[发明专利]无粘结加劲肋钢板剪力墙

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型抗侧力、无粘结加劲钢板剪力墙，属于结构工程技术领域。

背景技术

薄钢板剪力墙作为一种新型抗侧力构件，在美国、日本和加拿大等国的多高层钢结构中得到了广泛应用，且近年来在低层住宅钢结构中也开始崭露头角。由于其优越的力学性能及良好的经济性，我国高烈度抗震设防地区也已开始应用薄钢板剪力墙作为高层钢结构的抗侧力构件。

然而，薄钢板剪力墙在地震作用过程中，表现出两种受力缺陷，一是滞回曲线存在严重的捏拢现象，不利于消耗地震能量，二是薄板拉力带在交叉反复形成与消失的过程中，由于屈曲会产生较大的声响，在小震或风荷载作用下即会令人不安。为消除这些缺陷，工程技术人员通常采用设置加劲肋的形式来提高薄钢板剪力墙的屈曲荷载、增强滞回曲线的饱满度，消除或减弱屈曲声响，并且在实际设计中，加劲肋通常采取与内嵌钢板焊接的连接形式。这种连接形式主要存在如下问题：(1)在焊接部位由于材料熔融变脆，会降低材料的延性要求，且在焊接部位不可避免的存在裂纹、夹杂等缺陷，特别是在反复荷载作用下，在焊接连接部位易于产生脆性断裂，连接部位裂纹更易迅速扩展并很快发生脆性断裂，脆性断裂会引起钢板墙失去承载力，同时也会大大地削减它的耗能能力；(2)由于内嵌钢板很薄，实际施焊起来容易“烧穿”，焊接质量不易得到保证；(3)与钢板焊接的加劲肋容易发生局部屈曲，局部屈曲会严重降低加劲肋的加劲效率，而且反复的局部屈曲会使加劲肋材料变脆，最终失去加劲肋的作用；(4)焊接导致薄钢板发生的热变形对其抗侧刚度削弱较大。

为了克服焊接带来的缺陷、加劲肋的屈曲以及焊接连接对钢板墙承载力性能与延性的削减，本申请提出了一种无粘结加劲钢板剪力墙，即加劲肋与钢板采用无粘结的连接形式，既能保证加劲肋提供持续的面外支撑，同时也大大地改善了钢板的耗能能力。加劲肋采用卷边帽形或箱形截面构件，在钢板墙两侧成对配置；高强度螺栓把型钢加劲肋构件与钢板墙联系起来，通过预先施加适当的张紧力，使二者在小震作用下能协同受力，在大震作用下又能相对滑移。为了达到在大震作用下二者能充分地相对滑移，宜在螺栓连接的型钢加劲肋相应位置开大圆孔，使型钢加劲肋与钢板之间的摩擦力被克服后能有足够的滑移空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较大的抗侧力能力，也能在大震作用下有效消能的新型钢板剪力墙。

本发明提出的无粘结加劲钢板剪力墙，其特征在于：所述剪力墙由内嵌钢板单元、型钢加劲肋单元及边缘构件组成；所述边缘构件由边缘柱1和边缘梁8组成，所述型钢加劲肋采用卷边帽形，箱形或其它截面形式的冷弯薄壁型钢截面构件，它由前型钢加劲肋3和后型钢加劲肋4组成；所述内嵌钢板2与前、后型钢加劲肋3、4之间通过穿透两者的螺栓或预应力螺栓6连接；所述在前、后型钢加劲肋3、4上开大圆孔5，以便预应力螺栓6穿过且有足够的滑移空间；所述在内嵌钢板2的前、后配置型钢加劲肋3、4，且型钢加劲肋3、4与边缘构件之间留一定间隙9。

在上述无粘结加劲钢板剪力墙中，所述型钢加劲肋与边缘构件留有的间隙，其值大小取10～50mm。

在上述无粘结加劲钢板剪力墙中，所述内嵌钢板与边缘构件的连接分为两种，其一是与周边构件全部连接，其二是仅与横梁连接。

在上述无粘结加劲钢板剪力墙中，所述内嵌钢板与边缘构件采用焊接、螺栓连接或栓焊混合连接。

在上述无粘结加劲钢板剪力墙中，所述无粘结加劲钢板剪力墙分为大震滑移的无粘结加劲钢板剪力墙和完全滑移的无粘结加劲钢板剪力墙两种。

在上述无粘结加劲钢板剪力墙中，对于所述大震滑移的无粘结加劲钢板墙，螺栓施加一定的预拉力，以便在型钢加劲肋和内嵌钢板之间产生一定的预压紧力；在小震作用下型钢加劲肋给内嵌钢板提供强大的侧向支撑作用，保证内嵌钢板不发生整体屈曲，且型钢加劲肋与内嵌钢板之间通过接触磨擦共同受力，协同抵抗外荷载；在大震作用下，所述内嵌钢板和型钢加劲肋之间的内力差超过它们之间的摩擦力，于是产生相对滑动；在保证内嵌钢板不发生面外整体屈曲的情况下，钢板充分发挥耗能作用。

在上述无粘结加劲钢板剪力墙中，对于所述完全滑移的无粘结加劲钢板墙，螺栓不施加预拉力，无论在小震还是在大震作用下，型钢加劲肋与内嵌钢板之间始终可以相对滑移，型钢加劲肋对内嵌钢板仅提供面外约束，不参与面内受力；内嵌钢板提供面内刚度和耗散地震能量。