CN111980223A - 两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙 - Google Patents

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Abstract

本发明属于结构工程领域，两边连接的组合钢板耗能‑承载剪力墙，由梯形波形钢板，覆盖在梯形波形钢板两侧的平钢板以及与组合后的内嵌钢板相连的边缘框架组成。梯形波形钢板与两侧的平钢板在波峰中心位置和波谷中心位置上通过铆钉进行可靠连接，组合后的内嵌钢板与预先设置在边缘框架上的对称角钢进行焊接。采用两边连接有助于门窗洞口的设置以及结构的整体稳定性。通过改变平钢板和波形钢板的截面参数，能够调节剪力墙的抗侧刚度和强度，实现参数可控的设计。本发明作为一种新型的抗侧力和耗能构件，其构造简单，制作方便，可应用于模块化钢结构的模块单元中，具有一定的实用价值和推广意义。

Description

两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙
技术领域
本发明涉及一种新型耗能、防屈曲、轻质高强的两边连接组合波形钢板剪力墙，主要作为模块化钢结构的模块单元中的抗侧和耗能构件，属于结构工程技术领域。
背景技术
目前工程抗震研究的热点之一：如何减轻地震后建筑结构主要承力构件、非结构构件的不可恢复性的损伤，使结构在地震后能够迅速修复并能正常使用。在结构中设置耗能构件可以有效地耗散地震的输入能，使结构的变形主要集中在耗能构件中。
平钢板剪力墙和波形钢板剪力墙都是抗震性能较好的结构构件，而且近年来的研究和应用也越来越深入和广泛。非加劲平钢板剪力墙在水平剪力作用下极易产生屈曲，而且平钢板在往复荷载作用下的抗疲劳性能也不足。波形钢板剪力墙是将平钢板进行冷轧形成的，是对传统平钢板剪力墙的一种改进，波折的存在提高了波形钢板的面外抗屈曲能力，但其极限承载力较平钢板略有差距。
采用在梯形波折的波形钢板两侧覆盖平钢板的措施，可以分别在梯形波形钢板的波谷和波峰位置处形成闭合的截面，因此可以提高材料利用效率，提升承载能力；同时，梯形波形钢板相当于为两侧的平钢板附加了“加劲肋”，因此可以在一定程度上增强平钢板的面外抗屈曲能力；但是剪力墙中的钢板处于复杂的受力状态，较难控制其破坏模式，因此无法准确判断其屈服荷载和屈服位移，不便于实现参数屈服力，屈服位移可控的设计。同时对于厚度较小的波形钢板，其波形边界无法通过焊缝与边缘梁柱连接，只能通过螺栓与边缘框架在波谷位置实现部分连接，因此极易出现摇摆变形以及扭转变形破坏模式，不能充分发挥波形钢板的作用。
当采用波形钢板作为模块单元的隔墙时，由于需要设置门窗洞口，需要在一整块波形钢板上进行开洞处理，因此会降低波形钢板的抗侧刚度和极限承载力；两边连接的组合波形钢板剪力墙，即有利于门窗洞口的布置，也能够为模块单元提供较强的抗侧能力，同时波形钢板和平钢板之间形成的闭合区域中可以放置保温板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耗能性能稳定、轻质高强、设计参数可控、应用广泛的组合钢板剪力墙。
本发明的技术方案：
两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙，主要由组合钢板和与组合钢板相连的边缘框架组成；
所述组合钢板主要由梯形波形钢板8，和覆盖在梯形波形钢板8两侧面的平钢板7组成；所述梯形波形钢板8根据实际情况和设计需要调整其截面参数；所述平钢板7根据实际情况和设计需要选择不同厚度，平钢板7通过铆钉9与梯形波形钢板8的波峰和波谷位置连接，随梯形波形钢板8一同内嵌于边缘框架中；
通过将梯形波形钢板与两块平钢板进行组合，一方面可以形成闭合截面，提高承载能力，另一方面波形钢板的存在相当于在平钢板上增设“加劲肋”，可以在一定程度上提高平钢板的抗屈曲能力。
所述边缘框架主要由上边缘框架梁3、下边缘框架梁4、左边缘自带边柱1和右边缘自带边柱2共同组成，四者分别位于梯形波形钢板8的上、下、左和右侧位置处；边缘框架通过对称角钢和螺栓实现与组合钢板连接。
为便于实现产业化和震后快速修复，所述组合钢板耗能-承载剪力墙体系***预先设计在边缘框架上的对称角钢中，并通过焊缝与之连接。
通过改变外侧平钢板的厚度，梯形波形钢板的截面形状参数波谷段宽度，波峰段宽度，波幅，倾斜段倾角，钢板厚度等，可以设计不同的剪力墙强度和刚度，进而实现不同的屈服荷载及其对应的屈服位移，实现参数可控的设计。
本发明的有益效果：
(1)采用在梯形波折的波形钢板两侧覆盖平钢板的措施，可以分别在梯形波形钢板的波谷和波峰位置处形成闭合的截面，因此可以提高材料利用效率，提升承载能力；
(2)梯形波形钢板相当于为两侧的平钢板附加了“加劲肋”，因此可以在一定程度上增强平钢板的面外抗屈曲能力；
(3)通过改变外侧平钢板的厚度，梯形波形钢板的截面形状参数波谷段宽度，波峰段宽度，波幅，倾斜段倾角，钢板厚度等，可以设计不同的剪力墙强度和刚度，进而实现不同的屈服荷载及其对应的屈服位移，实现参数可控的设计；
(4)与传统的钢筋混凝土剪力墙相比，该两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙质量更轻，能够与边缘框架可靠连接且连接方式简单，同时，采用两边连接有利于模块单元中门窗洞口的布置。
附图说明
图1为本发明的组合钢板耗能-承载剪力墙的三维结构示意图。
图2为图1的平面结构示意图。
图3为图2的横向剖视图。
图4为内嵌组合钢板的结构平面示意图。
图5为平钢板的结构示意图。
图6为梯形波形钢板的结构示意图。
图7为上下边缘框架梁上的角钢连接示意图。
图8为左右自带边柱上的角钢连接示意图。
图中：1-左边缘自带边柱；2-右边缘自带边柱；3-上边缘框架梁；4-下边缘框架梁；5-组合钢板与边柱连接角钢；6-组合钢板与框架梁连接角钢；7-平钢板；8-梯形波形钢板；9-铆钉；10-螺栓。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
本发明的两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙由梯形波形钢板8、两侧的平钢板7、上边缘框架梁3、下边缘框架梁4、左边缘自带边柱1、右边缘自带边柱2组成。梯形波形钢板8与其两侧的平钢板7通过铆钉在波形钢板的波峰和波谷位置进行连接；组合后的内嵌钢板与上下边缘框架梁上的角钢6通过焊缝进行连接，其中框架梁上的角钢6通过螺栓与框架梁的翼缘进行连接；类似地，内嵌钢板与边柱上的角钢5通过焊缝连接，边柱上的角钢5通过螺栓与边柱的翼缘进行连接。
本发明的制作工艺如下：在工厂加工时，根据建筑布局的要求确定两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙的高度以及跨度；根据结构承载力和抗侧刚度的要求设计所需波形钢板8以及平钢板7的具体参数；制作好的平钢板7通过铆钉与波形钢板8的波谷中心位置和波峰中心位置进行可靠连接；上边缘框架梁3和下边缘框架梁4分别通过高强螺栓与角钢6在特定位置进行连接；左边缘自带边柱1与右边缘自带边柱2也是通过高强螺栓与角钢进行5焊接。现场安装时，将组合后的内嵌钢板的上下端分别***到上边缘框架柱3和下边缘框架柱4预先设置的对称角钢中6，左右段分别***到左边缘自带边柱1和右边缘自带边柱2上预先设置的对称角钢5中，然后通过焊缝将内嵌钢板与上下边缘框架梁以及左右边柱上的角钢进行可靠连接；最后将左边缘自带边柱1和右边缘自带边柱2的上下端分别与上边缘框架梁3的下翼缘和下边缘框架梁4的上翼缘进行焊接，从而完成两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙全部制造工序。由此可以发现，本发明的制作工序非常简单，构件均可在工厂加工制作，现场仅需要进行拼装，施工效率高，易于实现产业化；通过改变波形钢板以及平钢板的参数可以较好的控制剪力墙体系的受力特点，因此该发明是十分理想的结构受力构件和耗能构件。

Claims (2)

1.两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙，其特征在于，该组合钢板耗能-承载剪力墙主要由组合钢板和与组合钢板相连的边缘框架组成；
所述组合钢板主要由梯形波形钢板(8)，和覆盖在梯形波形钢板(8)两侧面的平钢板(7)组成；所述梯形波形钢板(8)根据实际情况和设计需要调整其截面参数；所述平钢板(7)根据实际情况和设计需要选择不同厚度，平钢板(7)通过铆钉(9)与梯形波形钢板(8)的波峰和波谷位置连接，随梯形波形钢板(8)一同内嵌于边缘框架中；
所述边缘框架主要由上边缘框架梁(3)、下边缘框架梁(4)、左边缘自带边柱(1)和右边缘自带边柱(2)共同组成，四者分别位于梯形波形钢板(8)的上、下、左和右侧位置处；边缘框架通过对称角钢和螺栓实现与组合钢板连接。
2.根据权利要求1所述的两边连接的组合钢板耗能-承载剪力墙，其特征在于，为便于实现产业化和震后快速修复，所述组合钢板***预先设计在边缘框架上的对称角钢中，并通过焊缝与之连接。
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