專利名稱：一種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于建筑構(gòu)件技術(shù)領(lǐng)域，涉及多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑中的水平抗側(cè)力構(gòu)件，具體涉及一種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
通過研究國內(nèi)外的震害資料，發(fā)現(xiàn)設(shè)置了鋼板剪力墻(Steel Plate Shear Wall， 簡稱SPSW)的多高層結(jié)構(gòu)具有很好的抗側(cè)力能力，地震對主要受力構(gòu)件的危害影響較小。 鋼板剪力墻作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件一直廣泛的應(yīng)用于多高層鋼結(jié)構(gòu)體系中，它不但有較大的初始側(cè)向剛度，還具有良好的能量耗散能力。對于這樣一個具有廣闊發(fā)展前景的高層抗側(cè)力體系，關(guān)于它的研究工作一直從未停止，也取得了良好的成果。薄鋼板的屈曲臨界荷載很低，在屈曲時，板上的應(yīng)力遠(yuǎn)沒有達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度， 我國《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)附錄四規(guī)定在鋼板剪切屈服前不允許發(fā)生屈曲，即以彈性屈曲強(qiáng)度作為鋼板剪力墻的設(shè)計極限狀態(tài)。這樣設(shè)計出來的鋼板剪力墻不但厚重，不能充分發(fā)揮鋼材的優(yōu)勢，而且勢必造成鋼材的浪費(fèi)。薄鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)在國內(nèi)外開始應(yīng)用于實(shí)際工程。為了防止內(nèi)嵌薄鋼板過早的屈曲，主要有兩種方法來提高薄鋼板剪力墻的面內(nèi)穩(wěn)定性一種是設(shè)置加勁肋(如十字形、井字形、對角交叉形等)，另外一種是組合鋼板墻(在鋼板一側(cè)或兩側(cè)覆蓋鋼筋混凝土墻板)。這兩種方法雖然對防止薄鋼板剪力墻過早屈曲都能起到一定的效果，但是從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，制作安裝工序復(fù)雜，增加材料用量，成本提高。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，克服了薄鋼板剪力墻因過早屈曲而不能充分發(fā)揮鋼材的強(qiáng)度和延性的缺點(diǎn)，提高了鋼板剪力墻的面外穩(wěn)定性和承載力，充分發(fā)揮了鋼材抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)勢，有效地解決了整體失穩(wěn)問題，減小了用鋼量，具有穩(wěn)定性高、成本低廉的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是—種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，框架柱1和框架梁2連接構(gòu)成方形的框架，框架內(nèi)有與框架柱1和框架梁2相連接的內(nèi)填板3，框架柱1包括平行的第一框架柱11和第二框架柱12，所述內(nèi)填板3為折板結(jié)構(gòu)，其槽長方向與框架柱1的柱向夾角為30° 60°。所述內(nèi)填板3為梯形、V形或者槽形折板，可直接采用壓型鋼板。本實(shí)用新型一種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)，框架柱1和框架梁2連接構(gòu)成方形的框架，框架內(nèi)有與框架柱1和框架梁2相連接的內(nèi)填板3，框架柱1包括平行的第一框架柱11和第二框架柱12，內(nèi)填板3由完全相同的第一折板31和第二折板32組成，第一折板31由相互間隔的第一凸起311和第一凹槽312連接組成，第二折板32由相互間隔的第二凸起321和第二凹槽322連接組成，其特征在于，第一凸起311與第一凹槽312 的長度方向與第一框架柱11的柱向夾角相等且為30° 60°，第二凸起321和第二凹槽322與第二框架柱12的柱向夾角相等且為30° 60°，第一折板31的凹槽一面與第二折板32的凹槽一面相觸，第一凹槽312與第二凹槽322通過連接件6連接。效果最佳的一種情況，第一凸起311的長度方向與第一框架柱11的柱向夾角和第二凸起321與第二框架柱12的柱向夾角相等。為使加工工藝更加簡單，加工速度更加快捷，可直接使用成形的標(biāo)準(zhǔn)板材，所述第一折板31和第二折板32使用壓型鋼板，可為為V形、波形、肋形、加勁型、雙曲波形、燕尾槽形或者雙向加勁型，第一凸起311和第二凸起321為壓型鋼板的波峰，第一凹槽312和第二凹槽322為壓型鋼板的波谷。所述的連接件6為鉚釘或者螺栓。采用全角焊縫將框架梁2和內(nèi)填板3連接，或者借助于角鋼5，采用角焊縫加螺栓 4將框架梁2和內(nèi)填板3連接；采用全角焊縫將框架柱1和內(nèi)填板3連接，或者借助于角鋼 5，采用角焊縫加螺栓4將框架柱1和內(nèi)填板3連接。所述第一凸起311、第一凹槽312、第二凸起321和第二凹槽322的寬度相等，此時更加便于加工。所述第一折板31和第二折板32的板厚均勻，范圍為2mm 12mm，第一凹槽312 與第一凸起311的連接坡度為90°或者任意銳角，最好是30° 60°，尤其60°時效果較佳。本新型實(shí)用新型的理論依據(jù)是國內(nèi)外的研究資料表明，四周有剛強(qiáng)約束的薄鋼板剪力墻屈曲以后還能繼續(xù)承受荷載，主要原因是，薄鋼板屈曲時，鋼板上的應(yīng)力遠(yuǎn)沒有達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度，在鋼板平面內(nèi)，形成了沿著對角線分布的拉力帶，憑借此拉力帶繼續(xù)抵抗水平荷載。并且已有學(xué)者簡化出了鋼板剪力墻的拉桿模型，這些模擬內(nèi)填板的拉桿都是沿著對角線斜置在框架內(nèi)部。本實(shí)用新型就是基于這些理論，將壓型鋼板沿著對角線雙向斜置在框架內(nèi)部，使其縱向沿著拉力帶分布，這樣就能使壓型鋼板處于一種有利的受拉力狀態(tài)，不但提高了承載力，還能增強(qiáng)整體穩(wěn)定性，防止面外失穩(wěn)。并且可以節(jié)約鋼材，降低成本，具有很好的發(fā)展前景。本實(shí)用新型的有益效果是該新型鋼板剪力墻的內(nèi)填壓型鋼板沿著框架對角線斜置在框架內(nèi)部，使壓型鋼板的縱向沿著拉力帶方向受力，減小了剪力的影響，使壓型鋼板基本接近受拉狀態(tài)，能夠充分發(fā)揮鋼材抗拉性能好的優(yōu)勢，節(jié)約了鋼材。并且增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，內(nèi)填板在拉力下也不容易出現(xiàn)失穩(wěn)問題。另外，地震作用和風(fēng)荷載等水平作用的方向具有隨機(jī)性，因此，本實(shí)用新型將壓型鋼板雙向雙層斜置在框架內(nèi)部，保證了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)反向受力時，也具有同樣的受力性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)填板的破壞僅是因?yàn)椴牧蠌?qiáng)度不夠而引起的，并且發(fā)生在局部，本實(shí)用新型還能很好的耗散地震能量，一般中等地震作用下，對構(gòu)件的破壞較小，減小了震后修復(fù)工作量。滿足抗震三階段設(shè)計的“中震可修”，相當(dāng)于增強(qiáng)了側(cè)向剛度，內(nèi)填板不易失穩(wěn)，改善了一直以來薄鋼板剪力墻屈曲先于材料屈服的缺陷，不僅滿足了正常使用的要求，而且還充分發(fā)揮了材料的強(qiáng)度和延性，節(jié)約了鋼材。另外，由于具有了良好的延性，極大地提高了耗散地震能量的能力，也可減小震后修復(fù)工作量。該實(shí)用新型的所有構(gòu)件都可以在工廠加工，然后在工地組裝，施工工藝簡單，造價低廉，便于推廣應(yīng)用。
圖1是本實(shí)用新型雙折板的結(jié)構(gòu)示意圖，虛線表示后排折板的放置方式；圖2是本實(shí)用新型正面示意圖；圖3是本實(shí)用新型背面示意圖；圖4是本實(shí)用新型第一折板31的截面示意圖；圖5是本實(shí)用新型第二折板32的截面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型為一種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，框架柱1和框架梁2連接構(gòu)成方形的框架，框架內(nèi)有與框架柱1和框架梁2相連接的內(nèi)填板3，框架柱 1包括平行的第一框架柱11和第二框架柱12，內(nèi)填板3由完全相同的第一折板31和第二折板32組成，第一折板31由相互間隔的第一凸起311和第一凹槽312連接組成，第二折板 32由相互間隔的第二凸起321和第二凹槽322連接組成，其特征在于，第一凸起311與第一凹槽312的長度方向與第一框架柱11的柱向夾角相等且為30° 60°，第二凸起321和第二凹槽322與第二框架柱12的柱向夾角相等且為30° 60°，第一折板31的凹槽一面與第二折板32的凹槽一面相觸，第一凹槽312與第二凹槽322通過連接件6連接。效果最佳的一種情況，第一凸起311的長度方向與第一框架柱11的柱向夾角和第二凸起321與第二框架柱12的柱向夾角相等。所述第一折板31和第二折板32的板厚均勻，都為4mm，第一凸起311、第一凹槽 312、第二凸起321和第二凹槽322的寬度相等，第一凹槽312與第一凸起311的連接坡度為60°，即，第一折板31與第二折板32連接后的橫截面呈逐一連接的正六邊形，類似蜂窩狀。為使加工工藝更加簡單，加工速度更加快捷，所述第一折板31和第二折板32直接使用了成形的標(biāo)準(zhǔn)板材壓型鋼板，其可為為V形、波形、肋形、加勁型、雙曲波形、燕尾槽形或者雙向加勁型，第一凸起311和第二凸起321為壓型鋼板的波峰，第一凹槽312和第二凹槽322為壓型鋼板的波谷。借助于大型有限元軟件ANSYS，對一個單層單跨框架——剪力墻模型進(jìn)行了分析， 以此來體現(xiàn)本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)?？蚣芰褐鶆偨Y(jié)，內(nèi)填板嵌固在四周的梁柱上，結(jié)構(gòu)底面為固定支座，梁腹板設(shè)置了側(cè)向支撐，阻止其在平面外的變形。構(gòu)件截面形式及主要尺寸柱截面冊150X150X7X10mm;梁截面 HN300X 150X6. 5X9mm ；內(nèi)填板分別是同厚度Qmm)的LXH = 1050X 1350mm的平鋼板和斜置雙層折板。梁、柱的鋼材標(biāo)號為Q345，板的鋼材標(biāo)號為Q235，在有限元分析中，所有梁、 柱、板全部采用ShelllSl殼單元。通過彈性屈曲分析和考慮非線性的彈塑性屈曲分析，得到了一些主要的性能參數(shù)，如表1和表2，表1結(jié)構(gòu)水平承載力的比較，表2為內(nèi)填板面外變形的比較，表1結(jié)構(gòu)水平承載力的比較
5[0033]
權(quán)利要求1.一種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，框架柱(1)和框架梁(2)連接構(gòu)成方形的框架，框架內(nèi)有與框架柱(1)和框架梁( 相連接的內(nèi)填板(3)，框架柱(1)包括平行的第一框架柱(11)和第二框架柱(12)，其特征在于，所述內(nèi)填板C3)為折板結(jié)構(gòu)，其槽長方向與框架柱(I)的柱向夾角為30° 60°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)填板(3)為梯形、V形或者槽形折板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)填板(3)為壓型鋼板。
4.一種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，框架柱(1)和框架梁(2)連接構(gòu)成方形的框架，框架內(nèi)有與框架柱⑴和框架梁⑵相連接的內(nèi)填板(3)，框架柱⑴包括平行的第一框架柱(II)和第二框架柱(12)，內(nèi)填板(3)由完全相同的第一折板(31)和第二折板(3 組成， 第一折板(31)由相互間隔的第一凸起(311)和第一凹槽(312)連接組成，第二折板(32) 由相互間隔的第二凸起(321)和第二凹槽(32 連接組成，其特征在于，第一凸起(311)與第一凹槽(312)的長度方向與第一框架柱(11)的柱向夾角相等且為30° 60°，第二凸起(321)和第二凹槽(322)與第二框架柱(1 的柱向夾角相等且為30° 60°，第一折板(31)的凹槽一面與第二折板(3 的凹槽一面相觸，第一凹槽(312)與第二凹槽(322) 通過連接件(6)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一折板(31) 和第二折板(3 為壓型鋼板，第一凸起(311)和第二凸起(321)為壓型鋼板的波峰，第一凹槽(312)和第二凹槽(322)為壓型鋼板的波谷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壓型鋼板為V 形、波形、肋形、加勁型、雙曲波形、燕尾槽形或者雙向加勁型。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的連接件(6)為鉚釘或者螺栓。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用全角焊縫將框架梁(2)和內(nèi)填板(3)連接，或者借助于角鋼(5)，采用角焊縫加螺栓(4)將框架梁(2)和內(nèi)填板⑶連接；采用全角焊縫將框架柱⑴和內(nèi)填板⑶連接，或者借助于角鋼(5)，采用角焊縫加螺栓(4)將框架柱(1)和內(nèi)填板( 連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一凹槽(312)與第一凸起(311)的連接坡度的范圍是30° 60°。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一凸起(311)的長度方向與第一框架柱(11)的柱向夾角和第二凸起(321)與第二框架柱(1 的柱向夾角相等。
專利摘要本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)，具體為一種雙層折板鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，框架柱和框架梁連接構(gòu)成方形的框架，框架內(nèi)有與框架柱和框架梁相連接的內(nèi)填板，框架柱包括平行的第一框架柱和第二框架柱，所述內(nèi)填板為折板結(jié)構(gòu)，其槽長方向與框架柱的柱向夾角為30°～60°，內(nèi)填板為梯形、V形或者槽形折板，可直接采用壓型鋼板，本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)，內(nèi)填板采用兩個，斜向交叉設(shè)置，效果更佳，本實(shí)用新型克服了薄鋼板剪力墻因過早屈曲而不能充分發(fā)揮鋼材的強(qiáng)度和延性的缺點(diǎn)，提高了鋼板剪力墻的面外穩(wěn)定性和承載力，充分發(fā)揮了鋼材抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)勢，有效地解決了整體失穩(wěn)問題，減小了用鋼量，具有穩(wěn)定性高、成本低廉的特點(diǎn)。
文檔編號E04B2/56GK202108133SQ20112018307
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者李峰, 薛港, 問曉朋 申請人:西安建筑科技大學(xué)