装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙的制作方法

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙。

背景技术：

钢板剪力墙相对其他类型抗侧构件兼具较大的抗侧刚度和良好的耗能能力的优点，抗震设计中优势明显。

结构减震被动控制是近年来应用于土木工程领域的一种抵御地震作用的有效手段，其基于结构控制的概念，突破了传统的依靠结构本身的延性来消耗地震能量的抗震方法，主要依靠外加的消能控制装置来消耗地震能量，减小甚至消除主体结构的破坏，可显著提高剪力墙结构的抗震性能。国内外学者将结构控制的理念应用于剪力墙结构中，先后提出了多种形式的耗能剪力墙，如带竖缝钢板剪力墙、防屈曲钢板剪力墙、组合填充耗能剪力墙及摇摆耗能剪力墙等。但以往的耗能减震钢板剪力墙，存在自重大、耗材较多、装配化程度低、抗剪承载力较差等不足。

波纹钢板剪力墙相对于其他钢板剪力墙克服了屈曲承载力低的缺点，造价更加低廉，预期未来将得到广泛应用。近年来不少学者提出的波纹钢板耗能剪力墙，使波纹钢板剪力墙用于耗能减震成为可能。比如专利文献（授权公告号cn104775548b）中公开的技术为：一块波纹钢板耗能剪力墙墙片中间设有波纹钢板耗能段，波纹钢板耗能段的波纹钢板材料采用低碳钢，使波纹钢板耗能段的波纹钢板的极限抗剪承载力低于波纹钢板剪力墙墙片的极限抗剪承载力，从而使波纹钢板耗能段先于所述波纹钢板剪力墙墙片屈服，从而保护了结构主体。但上述波纹钢板耗能剪力墙存在耗能段屈服后结构整体抗侧刚度退化严重、耗能能力不可设计，且装配化程度低等问题。

为此，如何在不同抗震性能目标下，实现波纹钢板剪力墙的耗能能力可设计，即分阶段屈服、减缓刚度退化速率、使钢板剪力墙耗能能力可设计；如何在工厂生产一定规格尺寸的墙单元系列，通过配套的机械化连接方式实现装配式安装，均成为急需解决的问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术缺点，本发明的目的在于提供一种装配化程度高、分阶段屈服、刚度退化减缓、装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙，以解决现有技术的上述问题，突破既有技术瓶颈。

本发明的技术方案具体如下：

一种装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙，主要包括边缘钢柱、边缘钢梁；还包括叠合波纹钢板耗能剪力墙单元，叠合波纹钢板耗能剪力墙单元由多块波纹板前后相互平行叠合；叠合波纹钢板耗能剪力墙单元的左右两侧和上下两端均通过螺栓节点分别与边缘钢柱和边缘钢梁连接在一起。

基于上述技术特征，叠合波纹钢板耗能剪力墙单元的最外侧两块的外波纹板为一整片波纹钢板，叠合波纹钢板耗能剪力墙单元的内侧的内波纹板分三部分上下焊接设置，包括上部波纹钢板剪力墙片、中部波纹钢板耗能剪力墙片和下部波纹钢板剪力墙片。

基于上述技术特征，内波纹板的中部波纹钢板耗能剪力墙片的材料强度低于外波纹板，且中部波纹钢板耗能剪力墙片的材料强度低于上部波纹钢板剪力墙片和下部波纹钢板剪力墙片。

基于上述技术特征，内波纹板为多块，每块内波纹板的中部波纹钢板耗能剪力墙片的材料强度互不相同；并且每块内波纹板的中部波纹钢板耗能剪力墙片的材料强度分别满足上条的强度要求，即中部波纹钢板耗能剪力墙片的材料强度均低于外波纹板和各自的上部波纹钢板剪力墙片和下部波纹钢板剪力墙片。

基于上述技术特征，螺栓节点包括边缘构件连接板、叠合波纹钢板耗能剪力墙t形连接件和螺栓；边缘构件连接板垂直焊接于边缘钢柱和边缘钢梁的翼缘，叠合波纹钢板耗能剪力墙t形连接件的翼缘垂直焊接在叠合波纹钢板耗能剪力墙单元的四边；叠合波纹钢板耗能剪力墙t形连接件的腹板与边缘构件连接板通过螺栓连接。

本发明有益效果为：

1、通过串联内波纹板材料强度不同的上部波纹钢板剪力墙片、中部波纹钢板耗能剪力墙片和下部波纹钢板剪力墙片、调整中部波纹钢板耗能剪力墙片的高度、以及叠合材料强度不同的内波纹板和外波纹板，可以实现波纹钢板剪力墙的耗能能力可设计。

2、本发明所述装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙与边缘钢梁、边缘钢柱采用螺栓节点连接，可进行施工现场拼装，实现了装配化建造，提高了施工速度，也使施工质量更加容易保证。

附图说明

图1为本发明的装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙的立面示意图。

图2为本发明的叠合波纹钢板耗能剪力墙单元在实施例一中的组成部件剖视轴测图。

图3为本发明的装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙的组成部件立面示意图。

图4为本发明的内波纹板的构造示意图。

图5为实施例一中叠合波纹钢板耗能剪力墙单元与边缘钢柱、边缘钢梁连接处的螺栓节点剖面示意图。

图6为实施例二中叠合波纹钢板耗能剪力墙单元与边缘钢柱、边缘钢梁连接处的螺栓节点剖面示意图。

图7为本发明的叠合波纹钢板耗能剪力墙单元在实施例三中的组成部件剖视轴测图。

图8为现有技术中一块波纹钢板耗能剪力墙的荷载位移曲线。

图9为二块外波纹板和一块内波纹板组成的叠合波纹钢板耗能剪力墙单元的荷载位移曲线。

图10为二块外波纹板和二块内波纹板组成的叠合波纹钢板耗能剪力墙单元的荷载位移曲线。

部件编号说明

1叠合波纹钢板耗能剪力墙单元

12a上部波纹钢板剪力墙片

12b中部波纹钢板耗能剪力墙片

12c下部波纹钢板剪力墙片

2边缘钢柱

3边缘钢梁

4螺栓节点

6外波纹板

7内波纹板

41叠合波纹钢板耗能剪力墙t形连接件

43边缘构件连接板

44螺栓

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多块”的含义是两块或两块以上。

实施例一

如图1所示，一种装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙，包括边缘钢柱2、边缘钢梁3，叠合波纹钢板耗能剪力墙单元1，叠合波纹钢板耗能剪力墙单元1由多块波纹板前后相互平行叠合；叠合波纹钢板耗能剪力墙单元1的左右两侧和上下两端均通过螺栓节点4分别与边缘钢柱2和边缘钢梁3连接在一起。

本发明的装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙与边缘钢梁3、边缘钢柱2采用螺栓节点4连接，可进行施工现场拼装，实现了装配化建造，提高了施工速度，也使施工质量更加容易保证。

如图2和图4所示，叠合波纹钢板耗能剪力墙单元1的最外侧两块的外波纹板6为一整片波纹钢板，叠合波纹钢板耗能剪力墙单元1的内侧的内波纹板7分三部分上下焊接设置，包括上部波纹钢板剪力墙片12a、中部波纹钢板耗能剪力墙片12b和下部波纹钢板剪力墙片12c。

如图2和图4所示，内波纹板7的中部波纹钢板耗能剪力墙片12b的材料强度低于外波纹板6，且中部波纹钢板耗能剪力墙片12b的材料强度低于上部波纹钢板剪力墙片12a和下部波纹钢板剪力墙片12c。

如此一来，内波纹板7的极限抗剪承载力取决于中部波纹钢板耗能剪力墙片12b。上部波纹钢板剪力墙片12a、中部波纹钢板耗能剪力墙片12b和下部波纹钢板剪力墙片12c的上下串联设置是为了尽可能地减少造价较高的中部波纹钢板耗能剪力墙片12b的材料用量，节省建造成本。

分层叠合材料强度不同的内波纹板7和外波纹板6，是为了实现波纹钢板剪力墙的耗能能力可设计。在小震地震作用下，内波纹板7先于外波纹板6进入屈服状态，从而在塑性状态下消耗地震能量，保护本发明的主体结构，而此时外波纹板6仍保持弹性状态，以维持结构抗侧刚度在较高水平上，使本发明的装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙可以继续承受更大的地震作用。在更大更强的地震作用（比如中震或大震）下，外波纹板6才会进入屈服状态，进一步在更高的地震作用水平下消耗地震能量。如此便实现了本发明装配式叠合波纹钢板耗能剪力墙的分批次屈服、分阶段耗能；通过区分调整中部波纹钢板耗能剪力墙片12b、外波纹板6以及上部波纹钢板剪力墙片12a和下部波纹钢板剪力墙片12c的材料强度，以及调整中部波纹钢板耗能剪力墙片12b的高度，可以改变滞回曲线的形状，从而提高滞回曲线的饱满程度，使得本发明的耗能能力（即滞回曲线）具有可设计性；此外，叠合了材料强度不同的内波纹板7和外波纹板6，可以改善现有波纹钢板耗能剪力墙屈服后，结构整体抗侧刚度退化较为严重的问题，使得波纹钢板剪力墙的滞回曲线更为饱满；滞回曲线饱满，即波纹钢板耗能剪力墙的耗能能力大。

本实施例一以叠合二块外波纹板和一块内波纹板为例进行叙述，实际应用时，内波纹板可推广为更多块，通过调整内波纹板的中部波纹钢板耗能剪力墙片的材料强度，可使屈服批次进一步增加，耗能能力可设计性进一步提高。

图8为现有技术中波纹钢板耗能剪力墙的荷载位移曲线，图9为本发明中二块外波纹板和一块内波纹板组成的叠合波纹钢板耗能剪力墙单元的荷载位移曲线。图8中f0表示现有技术中波纹钢板耗能剪力墙的抗剪屈服承载力，u0代表现有技术中波纹钢板耗能剪力墙的屈服位移。图9中f2表示内波纹板的抗剪屈服承载力；u2代表内波纹板的屈服位移；f1代表外波纹板的抗剪屈服承载力；u1代表外波纹板的屈服位移。

由以上二图可知，本发明采用了叠合的波纹板，荷载-变形曲线更加饱满，也即滞回曲线会更加饱满，耗能能力会更大。

如图3和图5所示，螺栓节点4包括两块边缘构件连接板43、叠合波纹钢板耗能剪力墙t形连接件41和螺栓44；两块边缘构件连接板43分别垂直焊接于边缘钢柱2和边缘钢梁3的翼缘，叠合波纹钢板耗能剪力墙t形连接件41的翼缘垂直焊接在叠合波纹钢板耗能剪力墙单元1的四边；叠合波纹钢板耗能剪力墙t形连接件41的腹板插入上述两块边缘构件连接板43之间，用螺栓44对穿后连接。

实施例二

本实施例的结构形式与实施例一基本相同，与实施例一的区别在于：

如图6所示，螺栓节点4仅包括一块边缘构件连接板43，边缘构件连接板43与叠合波纹钢板耗能剪力墙t形连接件41的腹板搭接后，用螺栓44连接。

实施例三

本实施例的结构形式是实施例一的优化形式，与实施例一的区别在于：

如图7所示，本实施例将实施例一中内波纹板7由一块增加至两块。且每块内波纹板7的中部波纹钢板耗能剪力墙片12b的材料强度互不相同。

图10为二块外波纹板和二块内波纹板组成的叠合波纹钢板耗能剪力墙单元的荷载位移曲线。图10中，f1代表外波纹板的抗剪屈服承载力；u1代表外波纹板的屈服位移；f3表示第一块内波纹板的抗剪屈服承载力；u3代表第一块内波纹板的屈服位移；f4表示第二块内波纹板的抗剪屈服承载力；u4代表第二块内波纹板的屈服位移。

比较图8、图9和图10可知，内波纹板7叠合的块数越多，荷载-变形曲线越饱满，也即滞回曲线会越饱满，耗能能力会越大。

实施例三仅为一种示意，内波纹板7也可以多于二块，只需要每块内波纹板7的中部波纹钢板耗能剪力墙片12b的材料强度互不相同即可，且满足材料强度均低于外波纹板和各自的上部波纹钢板剪力墙片和下部波纹钢板剪力墙片。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。