一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，框架梁和框架柱进行竖直和水平向拼接，组成钢板剪力墙矩形框体；框架梁的翼缘与通过连接盖板、连接底板与钢板剪力墙连接；连接底板与连接盖板布置在钢板剪力墙的两侧并被夹紧；钢板剪力墙与框架柱之间存在间距，两者并未直接接触。框架梁的翼缘与连接盖板之间通过竖向布置的盖板?框架连接螺栓进行连接；框架梁的翼缘与钢板剪力墙之间通过水平布置的钢板剪力墙连接螺栓进行连接；本发明的所有构件均在工厂进行加工和安装，然后运至工地进行栓接装配。此种实施方式有利于保证结构质量，降低人工成本，易于震后修复。
【专利说明】
一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点
技术领域
[0001]本发明涉及一种新型的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，属于结构工程技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，在众多发达国家中，装配式钢结构住宅成为住宅产业化的重点以及核心。它具有提高质量、缩短工期、节约能源、减少消耗、清洁生产等许多优点。进入21世纪以后，随着我国经济进一步快速发展，建筑业和其他行业一样面临着工业化技术改造的迫切需求，建筑业对环境的影响也越来越严重，加之我国钢产量稳居世界前列，钢供大于求的现状也刚好符合装配式钢结构住宅发展的需求。我国装配式钢结构体系建筑正迎来发展的黄金时期。相对于装配式混凝土结构体系，装配式钢结构体系是更适合工业化装配式的体系，其原因一是钢材具有良好的机械加工性能，适合工厂化生产和加工制作;二是与混凝土相比，钢结构较轻，适合运输、装配;三是钢结构适合于高强螺栓连接，便于装配和拆卸。
[0003]装配式高层钢结构体系目前在国内还处于刚刚起步的阶段，结构形式相对单一，无法真正实现高层化，配套设备研发相对滞后等因素也制约着装配式高层钢结构的发展。钢板剪力墙作为一种有效的抗侧力体系被一些发达国家运用在普通高层钢结构体系中。目前，世界上采用钢板剪力墙作为主要抗侧力构件的建筑共有二十多幢，主要分布在北美和日本等地震高烈度区。自从1970年日本钢铁公司将钢板剪力墙应用于建筑中以来，钢板剪力墙的发展已有40多年。钢板剪力墙结构体系由内嵌钢板和边缘构件(框架梁、柱以及加劲板件)组成。内嵌钢板通常与边缘构件连接后构成抗侧力结构体系。
[0004]随着国内外对钢板剪力墙研究的深入，薄钢板剪力墙的屈曲后性能得到了广泛的关注，薄钢板剪力墙在屈曲后仍具有较高的承载力、良好的延性以及稳定的耗能能力。充分利用薄钢板剪力墙的屈曲后强度不仅可以使结构获得良好的抗震性能，而且可以显著降低用钢量，薄钢板剪力墙因自重轻而减轻了对框架柱及基础的负担，降低了基础造价，并且有效地降低了地震荷载的作用。薄钢板剪力墙可视为结构的耗能减震装置，该装置在风或小震下具有较大的刚度，但强烈地震发生时则应率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量。
[0005]两侧开缝钢板墙的提出是为了避免薄钢板拉力场对柱子的不利影响。这种钢板墙只有上、下边与框架梁相连，而在左、右两侧与框架柱之间留出一定的距离。住宅钢结构中，由于开门窗等洞口的需要，使用支撑或四边嵌固钢板墙都是不合适的，而采用两侧开缝钢板墙则能满足使用功能的要求。但是墙板与柱子脱开后，侧移刚度和承载力都有较大幅度下降，这是因为墙板拉力场完全锚固在梁上，墙板有一部分区域不能发挥作用。
[0006]目前，国内外工程中采用的钢板剪力墙连接方式大多采用全焊接，在研究试验中多采用单鱼尾板全栓接的连接方式，而栓焊混合连接一般不被考虑。对比栓接和焊接，焊接会大幅增加人工成本、延长工期，而且焊缝质量不易保证，残余应力过大等问题也同时制约着钢板剪力墙的发展。栓接节点理论上拥有比焊接节点更好的延性，在大震作用下螺栓之间摩擦能消耗部分地震输入能量，但是栓接节点对构件加工精度有一定要求，精度不够的钢板剪力墙在后期难以安装。传统的栓接还容易发生“解纽扣”现象。
【发明内容】
[0007]本发明提出了一种新型的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其目的在于，利用高强螺栓有效地将钢板剪力墙与边缘构件(框架梁或框架柱)连接起来，并此节点的优点是，不仅能保证节点的传力性能，发挥钢板剪力墙良好的抗侧能力，而且可有效的减小孔隙间的累计误差，易于装配。采用多盖板连接不仅可增加有效摩擦面的数量，有效的增大临界摩擦力，而且可以很好的避免“解纽扣”现象。
[0008]无论哪类钢墙板，只要内嵌钢板存在拉力场效应，拉力场的开展及强度的分布就一定不均匀，对角拉力带最先屈服，此区域的螺栓(或焊缝)所受拉力最大，往中部逐渐变小。若采用栓接方式，则必须以摩擦型高强螺栓严格控制设计风荷载或小震作用下的滑移，且在墙板充分屈服之前临界摩擦力不应被克服。传统的栓接采用单鱼尾板和墙板进行连接，摩擦面则只是墙板与鱼尾板的接触面(单面)。而多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点将摩擦面的数量增加到两个(墙板与连接盖板、墙板与连接底板)，这样可以有效的增大临界摩擦力，保证墙板充分屈服在墙板滑移之前。
[0009]在中、大震作用下，若采用全焊接连接，角部焊缝容易撕裂，加之薄钢板剪力墙容易屈曲，震后的修复会异常困难。若采用传统栓接，角部螺栓滑移后，剪力墙角部孔壁拉伸，孔径变大，就容易产生“解纽扣”现象。
[0010]本发明所提出的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点很好的解决了以上问题。由于多盖板夹紧钢板剪力墙的设计有效的增加了钢板剪力墙摩擦面的数量，从而有效的增大了临界摩擦力，使螺栓更难滑移。即使螺栓滑移，孔壁拉伸，由于多盖板将剪力墙夹紧，也不可能发生“解纽扣”现象。由于连接底板焊接与梁底，为了保证连接底板的刚度，在连接底板的两端设置垂直加劲肋。这是为了如果钢板在受力过程中屈曲，连接底板也不会随着钢板屈曲而产生面外变形。震后修复则只需要松开螺栓，更换破坏的构件即可。
[0011]该发明的所有构件均在工厂加工，然后在实地进行栓接装配。该节点施工简单方便，工期短，降低造价，属于装配式钢结构。
[0012]本发明提出的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，包括框架梁(I)、盖板-框架连接螺栓(2)、连接底板(3)、钢板剪力墙(4)、连接盖板(5)、钢板剪力墙连接螺栓
(6)和框架柱(7)。其特征在于:
[0013]框架梁(I)和框架柱(7)进行竖直和水平向拼接，组成钢板剪力墙矩形框体;所述框架梁(I)的翼缘与通过连接盖板(5)、连接底板(3)与钢板剪力墙(4)连接;所述连接底板
(3)与连接盖板(5)布置在钢板剪力墙(4)的两侧并被夹紧;所述钢板剪力墙(4)与框架柱
(7)之间存在间距，两者并未直接接触。
[0014]框架梁(I)的翼缘与连接盖板(5)之间通过竖向布置的盖板-框架连接螺栓(2)进行连接；
[0015]框架梁(I)的翼缘与钢板剪力墙(4)之间通过水平布置的钢板剪力墙连接螺栓(6)进行连接；
[0016]所述框架梁(I)采用梁宽不小于200mm的普通H型钢，并在下翼缘一侧对应位置开大螺栓孔;所述连接底板(3)为两端带加劲肋的开孔钢板;所述钢板剪力墙(4)采用厚度为3-10mm的薄钢板;所述连接盖板(5)为焊接角钢;所述框架柱(7)为焊接箱型钢或标准方钢管或H型钢柱；
[0017]所述框架梁(I)翼缘一侧开大螺栓孔与多个连接盖板(5)通过盖板-框架连接螺栓
(2)栓接。
[0018]所述框架梁(I)翼缘另一侧与一个或多个连接底板(3)焊接。
[0019]所述连接底板(3)两端设置纵向加劲肋，总宽度不大于890mm且开螺栓孔数不大于9个，螺栓孔径均为正常螺栓孔径。
[0020]所述连接盖板(5)为焊接角钢，长度不大于290mm，长短边各开不超过三个正常孔径的螺栓孔，短边与框架梁(I)翼缘一侧栓接，长边和连接底板(3)夹紧钢板剪力墙(4)栓接。
[0021]所述相邻连接盖板(5)之间间隔不小于10mm。
[0022]所述钢板剪力墙(4)与所述框架梁(I)中心对齐，之间保证1mm的空隙。
[0023]所述钢板剪力墙(4)开设的螺栓孔径为大孔径。
[0024]所有构件及焊接工作均由工厂负责完成，现场仅进行装配施工。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙域示意图。
[0026]图2为本发明的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙域分解图。
[0027]图3为本发明的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点局部单元分解图。
[0028]图4为本发明的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点剖面细节图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0030]如图1、2所示，I一框架梁，2—盖板-框架连接螺栓，3—连接底板，4一钢板剪力墙，5—连接盖板，6—钢板剪力墙连接螺栓，7—框架柱。
[0031]本发明提出的预应力斜置多层折板钢板剪力墙，包括框架梁、盖板-框架连接螺栓、连接底板、钢板剪力墙、连接盖板、钢板剪力墙连接螺栓和框架柱。所述框架梁采用梁宽不小于200mm的普通H型钢，并在下翼缘一侧对应位置开大螺栓孔;所述连接螺栓为盖板-框架连接螺栓和钢板剪力墙连接螺栓，所述盖板-框架连接螺栓为垂直放置的高强螺栓，所述钢板剪力墙连接螺栓为水平放置的高强螺栓;所述连接底板为两端带加劲肋的开孔钢板；所述钢板剪力墙采用厚度为3-10mm的薄钢板;所述连接盖板为焊接角钢;所述框架柱为焊接箱型钢、标准方钢管或H型钢柱;所述框架梁与框架柱连接;所述框架梁翼缘与连接盖板连接;所述框架梁翼缘与连接底板连接;所述钢板剪力墙通过连接底板和连接盖板与框架梁连接;所述连接底板与连接盖板在所述钢板剪力墙两侧夹紧布置。
[0032]在上述的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点中，所述框架梁翼缘一侧开大螺栓孔与多个连接盖板通过盖板-框架连接螺栓栓接。所述框架梁翼缘另一侧与一个或多个连接底板焊接。所述连接底板两端设置纵向加劲肋，总宽度不大于890mm且开螺栓孔数不大于9个，螺栓孔径均为正常螺栓孔径。所述连接盖板为焊接角钢，长度不大于290mm，长短边各开不超过3个正常孔径的螺栓孔，短边与框架梁翼缘一侧栓接，长边和连接底板夹紧钢板剪力墙栓接。所述相邻连接盖板之间间隔不小于10mm。所述钢板剪力墙与所述框架梁中心对齐，之间保证1mm的空隙。所述钢板剪力墙开设的螺栓孔径为大孔径。所述钢板剪力墙不与框架柱连接。所有构件及焊接工作均由工厂负责完成，现场仅进行装配施工。
[0033]上述预应力斜置多层折板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。
[0034]本发明提出的多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点是根据两端连接钢板剪力墙的受力特性设计的，增加了钢板剪力墙的摩擦面数量，有效的提高的临界摩擦力，使螺栓更难滑移;改善了传统钢板剪力墙栓接难于安装，易“解扣”等问题;解决了传统焊接节点质量难以保证、残余应力过大、人工成本过高等问题;极大的强化了震后可修复功能。
[0035]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，易于保证质量，节省人力物力，降低造价。
【主权项】
1.一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:包括框架梁(I)、盖板-框架连接螺栓(2)、连接底板(3)、钢板剪力墙(4)、连接盖板(5)、钢板剪力墙连接螺栓(6)和框架柱(7); 框架梁(I)和框架柱(7)进行竖直和水平向拼接，组成钢板剪力墙矩形框体;所述框架梁(I)的翼缘与通过连接盖板(5)、连接底板(3)与钢板剪力墙(4)连接;所述连接底板(3)与连接盖板(5)布置在钢板剪力墙(4)的两侧并被夹紧;所述钢板剪力墙(4)与框架柱(7)之间存在间距，两者并未直接接触； 框架梁(I)的翼缘与连接盖板(5)之间通过竖向布置的盖板-框架连接螺栓(2)进行连接； 框架梁(I)的翼缘与钢板剪力墙(4)之间通过水平布置的钢板剪力墙连接螺栓(6)进行连接。2.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所述框架梁(I)采用梁宽不小于200mm的普通H型钢，并在下翼缘一侧对应位置开大螺栓孔;所述连接底板(3)为两端带加劲肋的开孔钢板;所述钢板剪力墙(4)采用厚度为3-10mm的薄钢板;所述连接盖板(5)为焊接角钢;所述框架柱(7)为焊接箱型钢或标准方钢管或H型钢柱。3.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所述框架梁(I)翼缘一侧开大螺栓孔与多个连接盖板(5)通过盖板-框架连接螺栓(2)栓接。4.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所述框架梁(I)翼缘另一侧与一个或多个连接底板(3)焊接。5.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所述连接底板(3)两端设置纵向加劲肋，总宽度不大于890mm且开螺栓孔数不大于9个，螺栓孔径均为正常螺栓孔径。6.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所述连接盖板(5)为焊接角钢，长度不大于290mm，长短边各开不超过三个正常孔径的螺栓孔，短边与框架梁(I)翼缘一侧栓接，长边和连接底板(3)夹紧钢板剪力墙(4)栓接。7.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所述相邻连接盖板(5)之间间隔不小于10mm。8.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所述钢板剪力墙(4)与所述框架梁(I)中心对齐，之间保证1mm的空隙。9.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所述钢板剪力墙(4)开设的螺栓孔径为大孔径。10.根据权利要求1所述的一种多盖板装配式两端连接钢板剪力墙节点，其特征在于:所有构件及焊接工作均由工厂负责完成，现场仅进行装配施工。
【文档编号】E04B2/60GK105926811SQ201610258514
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月23日
【发明人】张爱林, 张勋, 刘学春, 王艺萌, 李超
【申请人】北京工业大学