大高宽比组合钢板剪力墙.pdf

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种大高宽比组合钢板剪力墙。由框架梁、混凝土板、钢板组成，钢板通过削弱中间部分，使得中间部位的截面积小于两端连接部位的截面积，其高宽比大于1，钢板的中间部位和两端部位的截面变化处设有过渡区，防止应力过分集中，钢板通过螺栓连接混凝土板。本发明在建筑上能满足窗间设墙的需要，在结构上使构件由受剪为主转化为受弯为主。通过螺栓把钢板和混凝土板连接起来，利用混凝土板对大高宽比钢板进行约束，对大高宽比钢板中间部位的截面进行削弱，避免支座局部破坏发生在钢板整体屈曲之前，保证其具有良好的延性。本发明可广泛用于建筑布局多样的多高层钢结构住宅体系中。

1、  一种大高宽比组合钢板剪力墙，由框架梁(3)、混凝土板(4)、钢板(5)组成，其特征在于钢板(5)通过削弱中间部分，使位于钢板(5)中间部位(8)的截面积小于位于钢板(5)两端连接部位(7)的截面积，即钢板(5)呈工字形结构，其高宽比大于1，钢板(5)的中间部位(8)和两端部位(7)的截面变化处设有过渡区(6)，钢板(5)的两端(7)通过高强摩擦型螺栓(1)连接框架梁(3)，钢板(5)两侧设有混凝土板(4)，钢板(5)通过螺栓(2)连接混凝土板(4)。

2、  根据权利要求1所述的大高宽比组合钢板剪力墙，其特征在于所述过渡区(6)为圆弧过渡区或直斜边过渡区。

大高宽比组合钢板剪力墙
技术领域
本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种大高宽比组合钢板剪力墙。
背景技术
目前一般采用的是小高宽比钢板剪力墙，即钢板剪力墙的高度和跨度之比小于1。但用在实际建筑中时，由于室内交通或者建筑门窗布置的需要，有时不允许布置宽度大的钢板剪力墙，只有比较窄的位置能设钢板墙。因此，提出一种新型的钢板剪力墙，高度大于宽度，并在钢板的两侧用预制混凝土板约束其面外变形，称之为大高宽比组合钢板剪力墙。
目前还没有相关专利技术提出大高宽比钢板墙，而随着我国高层钢结构住宅的发展，发展适用于钢结构住宅体系的新型抗侧力结构构件也势在必行。大高宽比组合钢板剪力墙在建筑中布置灵活，而且不占用建筑面积，通过混凝土对钢板的面外约束提高钢板墙的抗侧刚度，所以能很好地作为抗侧力构件应用于钢结构住宅体系中。
大高宽比组合钢板剪力墙通过削弱钢板的中间部分，使得钢板中间部位的截面积小于两端连接部位的截面积，把屈服截面从延性低的区域下移到耗能好、延性高的钢板中间部分，因此能使此类构件的滞回曲线饱满，耗能性能好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耗能性能良好、适用于钢结构住宅体系的大高宽比组合钢板剪力墙。
本发明提出的大高宽比组合钢板剪力墙，由框架梁3、混凝土板4、钢板5组成，钢板5通过削弱中间部分，使位于钢板5中间部位8的截面积小于位于钢板5两端连接部位7的截面积，即钢板5呈工字形结构，其高宽比大于1，钢板5的中间部位8和两端部位7的截面变化处设有过渡区6，钢板5的两端7通过高强摩擦型螺栓1连接框架梁3，钢板5两侧设有混凝土板4，钢板5通过螺栓2连接混凝土板4。
本发明中，所述过渡区6为圆弧过渡区。
本发明由于钢板墙的高宽比变大，大高宽比组合钢板剪力墙以受弯承载为主，比起小高宽比钢板墙以受剪承载为主更容易实现理想的抗震性能。大高宽比组合钢板剪力墙在结构上作为受力构件，在建筑上可以代替普通墙，不占用建筑使用面积，且墙面不需要另外的隔墙装饰。
本发明中的大高宽比组合钢板剪力墙为改善钢板墙的延性，避免连接处的局部破坏发生在钢板整体屈曲之前，通过削弱钢板5的中间部分，使得钢板中间部位8的截面积小于两端连接部位7的截面积，把屈服截面从延性低的区域下移到耗能好、延性高的钢板中间部分，因此能使此类构件的滞回曲线饱满，耗能性能好。通过试验表明，此种大高宽比组合钢板剪力墙滞回曲线稳定、耗能能力好以及布置灵活，尤其适用于住宅体系。
本发明中的大高宽比组合钢板剪力墙适用于钢结构住宅体系。由于在钢结构住宅体系中需要开设大量的窗户，小高宽比的钢板墙很难满足这种要求，而大高宽比组合钢板剪力墙可在窗间墙部分布置，因此布置灵活，非常适合于钢结构住宅体系，对于窗间的墙体，都可以根据需要布置大高宽比组合钢板剪力墙。
本发明中，过渡部位为圆弧过渡。由于在大高宽比钢板墙的中间部分进行了削弱，因此在中间部分和边缘部分的过渡区域成为了整个构件的薄弱环节，本发明通过圆弧过渡的处理，使得薄弱环节应力集中的现象大大减弱。
本发明的制作工艺如下：根据建筑布置以及门窗开洞的需要确定大高宽比组合钢板剪力墙的尺寸；预先在大高宽比的钢板5和混凝土板4对应位置开设一定数量的孔洞，用于两者普通螺栓2的连接，同时处理好过渡段的倒角，防止应力集中；现场安装时，大高宽比钢板5与框架梁3可以直接焊接成型或采用高强螺栓与梁上伸出的鱼尾板9连接，混凝土板4通过普通螺栓2固定在钢板5的两侧。
本发明可以取代住宅体系普通填充墙，可广泛用于建筑布局多样的多高层钢结构住宅体系中。
附图说明
图1为大高宽比钢板以及圆弧过渡示意图。
图2为约束大高宽比钢板的预制混凝土板示意图。
图3为本发明结构图示。
图中标号：1为高强摩擦型螺栓，2为螺栓，3为框架梁，4为混凝土板，5为钢板，6为过渡区，7为钢板5连接框架梁的两端连接部位，8为钢板5中间部分削弱的部位，9为鱼尾板。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：本发明的大高宽比组合钢板剪力墙由钢板5和混凝土板4组成；大高宽比钢板5采用普通的结构钢，混凝土板4采用预制的混凝土板，大高宽比钢板5通过高强摩擦型螺栓1与框架梁3连接，混凝土板4通过普通螺栓2与大高宽比钢板5连接，通过大高宽比钢板5中间部位的削弱，把屈服截面下移，保证构件具有良好的延性，通过圆弧过渡区6防止构件的应力集中。
为验证该产品性能，制作了一种试件进行研究，主要考察大高宽比钢板墙的性能。
试件的大高宽比钢板5采用Q235钢，钢板5厚取3mm，钢板5高900mm，混凝土板4采用C30，板厚60mm，采用双层配筋，框架梁3采用钢筋，其直径6mm，混凝土板4高730mm，钢板5高宽比为3。