一種預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻的制作方法
【專利摘要】一種預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻屬于結(jié)構(gòu)工程【技術(shù)領(lǐng)域】。預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻包括內(nèi)嵌波形鋼板、預(yù)應(yīng)力桿件、連接耳板、托架、邊緣構(gòu)件、框架梁和框架柱。在上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，內(nèi)嵌波形鋼板與邊緣構(gòu)件螺栓連接；預(yù)應(yīng)力桿件、連接耳板在內(nèi)嵌波形鋼板兩側(cè)對稱布置；垂直邊緣構(gòu)件和水平邊緣構(gòu)件通過焊接連接；連接耳板在梁翼緣部位對稱布置，且與框架梁焊接；水平邊緣構(gòu)件與框架梁焊接或者螺栓連接；托架與垂直邊緣構(gòu)件和內(nèi)嵌波形鋼板焊接連接；框架梁與框架柱焊接或者螺栓連接或者栓焊混合連接。本發(fā)明具有抗震性能好、延性高、耗能滯回環(huán)飽滿等特點，是一種優(yōu)越的抗震耗能構(gòu)件。
【專利說明】一種預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，屬于結(jié)構(gòu)工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界上采用鋼板剪力墻作為主要抗側(cè)力構(gòu)件的建筑共有二十多幢，主要分布在北美和日本等地震高烈度區(qū)。自從1970年日本鋼鐵公司將鋼板剪力墻應(yīng)用于建筑中以來，鋼板剪力墻的發(fā)展已有40多年。鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系由內(nèi)嵌鋼板和邊緣構(gòu)件組成，邊緣構(gòu)件包括邊緣梁和邊緣柱。內(nèi)嵌鋼板通常與邊緣構(gòu)件連接構(gòu)成抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)體系可視為固定在地面上的懸臂梁。
[0003]按照內(nèi)嵌鋼板的厚薄，鋼板剪力墻可分為厚鋼板剪力墻和薄鋼板剪力墻；按照鋼板表面是否加肋，鋼板剪力墻可分為加勁肋鋼板剪力墻和非加勁肋鋼板剪力墻；按照鋼板表面是否波形，鋼板剪力墻可分為波形截面鋼板剪力墻和不波形截面鋼板剪力墻；按照鋼板側(cè)面是否布置混凝土板，鋼板剪力墻可分為鋼板-混凝土組合剪力墻和普通鋼板剪力墻。薄鋼板剪力墻盡管具有很好的經(jīng)濟效益，但它較易屈曲。其他形式的鋼板剪力墻大多以阻止鋼板的平面外變形為目標(biāo)，讓鋼板盡可能的保持在平面內(nèi)工作來消耗更多的能量。
[0004]我國《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98中附錄四規(guī)定，為防止鋼板剪力墻發(fā)生剪切屈曲，應(yīng)以鋼板的剪切屈曲承載力作為其極限承載力，或通過對鋼板加勁使其屈服之前不發(fā)生屈曲。事實上，以上兩種方式都偏于保守且造價比較高，不利于鋼板剪力墻的發(fā)展和應(yīng)用。隨著國內(nèi)外對鋼板剪力墻研究的深入，鋼板剪力墻的屈曲后性能得到了廣泛的關(guān)注，鋼板剪力墻在屈曲后仍具有較高的承載力、良好的延性以及穩(wěn)定的耗能能力。充分利用鋼板剪力墻的屈曲后強度不僅可以使結(jié)構(gòu)獲得良好的抗震性能，而且可以顯著降低用鋼量，降低造價，提高經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種新型的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其目的在于，克服薄鋼板剪力墻因過早屈曲而不能充分發(fā)揮鋼材的強度和延性的缺點，提高了鋼板剪力墻的平面外穩(wěn)定和極限承載能力，充分發(fā)揮了鋼材的優(yōu)勢。
[0006]不設(shè)預(yù)應(yīng)力桿件的薄鋼板剪力墻，當(dāng)荷載沿一個方向作用時，內(nèi)嵌鋼板發(fā)生屈曲并形成拉力帶，伴隨著較大的面外變形；當(dāng)外荷載反向作用時，原來的拉力帶將反向受壓，不再提供剛度；同時，原先的受壓區(qū)域?qū)⑦^渡成拉力帶區(qū)，但由于在上級荷載下曾發(fā)生過較大壓屈變形，故有變形被拉伸至“平展”的過程，直到反向拉力帶的形成。在這一過程中，鋼板無法承受荷載，結(jié)構(gòu)僅靠梁柱承擔(dān)外荷載，這樣錨固在框架上的拉力場對邊柱會產(chǎn)生較大的附加彎矩，增加了柱子的穩(wěn)定負(fù)擔(dān)。所以預(yù)應(yīng)力桿件的設(shè)置，一方面限制了內(nèi)嵌鋼板屈曲后的較大的平面外變形，提供了側(cè)向約束；兩一方面，當(dāng)荷載反向作用時，預(yù)應(yīng)力桿件能夠承受外荷載作用，避免增加柱子的負(fù)擔(dān)。而且鋼板墻僅與框架梁連接，避免了四邊連接鋼板墻不能開洞的缺陷，所以能很好的作為抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)用于多高層鋼結(jié)構(gòu)中。傳統(tǒng)的鋼板剪力墻是通過在鋼板上設(shè)置加勁肋來控制鋼板剪力墻的平面外穩(wěn)定，屬于被動的控制方法，本發(fā)明在鋼板剪力墻上主動的施加預(yù)應(yīng)力，來控制鋼板剪力墻的平面外穩(wěn)定，同時，預(yù)應(yīng)力索可以在鋼板剪力墻的拉力帶方向承擔(dān)一定的拉力，屬于主動的控制方法。且鋼板剪力墻只與結(jié)構(gòu)梁相連，避免增加結(jié)構(gòu)柱的負(fù)擔(dān)。該發(fā)明的所有構(gòu)件都可以在工廠加工，然后在實地裝配，施工簡單，降低造價，適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)。
[0007]在所述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，鋼板波形后的抗剪屈曲荷載大大的提高，因而用作多高層結(jié)構(gòu)的抗剪墻具有很好的經(jīng)濟效益；波形鋼板在反復(fù)荷載作用下產(chǎn)生多波形鼓曲，其屈曲聲響會比平鋼板要小得多；數(shù)值反洗結(jié)果表明，波形鋼板墻在剪力作用下的滯回曲線比平鋼板要飽滿的多；由于波形鋼板面外彎曲剛度大，在運輸、安裝與使用過程中其面外變形易于控制。
[0008]本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻的平面外剛度很大，能夠有效控制運輸、安裝以及使用工程中的平面外變形，保持鋼板的穩(wěn)固安全。
[0009]本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻是對傳統(tǒng)的平鋼板剪力墻的改進，通過對鋼板進行波形，可以極大的提高其抗剪性能，從而提高剪力墻的抗側(cè)能力。此外波形板的面外剛度和挺起剛度很大，能夠保證控制安裝過程中發(fā)生的面外變形。將預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)用其中，采用主動的控制方式來控制鋼板的平面外穩(wěn)定，改善了傳統(tǒng)鋼板剪力墻易屈曲的缺陷，提高了鋼板剪力墻的抗側(cè)能力。本發(fā)明的所有構(gòu)件都可以在工廠進行加工和安裝，然后運至工地進行裝配，節(jié)省人力物力，降低造價。
[0010]平鋼板剪力墻的內(nèi)填板在很小的外力下，就會發(fā)生屈曲，而屈曲后還能承受荷載，有很高的屈曲后強度，最終使得結(jié)構(gòu)的極限承載力達到462.2KN ;而蜂窩形截面鋼板剪力墻的內(nèi)填板要發(fā)生屈曲，就需要高于平鋼板30倍左右的彈性屈曲臨界荷載。蜂窩形截面鋼板剪力墻的面外變形很小，面內(nèi)穩(wěn)定性優(yōu)于平鋼板。
[0011]本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)或者其他結(jié)構(gòu)形式的一種新型抗側(cè)力構(gòu)件，具有抗側(cè)力能力高，抗震性能好，延性高，耗能滯回環(huán)飽滿等諸多優(yōu)越性能，是一種優(yōu)秀的地震耗能構(gòu)件。
[0012]本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其特征在于，包括內(nèi)嵌波形鋼板1、預(yù)應(yīng)力桿件2、連接耳板3、托架4、邊緣構(gòu)件、框架梁7和框架柱8。所述內(nèi)嵌波形鋼板I采用厚度為5-10_的薄鋼板；所述預(yù)應(yīng)力桿件2采用預(yù)應(yīng)力拉索或預(yù)應(yīng)力拉桿；所述連接耳板3為固定預(yù)應(yīng)力索的端部耳板；所述邊緣構(gòu)件為垂直邊緣構(gòu)件5和水平邊緣構(gòu)件6，所述垂直邊緣構(gòu)件5為雙肢T形鋼，所述水平邊緣構(gòu)件6為平行放置的雙角鋼，且雙角鋼之間預(yù)留雙肢T形鋼雙肢之間的距離；所述內(nèi)嵌波形鋼板I與垂直邊緣構(gòu)件5連接，內(nèi)嵌波形鋼板I與水平邊緣構(gòu)件6連接；所述預(yù)應(yīng)力桿件2兩端固定于所述連接耳板3 ;所述的連接耳板3與垂直邊緣構(gòu)件5連接，連接耳板3與框架梁7連接；所述的托架4與內(nèi)嵌波形鋼板I連接，托架4與垂直邊緣構(gòu)件5連接；所述的垂直邊緣構(gòu)件5和水平邊緣構(gòu)件6連接；所述水平邊緣構(gòu)件6與所述框架梁7連接；所述框架梁7與所述框架柱8連接；所述預(yù)應(yīng)力桿件
2、所述連接耳板3、所述托架4在所述內(nèi)嵌波形鋼板I兩側(cè)對稱布置。
[0013]在上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，所述內(nèi)嵌波形鋼板I與所述托架4焊接，托架4與垂直邊緣構(gòu)件5焊接。
[0014]在上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，所述內(nèi)嵌波形鋼板I與垂直邊緣構(gòu)件5螺栓連接、內(nèi)嵌波形鋼板I與水平邊緣構(gòu)件6的螺栓連接。
[0015]在上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，所述垂直邊緣構(gòu)件5和所述水平邊緣構(gòu)件6在焊接。
[0016]在上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，所述連接耳板3在所述框架梁7翼緣部位對稱布置，且與框架梁7焊接，所述連接耳板3與垂直邊緣構(gòu)件5焊接。
[0017]在上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，所述水平邊緣構(gòu)件6與所述框架梁7焊接或者螺栓連接。
[0018]在上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，所述框架梁7與所述框架柱8焊接或者螺栓連接或者栓焊混合連接。
[0019]本發(fā)明對傳統(tǒng)的薄鋼板剪力墻通過四個角上設(shè)置預(yù)應(yīng)力桿件，可以有效的限制鋼板墻平面外變形，提高鋼板墻的抗側(cè)剛度、耗能及延性性能。傳統(tǒng)的鋼板剪力墻是通過在鋼板上設(shè)置加勁肋來控制鋼板剪力墻的平面外穩(wěn)定，屬于被動的控制方法，本發(fā)明在鋼板剪力墻上主動的施加預(yù)應(yīng)力，來控制鋼板剪力墻的平面外穩(wěn)定，同時，預(yù)應(yīng)力索可以在鋼板剪力墻的拉力帶方向承擔(dān)一定的拉力，屬于主動的控制方法。且鋼板剪力墻只與結(jié)構(gòu)梁相連，避免增加結(jié)構(gòu)柱的負(fù)擔(dān)。該發(fā)明的所有構(gòu)件都可以在工廠加工，然后在實地裝配，施工簡單，降低造價，適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明提供的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)的一種新型抗側(cè)力構(gòu)件。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0021]圖1為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻單元分解圖。
【具體實施方式】:
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明:
[0024]如圖1、2所示，I一內(nèi)嵌波形鋼板，2—預(yù)應(yīng)力桿件，3—連接耳板，4一托架，5—垂直邊緣構(gòu)件，6—7jC平邊緣構(gòu)件，7—框架梁，8—框架柱。
[0025]所述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻包括內(nèi)嵌波形鋼板1、預(yù)應(yīng)力桿件2、連接耳板3、托架4、邊緣構(gòu)件、框架梁7和框架柱8。所述內(nèi)嵌波形鋼板I采用厚度為5-10mm的薄鋼板；所述預(yù)應(yīng)力桿件2采用預(yù)應(yīng)力拉索或預(yù)應(yīng)力拉桿；所述連接耳板3為固定預(yù)應(yīng)力索的端部耳板；所述邊緣構(gòu)件為垂直邊緣構(gòu)件5和水平邊緣構(gòu)件6，所述垂直邊緣構(gòu)件5為雙肢T形鋼，所述水平邊緣構(gòu)件6為平行放置的雙角鋼，且雙角鋼之間預(yù)留雙肢T形鋼雙肢之間的距離；所述內(nèi)嵌波形鋼板I與垂直邊緣構(gòu)件5連接，內(nèi)嵌波形鋼板I與水平邊緣構(gòu)件6連接；所述預(yù)應(yīng)力桿件2兩端固定于所述連接耳板3 ;所述的連接耳板3與垂直邊緣構(gòu)件5連接，連接耳板3與框架梁7連接；所述的托架4與內(nèi)嵌波形鋼板I連接，托架4與垂直邊緣構(gòu)件5連接；所述的垂直邊緣構(gòu)件5和水平邊緣構(gòu)件6連接；所述水平邊緣構(gòu)件6與所述框架梁7連接；所述框架梁7與所述框架柱8連接；所述預(yù)應(yīng)力桿件2、所述連接耳板3、所述托架4在所述內(nèi)嵌波形鋼板I兩側(cè)對稱布置。
[0026]在上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻中，所述內(nèi)嵌波形鋼板I與所述托架4焊接，托架4與垂直邊緣構(gòu)件5焊接。所述內(nèi)嵌波形鋼板I與垂直邊緣構(gòu)件5螺栓連接、內(nèi)嵌波形鋼板I與水平邊緣構(gòu)件6的螺栓連接。所述垂直邊緣構(gòu)件5和所述水平邊緣構(gòu)件6在焊接。所述連接耳板3在所述框架梁7翼緣部位對稱布置，且與框架梁7焊接，所述連接耳板3與垂直邊緣構(gòu)件5焊接。所述水平邊緣構(gòu)件6與所述框架梁7焊接或者螺栓連接。所述框架梁7與所述框架柱8焊接或者螺栓連接或者栓焊混合連接。
[0027]上述預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻的平面外剛度很大，能夠有效控制運輸、安裝以及使用工程中的平面外變形，保持鋼板的穩(wěn)固安全。
[0028]本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻是對傳統(tǒng)的平鋼板剪力墻的改進，將預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)用其中，采用主動的控制方式來控制鋼板的平面外穩(wěn)定，改善了傳統(tǒng)鋼板剪力墻易屈曲的缺陷，提高了鋼板剪力墻的抗側(cè)能力。本發(fā)明的所有構(gòu)件都可以在工廠進行加工和安裝，然后運至工地進行裝配，節(jié)省人力物力，降低造價。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其特征在于，包括內(nèi)嵌波形鋼板(I)、預(yù)應(yīng)力桿件(2)、連接耳板(3)、托架(4)、邊緣構(gòu)件、框架梁(7)和框架柱(8);所述內(nèi)嵌波形鋼板(I)采用厚度為5 -1Omm的薄鋼板；所述預(yù)應(yīng)力桿件(2)采用預(yù)應(yīng)力拉索或預(yù)應(yīng)力拉桿；所述連接耳板(3)為固定預(yù)應(yīng)力索的端部耳板；所述邊緣構(gòu)件為垂直邊緣構(gòu)件(5)和水平邊緣構(gòu)件(6)，所述垂直邊緣構(gòu)件(5)為雙肢T形鋼，所述水平邊緣構(gòu)件(6)為平行放置的雙角鋼，且雙角鋼之間預(yù)留雙肢T形鋼雙肢之間的距離；所述內(nèi)嵌波形鋼板(I)與垂直邊緣構(gòu)件(5)連接，內(nèi)嵌波形鋼板(I)與水平邊緣構(gòu)件(6)連接；所述預(yù)應(yīng)力桿件(2)兩端固定于所述連接耳板(3);所述的連接耳板(3)與垂直邊緣構(gòu)件(5)連接，連接耳板(3)與框架梁(7)連接；所述的托架(4)與內(nèi)嵌波形鋼板(I)連接，托架(4)與垂直邊緣構(gòu)件(5)連接；所述的垂直邊緣構(gòu)件(5)和水平邊緣構(gòu)件(6)連接；所述水平邊緣構(gòu)件(6)與所述框架梁(7)連接；所述框架梁(7)與所述框架柱(8)連接；所述預(yù)應(yīng)力桿件(2)、所述連接耳板(3)、所述托架(4)在所述內(nèi)嵌波形鋼板(I)兩側(cè)對稱布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其特征在于，所述內(nèi)嵌波形鋼板(I)與所述托架(4 )焊接，托架(4 )與垂直邊緣構(gòu)件(5 )焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其特征在于，所述內(nèi)嵌波形鋼板(I)與垂直邊緣構(gòu)件(5)螺栓連接、內(nèi)嵌波形鋼板(I)與水平邊緣構(gòu)件(6)的螺栓連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其特征在于，所述垂直邊緣構(gòu)件(5)和所述水平邊緣構(gòu)件(6)在焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其特征在于，所述連接耳板(3)在所述框架梁(7 )翼緣部位對稱布置，且與框架梁(7 )焊接，所述連接耳板(3 )與垂直邊緣構(gòu)件(5)焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其特征在于，所述水平邊緣構(gòu)件(6 )與所述框架梁(7 )焊接或者螺栓連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力波形截面鋼板剪力墻，其特征在于，所述框架梁(7)與所述框架柱(8)焊接或者螺栓連接或者栓焊混合連接。
【文檔編號】E04B2/58GK103835398SQ201410086528
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】張愛林, 趙亮, 劉學(xué)春, 孫勇, 惠怡 申請人:北京工業(yè)大學(xué)