[发明专利]一种装配式钢板剪力墙

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的装配式钢板剪力墙，属于结构工程技术领域。

技术背景

目前，世界上采用钢板剪力墙作为主要抗侧力构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区。自从1970年日本钢铁公司将钢板剪力墙应用于建筑中以来，钢板剪力墙的发展已有40多年。钢板剪力墙结构体系由内嵌钢板和边缘构件组成，边缘构件包括边缘梁和边缘柱。内嵌钢板通常与边缘构件连接构成抗侧力结构体系，该结构体系可视为固定在地面上的悬臂梁。

按照内嵌钢板的厚薄，钢板剪力墙可分为厚钢板剪力墙和薄钢板剪力墙；按照钢板表面是否加肋，钢板剪力墙可分为加劲肋钢板剪力墙和非加劲肋钢板剪力墙；按照钢板表面是否开缝，钢板剪力墙可分为开缝钢板剪力墙和不开缝钢板剪力墙；按照钢板侧面是否布置混凝土板，钢板剪力墙可分为钢板-混凝土组合剪力墙和普通钢板剪力墙。薄钢板剪力墙尽管具有很好的经济效益，但它较易屈曲。其他形式的钢板剪力墙大多以阻止钢板的平面外变形为目标，让钢板尽可能的保持在平面内工作来消耗更多的能量。

我国《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）中附录四规定，为防止钢板剪力墙发生剪切屈曲，应以钢板的剪切屈曲承载力作为其极限承载力，或通过对钢板加劲使其屈服之前不发生屈曲。事实上，以上两种方式都偏于保守且造价比较高，不利于钢板剪力墙的发展和应用。随着国内外对钢板剪力墙研究的深入，钢板剪力墙的屈曲后性能得到了广泛的关注，钢板剪力墙在屈曲后仍具有较高的承载力、良好的延性以及稳定的耗能能力。充分利用钢板剪力墙的屈曲后强度不仅可以使结构获得良好的抗震性能，而且可以显著降低用钢量，降低造价，提高经济效益。

发明内容

本发明提出了一种新型的装配式钢板剪力墙，其目的在于，克服薄钢板剪力墙因过早屈曲而不能充分发挥钢材的强度和延性的缺点，提高了钢板剪力墙的平面外稳定和极限承载能力，充分发挥了钢材的优势，并且此新型装配式钢板剪力墙可以实现在工厂加工，运到现场采用螺栓与框架梁连接，避免湿作业及焊接，能够实现工业化以及模块化，减少工期，节约成本。

传统的薄钢板剪力墙，当荷载沿一个方向作用时，内嵌钢板发生屈曲并形成拉力带，伴随着较大的面外变形；当外荷载反向作用时，原来的拉力带将反向受压，不再提供刚度；同时，原先的受压区域将过渡成拉力带区，但由于在上级荷载下曾发生过较大压屈变形，故有变形被拉伸至“平展”的过程，直到反向拉力带的形成。在这一过程中，钢板无法承受荷载，结构仅靠梁柱承担外荷载，这样锚固在框架上的拉力场对边柱会产生较大的附加弯矩，增加了柱子的稳定负担。而柱子作为建筑的竖向承载构件，如果发生破坏，将可能导致整个结构的倒塌。此外，传统的钢板剪力墙还存在的一个缺陷就是不能再钢板墙上开洞，这样，在建筑上需要开设洞口的地方，不能使用钢板墙作为抗侧力构件，因而极大的减小了钢板墙作为一种新型构件的应用范围。此新型装配式钢板剪力墙在剪力墙四周设置边缘构件，仅水平边缘构件与框架梁相连。这样，四周边缘构件的设置，一方面限制了内嵌钢板屈曲后的较大的平面外变形，提供了侧向约束；另一方面，当荷载反向作用时，边缘构件能够承受外荷载作用，避免增加柱子的负担。在四周都设置边缘构件，这样能减少墙板与柱子脱开后，侧移刚度和承载力下降的幅度。且此新型装配式钢板剪力墙，避免了传统钢板剪力墙不能开洞的缺陷，所以能很好的作为抗侧力构件应用于多高层钢结构中。

本发明提出的装配式钢板剪力墙，其特征在于，所述装配式钢板剪力墙由内嵌钢板、垂直边缘构件、水平边缘构件、高强螺栓、L形连接板、框架柱和框架梁组成；所述内嵌钢板采用薄钢板；所述垂直边缘构件、水平边缘构件采用T框架；所述L形连接板为带螺栓孔的钢板；所述内嵌钢板与垂直边缘构件和水平边缘构件连接；所述水平边缘构件和框架梁连接；所述的垂直边缘构件和水平边缘构件通过L形连接板连接。所述的框架梁与框架柱连接。

在上述装配式钢板剪力墙中，所述内嵌钢板采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材。且在四个角部切割，方便边缘构件之间的连接。

在上述装配式钢板剪力墙中，所述内嵌钢板与垂直边缘构件、水平边缘构件的连接分为两种，其一是与边缘构件全部焊接，其二是与边缘构件螺栓连接，并且此整体在工厂加工完成。

在上述装配式剪力墙中，所述垂直边缘构件和所述水平边缘构件在通过L形连接板螺栓连接。

在上述装配式剪力墙中，所述高强螺栓在所述框架梁翼缘部位对称布置。

在上述装配式剪力墙中，所述水平边缘构件与所述框架梁在现场通过高强螺栓连接。