一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，屬于結(jié)構(gòu)工程【技術(shù)領(lǐng)域】；預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻由鋼板、預(yù)應(yīng)力索、支撐耳板、連接耳板和邊緣構(gòu)件組成；所述鋼板采用低屈服點高延性鋼材或高強度高延性鋼材；所述預(yù)應(yīng)力索采用普通的預(yù)應(yīng)力鋼絞線；所述支撐耳板為帶孔的可以穿索的與鋼板面垂直的支撐；所述連接耳板為固定預(yù)應(yīng)力索的端部耳板；本發(fā)明提供的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻是高層建筑結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)的一種新型抗側(cè)力構(gòu)件，它具有抗震性能好、延性高、耗能滯回環(huán)飽滿等特點，是一種優(yōu)越的抗震耗能構(gòu)件。
【專利說明】一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，屬于結(jié)構(gòu)工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]目前，世界上采用鋼板剪力墻作為主要抗側(cè)力構(gòu)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區(qū)。自從1970年日本鋼鐵公司將鋼板剪力墻應(yīng)用于建筑中以來，鋼板剪力墻的發(fā)展已有40多年。鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系由內(nèi)嵌鋼板和邊緣構(gòu)件組成，邊緣構(gòu)件包括邊緣梁和邊緣柱。內(nèi)嵌鋼板通常與邊緣構(gòu)件連接構(gòu)成抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)體系可視為固定在地面上的懸臂梁。
[0003]按照內(nèi)嵌鋼板的厚薄，鋼板剪力墻可分為厚鋼板剪力墻和薄鋼板剪力墻；按照鋼板表面是否加肋，鋼板剪力墻可分為加勁肋鋼板剪力墻和非加勁肋鋼板剪力墻；按照鋼板表面是否開縫，鋼板剪力墻可分為開縫鋼板剪力墻和不開縫鋼板剪力墻；按照鋼板側(cè)面是否布置混凝土板，鋼板剪力墻可分為鋼板-混凝土組合剪力墻和普通鋼板剪力墻。薄鋼板剪力墻盡管具有很好的經(jīng)濟效益，但它較易屈曲。其他形式的鋼板剪力墻大多以阻止鋼板的平面外變形為目標(biāo)，讓鋼板盡可能的保持在平面內(nèi)工作來消耗更多的能量。
[0004]我國《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ (99-98)中附錄四規(guī)定，為防止鋼板剪力墻發(fā)生剪切屈曲，應(yīng)以鋼板的剪切屈曲承載力作為其極限承載力，或通過對鋼板加勁使其屈服之前不發(fā)生屈曲。事實上，以上兩種方式都偏于保守且造價比較高，不利于鋼板剪力墻的發(fā)展和應(yīng)用。隨著國內(nèi)外對鋼板剪力墻研究的深入，鋼板剪力墻的屈曲后性能得到了廣泛的關(guān)注，鋼板剪力墻在屈曲后仍具有較高的承載力、良好的延性以及穩(wěn)定的耗能能力。充分利用鋼板剪力墻的屈曲后強度不僅可以使結(jié)構(gòu)獲得良好的抗震性能，而且可以顯著降低用鋼量，降低造價，提高經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種新型的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其目的在于，克服薄鋼板剪力墻因過早屈曲而不能充分發(fā)揮鋼材的強度和延性的缺點，提高了鋼板剪力墻的平面外穩(wěn)定和極限承載能力，充分發(fā)揮了鋼材的優(yōu)勢。
[0006]不設(shè)預(yù)應(yīng)力支撐的薄鋼板剪力墻，當(dāng)荷載沿一個方向作用時，內(nèi)嵌鋼板發(fā)生屈曲并形成拉力帶，伴隨著較大的面外變形；當(dāng)外荷載反向作用時，原來的拉力帶將反向受壓，不再提供剛度；同時，原先的受壓區(qū)域?qū)⑦^渡成拉力帶區(qū)，但由于在上級荷載下曾發(fā)生過較大壓屈變形，故有變形被拉伸至“平展”的過程，直到反向拉力帶的形成。在這一過程中，鋼板無法承受荷載，結(jié)構(gòu)僅靠梁柱承擔(dān)外荷載，這樣錨固在框架上的拉力場對邊柱會產(chǎn)生較大的附加彎矩，增加了柱子的穩(wěn)定負(fù)擔(dān)。所以預(yù)應(yīng)力支撐的設(shè)置，一方面限制了內(nèi)嵌鋼板屈曲后的較大的平面外變形，提供了側(cè)向約束；兩一方面，當(dāng)荷載反向作用時，預(yù)應(yīng)力支撐能夠承受外荷載作用，避免增加梁柱的負(fù)擔(dān)。
[0007]本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻由內(nèi)嵌鋼板、預(yù)應(yīng)力索、支撐耳板、連接耳板和邊緣構(gòu)件組成；所述鋼板采用薄鋼板；所述預(yù)應(yīng)力索采用普通的預(yù)應(yīng)力鋼絞線；所述支撐耳板為帶孔的可以穿索的與鋼板面垂直的支撐；所述連接耳板為固定預(yù)應(yīng)力索的端部耳板；所述邊緣構(gòu)件分別為邊緣柱和邊緣梁；所述內(nèi)嵌鋼板與所述支撐耳板連接；所述內(nèi)嵌鋼板與所述連接耳板連接；所述內(nèi)嵌鋼板與邊緣柱和邊緣梁連接；所述預(yù)應(yīng)力索穿過所述支撐耳板；所述預(yù)應(yīng)力索固定于所述連接耳板。
[0008]在上述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻中，所述內(nèi)嵌鋼板采用低屈服點高延性鋼材或高強度高延性鋼材。
[0009]在上述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻中，所述內(nèi)嵌鋼板與所述支撐耳板和所述連接耳板采用焊接或者螺栓連接。
[0010]在上述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻中，所述內(nèi)嵌鋼板與邊緣構(gòu)件的連接分為兩種，其一是與邊緣構(gòu)件全部焊接，其二是僅與所述邊緣梁焊接。
[0011]在上述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻中，所述預(yù)應(yīng)力索穿過所述支撐耳板固定于所述連接耳板上。
[0012]在上述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻中，所述預(yù)應(yīng)力索、所述支撐耳板和所述連接耳板在所述內(nèi)嵌鋼板兩側(cè)對稱布置。
[0013]本發(fā)明對傳統(tǒng)的薄鋼板剪力墻通過在兩側(cè)表面安裝耳板和預(yù)應(yīng)力索，可以有效的限制鋼板墻平面外變形，提高鋼板墻的抗側(cè)剛度、耗能及延性性能。傳統(tǒng)的鋼板剪力墻是通過在鋼板上設(shè)置加勁肋來控制鋼板剪力墻的平面外穩(wěn)定，屬于被動的控制方法，本發(fā)明在鋼板剪力墻上主動的施加預(yù)應(yīng)力，來控制鋼板剪力墻的平面外穩(wěn)定，同時，預(yù)應(yīng)力索可以在鋼板剪力墻的拉力帶方向承擔(dān)一定的拉力，屬于主動的控制方法。該發(fā)明的所有構(gòu)件都可以在工廠加工，然后在實地裝配，施工簡單，降低造價，適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明提供的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)的一種新型抗側(cè)力構(gòu)件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻單元分解圖。
[0017]圖3為本發(fā)明預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻支撐耳板示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻連接耳板示意圖。
[0019]圖中:I一鋼板，2—預(yù)應(yīng)力索，3—支撐耳板，4一連接耳板，5—邊緣柱，6—邊緣梁。【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0021]本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻由鋼板1、預(yù)應(yīng)力索2、支撐耳板3、連接耳板4和邊緣構(gòu)件組成；所述鋼板I采用薄鋼板；所述預(yù)應(yīng)力索2采用普通的預(yù)應(yīng)力鋼絞線；所述支撐耳板3為帶孔的可以穿索的與鋼板面垂直的支撐；所述連接耳板4為固定預(yù)應(yīng)力索的端部耳板；所述邊緣構(gòu)件分別為邊緣柱5和邊緣梁6 ;所述鋼板I與所述支撐耳板3連接；所述鋼板I與所述連接耳板4連接；所述鋼板I與邊緣柱5和邊緣梁6連接；所述預(yù)應(yīng)力索2穿過所述支撐耳板3 ;所述預(yù)應(yīng)力索2固定于所述連接耳板4。[0022]在上述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻中，所述鋼板I采用低屈服點高延性鋼材或高強度高延性鋼材；所述鋼板I與所述支撐耳板3和所述連接耳板4采用焊接或者螺栓連接；所述鋼板I與邊緣構(gòu)件的連接分為兩種，其一是與邊緣構(gòu)件全部連接，其二是僅與所述邊緣梁6連接；所述鋼板I與邊緣構(gòu)件采用焊接或者螺栓連接；所述預(yù)應(yīng)力索2穿過所述支撐耳板3固定于所述連接耳板上4 ;所述預(yù)應(yīng)力索2、所述支撐耳板3和所述連接耳板4在所述鋼板I兩側(cè)對稱布置。
[0023]上述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻的平面外剛度很大，能夠有效控制運輸、安裝以及使用工程中的平面外變形，保持鋼板的穩(wěn)固安全。
[0024]本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻是對傳統(tǒng)的平鋼板剪力墻的改進，將預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)用其中，采用主動的控制方式來控制鋼板的平面外穩(wěn)定，改善了傳統(tǒng)鋼板剪力墻易屈曲的缺陷，提高了鋼板剪力墻的抗側(cè)能力。本發(fā)明的所有構(gòu)件都可以在工廠進行加工和安裝，然后運至工地進行裝配，節(jié)省人力物力，降低造價。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻由鋼板(I)、預(yù)應(yīng)力索(2)、支撐耳板(3)、連接耳板(4)和邊緣構(gòu)件組成；所述鋼板(I)采用薄鋼板；所述預(yù)應(yīng)力索(2)采用普通的預(yù)應(yīng)力鋼絞線；所述支撐耳板(3)為帶孔的可以穿索的與鋼板面垂直的支撐；所述連接耳板(4)為固定預(yù)應(yīng)力索的端部耳板；所述邊緣構(gòu)件分別為邊緣柱(5)和邊緣梁(6);所述鋼板(I)與所述支撐耳板(3)連接；所述鋼板(I)與所述連接耳板(4)連接；所述鋼板(I)與邊緣柱(5)和邊緣梁(6)連接；所述預(yù)應(yīng)力索(2)穿過所述支撐耳板(3);所述預(yù)應(yīng)力索(2)固定于所述連接耳板(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其特征在于:所述鋼板(I)采用低屈服點高延性鋼材或高強度高延性鋼材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其特征在于:所述鋼板(I)與所述支撐耳板(3 )和所述連接耳板(4 )采用焊接或者螺栓連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其特征在于:所述鋼板(I)與邊緣構(gòu)件的連接分為兩種，其一是與邊緣構(gòu)件全部連接，其二是僅與所述邊緣梁(6 )連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其特征在于:所述鋼板(I)與邊緣構(gòu)件采用焊接或者螺栓連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力索(2)穿過所述支撐耳板(3)固定于所述連接耳板上(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力鋼板剪力墻，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力索(2)、所述支撐耳板(3 )和所述連接耳板(4 )在所述鋼板(I)兩側(cè)對稱布置。
【文檔編號】E04B2/58GK103821257SQ201410088308
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】張愛林, 趙亮, 劉學(xué)春, 惠怡, 孫勇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)