专利名称：一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑结构工程领域，具体涉及一种带有加劲肋的薄钢板剪力墙。
背景技术：
钢板剪力墙结构是20世纪70年代发展起来的一种新型抗侧力构件结构体系。随 着钢板剪力墙的研究，目前使用的钢板剪力墙分为厚钢板剪力墙和薄钢板剪力墙。薄钢板 剪力墙是由内嵌薄钢板和边缘框架构成。边缘框架由竖向左边缘构件，竖向右边缘构件，水 平上边缘构件，水平下边缘构件围成，内嵌薄钢板的四边分别与所述边缘框架连接。左右边 缘构件通常指建筑物的柱，上下水平构件通常指建筑物的梁。根据目前的研究，厚和薄钢板 剪力墙受力机理主要是根据是否利用钢板屈曲后强度来区分的。厚钢板依靠钢板的抗剪刚 度来抵抗水平力，钢板始终保持弹性，这种设计使得钢板的实际强度得不到充分的发挥，而 薄钢板则利用了钢板屈曲后强度并形成拉力场抵抗水平力，依靠拉力场作用更有效的抵抗 水平力作用，充分发挥钢板的实际强度。目前，通用的技术规程为《高层民用建筑钢结构技 术规程》JGJ99-98中提供了钢板剪力墙的临界剪应力计算准则和方法。但是，目前国内外 在计算薄钢板剪力墙时，不考虑除钢板自重外的竖向荷载和由柱压縮变形引起的压力。在 这种计算假定下设计的薄钢板剪力墙存在以下问题 (1)与实际情况不符，薄钢板剪力墙在附加恒荷载和水平荷载(如风荷载和地震 作用等)作用下，柱子也会发生一定的压縮变形，从而带动与其连接的钢板产生竖向变形， 导致薄钢板剪力墙内出现压应力。这种由竖向变形产生的压应力对稳定的计算是不能忽略 的。 (2)与施工工况不符，根据目前世界范围内关于薄钢板剪力墙的研究成果，均在理 论上假设薄钢板剪力墙不承受竖向荷载，从而在施工上需要整体结构封顶以后再进行薄钢 板剪力墙的固定安装，使计算模型与实际情况相符合，但是超高层建筑内的钢板尺寸普遍 较大，在运输和安装方面要做到完全后装非常困难，且超高层建筑的施工工期较长。薄钢板 剪力墙完全后装对施工进度和类似于室内装修等后续工种提出很高的要求，对整个工期影 响是非常巨大的。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种能承受竖向荷载的薄钢板剪力墙。该薄钢板
剪力墙完善了现有的薄钢板剪力墙受力计算假设，使其更接近实际情况，使用更安全，同时
也能克服目前薄钢板剪力墙施工工期长的弊端。 为了解决上述技术问题，所采取的技术方案是 —种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，包括边缘框架，内嵌薄钢板，所述边缘框架由 竖向左边缘构件、竖向右边缘构件、水平上边缘构件、水平下边缘构件围成，所述内嵌薄钢 板的四边分别与所述边缘框架连接，其特征在于在内嵌薄钢板的侧面焊接竖向型钢加劲 肋，该竖向型钢加劲肋均匀间隔布置，该竖向型钢加劲肋的两端分别与水平上边缘构件和水平下边缘构件留有间隙。 基于上述技术特征，竖向型钢加劲肋分别焊接在所述内嵌薄钢板的前后两侧，对 称布置。当然，竖向型钢加劲肋也可以沿内嵌薄钢板单面布置，只需要满足薄钢板剪力墙竖 向型钢加劲肋的刚度要求即可。 基于上述技术特征，所述竖向型钢加劲肋的两端分别与所述水平上边缘构件和所 述下边缘构件的间隙距离为50mm至200mm，根据目前使用的建筑构件尺寸下，最合理间距 为100mm。 基于上述技术特征，竖向型钢加劲肋可为槽钢，所述槽钢的翼缘端部与所述内嵌 薄钢板表面焊接；所述竖向型钢加劲肋可为工字钢，所述工字钢的一侧翼缘与所述内嵌薄 钢板表面焊接；所述竖向型钢加劲肋也可为T型钢，所述T型钢的腹板下端与所述内嵌薄钢 板表面焊接。当然，竖向型钢加劲肋可为现有建筑工程中通用的其他形式的截面型钢。
采用了这样的构造，能使薄钢板剪力墙承受除钢板重力外的竖向荷载，并縮短了 薄钢板剪力墙施工工期。 根据现有技术，理论上均假设薄钢板剪力墙是不承受除自重以外的竖向荷载和由 柱压縮变形引起的压力，如果建筑物高度较低，薄钢板剪力墙设计往往会要求结构封顶之 后，再进行薄钢板剪力墙的最终焊接固定，相当于在主体结构完工之后从下而上对薄钢板 剪力墙再进行一遍焊接施工。这对如室内装修等其它后续工种的要求较高；当建筑物为超 高层建筑时，由于高度不断增加，在附加恒载、活荷载、风和常遇地震作用下通过结构整体 的变形协调造成对薄钢板剪力墙产生压应力，薄钢板剪力墙不可避免地存在较大的竖向压 应力从而使得薄钢板在正常使用状态时提前发生屈曲，这与设计意图是相违背的。采用了 与水平上、下边缘构件存有间隙的竖向型钢加劲肋的薄钢板剪力墙可以有效的解决这个问 题，通过与实际情况相符的施工工况模拟分析，可以得到施工过程中各个阶段的薄钢板剪 力墙内压、弯和剪力作用，经过理论分析可以得出薄钢板剪力墙在压应力及其它各向应力 的相互作用，根据施工进度要求，使薄钢板剪力墙的完全固定成为可能，而不必等到主体结 构完全封顶之后再进行薄钢板剪力墙的最终焊接固定，有效地配合其它后续工种节省整个 项目工期。
下面结合附图及应用施工方法对本发明作进一步的描述。 图l本发明的构造简图。 图2竖向型钢加劲肋为槽钢的节点详图。 图3竖向型钢加劲肋为工字钢的节点详图。 图4竖向型钢加劲肋T型钢的节点详图。
具体实施例方式
现有技术中，在薄钢板剪力墙添加加劲肋目的是增加钢板的抗剪临界屈曲应力， 属于加强钢板的受力模式，所以加劲肋都是纵横两个方向成对出现。但是，本发明中竖向型 钢加劲肋的使用目的不同于通常现有技术中纵横两方向的加劲肋。在实际情况中竖向压应 力是不可避免的存在，根据理论分析，在钢板的稳定问题中竖向压应力起主导作用，附加恒载、活载及水平力造成柱变形协调所导致的压应力会造成钢板剪力墙提前发生屈曲，本发 明在内嵌薄钢板上添加竖向型钢加劲肋可以减少钢板的计算区格尺寸，大幅度提高了钢板 的抗压临界屈曲应力，从而使得钢板剪力墙能有效的抵抗竖向压应力。 本发明中，竖向型钢加劲肋的两端分别与水平上边缘构件和水平下边缘构件留有 间隙。根据薄钢板剪力墙的四边尺寸，厚度、边界条件等因素进行数值模型的反复对比分 析得出，小于50mm间隙不利于焊缝的施工操作，另外通过理论分析的应力云图可以观察到 间隙太小不利于整块钢板拉力场的形成，会将整块钢板的拉力场分割成各个加劲肋区域内 小拉力场从而削弱拉力场的作用；大于200mm间隙在理论分析表明薄钢板在拉力场完全形 成之前发生局部破坏，导致整块薄钢板剪力墙的受力模式发生改变。间隙控制在50mm至 200mm为宜，其中，100mm间隙最为优化，有效提高薄钢板剪力墙临界屈曲应力，又不会阻止 拉力场抗侧力模式的形成，同时给焊缝的施工提供足够的空间。 本发明中各竖向型钢加劲肋均匀间隔布置，根据钢板的实际受力情况分析得出钢
板剪力墙需要达到的临界屈曲应力从而确定竖向型钢加劲肋间距；再根据理论分析出加劲
肋的刚度对钢板剪力墙的有效支持作用，从而确定竖向型钢加劲肋的刚度。 如图1所示，本发明单片钢板剪力墙的施工步骤为 1)水平上边缘构件3与内嵌薄钢板5在工厂里对接焊接。 2)竖向型钢加劲肋6与内嵌薄钢板5在工厂进行焊接；采用焊接是为了加强竖向 型钢加劲肋6和内嵌薄钢板5连接的整体性，达到计算模型和实际情况的一致，另一方面在 节点的处理上比较简便，便于实现设计意图。竖向型钢加劲肋6的两端分别与水平上边缘 构件3和水平下边缘构件4留有间隙7，并且均匀间隔布置。 3)将上述构件运输至工地，内嵌薄钢板5与竖向左边缘构件1和竖向右边缘构件 2分别通过安装螺栓临时固定； 4)待主体结构施工到施工工况模拟分析的设计控制阶段，开始进行内嵌薄钢板5 与边缘构件的最终焊接固定。 当然，在本发明中竖向型钢加劲肋6可为槽钢，如图2所示，槽钢的翼缘端部与内 嵌薄钢板5表面焊接。竖向型钢加劲肋6可为工字钢，如图3所示，工字钢的一侧翼缘与所 述内嵌薄钢板5表面焊接。竖向型钢加劲肋也可为T型钢，如图4所示，所述T型钢的腹板 下端与所述内嵌薄钢板表面焊接。 图2、图3和图4所示为竖向型钢加劲肋6分别焊接在内嵌薄钢板5前后两侧，对
称布置的情形，也可以根据实际情况，把竖向型钢加劲肋布置在内嵌薄钢板的单侧。 以上对本发明实施例所提供的方案详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据
本发明实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书
内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护
范围之内。
权利要求
一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，包括边缘框架，内嵌薄钢板(5)，所述边缘框架由竖向左边缘构件(1)，竖向右边缘构件(2)，水平上边缘构件(3)，水平下边缘构件(4)围成，所述内嵌薄钢板(5)的四边分别与所述边缘框架连接，其特征在于在所述内嵌薄钢板(5)的侧面焊接竖向型钢加劲肋(6)，所述竖向型钢加劲肋(6)均匀间隔布置，所述竖向型钢加劲肋(6)的两端分别与所述水平上边缘构件(3)和所述水平下边缘构件(4)留有间隙(7)。
2. 根据权利要求1所述的一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，其特征在于所述竖向 型钢加劲肋(6)分别焊接在所述内嵌薄钢板(5)的前后两侧面，对称布置。
3. 根据权利要求1所述的一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，其特征在于所述竖向 型钢加劲肋(6)的两端分别与所述水平上边缘构件和所述下边缘构件的间隙(7)距离为 50mm至200mm。
4. 根据权利要求3所述的一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，其特征在于所述竖向 型钢加劲肋(6)的两端分别与所述水平上边缘构件和所述下边缘构件的间隙(7)距离为 100mm。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，其特征在 于所述竖向型钢加劲肋(6)为槽钢，所述槽钢的翼缘端部与所述内嵌薄钢板(5)表面焊 接。
6. 根据权利要求1或2或3或4所述的一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，其特征在 于所述竖向型钢加劲肋(6)为工字钢，所述工字钢的一侧翼缘与所述内嵌 薄钢板(5)表面 焊接。
7. 根据权利要求1或2或3或4所述的一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，其特征在 于所述竖向型钢加劲肋为T型钢，所述T型钢的腹板下端与所述内嵌薄钢板(5)表面焊接。
全文摘要
本发明属于建筑结构工程领域的一种承受竖向荷载的薄钢板剪力墙，包括边缘框架，内嵌薄钢板(5)，所述边缘框架由竖向左边缘构件(1)，竖向右边缘构件(2)，水平上边缘构件(3)，水平下边缘构件(4)围成，所述内嵌薄钢板(5)的四边分别与所述边缘框架连接，在所述内嵌薄钢板(5)的侧面焊接竖向型钢加劲肋(6)，所述竖向型钢加劲肋(6)均匀间隔布置，所述竖向型钢加劲肋(6)的两端分别与所述水平上边缘构件(3)和所述水平下边缘构件(4)留有间隙(7)。该薄钢板剪力墙能够承受竖向荷载，使现有的钢板剪力墙受力计算假设更接近实际情况，使用更安全，同时也能克服目前薄钢板剪力墙施工工期长的弊端。
文档编号E04B2/58GK101761153SQ20101011067
公开日2010年6月30日 申请日期2010年2月12日 优先权日2010年2月12日
发明者徐麟, 朱俊, 汪大绥, 王建, 陆道渊, 黄 良 申请人:华东建筑设计研究院有限公司