一种柱翼缘双x型预应力钢框架?钢板剪力墙结构的制作方法

专利名称:一种柱翼缘双x型预应力钢框架?钢板剪力墙结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种柱翼缘双X型预应力钢框架?钢板剪力墙结构，包括内填钢板墙、柱H型钢、梁H型钢、第一钢丝、第二钢丝、若干第一钢套管及若干第二钢套管，柱H型钢固定于内填钢板墙的侧面，梁H型钢固定于内填钢板墙的顶面。本实用新型能够有效的减少柱翼缘的局部屈曲，保证柱子的承载能力。
【专利说明】
一种柱翼缘双X型预应力钢框架-钢板剪力墙结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种剪力墙结构，具体涉及一种柱翼缘双X型预应力钢框架-钢板 剪力墙结构。
【背景技术】
[0002] 钢板剪力墙结构是在薄腹梁理论研究基础上演变和发展起来的一种以钢框架内 嵌钢板为基本结构单元的新型抗侧力体系。钢板剪力墙具有以下良好的优越性能:①初始 侧向刚度大，滞回性能稳定，能量耗散能力强，延性大，抵抗循环荷载下的变形能力好等优 点。②对于钢框架一钢筋混凝土核芯筒结构，如核心筒改为钢板墙结构，可显著改善其刚度 和延性，实现与外框架材料、延性、刚度的匹配，达到双重设防的目的。同时由于其和钢筋混 凝土剪力墙相比自重轻，地震作用小，从而传递到基础的竖向和水平荷载减小，降低了基础 造价。③钢板墙中内嵌钢板的设置可缓解框架梁柱节点区的延性要求，降低了在强震作用 下刚性节点的震害反应，同时可简化节点构造，使得采用半刚性节点成为可能。④钢板墙内 嵌钢板较薄，高厚比可达250~500,可增加房屋有效使用面积。⑤钢板墙结构施工简单，建 造速度快，在国内外已经得到较广泛的应用。
[0003] 但是研究发现钢板剪力墙结构的受力机理为内填板充分发育拉力场，框架柱将承 担较大附加横向荷载，如果钢框架柱刚度不足，框架柱在拉力带作用下有明显的"内凹变 形"。过大的"内凹变形"使钢板墙中部应力降低，而靠近柱端的应力增加，最终在柱端部形 成塑性铰，框架柱变形呈现出明显的"沙漏"形状，会导致其过早破坏，不能充分发挥钢板剪 力墙结构的优势。钢框架一钢板剪力墙结构具有较大的抗侧性能，但是在较大荷载作用下Η 型钢柱翼缘由于约束较小，会先发生局部屈曲，内侧翼缘最为严重。柱Η型钢提前破坏，失去 了钢板剪力墙结构的强锚固边框的作用。钢柱的破坏导致整体结构无法承担更大的荷载， 限制了其在工程中得推广应用。
[0004] 为解决上述问题构思一种位于柱翼缘内设置连接构件一一横向系杆，可有效增加 翼缘的整体性，加强共同工作性能，有效解决上述问题。但如若横向系杆采用水平放置的钢 筋点焊与柱翼缘可能存在问题:横向连接系杆点焊在翼缘内侧对翼缘的约束范围有限，焊 缝较易开裂，同时将在点焊处会产生较大的残余应力和残余变形，可能导致其提前退出工 作。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种柱翼缘双X型预应 力钢框架-钢板剪力墙结构，该结构能够有效减少翼缘的局部屈曲，解决点焊易于脱离的问 题，能够有效传递内填板拉力。
[0006] 为达到上述目的，本实用新型所述的柱翼缘预应力钢框架-钢板剪力墙结构包括 内填钢板墙、柱Η型钢、梁Η型钢、第一钢丝、第二钢丝、若干第一钢套管及若干第二钢套管， 柱Η型钢固定于内填钢板墙的侧面，梁Η型钢固定于内填钢板墙的顶面；
[0007] 柱Η型钢由第一翼缘、第二翼缘及腹板组成，其中，腹板的两端分别与第一翼缘侧 面的中部及第二翼缘侧面的中部相连接；
[0008] 第一翼缘上均开设有若干Ν对第一通孔，第二翼缘上均开设有若干Ν对第二通孔， 第一翼缘的两端分别开设有第三通孔及第四通孔，第二翼缘的两端分别开设有第五通孔及 第六通孔，各第一钢套管的两端分别与第一翼缘的下表面及第二翼缘的上表面相连接，各 第二钢套管的两端分别与第一翼缘的下表面及第二翼缘的上表面相连接；
[0009] 第一个第一钢套管的一端正对第三通孔，第一个第一钢套管的另一端正对第一对 第二通孔中一个第二通孔，第k个第一钢套管的两端分别正对第k-l对第二通孔中一个第二 通孔及第k对第一通孔中的一个第一通孔，第j个第一钢套管的两端分别正对第j-Ι对第一 通孔中的一个第一通孔及第j对第二通孔中的一个第二通孔，其中，k为偶数，j为奇数，其中 2<k<N，l<j<N，最后一个第一钢套管两端分别正对最后一对第二通孔中的一个第二通 孔及第四通孔；
[0010] 第一个第二钢套管的两端分别正对第五通孔及第一对第一通孔中的一个第一通 孔，第a个第二钢套管的两端分别正对第a-l对第一通孔中的一个第一通孔及第a对第二通 孔中的一个第二通孔，第b个第二钢套管的两端分别正对第b-Ι对第二通孔中的一个第二通 孔及第b对第一通孔中的一个第一通孔，最后一个第二钢套管的两端分别正对最后一对第 一通孔中的一个第一通孔及第六通孔，其中a为偶数，b为奇数，且2<a<N，l<b<N;
[0011] 第一钢丝的一端穿过第三通孔固定于第一翼缘的上表面上，第一钢丝的另一端依 次穿过各第一钢套管以及其正对的第一通孔及第二通孔后穿出第四通孔固定于第一翼缘 的上表面；
[0012] 第二钢丝的一端穿过第五通孔固定于第二翼缘的下表面上，第二钢丝的另一端依 次穿过各第二钢套管以及其正对的第一通孔及第二通孔穿出第六通孔固定于第二翼缘的 下表面上；
[0013] 在制备时，先在第一翼缘及第二翼缘上开设第一通孔及第二通孔，安装第一钢套 管及第二钢套管，再穿入第一钢丝及第二钢丝，然后再将第一钢丝的两端固定于第一翼缘 的上表面上，将第二钢丝的两端固定于第二翼缘的下表面上。
[0014] 第一钢套管与第一翼缘及第二翼缘之间的夹角α均为30°-60°，第二钢套管与第一 翼缘及第二翼缘之间的夹角α均为30°-60°。
[0016] L，h分别为框架的长度和高度，Ab，A。分别是钢框架的梁柱的横截面面积。
[0017] 第一钢丝与第一翼缘之间、第二钢丝与第二翼缘之间均通过锚具及垫板相连接， 其中，通过锚具对第一钢丝、第二钢丝施加预拉力。
[0018] 第一钢套管的两端分别与第一翼缘的下表面及第二翼缘的上表面齐平。
[0019] 第二钢套管的两端分别与第一翼缘的下表面及第二翼缘的上表面齐平。
[0020] 本实用新型具有以下有益效果：
[0021] 本实用新型所述的柱翼缘双X型预应力钢框架-钢板剪力墙结构包括柱Η型钢、梁Η 型钢、第一钢丝、第二钢丝、第一钢套管及第二钢套管，第一钢套管及第二钢套管均与第一 翼缘及第二翼缘相连接，第一钢丝穿过第一钢套管、第一翼缘及第二翼缘，第二钢丝穿过第 二钢套管、第一翼缘及第二翼缘，在整体结构承受往复循环荷载作用时，通过第一钢丝、第 二钢丝、第一钢套管及第二钢套管对第一翼缘及第二翼缘施加较强的约束作用，使柱Η型 钢、第一钢丝、第二钢丝形成一个共同工作的整体，从而有效的提高对柱Η型钢中翼缘的约 束作用，降低柱子中翼缘的局部屈曲，提高柱子的承载力，同时增强整体体系的抗震滞回性 能以及柱子的延性，并且施工方便快捷，安全性及可靠性较高，同时解决点焊易于脱离的问 题，预应力钢丝角度与内填板拉力场角度接近，能够有效传递内填板拉力。
【附图说明】

[0022]图1为本实用新型的结构不意图；
[0023] 图2为本实用新型中柱Η型钢3的结构示意图。
[0024] 其中，1为内填钢板墙、2为锚具、3为Η型钢、4为第一翼缘、5为第二翼缘、6为第一钢 丝、7为第二钢丝、8为第一钢套管、9为第二钢套管、10为垫板、11为梁Η型钢。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
[0026]参考图1及图2,本实用新型所述的柱翼缘双X型预应力钢框架-钢板剪力墙结构包 括内填钢板墙1、柱Η型钢3、第一钢丝6、第二钢丝7、若干第一钢套管8及若干第二钢套管9、 梁Η型钢11，柱Η型钢3固定于内填钢板墙1的侧面，梁Η型钢11固定于内填钢板墙1的顶面;柱 Η型钢3由第一翼缘4、第二翼缘5及腹板组成，其中，腹板的两端分别与第一翼缘4侧面的中 部及第二翼缘5侧面的中部相连接;第一翼缘4上均开设有若干Ν对第一通孔，第二翼缘5上 均开设有若干Ν对第二通孔，第一翼缘4的两端分别开设有第三通孔及第四通孔，第二翼缘5 的两端分别开设有第五通孔及第六通孔，各第一钢套管8的两端分别与第一翼缘4的下表面 及第二翼缘5的上表面相连接，各第二钢套管9的两端分别与第一翼缘4的下表面及第二翼 缘5的上表面相连接;第一个第一钢套管8的一端正对第三通孔，第一个第一钢套管8的另一 端正对第一对第二通孔中一个第二通孔，第k个第一钢套管8的两端分别正对第k-Ι对第二 通孔中一个第二通孔及第k对第一通孔中的一个第一通孔，第j个第一钢套管8的两端分别 正对第j-Ι对第一通孔中的一个第一通孔及第j对第二通孔中的一个第二通孔，其中，k为偶 数，j为奇数，其中2<k<N，1< j<N，最后一个第一钢套管8两端分别正对最后一对第二通 孔中的一个第二通孔及第四通孔;第一个第二钢套管9的两端分别正对第五通孔及第一对 第一通孔中的一个第一通孔，第a个第二钢套管9的两端分别正对第a-Ι对第一通孔中的一 个第一通孔及第a对第二通孔中的一个第二通孔，第b个第二钢套管9的两端分别正对第b-1 对第二通孔中的一个第二通孔及第b对第一通孔中的一个第一通孔，最后一个第二钢套管9 的两端分别正对最后一对第一通孔中的一个第一通孔及第六通孔，其中a为偶数，b为奇数， 且2<a<N，l<b<N;第一钢丝6的一端穿过第三通孔固定于第一翼缘4的上表面上，第一钢 丝6的另一端依次穿过各第一钢套管8以及其正对的第一通孔及第二通孔后穿出第四通孔 固定于第一翼缘4的上表面;第二钢丝7的一端穿过第五通孔固定于第二翼缘5的下表面上， 第二钢丝7的另一端依次穿过各第二钢套管9以及其正对的第一通孔及第二通孔穿出第六 通孔固定于第二翼缘5的下表面上；
[0027]在制备时，先在第一翼缘4及第二翼缘5上开设第一通孔及第二通孔，安装第一钢 套管8及第二钢套管9,再穿入第一钢丝6及第二钢丝7,然后再将第一钢丝6的两端固定于第 一翼缘4的上表面上，将第二钢丝7的两端固定于第二翼缘5的下表面上。
[0028]第一钢套管8与第一翼缘4及第二翼缘5之间的夹角α均为30°-60°，第二钢套管9与 第一翼缘4及第二翼缘5之间的夹角α均为30° -60°，
[0030] L，h分别为框架的长度和高度，Ab，A。分别是钢框架的梁柱的横截面面积。
[0031] 需要说明的是，第一钢丝6与第一翼缘4之间、第二钢丝7与第二翼缘5之间均通过 锚具2及垫板10相连接，其中，通过锚具2对第一钢丝6、第二钢丝7施加预拉力，其中1 < i < N;第一钢套管8的两端分别与第一翼缘4的下表面及第二翼缘5的上表面齐平;第二钢套管9 的两端分别与第一翼缘4的下表面及第二翼缘5的上表面齐平。
[0032] 本实用新型使柱Η型钢3、第一钢丝6、第二钢丝7形成一个共同工作的整体，对钢框 架一钢板剪力墙结构体系在往复循环荷载作用下的耗能能力会有较大的提升，横向系杆使 柱Η型钢在承担荷载之前已经承担预应力，有利于提高柱子的承载能力，具有广泛的应用前 景。
【主权项】
1. 一种柱翼缘双X型预应力钢框架-钢板剪力墙结构，其特征在于，包括内填钢板墙 (1)、柱Η型钢(3)、第一钢丝(6)、第二钢丝(7)、若干第一钢套管(8)及若干第二钢套管(9)、 梁Η型钢（11)，柱Η型钢(3)固定于内填钢板墙（1)的侧面，梁Η型钢（11)固定于内填钢板墙 (1)的顶面； 柱Η型钢(3)由第一翼缘(4)、第二翼缘(5)及腹板组成，其中，腹板的两端分别与第一翼 缘(4)侧面的中部及第二翼缘(5)侧面的中部相连接； 第一翼缘(4)上均开设有若干Ν对第一通孔，第二翼缘（5)上均开设有若干Ν对第二通 孔，第一翼缘(4)的两端分别开设有第三通孔及第四通孔，第二翼缘(5)的两端分别开设有 第五通孔及第六通孔，各第一钢套管(8)的两端分别与第一翼缘(4)的下表面及第二翼缘 (5)的上表面相连接，各第二钢套管(9)的两端分别与第一翼缘(4)的下表面及第二翼缘(5) 的上表面相连接； 第一个第一钢套管(8)的一端正对第三通孔，第一个第一钢套管(8)的另一端正对第一 对第二通孔中一个第二通孔，第k个第一钢套管(8)的两端分别正对第k-Ι对第二通孔中一 个第二通孔及第k对第一通孔中的一个第一通孔，第j个第一钢套管(8)的两端分别正对第 j-Ι对第一通孔中的一个第一通孔及第j对第二通孔中的一个第二通孔，其中，k为偶数，j为 奇数，其中2<k<N，l<j<N，最后一个第一钢套管(8)两端分别正对最后一对第二通孔中 的一个第二通孔及第四通孔； 第一个第二钢套管（9)的两端分别正对第五通孔及第一对第一通孔中的一个第一通 孔，第a个第二钢套管(9)的两端分别正对第a-Ι对第一通孔中的一个第一通孔及第a对第 二通孔中的一个第二通孔，第b个第二钢套管(9)的两端分别正对第b-Ι对第二通孔中的一 个第二通孔及第b对第一通孔中的一个第一通孔，最后一个第二钢套管(9)的两端分别正对 最后一对第一通孔中的一个第一通孔及第六通孔，其中a为偶数，b为奇数，且2<a<N，l<b <N； 第一钢丝（6)的一端穿过第三通孔固定于第一翼缘(4)的上表面上，第一钢丝(6)的另 一端依次穿过各第一钢套管(8)以及其正对的第一通孔及第二通孔后穿出第四通孔固定于 第一翼缘(4)的上表面； 第二钢丝（7)的一端穿过第五通孔固定于第二翼缘（5)的下表面上，第二钢丝（7)的另 一端依次穿过各第二钢套管(9)以及其正对的第一通孔及第二通孔穿出第六通孔固定于第 二翼缘(5)的下表面上； 第二钢套管(9)的两端分别与第一翼缘(4)的下表面及第二翼缘(5)的上表面齐平； 第一钢套管(8)的两端分别与第一翼缘(4)的下表面及第二翼缘(5)的上表面齐平。2. 根据权利要求1所述的柱翼缘双X型预应力钢框架-钢板剪力墙结构，其特征在于，第 一钢套管(8)与第一翼缘(4)及第二翼缘(5)之间的夹角均为30°-60°，第二钢套管(9)与第 一翼缘(4)及第二翼缘(5)之间的夹角均为30°-60°。3. 根据权利要求1所述的柱翼缘双X型预应力钢框架-钢板剪力墙结构，其特征在于，第 一钢丝（6)与第一翼缘（4)之间、第二钢丝（7)与第二翼缘（5)之间均通过锚具（2)及垫板 (10)相连接，其中，通过锚具(2)对第一钢丝(6)、第二钢丝(7)施加预拉力。
【文档编号】E04B2/60GK205712593SQ201620310920
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】于金光, 郑春明, 王雪军, 郝际平
【申请人】西安建筑科技大学