地震下承载力与耗能能力,用对拉螺栓穿过开缝钢板进行连接,具有施工简便、施工速度快、整体结构自重轻的特点。
(4)保温隔热材料填充于开缝钢板墙和卷边帽形冷弯薄壁型钢与装饰面板的缝隙之间,装饰面板固定于卷边帽形冷弯薄壁型钢,可以有效利用墙体空间,装配式施工方便快捷,具有良好的保温、隔热隔音、防渗、装饰等建筑功能,实现结构功能与建筑功能的一体化。
该结构建筑功能一体化的冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系在高层钢结构建筑抗震和工业化装配式结构领域中具有极其广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
图2为本发明的整体立面图。
图3为本发明1-1剖面图。
图4为本发明2-2剖面图。
图5为本发明开缝钢板墙与边框构件连接示意图。
图6为本发明卷边帽形冷弯薄壁型钢示意图。
图7为本发明钢板墙立面图。
图8为本发明卷边翼缘示意图。
图9为本发明凹凸腹板示意图。
图10为本发明高强螺栓示意图。
图11为本发明对拉螺栓示意图。
图12为本发明自攻螺钉示意图。
图中:1-内凹钢管混凝土柱、2-卷边翼缘、3-凹凸腹板、4-开缝钢板墙、5- 鱼尾板、6-卷边帽形冷弯薄壁型钢、7-保温隔热材料、8-装饰面板、9-高强螺栓、 10-对拉螺栓、11-自攻螺钉、12-加劲肋。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明作进一步描述:
如附图所示,本发明是一种冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系,由内凹钢管混凝土柱、卷边翼缘、凹凸腹板、开缝钢板墙、鱼尾板、卷边帽形冷弯薄壁型钢、保温隔热材料、装饰面板、高强螺栓、对拉螺栓、自攻螺钉、加劲肋,其装配程序如下:
a.在工厂加工完成内凹钢管混凝土柱1,采用冷弯工艺完成卷边翼缘2和凹凸腹板3并焊接成新型H型钢梁;
b.在鱼尾板5上预留高强螺栓9的孔洞并分别与加工完成的卷边翼缘2和内凹钢管混凝土柱1焊接并在与柱相连处焊接加劲肋12,在工厂完成开缝钢板墙4制作并在四周预钻孔;
c.施工现场完成边缘框架的吊装、梁柱连接施工;
d.使用高强螺栓9将鱼尾板5与开缝钢板墙4连接;
e.使用对拉螺栓10将卷边帽形冷弯薄壁型钢6固定在开缝钢板墙4两侧;
f.在开缝钢板墙4和卷边帽形冷弯薄壁型钢6与装饰面板8的缝隙之间填充保温隔热材料7;
g.用自攻螺钉11将装饰面板8固定于两侧卷边帽形冷弯薄壁型钢6上,完成整个施工过程。
本发明提出了一种冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系;改善了传统钢板剪力墙结构存在的不足,有效避免了在地震等大侧力作用下柱先于剪力墙破坏,同时具有稳定性好,承载力高,耗能能力强,施工速度快,施工质量可靠,装配式施工便捷,经济性好,并且具有良好的保温、隔热隔音、防渗、装饰等建筑功能,实现结构功能与建筑功能的一体化。该结构建筑功能一体化的冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系在高层钢结构建筑抗震和工业化装配式结构领域中具有广阔的应用前景。
Claims (4)
1.一种冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系,该体系使用的构件与材料包括内凹钢管混凝土柱1、卷边翼缘2、凹凸腹板3、开缝钢板墙4、鱼尾板5、卷边帽形冷弯薄壁型钢6、保温隔热材料7、装饰面板8、高强螺栓9、对拉螺栓10、自攻螺钉11、加劲肋12;所述的内凹钢管混凝土柱1在工厂完成钢管内凹并灌注混凝土;所述的卷边翼缘2和凹凸腹板3在工厂采用冷弯工艺完成制作并将两者焊接形成新型H型钢;所述的鱼尾板5分别与卷边翼缘2、内凹钢管混凝土柱1在工厂完成焊接,现场吊装施工连接形成框架;所述的高强螺栓9用于连接开缝钢板墙4和鱼尾板5;所述的卷边帽形冷弯薄壁型钢6用对拉螺栓10固定于开缝钢板墙4两侧;所述的保温隔热材料7填充于开缝钢板墙4和卷边帽形冷弯薄壁型钢6与装饰面板8的缝隙之间;所述的装饰面板8用自攻螺钉11固定于卷边帽形冷弯薄壁型钢6上。
2.根据权利要求1所述的冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系,其特征在于:所述的内凹钢管混凝土柱1在工厂完成钢管内凹并灌注混凝土,钢管内凹有效增大钢管的稳定性以及钢管与混凝土之间的接触面积,可以有效增强钢和混凝土之间的连接,提高柱承载力。
3.根据权利要求1所述的冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系,其特征在于:所述的卷边翼缘2和凹凸腹板3在工厂采用冷弯工艺完成制作并将两者焊接形成新型H型钢,凹凸型腹板增加平面外刚度,防止腹板平面外失稳,翼缘卷边可以有效防止其局部屈曲,可以有效节省钢材和提高钢梁稳定性以及承载能力。
4.根据权利要求1所述的冷弯厚壁型钢框架-屈曲约束开缝钢板剪力墙体系,其特征在于:所述的卷边帽形冷弯薄壁型钢6用对拉螺栓10固定于开缝钢板墙4两侧,钢板开缝可以有效防止柱先于剪力墙破坏,同时具备优良的耗能性能,并且有效提高对拉螺栓的施工速度,卷边帽形冷弯薄壁型钢有效避免了钢板开缝造成的刚度损失并增强了开缝钢板的平面外稳定性,提高了承载力,降低了成本。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190416 |