專利名稱：混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻。
背景技術(shù)：
屈曲約束鋼板剪力墻是一種性能良好的抗震構(gòu)件，但在目前的工程應(yīng)用中，通常只考慮鋼板剪力墻對結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的貢獻(xiàn)，不考慮在中震和大震時的耗能功能，而且在形狀上多為規(guī)則的矩形構(gòu)件，且鋼板這一核心抗震材料由同一材料構(gòu)成。此外，提供約束的混凝土板也多為預(yù)制板件，對加工的平整度要求較高。本實用新型針對上述問題提出一種新型的低屈服點鋼板耗能剪力墻，鋼板的中間截面縮小，并由低屈服點鋼材制成，鋼板兩端截面相對中間截面放大，且由屈服點比中間截面高的鋼材制成。在小震時，鋼板墻可提供足夠的抗側(cè)剛度；大震和中震時，端部放大部分因為具有較高的承載力，可以保證不出現(xiàn)根部撕裂等破壞，確保中間截面縮小的低屈服點鋼發(fā)揮出良好的低周疲勞和延性性能，吸收地震能量，提供耗能功能。同時，在混凝土板和鋼板之間有無粘結(jié)材料，且混凝土板采用半預(yù)制方式制成，可以保證混凝土板充分發(fā)揮出鋼板的面外屈曲約束作用。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，該剪力墻在正常使用及小震情況下提供結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，在中震和大震情況下提供耗能功能。本實用新型采用以下技術(shù)方案一種混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，包括鋼板墻、鋼板墻在沿水平方向上兩側(cè)各設(shè)混凝土板，鋼板墻上下兩側(cè)連接框架梁構(gòu)件，所述鋼板墻包括上、下第一鋼板， 及連接上、下第一鋼板的第二鋼板，所述第二鋼板在沿水平方向上的寬度小于第一鋼板，所述第二鋼板為低屈服點鋼板。優(yōu)選地，第一、第二鋼板之間的連接邊界為圓弧過渡。進(jìn)一步地，所述鋼板墻與混凝土板之間設(shè)有軟玻璃板。優(yōu)選地，所述軟玻璃板上鋪設(shè)鋼筋，鋼筋通過鋼墊塊墊起并與軟玻璃板保持間隙， 墊塊上還設(shè)有槽鋼，螺栓穿過鋼板墻、墊塊和槽鋼，將鋼板墻、軟玻璃板和混凝土板連接。進(jìn)一步地，所述鋼板墻上的第一、第二鋼板均設(shè)有螺栓穿孔，其中第一鋼板上的螺栓穿孔為沿水平方向延伸的長圓孔，第二鋼板上的螺栓穿孔為圓孔。優(yōu)選地，所述軟玻璃板厚1mm，鋼筋與軟玻璃板的間隙距離為10mm。進(jìn)一步地，所述槽鋼和混凝土板上置鋼絲網(wǎng)。進(jìn)一步地，所述框架梁構(gòu)件包括頂梁，頂梁下設(shè)對稱角鋼，鋼板墻頂端插于對稱角鋼中，并與頂梁連接。[0014]進(jìn)一步地，所述框架梁構(gòu)件還包括底梁，鋼板墻底端與底梁連接。優(yōu)選地，所述第一、第二鋼板間為對接焊接，對接焊縫打磨平整。本實用新型涉及的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，在鋼板墻的兩側(cè)用混凝土板約束，在鋼板的中間部位使用低屈服點鋼，可以在正常使用時提供結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，在地震時提供耗能作用。同時，將鋼板墻的中間部位截面減小，把屈服截面從延性低、容易發(fā)生破壞的端部區(qū)域，移到鋼板墻的中間部位，使結(jié)構(gòu)的耗能性能更為良好。本實用新型還可以保證鋼板不發(fā)生面外屈曲，實現(xiàn)理想的抗震和耗能性能，成為結(jié)構(gòu)中的受力構(gòu)件，同時， 在建筑上也可以代替普通墻，不占用建筑使用空間，且混凝土板還可作為鋼板的防火保護。

圖1為本實用新型涉及的混凝土約束低屈服點鋼板耗能剪力墻中鋼板墻的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型涉及的混凝土約束低屈服點鋼板耗能剪力墻中鋼板墻的另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中A圈的放大示意圖。圖4為本實用新型涉及的混凝土約束低屈服點鋼板耗能剪力墻中螺栓連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型涉及的混凝土約束低屈服點鋼板耗能剪力墻中混凝土板配筋的示意圖。圖6為本實用新型涉及的混凝土約束低屈服點鋼板耗能剪力墻的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6的側(cè)視圖。其中2.頂梁 7.第二鋼板3.底梁 8.圓弧過渡區(qū)4.混凝土板 9.(鋼板墻)底端5.鋼板墻 10.(鋼板墻)頂端6.第一鋼板 11.12.角鋼13.長圓孔 26.鋼筋14.圓孔 27.鋼絲網(wǎng)15.對接焊縫 28.槽鋼23.螺栓 29.墊塊24,25.軟玻璃板
具體實施方式
結(jié)合圖6-7與圖1，為本實用新型涉及的混凝土板低屈服點鋼板耗能剪力墻的結(jié)構(gòu)示意圖。包括框架梁構(gòu)件(包括頂梁2和底梁幻、混凝土板4、鋼板墻5?；炷涟?設(shè)于鋼板墻5水平方向上兩側(cè)，鋼板墻5上下兩側(cè)連接框架梁構(gòu)件。見圖1，所述鋼板墻5包括上、下第一鋼板6和第二鋼板7，第二鋼板7位于上、下第一鋼板6之間，連接上、下第一鋼板6。第一鋼板6和第二鋼板7之間用對接焊縫15連接，焊接后，需將焊縫打磨平整。第一鋼板6用普通鋼材制成，第二鋼板7用低屈服點鋼制成，共同構(gòu)成鋼板墻5。(低屈服點鋼為鋼材屈服點低于Q235，如在本實施例中，第一鋼板6采用Q215，第二鋼板7采用Q345。) 第二鋼板7在沿水平方向上的寬度比第一鋼板6的寬度小，相當(dāng)于把鋼板墻5中間部分的截面減少。第一鋼板6到第二鋼板7之間的連接邊界，即截面變化的地方設(shè)有圓弧過渡區(qū) 8，見圖1，這里也可以是直斜邊過渡區(qū)，見圖2、3。鋼板墻5的底端9通過焊接連接在框架底梁3上，頂端10有兩根且對稱的角鋼11、12與框架頂梁2焊接連接，鋼板墻頂端10夾在角鋼11、12中間，并焊接在兩根角鋼11、12上。見圖4，鋼板墻5兩側(cè)有混凝土板4，通過普通螺栓23穿過第一、第二鋼板6、7上的螺栓穿孔實現(xiàn)夾緊鋼板墻5。其中第一鋼板6上的螺栓穿孔為在水平方向上延伸的長圓孔 13，第二鋼板7上的螺栓穿孔為圓孔14?；炷涟?和鋼板墻5之間有軟玻璃板M、25 (即 PVC透明軟板)，使混凝土板4和鋼板不發(fā)生直接接觸。長圓孔13可以使鋼板相對于混凝土板4發(fā)生變形，不與混凝土板4產(chǎn)生相互作用，使得混凝土板4在鋼板受力變形時，能始終提供鋼板面外約束變形。中間的圓孔14則可以在鋼板制作時，準(zhǔn)確定位混凝土板4。結(jié)合圖4、圖5，為增加混凝土板4的強度，在混凝土板4底配雙向鋼筋沈，在混凝土板4頂配鋼絲網(wǎng)27，同時布置槽鋼觀，將夾緊混凝土的螺栓23連在一起，以增強混凝土板4對鋼板面外變形的約束能力。槽鋼觀下設(shè)有墊塊四，使槽鋼觀距混凝土表面隔開一定距尚。本實用新型涉及的剪力墻可以保證鋼板不發(fā)生面外屈曲，實現(xiàn)理想的抗震和耗能性能，成為結(jié)構(gòu)中的受力構(gòu)件，同時，在建筑上也可以代替普通墻，不占用建筑使用空間，且混凝土板還可作為鋼板的防火保護。本實用新型通過低屈服點鋼以及中間截面縮減的結(jié)構(gòu)，可以改善鋼板墻的延性， 將屈服截面從延性低的區(qū)域下移到耗能好、延性高的鋼板中間部位，避免連接處的局部破壞發(fā)生在鋼板整體屈曲之前，也能使構(gòu)件的滯回曲線飽滿，具有良好的耗能性能。通過試驗研究表明，此種低屈服點屈曲約束鋼板剪力墻滯回曲線穩(wěn)定、耗能能力好，布置靈活。本實用新型的制作過程如下根據(jù)建筑布置及結(jié)構(gòu)受力要求，確定低屈服點屈曲約束鋼板剪力墻的規(guī)格。將第一鋼板6和第二鋼板7切割成需要的形狀，在預(yù)先設(shè)計好的位置開好螺栓穿孔，包括第一鋼板6上的長圓孔13和第二鋼板7上的圓孔14。將其用對接焊縫15焊接成鋼板墻5，將焊縫表面打磨平整。在鋼板墻5 (沿水平方向)兩側(cè)分別鋪一層Imm厚的軟玻璃板對、25。在軟玻璃板M、25上鋪設(shè)底層鋼筋沈，將底層鋼筋沈墊起距軟玻璃表面10mm。放好墊塊四，在墊塊四上放置好槽鋼觀，然后用螺栓23將鋼板墻5、墊塊四以及槽鋼觀連接擰緊，見圖4。其中，鋼墊塊四可用若干塊鋼板疊合而成(如，40mm 厚墊塊可由4塊IOmm厚墊板疊合而成)。然后在槽鋼28上放置好鋼絲網(wǎng)27，澆筑混凝土 (槽鋼觀與混凝土板4頂端應(yīng)平齊)。先澆好一側(cè)，等混凝土凝固后將構(gòu)件反過來，澆筑另一側(cè)(兩側(cè)混凝土板4厚度均為90mm，標(biāo)號C30)?，F(xiàn)場安裝時，先在頂梁2上焊上角鋼11， 同時將鋼板墻底端9焊接在底梁3上，再將角鋼12焊在頂梁2上，與角鋼11 一起貼緊鋼板墻頂端10。鋼板墻5和角鋼11、12可以先局部點焊，等上部結(jié)構(gòu)安裝快結(jié)束時，再將角鋼 11、12與鋼板墻5焊接在一起。這樣可以最大程度的避免鋼板墻5承受豎向荷載。本實用新型可取代混凝土剪力墻，并廣泛用于各種鋼結(jié)構(gòu)框架和混凝土框架結(jié)構(gòu)中。
權(quán)利要求1.一種混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，包括鋼板墻(5)、鋼板墻(5)在沿水平方向上兩側(cè)各設(shè)混凝土板G)，鋼板墻( 上下兩側(cè)連接框架梁構(gòu)件，其特征是所述鋼板墻(5)包括上、下第一鋼板(6)，及連接上、下第一鋼板(6)的第二鋼板(7)，所述第二鋼板 (7)在沿水平方向上的寬度小于第一鋼板(6)，所述第二鋼板(7)為低屈服點鋼板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是第一、第二鋼板(6、7)之間的連接邊界為圓弧過渡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是所述鋼板墻( 與混凝土板(4)之間設(shè)有軟玻璃板04、25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是所述軟玻璃板(M、25)上鋪設(shè)鋼筋( )，鋼筋06)通過墊塊09)墊起并與軟玻璃板(M、25)保持間隙，墊塊(29)上還設(shè)有槽鋼( )，螺栓(23)穿過鋼板墻(5)、墊塊(29)和槽鋼⑶)，將鋼板墻(5)、軟玻璃板(24,25)和混凝土板(4)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是所述鋼板墻(5)上的第一、第二鋼板(6、7)均設(shè)有螺栓穿孔，其中第一鋼板(6)上的螺栓穿孔為水平方向上延伸的長圓孔(13)，第二鋼板(7)上的螺栓穿孔為圓孔(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是所述軟玻璃板04、25)厚1mm，鋼筋Q6)與軟玻璃板04、25)的間隙距離為10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是所述槽鋼 (28)和混凝土板(4)上置鋼絲網(wǎng)(27)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是所述框架梁構(gòu)件包括頂梁⑵，頂梁(2)下設(shè)對稱角鋼(11、12)，鋼板墻頂端(10)插于對稱角鋼(11、 12)中，并與頂梁(2)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是所述框架梁構(gòu)件還包括底梁(3)，鋼板墻底端(9)與底梁C3)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，其特征是所述第一、第二鋼板(6、7)間為對接焊接，對接焊縫(1 打磨平整。
專利摘要本實用新型公開了一種混凝土板約束低屈服點鋼板耗能剪力墻，包括鋼板墻、鋼板墻在沿水平方向上兩側(cè)各設(shè)混凝土板，鋼板墻上下兩側(cè)連接框架梁構(gòu)件，所述鋼板墻包括上、下第一鋼板，及連接上、下第一鋼板的第二鋼板，所述第二鋼板在沿水平方向上的寬度小于第一鋼板，所述第二鋼板為低屈服點鋼板。本實用新型可以在正常使用時提供結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，在地震時提供耗能作用。同時，將鋼板墻的中間部位截面減小，把屈服截面從延性低、容易發(fā)生破壞的端部區(qū)域，移到鋼板墻的中間部位，使結(jié)構(gòu)的耗能性能更為良好。
文檔編號E04B1/98GK202039474SQ201120089610
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者劉學(xué)亮, 孫飛飛, 李國強, 陸燁 申請人:同濟大學(xué)