一種帶方形洞口的防屈曲鋼板剪力墻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶方形洞口的防屈曲鋼板剪力墻。
【背景技術(shù)】
[0002]地震災(zāi)害具有突發(fā)性和毀滅性，嚴(yán)重威脅著人類生命、財(cái)產(chǎn)的安全；世界上每年發(fā)生破壞性地震近千次，一次大地震可引起上千億美元的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致幾十萬人死亡或嚴(yán)重傷殘。我國地處世界上兩個(gè)最活躍的地震帶上，是遭受地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，地震造成的人員傷亡居世界首位，經(jīng)濟(jì)損失也十分巨大；地震中建筑物的大量破壞與倒塌，是造成地震災(zāi)害的直接原因；地震發(fā)生時(shí)，地面振動(dòng)引起結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)；對于基礎(chǔ)固接于地面的建筑結(jié)構(gòu)物，其反應(yīng)沿著高度從下到上逐層放大；由于結(jié)構(gòu)物某部位的地震反應(yīng)(加速度、速度或位移)過大，使主體承重結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞甚至倒塌；或雖然主體結(jié)構(gòu)未破壞，但建筑飾面、裝修或其它非結(jié)構(gòu)配件等毀壞而導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失；或室內(nèi)昂貴儀器、設(shè)備破壞導(dǎo)致嚴(yán)重的損失或次生災(zāi)害；為了避免上述災(zāi)害的發(fā)生，人們必須對結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)進(jìn)行控制，并消除結(jié)構(gòu)體系的“放大器”作用。
[0003]20世紀(jì)初，日本大森房吉教授提出的計(jì)算方法以及佐野利器博士提出的地震系數(shù)法均沒有考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，后來人們稱之為抗震設(shè)計(jì)的靜力理論，為了抗御地震，多傾向于采用剛強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)，即“剛性結(jié)構(gòu)體系”，但是這種結(jié)構(gòu)體系很難真正實(shí)現(xiàn)，也不經(jīng)濟(jì)，只有極少數(shù)的重要建筑物采用這種結(jié)構(gòu)體系；隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物越來越龐大、復(fù)雜，人們對建筑物的安全性有了更高的要求，因此要在合理的經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)達(dá)到預(yù)期的設(shè)防目標(biāo)更加困難，在安全性與經(jīng)濟(jì)性之間，人們面臨兩難選擇；其次，人們對地震的認(rèn)識(shí)還不夠，預(yù)測結(jié)構(gòu)物地震反應(yīng)與其實(shí)際地震反應(yīng)還有一定距離，因而所采取的抗震措施也不完全合理。抗震理論發(fā)展的第一次突破是在20世紀(jì)50年代初，美國的M A B1t等人提出抗震設(shè)計(jì)的反應(yīng)譜理論；這時(shí)人們開始考慮地震動(dòng)和建筑物之間的動(dòng)力特性關(guān)系，提出了“延性結(jié)構(gòu)體系”。同最早的設(shè)計(jì)方法相比，延性設(shè)計(jì)方法已經(jīng)帶有對能量進(jìn)行“疏導(dǎo)”的思想，因此它具有一定的科學(xué)性；然而，結(jié)構(gòu)物要終止振動(dòng)反應(yīng)，必然要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換或消耗；這種抗震結(jié)構(gòu)體系，容許結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件(柱、梁、節(jié)點(diǎn)等)在地震中出現(xiàn)損壞，即依靠結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件的損壞消耗大部分能量，往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中嚴(yán)重破壞甚至倒塌，這在一定程度上是不合理也是不安全的；隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對抗震減震、抗風(fēng)的要求也越來越高，某些重要的建筑物(如紀(jì)念性建筑、裝飾昂貴的現(xiàn)代建筑和核電站等)不允許結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)入非彈性狀態(tài)，使“延性結(jié)構(gòu)體系”的應(yīng)用日益受到限制，這些都成為結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員面臨的現(xiàn)實(shí)而重大的課題。各國學(xué)者積極致力于新的抗震結(jié)構(gòu)體系的探索和研究，1972年美藉華裔學(xué)者姚治平(J T P Yao)教授第一次明確提出了土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的概念；姚認(rèn)為結(jié)構(gòu)的性能能夠通過控制手段加以控制，以使它們在環(huán)境荷載作用下，能保持在一個(gè)指定的范圍內(nèi)，為確保安全，結(jié)構(gòu)位移需要限制，從居住者的舒適方面考慮，加速度需要限制；土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制可以有效地減輕結(jié)構(gòu)在地震、風(fēng)、車輛、浪、流、冰等動(dòng)力作用下的反應(yīng)和損傷積累，有效地提高結(jié)構(gòu)的抗震能力和抗災(zāi)性能。這樣抗震理論又進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。
[0004]鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系；鋼板剪力墻由內(nèi)嵌鋼板、豎向邊緣構(gòu)件(柱)和水平邊緣構(gòu)件(梁)構(gòu)成，其整體受力性能類似于底端嵌固的豎向懸臂梁，其中豎向邊緣構(gòu)件相當(dāng)于梁翼緣，內(nèi)嵌鋼板相當(dāng)于梁腹板，水平邊緣構(gòu)件則可以近似等效為橫向加勁肋；內(nèi)嵌鋼板可采用無加勁肋和有加勁肋的構(gòu)造形式；無加勁的鋼板剪力墻在強(qiáng)震作用下可以充分利用鋼板的屈曲后強(qiáng)度，并具有很好的延性和耗能能力。加勁的鋼板剪力墻則能夠限制鋼板的平面外屈曲，從而提高結(jié)構(gòu)的屈曲承載力，有助于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)在風(fēng)以及小震作用下的抗側(cè)移剛度并方便施工；與傳統(tǒng)的鋼框架或者鋼框架加混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系相比，鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)具有厚度薄、自重輕、建造速度快和延性好等優(yōu)點(diǎn)。已有的研究成果以及工程實(shí)例表明，鋼板剪力墻是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ目箓?cè)力體系，尤其適用于高烈度地震設(shè)防區(qū)的高層建筑以及抗震加固。在過去的幾十年中，各國學(xué)者對這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多試驗(yàn)與理論方面的研究。這些研究都得到了共同的結(jié)論:這種結(jié)構(gòu)彈性初始剛度高、位移延性系數(shù)大、滯回性能穩(wěn)定。
[0005]我國關(guān)于鋼板剪力墻的研究起步較晚，《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄四關(guān)于鋼板墻的計(jì)算，認(rèn)為鋼板墻結(jié)構(gòu)僅承受水平荷載，以剪切彈性屈曲強(qiáng)度作為鋼板墻的設(shè)計(jì)極限狀態(tài)，沒有考慮在軸向荷載作用下鋼板墻屈曲的問題。
[0006]目前研究開發(fā)的耗能鋼板墻有中國專利號(hào)200810034557.1公開了一種名稱為“高層豎向剪切耗能鋼板墻結(jié)構(gòu)體系”發(fā)明專利，該結(jié)構(gòu)由于水平抗側(cè)力體系與鋼板墻相對滑動(dòng)困難，會(huì)造成平面內(nèi)作用力急劇增大，使得水平抗側(cè)力體系無法達(dá)到平面外的約束屈曲的作用；另外，由于水平抗側(cè)力體系往往由于較大的平面外作用，會(huì)由于局部受力過大而提前破壞，另外由于混凝土的抗拉性能極差，因此往往造成水平抗側(cè)力體系的混凝土過早的出現(xiàn)裂縫，喪失平面外的約束作用，而使該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)無法發(fā)揮，耗能能力顯著降低；
[0007]然而目前一些耗能鋼板墻容易產(chǎn)生屈曲，還有一些耗能鋼板墻的塑性分布比較集中，不利于耗能，這些問題都需要得到較好的解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種帶方形洞口的防屈曲鋼板剪力墻，有效解決鋼板屈曲問題，提高結(jié)構(gòu)的耗能能力；利用帶方形洞口防屈曲鋼板剪力墻的耗能作用減少建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)起到很好的保護(hù)作用。
[0009]—種帶方形洞口的防屈曲鋼板剪力墻，包括鋼梁、鋼柱、內(nèi)填鋼板和約束件，其中，所述的約束件包括:洞口水平槽鋼混凝土約束構(gòu)件、洞口豎直槽鋼混凝土約束構(gòu)件、超薄鋼板混凝土水平約束構(gòu)件、超薄鋼板混凝土豎直約束構(gòu)件、超薄鋼板混凝土斜向約束構(gòu)件；
[0010]所述的內(nèi)填鋼板上下兩邊分別固定連接鋼梁，內(nèi)填鋼板左右兩邊分別固定連接鋼柱；
[0011 ] 所述的內(nèi)填鋼板的中心位置設(shè)置有方形洞口，且方形洞口的四邊與內(nèi)填鋼板的四邊平行；方形洞口的上下兩邊設(shè)置有洞口水平槽鋼混凝土約束構(gòu)件，方形洞口的左右兩邊設(shè)置有洞口豎直槽鋼混凝土約束構(gòu)件；
[0012]所述的內(nèi)填鋼板的正面和背面均分布設(shè)置有約束件且分布結(jié)構(gòu)相同，具體為:在方形洞口與鋼梁之間的內(nèi)填鋼板上設(shè)置有超薄鋼板混凝土水平約束構(gòu)件；在方形洞口與鋼柱之間的內(nèi)填鋼板上設(shè)置有超薄鋼板混凝土豎直約束構(gòu)件；在方形洞口的四角與鋼梁鋼柱構(gòu)成的四角之間的內(nèi)填鋼板上設(shè)置有超薄鋼板混凝土斜向約束構(gòu)件。
[0013]所述的內(nèi)填鋼板四邊設(shè)置有角鋼。
[0014]所述的洞口水平槽鋼混凝土約束構(gòu)件和洞口豎直槽鋼混凝土約束構(gòu)件結(jié)構(gòu)相同，均包括槽鋼、插槽和混凝土，其中，在槽鋼內(nèi)澆筑混凝土，混凝土沿著槽鋼的縱向被插槽平均分成兩半。
[0015]所述的超薄鋼板混凝土水平約束構(gòu)件、超薄鋼板混凝土豎直約束構(gòu)件和超薄鋼板混凝土斜向約束構(gòu)件結(jié)構(gòu)相同，均包括混凝土和薄鋼筒，所述的混凝土四側(cè)面被薄鋼筒包圍。
[0016]所述的約束件通過螺栓與內(nèi)填鋼板連接。
[0017]所述的洞口水平槽鋼混凝土約束構(gòu)件的兩端分別沿方形