專利名稱：一種內(nèi)置鋼板的偏心支撐式鋼板剪力墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑中的水平抗側(cè)カ構(gòu)件，具體涉及到一種內(nèi)置鋼板的偏心支撐式鋼板剪カ墻。
背景技術(shù)：
近些年來，我國多高層建筑迅速發(fā)展，建筑高度不斷増加，這就要求高層結(jié)構(gòu)要有足夠的抗側(cè)移剛度來抵抗結(jié)構(gòu)的水平荷載作用。我國《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JG J99— 98)規(guī)定，抗震結(jié)構(gòu)體系宜設有多道抗震防線，應避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整體體系喪失抗震能力。単一的抗側(cè)カ體系不能滿足多高層建筑的抗震設防要求，而雙
重抗側(cè)カ體系——框架支撐體系和鋼板剪カ墻體系以其優(yōu)越的抗側(cè)カ性能備受結(jié)構(gòu)設計人員和研究人員青睞?？蚣苤误w系可分為中心支撐鋼框架(簡稱CBF—concentricallybraced frames)和偏心支撐鋼框架(EBF—eccentrically braced frames)。偏心支撐鋼框架因耗能梁段屈服維持較大的塑性變形，避免了支撐屈曲，滯回曲線飽滿，然而過大的塑性變形會引起樓板破壞較大，修復難度較大。中心支撐鋼框架的斜支撐在循環(huán)荷載作用下易屈曲，會導致整體結(jié)構(gòu)喪失承載カ，滯回曲線捏縮。鋼板剪カ墻(簡稱SPSW — steel plateshear wall)可分為厚鋼板剪力墻和薄鋼板剪カ墻。厚鋼板剪力墻有較大的彈性初始面內(nèi)剛度，一般不會發(fā)生局部屈曲，滯回耗能理想，而薄鋼板剪力墻在側(cè)向力較小時就發(fā)生局部屈曲，滯回耗能曲線存在不同程度捏縮。為改變薄板墻滯回耗能曲線存在捏縮這ー現(xiàn)象，國內(nèi)外眾多學者又提出了帶加勁肋、開縫、開縫及開洞等類型的鋼板墻，研究發(fā)現(xiàn)其滯回耗能要比純薄板墻優(yōu)越。為了防止中心支撐框架斜支撐在大震作用下易屈曲失穩(wěn)，造成結(jié)構(gòu)剛度及耗能能カ急劇下降。國內(nèi)外學者提出很多方法改進其耗能性能，如在中心支撐中間加耗能器組成耗能支撐及采用偏心支撐耗能梁段剪切屈服變形來延緩支撐屈曲。常見的偏心支撐有K型、Y型、人字型等。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供ー種內(nèi)置鋼板的偏心支撐式鋼板剪カ墻，該體系克服了框架支撐結(jié)構(gòu)支撐一旦屈曲，結(jié)構(gòu)剛度和耗能能力急劇下降及偏心支撐結(jié)構(gòu)耗能梁段的過大塑性變形引起樓板破壞較大問題，吸取偏心支撐和鋼板剪カ墻體系的各自優(yōu)點，不僅可以滿足正常使用要求，而且提高了結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)剛度和耗能能力，充分發(fā)揮鋼材優(yōu)勢，減小了用鋼量，具有良好經(jīng)濟效益。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種內(nèi)置鋼板的偏心支撐式鋼板剪カ墻，包括由左框架柱11、上框架梁21、右框架柱12和下框架梁22順次連接構(gòu)成的矩形框架，在所述矩形框架中間通過斜支撐3連接內(nèi)填鋼板6。所述內(nèi)填鋼板6為矩形，位于矩形框架的中心位置。
所述內(nèi)填鋼板6通過斜支撐3連接至上框架梁21和下框架梁22。所述內(nèi)填鋼板6的兩個下邊角分別通過ー個斜支撐3連接至下框架梁22上，所述內(nèi)填鋼板6的下邊、下框架梁22以及兩個斜支撐3構(gòu)成ー個等腰梯形。所述內(nèi)填鋼板6的兩個上邊角分別通過ー個斜支撐3連接至上框架梁21上，內(nèi)填鋼板6的上邊、上框架梁21以及兩個斜支撐3之間構(gòu)成倒置的等腰梯形形狀。所述內(nèi)填鋼板6的上邊和下邊均設置水平支撐4，內(nèi)填鋼板6的兩側(cè)邊均設置豎向支撐5，水平支撐4同內(nèi)填鋼板6的上邊或者下邊之間均采用焊接或螺栓連接7通過角鋼9連接，水平支撐4的端部與豎向支撐5剛性連接，且在連接點處同時與斜支撐3連接。所述豎向支撐5同內(nèi)填鋼板6的兩側(cè)邊之間均采用焊接或螺栓連接7通過耳板8連接。
所述耳板8為平鋼板，其厚度等于或稍大于內(nèi)填鋼板6的厚度。所述豎向支撐5的翼緣部分與斜支撐3端板等厚度在左框架柱11和右框架柱12上相當于梁柱連接的位置上設置框架柱加勁肋10，框架柱加勁肋10的厚度大于或等于上框架梁21和下框架梁22的翼緣厚度。本發(fā)明的理論依據(jù)是框架支撐體系在水平地震作用下，支撐桿只承受軸向拉壓力。在強震作用下，中心支撐框架斜支撐易壓屈失穩(wěn)，造成結(jié)構(gòu)剛度及耗能能力急劇下降。偏心支撐框架在強震作用下，耗能梁段雖然像電路中的“保險絲” 一祥，通過剪切屈服變形有效地限制了支撐中的軸向力，使支撐不屈曲，但耗能梁段過大的塑性變形會引起樓板破壞較大，修復難度較大，并且耗能梁段自身的更換也費事費力。而本發(fā)明在強震作用下可利用中心鋼板墻及耗能梁段這兩個耗能元件協(xié)同工作，不但具有偏心支撐結(jié)構(gòu)較好的抗震能力，而且中心鋼板墻的屈服耗能可以減小耗能梁段的轉(zhuǎn)動變形，減小耗能梁段的破壞程度，起到了 “雙保險”的作用，達到減小震后修復工作量的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明內(nèi)置鋼板的偏心支撐式鋼板剪カ墻體系結(jié)合偏心支撐框架及鋼板剪カ墻二者的優(yōu)點，進ー步增強了側(cè)向剛度，大震作用下斜支撐不會發(fā)生壓屈失穩(wěn)，同時也有效減輕了耗能梁段的破壞程度，另外由于中心鋼板墻及耗能梁段的“雙保險”作用，極大地提高了耗散地震能量的能力，也減小了震后修復工作量，該發(fā)明的所有構(gòu)件都可以在エ廠加工，然后在エ地組裝，施工エ藝簡單，造價低廉，便于推廣應用。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中節(jié)點A詳圖。圖3是圖I中節(jié)點B詳圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進ー步詳細說明。如圖I所示，本發(fā)明為一種內(nèi)置鋼板的偏心支撐式鋼板剪カ墻，包括由左框架柱
11、上框架梁21、右框架柱12和下框架梁22順次連接構(gòu)成的矩形框架，在左框架柱11和右框架柱12上相當于梁柱連接的位置上設置框架柱加勁肋10，框架柱加勁肋10的厚度應該大于或等于上框架梁21和下框架梁22的翼緣厚度，以提高框架的整體穩(wěn)定性。在矩形框架中間通過斜支撐3連接內(nèi)填矩形的內(nèi)填鋼板6，內(nèi)填鋼板6位于矩形框架的中心位置。內(nèi)填鋼板6的上邊和下邊均設置水平支撐4，兩側(cè)邊均設置豎向支撐5，水平支撐4同內(nèi)填鋼板6的上邊或者下邊之間均采用焊接或螺栓連接7通過角鋼9連接，豎向支撐5同內(nèi)填鋼板6的兩側(cè)邊之間均采用焊接或螺栓連接7通過耳板8連接，耳板8為平鋼板，其厚度等于或稍大于內(nèi)填鋼板6的厚度，而豎向支撐5的翼緣部分與斜支撐3端板等厚度。水平支撐4的端部與豎向支撐5剛性連接，且在兩個上連接點處同時與斜支撐3連接至上框架梁21，內(nèi)填鋼板6的上邊(也即水平支撐4)、上框架梁21以及兩個斜支撐3之間構(gòu)成倒置的等腰梯形形狀。而水平支撐4的端部與豎向支撐5的兩個下連接點處同時與斜支撐3連接至下框架梁22，內(nèi)填鋼板6的下邊(也即水平支撐4)、下框架梁22以及兩個斜支撐3構(gòu)成ー個等腰梯形。本發(fā)明剪カ墻的工法如下 第一歩按照《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB 50017— 2003)及《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造詳圖》(01 (04)SG519)將左框架柱(11)、上框架梁(21)、右框架柱(12)以及下框架梁(22)剛接成ー個矩形框架。第二歩按照《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB 50017— 2003)及《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造詳圖》(01 (04) SG519)將四個斜支撐(3)分別同上框架梁(21)和下框架梁(22)剛接(栓焊連接)于節(jié)點A。
如附圖2，節(jié)點A是這樣實現(xiàn)的斜支撐3的翼緣與上框架梁21的翼緣連接采用對接焊縫；采用雙面角焊縫將連接板焊接在上框架梁21的翼緣上，然后再利用螺栓將連接板和斜支撐3的腹板連接。其他三個斜支撐與框架梁的連接同節(jié)點A。第三歩按照《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB 50017— 2003)及《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造詳圖》(01 (04)SG519)將水平支撐(4)與豎向支撐(5)通過剛接連成中心四周支撐。第四歩按照《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB 50017— 2003)及《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造詳圖》(01 (04)SG519)將四個斜支撐(3)與中心四周支撐角部分別剛接(外伸端板連接)于節(jié)點B。如附圖3，節(jié)點B是這樣實現(xiàn)的斜支撐(3)的翼緣及豎向支撐(5)的翼緣與各自端板的連接均采用全熔透對接焊縫，其腹板與各自端板的連接均采用角焊縫，然后將兩塊端板通過高強螺栓連接。其他三個斜支撐與中心四周支撐角部的連接同節(jié)點B。第五歩采用角焊縫將耳板(8)焊接在豎向支撐(5)翼緣上，然后再利用角焊縫或螺栓(7)把耳板(8)和內(nèi)填鋼板(6)連接。第六歩借助于角鋼(9 )采用角焊縫或螺栓(7 )將水平支撐(4 )與內(nèi)填鋼板(6 )連接。斜支撐(3)采用變截面形式，使其在力的傳遞過程中有一定的過渡，避免在斜支撐
(3)與中心四周支撐的節(jié)點處產(chǎn)生過大的應カ集中。外伸端板的厚度可根據(jù)支撐條件按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范公式計算，但是不應小于16_。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置鋼板的偏心支撐式鋼板剪カ墻，包括由左框架柱(11)、上框架梁(21)、右框架柱(12)和下框架梁(22)順次連接構(gòu)成的矩形框架，其特征在于，在所述矩形框架中間通過斜支撐(3)連接內(nèi)填鋼板(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，所述內(nèi)填鋼板(6)為矩形，位于矩形框架的中心位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，所述內(nèi)填鋼板(6)通過斜支撐(3 )連接至上框架梁(21)和下框架梁(22 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，所述內(nèi)填鋼板(6)的兩個下邊角分別通過ー個斜支撐(3)連接至下框架梁(22)上，所述內(nèi)填鋼板(6)的下邊、下框架梁(22)以及兩個斜支撐(3)構(gòu)成ー個等腰梯形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，所述內(nèi)填鋼板(6)的兩 個上邊角分別通過ー個斜支撐(3)連接至上框架梁(21)上，內(nèi)填鋼板(6)的上邊、上框架梁(21)以及兩個斜支撐(3)之間構(gòu)成倒置的等腰梯形形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任ー權(quán)利要求所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，所述內(nèi)填鋼板(6)的上邊和下邊均設置水平支撐(4)，內(nèi)填鋼板(6)的兩側(cè)邊均設置豎向支撐(5)，水平支撐(4)同內(nèi)填鋼板(6)的上邊或者下邊之間均采用焊接或螺栓連接(7)通過角鋼(9)連接，水平支撐(4)的端部與豎向支撐(5)剛性連接，且在連接點處同時與斜支撐(3)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，所述豎向支撐(5)同內(nèi)填鋼板(6)的兩側(cè)邊之間均采用焊接或螺栓連接(7)通過耳板(8)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，所述耳板(8)為平鋼板，其厚度等于或稍大于內(nèi)填鋼板(6)的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，所述豎向支撐(5)的翼緣部分與斜支撐(3)端板等厚度
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的偏心支撐式鋼板剪カ墻，其特征在于，在左框架柱(11)和右框架柱(12)上相當于梁柱連接的位置上設置框架柱加勁肋(10)，框架柱加勁肋(10)的厚度大于或等于上框架梁(21)和下框架梁(22)的翼緣厚度。
全文摘要
一種內(nèi)置鋼板的偏心支撐式鋼板剪力墻，包括由左框架柱、上框架梁、右框架柱和下框架梁順次連接構(gòu)成的矩形框架，在所述矩形框架中間通過斜支撐連接內(nèi)填鋼板，內(nèi)填鋼板為矩形，位于矩形框架的中心位置，內(nèi)填鋼板的上邊和下邊均設置水平支撐，內(nèi)填鋼板的兩側(cè)邊均設置豎向支撐，本發(fā)明克服了框架支撐結(jié)構(gòu)支撐一旦屈曲，結(jié)構(gòu)剛度和耗能能力急劇下降及偏心支撐結(jié)構(gòu)耗能梁段的過大塑性變形引起樓板破壞較大問題，吸取偏心支撐和鋼板剪力墻體系的各自優(yōu)點，不僅可以滿足正常使用要求，而且提高了結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)剛度和耗能能力，充分發(fā)揮鋼材優(yōu)勢，減小了用鋼量，具有良好經(jīng)濟效益。
文檔編號E04B2/58GK102758493SQ201210253159
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者張玲玲, 李峰, 許軍 申請人:西安建筑科技大學