一种装配式带边框加肋钢板剪力墙.pdf

一种装配式带边框加肋钢板剪力墙属于结构工程技术领域。装配式带边框加肋钢板剪力墙包括内嵌钢板、边框柱、边框柱隔板、边框柱连接板、连接板、横向肋板、竖向肋板、框架梁、框架柱和框架柱隔板。在上述装配式带边框加肋钢板剪力墙中，内嵌钢板与边框柱、边框柱隔板、边框柱连接板、横向肋板、竖向肋板在工厂焊接成整体剪力墙模块；连接板与框架梁整体在工厂焊接成一体；连接板与整体剪力墙模块用高强螺栓连接，与框架柱不连接；框架柱与所述框架柱隔板焊接，框架梁与所述框架柱焊接或者螺栓连接或者栓焊混合连接。本发明具有抗侧刚度大、承载力高、抗震性能好、延性高等特点，同时具有灵活开洞、施工简单、缩短工期、降低造价的优点。

1.  一种装配式带边框加肋钢板剪力墙，其特征在于，包括内嵌钢板(1)、边框柱(2)、边框柱隔板(3)、边框柱连接板(4)、连接板(5)、横向肋板(6)、竖向肋板(7)、框架梁(8)、框架柱(9)和框架柱隔板(10)；水平放置的边框柱隔板(3)与竖直放置的边框柱连接板(4)均固定于边框柱上下，每个边框柱上方有一个边框柱隔板(3)与边框柱连接板(4)；每个边框柱下方有一个边框柱隔板(3)与边框柱连接板(4)；边框柱连接板(4)与连接板(5)螺栓连接；与边框柱及内嵌钢板(1)整体预制，所述横向肋板(6)、竖向肋板(7)均采用矩形肋板固定在内嵌钢板(1)单侧；所述内嵌钢板(1)与边框柱(2)、边框柱隔板(3)、边框柱连接板(4)、横向肋板(6)、竖向肋板(7)预制构成整体剪力墙模块，其中所述边框柱(2)、边框柱隔板(3)、边框柱连接板(4)在所述内嵌钢板(1)两侧对称布置；在整体剪力墙模块上方的连接板(5)固定于框架梁(8)下翼缘；在整体剪力墙模块下方连接板(5)分别固定于框架梁(8)上翼缘；所述连接板(5)与框架梁(8)整体预制；所述的连接板(5)与整体剪力墙模块用高强螺栓连接；所述整体剪力墙模块与框架柱(9)不连接；所述框架梁(8)与所述框架柱(9)连接；所述边框柱隔板(3)与横向肋板(6)采用一致厚度钢板，并且上表面固定于同一水平面；所述边框柱连接板(4)与内嵌钢板(1)采用一致厚度钢板；所述整体剪力墙模块内嵌钢板(1)与连接板(5)的接触面所在平面为框架梁(8)形心所在平面。

2.  根据权利要求1所述的装配式带边框加肋钢板剪力墙，其特征在于，所述内嵌钢板(1)与边框柱(2)、边框柱隔板(3)、边框柱连接板(4)、横向肋板(6)、竖向肋板(7)焊接为整体剪力墙模块。

3.  根据权利要求1所述的装配式带边框加肋钢板剪力墙，其特征在于，所述连接板(5)与框架梁(8)焊接。

4.  根据权利要求1所述的装配式带边框加肋钢板剪力墙，其特征在于，所述内嵌钢板(1)采用厚度为4-10mm的薄钢板。

5.  根据权利要求1所述的装配式带边框加肋钢板剪力墙，其特 征在于，所述框架柱(9)与所述框架柱隔板(10)焊接。

6.  根据权利要求1所述的装配式带边框加肋钢板剪力墙，其特征在于，所述框架梁(8)与所述框架柱(9)焊接或者螺栓连接或者栓焊混合连接。

一种装配式带边框加肋钢板剪力墙
技术领域
本发明涉及一种新型的装配式带边框加肋钢板剪力墙，属于结构工程技术领域。
背景技术
钢板剪力墙结构是20世纪70年代由日本钢铁公司将钢板剪力墙应用于建筑中，从而发展起来的一种新型抗侧力结构体系，过去四十几年来，关于钢板墙作为主要水平抗侧力体系的试验研究和数值分析揭示了其独特的表现，包括较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等。到目前为止，全球采用钢板剪力墙作为主要抗侧力构件的建筑共已有数十幢，主要分布在北美和日本等地震高烈度区。钢板墙已成为一种非常具有发展前景的高层抗侧力体系，尤其适用于高烈度地震区建筑。
传统薄板剪力墙由于其宽厚比较大，在侧向力较小时就发生局部屈曲，并随着侧向力的逐渐增大在钢板墙对角线方向形成拉力带，加劲钢板墙的设计原理是利用不同形式的加劲肋延缓钢板的屈曲，提高钢板的极限承载力及延性性能。对薄钢板墙，可以通过设置加劲肋以改善其受力性能及延性。传统薄钢板剪力墙尽管具有很好的经济效益，但它易发生屈曲在受力时失效导致框架柱负担多余荷载，并且施工时需要现场焊接，施工速度慢。因此带边框加肋及装配式的钢板剪力墙既可以提高钢板的抗侧刚度，让钢板尽可能的保持在平面内工作，提高剪力墙的抗震性能和耗能能力，同时降低造价，缩短工期，提高经济效益。
发明内容
本发明提出了一种新型的装配式带边框加肋钢板剪力墙，其目的在于，克服薄钢板剪力墙因过早的平面外屈曲而不能充分发挥钢材的强度和延性的缺点，提高了钢板剪力墙的平面外稳定，极限承载能力和抗侧刚度，充分发挥了钢材的优势；采用装配式模块，所有构件均可工厂预制，节约成本，缩短施工工期。
传统薄钢板剪力墙由于其宽厚比较大，在受到侧向荷载较小时就发生局部屈曲，并且随着侧向荷载的逐渐增大在钢板对角线方向形成拉力带，伴随着较大的面外变形，当外荷载反向作用时，拉力带反向受压将不再能提供刚度。而在外荷载反向作用期间，由于在上级荷载下曾发生过较大压屈变形，钢板墙的受压区在过渡成拉力带区时将经历“平展”的过程，直到反向拉力带的形成。在这一过程中，钢板无法承受荷载，结构仅靠框架梁柱承担外荷载，增加了柱子的稳定负担。因此剪力墙边框和加劲肋的设置，一方面控制了钢板屈曲后的较大的平面外变形，提供了侧向约束及竖向约束，避免了钢板墙在反向外荷载作用时的失效过程，提高了结构整体的抗侧刚度与延性性能；另一方面，由于剪力墙只与框架梁连接与框架柱不连接，剪力墙四周开洞灵活，所以能更好的作为抗侧力构件应用于多高层钢结构中。
本发明提出的装配式带边框加肋钢板剪力墙是对传统非装配式钢板剪力墙的改进，一方面采用剪力墙边框及加肋的双重约束来控制钢板的平面外稳定，改善了传统钢板剪力墙易屈曲的缺陷，提高了钢板剪力墙的抗侧能力，同时由于上述装配式带边框加肋钢板剪力墙的平面外刚度很大，能够有效控制运输、安装以及使用工程中的平面外变形，保持钢板的稳固安全；另一方面，由于剪力墙只与框架梁连接与框架柱不连接，剪力墙四周开洞灵活，所以能更好的作为抗侧力构件应用于多高层钢结构中；并且本发明的所有构件都可以在工厂进行加工和安装，然后运至工地进行装配，避免了现场焊接作业，节省人力物力，缩短工期，降低造价。
一种装配式带边框加肋钢板剪力墙，其特征在于，包括内嵌钢板1、边框柱2、边框柱隔板3、边框柱连接板4、连接板5、横向肋板6、竖向肋板7、框架梁8、框架柱9和框架柱隔板10；水平放置的边框柱隔板3与竖直放置的边框柱连接板4均固定于边框柱上下，每个边框柱上方有一个边框柱隔板3与边框柱连接板4；每个边框柱下方有一个边框柱隔板3与边框柱连接板4；边框柱连接板4与连接板5螺栓连接；与边框柱及内嵌钢板1整体预制，所述横向肋板6、竖向肋板7均采用矩形肋板固定在内嵌钢板1单侧；所述内嵌钢板1与 边框柱2、边框柱隔板3、边框柱连接板4、横向肋板6、竖向肋板7预制构成整体剪力墙模块，其中所述边框柱2、边框柱隔板3、边框柱连接板4在所述内嵌钢板1两侧对称布置；在整体剪力墙模块上方的连接板5固定于框架梁8下翼缘；在整体剪力墙模块下方连接板5分别固定于框架梁8上翼缘；所述连接板5与框架梁8整体预制；所述的连接板5与整体剪力墙模块用高强螺栓连接；所述整体剪力墙模块与框架柱9不连接；所述框架梁8与所述框架柱9连接；所述边框柱隔板3与横向肋板6采用一致厚度钢板，并且上表面固定于同一水平面；所述边框柱连接板4与内嵌钢板1采用一致厚度钢板；所述整体剪力墙模块内嵌钢板1与连接板5的接触面所在平面为框架梁8形心所在平面。
在上述装配式带边框加肋钢板剪力墙中，所述内嵌钢板1与边框柱2、边框柱隔板3、边框柱连接板4、横向肋板6、竖向肋板7焊接为整体剪力墙模块。
在上述装配式带边框加肋钢板剪力墙中，所述整体剪力墙模块与连接板5采用高强螺栓连接。
所述内嵌钢板1采用厚度为4-10mm的薄钢板。
在上述装配式带边框加肋钢板剪力墙中，所述框架柱9与所述框架柱隔板10焊接，所述框架梁8与所述框架柱9焊接或者螺栓连接或者栓焊混合连接。
本发明与传统的非装配式纯钢板剪力墙相比，通过边框柱边缘约束构件及横向加劲肋和竖向加劲肋，可以有效的限制钢板墙的平面外变形，提高钢板墙的抗侧刚度、耗能及延性性能，同时采用全预制整体模块及装配式连接构造，剪力墙模块与框架采用高强螺栓连接，提高了施工速度、缩短了工期。同时，横向加劲肋与竖向加劲肋和边框柱组合约束可以在钢板剪力墙的拉力带方向承担一定的拉力，且剪力墙模块只与结构梁相连，避免增加结构柱的负担。该发明的所有构件都可以在工厂加工，然后在实地装配，施工简单，缩短工期，降低造价，适用于装配式钢结构。
本发明提供的装配式带边框加肋钢板剪力墙是高层建筑钢结构 或其它结构的一种新型抗侧力构件。
附图说明：
图1为本发明的装配式带边框加肋钢板剪力墙结构示意图。
图2为本发明的装配式带边框加肋钢板剪力墙单元分解图。
图3为本发明的装配式带边框加肋钢板剪力墙与纯框架的具体实例分析结果对比图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1、2所示，1—内嵌钢板，2—边框柱，3—边框柱隔板，4—边框柱连接板，5—连接板，6—横向肋板，7—竖向肋板，8—框架梁，9—框架柱。
所述内嵌钢板1采用厚度为4-10mm的薄钢板；所述边框柱2采用箱型钢管尺寸为150x150x10x10mm；所述边框柱隔板3与边框柱连接板4均固定于边框柱上下，与边框柱及内嵌钢板1整体预制，所述边框柱隔板与连接板均为10-14mm厚钢板；所述连接板5分别固定于框架梁8上下翼缘；所述横向肋板6、竖向肋板7均采用矩形肋板固定在内嵌钢板1单侧；所述内嵌钢板1与边框柱2、边框柱隔板3、边框柱连接板4、横向肋板6、竖向肋板7预制构成整体剪力墙模块，其中所述边框柱2、边框柱隔板3、边框柱连接板4在所述内嵌钢板1两侧对称布置；所述连接板5与框架梁8整体预制；所述的连接板5与整体剪力墙模块用高强螺栓连接；所述整体剪力墙模块与框架柱9不连接；所述框架梁8与所述框架柱9连接；所述边框柱隔板3与横向肋板6采用一致厚度钢板；所述边框柱连接板4与内嵌钢板1采用一致厚度钢板，并且两侧表面均为同一平面；所述整体剪力墙模块内嵌钢板1与连接板5的接触面所在平面为框架梁8形心所在平面。
在上述装配式带边框加肋钢板剪力墙中，所述内嵌钢板1与边框柱2、边框柱隔板3、边框柱连接板4、横向肋板6、竖向肋板7焊接为整体剪力墙模块。在上述装配式带边框加肋钢板剪力墙中，所述整体剪力墙模块与连接板5采用高强螺栓连接。在上述装配式带边框加 肋钢板剪力墙中，所述框架柱9与所述框架柱隔板10焊接，所述框架梁8与所述框架柱9焊接或者螺栓连接或者栓焊混合连接。
上述装配式带边框加肋钢板剪力墙的平面外刚度很大，能够有效控制运输、安装以及使用工程中的平面外变形，保持钢板的稳固安全。
本发明提出的装配式带边框加肋钢板剪力墙是对传统非装配式钢板剪力墙的改进，将装配式应用其中，一方面采用剪力墙边框及加肋的双重约束来控制钢板的平面外稳定，改善了传统钢板剪力墙易屈曲的缺陷，提高了钢板剪力墙的抗侧能力；另一方面，由于剪力墙只与框架梁连接与框架柱不连接，剪力墙四周开洞灵活，所以能更好的作为抗侧力构件应用于多高层钢结构中；并且本发明的所有构件都可以在工厂进行加工和安装，然后运至工地进行装配，避免了现场焊接作业，节省人力物力，缩短工期，降低造价。
具体实例计算：所述内嵌钢板采用厚度为10mm的钢板；所述边框柱采用箱型钢管尺寸为150150x10x10mm；所述边框柱隔板采用厚度14mm的钢板，边框柱连接板采用10mm厚钢板，所述框架柱隔板与连接板均为10mm厚钢板；所述横向肋板与竖向肋板均采用30x14mm的矩形肋板，所述框架梁采用截面为400x300x16x10的H型钢，所述框架柱采用600x600x40x40mm的箱型截面柱，所述连接板与内嵌钢板采用10.9级M22高强螺栓连接，所述连接板与边框柱连接板采用10.9级M16高强螺栓连接，经过有限元软件分析，与所述框架梁、框架柱、框架柱隔板组成的纯框架结构对比，结构整体刚度提高了25％，屈服强度提高了30％。