專利名稱：一種新型截面鋼板剪力墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)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，具體涉及一種新型截面鋼板剪力墻。
背景技術(shù)：
自二十世紀(jì)七十年代以來，從世界上第一棟鋼板剪力墻體系建筑的興建開始，鋼板剪力墻(簡稱SPSW-steel plate shear wall)便以其優(yōu)越的抗側(cè)力性能備受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和研究人員的青睞。鋼板剪力墻由內(nèi)嵌鋼板和邊緣構(gòu)件(包括梁柱和加勁肋)組成。 根據(jù)內(nèi)嵌鋼板高厚比的大小，鋼板剪力墻可分為厚鋼板剪力墻和薄鋼板剪力墻。厚鋼板剪力墻有較大的彈性初始面內(nèi)剛度，一般不會發(fā)生局部屈曲，而薄鋼板剪力墻在側(cè)向力較小時(shí)就發(fā)生局部屈曲，通常薄鋼板剪力墻比厚鋼板剪力墻耗鋼量小，因此更經(jīng)濟(jì)。國內(nèi)外的研究成果表明，利用薄鋼板剪力墻屈曲后強(qiáng)度可以顯著降低用鋼量，提高經(jīng)濟(jì)效益。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)定了鋼板剪力墻的計(jì)算方法和準(zhǔn)則，出于安全的考慮，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是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(jì)極限狀態(tài)，沒有利用鋼板彈性局部屈曲后強(qiáng)度。加拿大和美國的規(guī)范中已列入了關(guān)于薄鋼板剪力墻的設(shè)計(jì)條文。薄鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)首先在北美和日本等地應(yīng)用到工程實(shí)際當(dāng)中，國內(nèi)關(guān)于薄鋼板剪力墻的研究也已經(jīng)有很多成果，也正在逐步地應(yīng)用于實(shí)際工程。為了防止內(nèi)嵌鋼板過早的屈曲，不能充分發(fā)揮材料的延性和強(qiáng)度，通常采用設(shè)置加勁肋的辦法來延緩鋼板的屈曲。加勁肋有多種形式，如十字加勁肋，對角交叉加勁肋等。 從理論角度看，這種辦法雖然對薄鋼板剪力墻的整體屈曲起到一定的延緩作用，但是，在加勁肋所分割的區(qū)域都會發(fā)生局部屈曲，進(jìn)而撕裂加勁肋，發(fā)展成整體屈曲，并沒有從根本上解決薄鋼板容易失穩(wěn)的問題。從實(shí)際工程角度看，鋼板剪力墻組裝完成之后，焊接加勁肋增加了后期制作安裝的工序，增加了用鋼量，使造價(jià)提高；并且將加勁肋焊接在內(nèi)填鋼板上時(shí)，會產(chǎn)生諸如殘余應(yīng)力之類的缺陷，破壞內(nèi)填鋼板的整體性，不利于受力。在鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)中，如果采用單片壓型鋼板作為內(nèi)填板，也僅僅只能起到延緩內(nèi)填板屈曲的作用，當(dāng)荷載足夠大時(shí)，內(nèi)填板也會發(fā)生整體屈曲，而且破壞變形比較嚴(yán)重， 不能修復(fù)。這是由于單片壓型鋼板在垂直于內(nèi)填板的方向上，沒有對稱性，整體性不好，導(dǎo)致整體受力性能存在不足。
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新型截面鋼板剪力墻，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)揮了鋼材的優(yōu)勢，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[0008]一種新型截面鋼板剪力墻，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，所述內(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，第一凸起311、第一凹槽312、第二凸起321和第二凹槽322的長度方向與框架柱1的柱向平行，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7連接。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7為鉚釘或者螺栓。采用焊接方式或者連接螺栓4將框架柱1翼緣和內(nèi)填板3通過耳板5連接。采用焊接方式或者連接螺栓4將框架梁2翼緣和內(nèi)填板3通過角鋼6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(shí)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(shí)效果較佳。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的新型截面鋼板剪力墻內(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，可以滿足抗震三階段設(shè)計(jì)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(jià)低廉，便于推廣應(yīng)用。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型內(nèi)填板的橫截面視圖。
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和圖2所示，本實(shí)用新型為一種新型截面鋼板剪力墻，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，采用焊接方式或者連接螺栓4將框架柱1翼緣和內(nèi)填板3通過耳板5連接，將框架梁2翼緣和內(nèi)填板3通過角鋼6連接，所述內(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，第一凸起311、第一凹槽312、第二凸起321和第二凹槽322 的長度方向與框架柱1的柱向平行，第一折板31的凹槽一面與第二折板32的凹槽一面相
4觸，第一凹槽312與第二凹槽322通過鉚釘或者螺栓連接?？蚣苤?和框架梁2上都設(shè)置有加勁肋8，加勁肋8的厚度大于或等于框架梁2翼緣厚度，以加強(qiáng)框架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。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(gè)單層單跨框架——剪力墻模型進(jìn)行了分析。 框架梁柱剛結(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 HN300X150X6. 5 X 9mm ；內(nèi)填板分別是厚度為2毫米的平鋼板和蜂窩形截面板。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所示，其中表1為結(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
權(quán)利要求1.一種新型截面鋼板剪力墻，框架柱(1)和框架梁( 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)，其特征在于，所述內(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(31 連接組成，第二折板(3 由相互間隔的第二凸起(321)和第二凹槽(322) 連接組成，第一凸起(311)、第一凹槽(312)、第二凸起(321)和第二凹槽(322)的長度方向與框架柱(1)的柱向平行，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(31 與第二凹槽(32 通過連接件(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型截面鋼板剪力墻，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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型截面鋼板剪力墻，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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型截面鋼板剪力墻，其特征在于，所述的連接件(7)為鉚釘或者螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型截面鋼板剪力墻，其特征在于，采用焊接方式或者連接螺栓(4)將框架柱(1)翼緣和內(nèi)填板( 通過耳板( 連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型截面鋼板剪力墻，其特征在于，采用焊接方式或者連接螺栓⑷將框架梁⑵翼緣和內(nèi)填板⑶通過角鋼(6)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型截面鋼板剪力墻，其特征在于，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。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型截面鋼板剪力墻，其特征在于，第一凹槽(31 與第一凸起(311)的連接坡度范圍為0° 90°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型截面鋼板剪力墻，其特征在于，第一凹槽(31 與第一凸起(311)的連接坡度范圍為30° 60°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型截面鋼板剪力墻，其特征在于，所述第一折板(31)和第二折板(32)的板厚均勻，范圍為2mm 12mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)，具體為一種新型截面鋼板剪力墻，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，所述內(nèi)填板由完全相同的第一折板和第二折板組成，第一折板由相互間隔的第一凸起和第一凹槽連接組成，第二折板由相互間隔的第二凸起和第二凹槽連接組成，第一凸起、第一凹槽、第二凸起和第二凹槽的長度方向與框架柱的柱向平行，第一折板的凹槽一面與第二折板的凹槽一面相觸，第一凹槽與第二凹槽通過鉚釘或者螺栓連接，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)揮了鋼材的優(yōu)勢，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E04C2/32GK202108134SQ20112018319
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)