专利名称：中部栓接带缝钢板剪力墙及其加工制作方法
技术领域：
本发明属于结构工程技术领域，特别涉及一种中部栓接带缝钢板剪力墙及其加工 制作方法。
背景技术：
带缝钢板剪力墙的概念最早由日本学者Toko Hitaka等于2002年提出。其基本 原理是在钢板上开设若干竖缝，使竖缝间板带(亦称柱状部)类似受弯小柱一样工作，从 而将原非开缝钢板剪切为主的变形转化成带缝钢板弯曲为主的变形，这将大大提高带缝钢 板剪力墙的变形及耗能能力。带缝钢板剪力墙还具有刚度可调(通过开缝参数)、空间布局 灵活(不与框架柱而仅与框架梁连接)等优点，因此是一种理想的抗震构件。带缝钢板剪力墙可不与框架柱而仅与框架梁连接，因此与交叉支撑等传统抗侧力 构件相比，其更便于建筑上门窗洞口的开设。而与框架梁连接时，为使其施工安装方便(尤 其避免现场仰焊)，现场须采取高强摩擦型螺栓连接。采取高强摩擦型螺栓连接还可通过螺栓的终拧时间来减少剪力墙承受楼板和墙 体所传来的竖向荷载，避免剪力墙因承受竖向荷载过大而失稳，从而大大提高其适用的建 筑总层数。带缝钢板剪力墙与框架梁通过高强摩擦型螺栓连接的另一个好处是方便其地震 破坏后的更换。如中国专利申请号CN200710175263. 6的“分区块式无粘结防屈曲钢板剪力 墙”、中国专利申请号CN200410091547.3的“防屈曲耗能钢板剪力墙”、中国专利申请号 CN200710175264. 0的“无粘结加劲肋钢板剪力墙”所公开的技术方案中，钢板剪力墙不仅与 框架梁连接，而且还与框架柱相连，而且不管与柱还是梁连接均未采取螺栓连接，而是采取 现场焊接。上述专利钢板剪力墙与框架的连接方式不仅现场施工较为麻烦，而且对竖向荷载 的避免也不方便、也不便于地震破坏后的拆换，同时与框架柱直接相连不便于建筑上门窗 洞口的开设。综上所述，带缝钢板剪力墙与框架梁采取现场高强摩擦型螺栓连接是使其具有较 其它类型抗侧力构件更大优势的重要保证。因此，带缝钢板墙与框架的连接需采用高强摩 擦型螺栓。带缝钢板墙与框架梁通常在两端采用高强摩擦型螺栓连接。但相关试验及分析表 明带缝钢板墙角部由于分担较大的倾覆力矩及水平剪力，因此角部的高强摩擦型螺栓容 易发生滑移。如中国专利申请号CN200810034318. 6的“两边连接大间距开竖缝组合钢板剪力 墙”、中国专利申请号CN200810034317. 1的“大高宽比组合钢板剪力墙”、中国专利申请号 CN200810034316. 7的“两边连接组合钢板剪力墙”及中国专利申请号CN200810032322. 9的 “钢龙骨约束开竖缝钢板剪力墙”，上述专利中钢板剪力墙与框架梁的螺栓连接部位在上、 下两端，且未采取针对螺栓滑移的专门措施如加强角部螺栓密度，加强带竖缝主钢板边缘加劲以防止角部失稳诱发螺栓滑移等。通过1 :1的模型试验及相关数值模拟分析表明，上述专利中钢板剪力墙与框架梁 的螺栓连接形式容易发生滑移。螺栓滑移不仅会带来用户难以承受的巨大噪音，而且还会 引起或加剧带缝钢板墙的角部失稳进而导致带缝钢板剪力墙抗震性能的较大损失，因此必 须予以克服。另外，从经济及加工简便角度出发，带缝钢板剪力墙通常仅在主钢板的四周采用 加劲即形成边缘加劲系统，而对其面内不进行加劲，因此带缝钢板剪力墙中部不可避免地 会发生平面外屈曲变形，过早或过大的带缝钢板墙面外屈曲变形会降低其抗震性能和使用 性能，因此若能提出对带缝钢板墙中部屈曲变形有抑制作用的新构造是极其有价值的。
发明内容
本发明的目的是提出一种中部栓接带缝钢板剪力墙及其加工制作方法，不仅解决 带缝钢板剪力墙端部栓接时易出现高强螺栓滑移，同时控制钢板墙中部面外屈曲变形过早 或过大的问题。本发明的技术方案是，本发明将通常位于端部的带缝钢板剪力墙与框架梁的螺栓连接部位移至中部。结 合采用T形夹板连接带缝钢板墙，在中部形成横向加劲，抑制带缝钢板墙在中部的面外屈 曲变形。具体地，本发明的中部栓接带缝钢板剪力墙，其上下端分别与框架梁直接相连；其 包括两片带竖缝钢板，每片带竖缝钢板纵向边缘设加劲，两片带竖缝钢板上下布置，二者之 间留有一调整竖向安装误差的间隙；上下两片带竖缝钢板在靠近的一端沿长度方向开设两 排螺栓孔；两块夹板，沿长度方向开设两排与两片带竖缝钢板螺栓孔对应的连接通孔，并分 别通过螺栓夹设连接呈上下布置的两片带竖缝钢板。又，所述两片带竖缝钢板的纵向边缘加劲采用型钢。所述加劲的型钢截面为槽形、 或工形、或矩形等。所述位于带缝钢板墙中部的两块夹板外侧面中线沿长度方向加设腹板，使该夹板 呈T形。进一步，本发明所述的两片带竖缝钢板纵向边缘加劲的各个侧面分别用连接板连 接。所述连接板与加劲侧面采用贴焊连接方式，从而使得纵向边缘加劲(型钢)得以连续 以保证两片带竖缝钢板的共同工作。所述两片带竖缝钢板与T型夹板相接触的部位采取抛丸处理以形成摩擦面，所述 连接两片带竖缝钢板与T形夹板的螺栓为高强摩擦型螺栓。本发明的中部栓接带缝钢板剪力墙的加工制作及安装主要步骤为将上片带竖缝 钢板与上框架梁在工厂焊接好，并通过螺栓和两块夹板现场夹设连接下片带竖缝钢板；两 片带竖缝钢板纵向边缘均设型钢加劲；上、下两片带竖缝钢板通过夹板和螺栓连接好后一 并吊装就位，调整位置后采取现场贴焊方式将所述的两片带竖缝钢板纵向边缘型钢加劲用 连接板连接，从而使两片剪力墙的纵向边缘加劲得以连续；最后将下片带竖缝钢板的下端 部与下框架钢梁现场焊接好。进一步，带竖缝钢板下端部与下框架梁的现场焊接在主框架安装完毕或若干层带竖缝钢板安装完毕后、楼板浇注之前实施。本发明采取上述构造措施及加工制作方法的原理解析如下1)带缝钢板墙在中部所受倾覆力矩较上下两端小得多，因此将螺栓连接部位移 至中部可避免或减缓倾覆力矩造成的螺栓竖向滑移，考虑到竖向滑移是造成连接螺栓滑移 的主因，从而螺栓移至中部可防止连接夹板和两片带缝钢板剪力墙的高强摩擦型螺栓的滑 移。2)将螺栓连接部位移至中部，T形夹板对于带缝钢板墙而言，相当于在中部形成 了一道横向加劲作用，显然能够抑制带缝钢板墙在中部的面外屈曲变形，因此可防止或延 缓带缝钢板剪力墙的平面外屈曲。3)将夹板做成T型钢形式有利于提高夹板的面外刚度，从而有效约束带缝钢板墙 中部的面外屈曲变形。4)上片剪力墙在工厂焊接，下片剪力墙在现场焊接，可以保证带缝钢板剪力墙运 输、吊装和安装的简单可行。5)可通过上下两片剪力墙其中一片的螺栓孔开设成沿竖向的长圆形孔，从而保证 在下片剪力墙下端焊接后依然可通过长圆形孔的竖向滑移来避免带缝钢板剪力墙承受过 大的竖向荷载，避免其过早失稳而破坏。本发明的有益效果由于本发明将带竖缝钢板的高强螺栓连接部位移至倾覆力矩大大减少的中部区 域，而带竖缝钢板的两端与钢梁采取焊接形式，使得带缝钢板墙的螺栓滑移问题得到了较 大缓解，从而采取简单的螺栓布置便能克服其滑移，避免了为防止螺栓滑移而增加的大量 构造费用。螺栓滑移的克服或延缓不仅会避免滑移所带来的令用户难以承受的巨大噪音，而 且还可避免或减轻因螺栓滑移所造成的带缝钢板剪力墙角部失稳问题，保证了带缝钢板剪 力墙的良好抗震性能。同时，螺栓连接部位移至中部且夹板采取T形钢形式，即相当于在带缝钢板墙中 部形成了一道较强的横向加劲作用，此横向加劲可大大抑制或减缓钢板墙中部的面外屈曲 变形，从而对带缝钢板剪力墙的构件性能尤其是延性及耗能能力有显著提高作用。此外，带缝钢板墙一分为二，有利于其加工制作以及运输安装。上片带竖缝钢板与 上框架梁工厂焊接，下片带竖缝钢板与下框架梁现场焊接，中部通过长圆形螺栓孔调节竖 向荷载的承受量，使得中部拴接带缝钢板剪力墙的加工制造、现场吊装和安装均较为简单 方便。
图1为本发明一实施例中上下两片带竖缝钢板的示意图；图2a 图2c为本发明一实施例中带竖缝钢板纵向边缘加劲的示意图；图3a、图3b为本发明一实施例中T形夹板的示意图；图4a为本发明中部栓接带缝钢板剪力墙一实施例的构造图；图4b为图4a的A-A剖视图。
具体实施例方式参见图1 图4b，本发明的中部栓接带缝钢板剪力墙，其上下端分别连接上、下框 架梁9、9’ ；其包括，上下两片带竖缝钢板1、2，每片带竖缝钢板纵向边缘设加劲3、4，两片带 竖缝钢板1、2上下布置，两者之间留有一调整竖向安装误差的间隙；上下两片带竖缝钢板 1、2在靠近的一端沿长度方向开设螺栓孔101、201 ；两块夹板5、6，沿长度方向也开设两排 与两片带竖缝钢板1、2螺栓孔101、201对应的连接孔501、601，分别通过高强摩擦型螺栓7 夹设连接呈上下布置的两片带竖缝钢板1、2 ；所述的夹板5、6外侧面中线沿长度方向加设 腹板502、602，使该夹板呈T形。本发明所述上下两片带竖缝钢板1、2纵向边缘加劲3、4各侧面分别用连接板8、8’ 连接，连接板与加劲侧面采用贴焊连接方式。参见图2a 图2c，所述带竖缝钢板1纵向边缘的加劲3采用型钢，型钢截面为槽 形、或工形、或矩形。 具体制作及施工安装方法如下对上下两片主钢板进行竖缝开设(缝段采取圆弧过渡)及螺栓开孔，并对其纵向 边缘焊接矩形管加劲；然后将上片带竖缝钢板在工厂与上框架钢梁焊接好；运至安装现场 后，通过两T形夹板及螺栓夹设连接下片带竖缝钢板，然后将上钢梁与带竖缝钢板一并吊 装就位，待带缝钢板剪力墙与框架的相对位置调整好后，采取现场贴焊方式将所述两片带 竖缝钢板纵向边缘型钢加劲用连接板连接，从而使两片带竖缝钢板的纵向边缘加劲得以连 续；在主框架安装完毕或若干层带竖缝钢板安装完毕后、楼板浇注之前将下片带竖缝钢板 下端与下框架梁在现场焊接好。两片带竖缝钢板之间以及T形夹板与边缘加劲(型钢)之间留有一定安装间隙。 夹板与带竖缝钢板接触表面采取抛丸处理以形成摩擦面。综上所述，本发明将带竖缝钢板的高强螺栓连接部位移至倾覆力矩大大减少的中 部区域，带竖缝钢板的两端与上下框架钢梁采取焊接形式连接，使带缝钢板墙的螺栓滑移 问题得到了较大缓解，避免了为防止螺栓滑移而增加的大量构造费用。螺栓滑移的克服或 延缓不仅避免了滑移所带来的巨大噪音，而且还避免或减轻了因滑移所造成的带缝钢板剪 力墙角部失稳问题。同时，T形夹板相当于在带缝钢板墙中部形成了一道较强的横向加劲， 该加劲能大大减少带缝钢板墙在中部的平面外屈曲变形，从而对抗震性能有显著提高。
权利要求
中部栓接带缝钢板剪力墙，其上下端分别连接上下框架梁；其特征是，其包括两片带竖缝钢板，每片带竖缝钢板纵向边缘设加劲，两片带竖缝钢板上下布置，两者之间留有一调整竖向安装误差的间隙；两片带竖缝钢板在相对的一端沿长度方向开设螺栓孔；两块夹板，沿长度方向也开设两排与两片带竖缝钢板螺栓孔对应的连接孔，并分别通过螺栓夹设连接呈上下布置的两片带竖缝钢板。
2.如权利要求1所述的中部栓接带缝钢板剪力墙，其特征是，所述每片带竖缝钢板的 纵向边缘加劲采用型钢。
3.如权利要求1所述的中部栓接带缝钢板剪力墙，其特征是，所述的夹板外侧面中线 沿长度方向加设腹板，使该夹板呈T形。
4.如权利要求1所述的中部栓接带缝钢板剪力墙，其特征是，所述的两片带竖缝钢板 纵向边缘加劲的各侧面分别用连接板连接。
5.如权利要求4所述的中部栓接带缝钢板剪力墙，其特征是，所述的两片带竖缝钢板 纵向边缘加劲各侧面与连接板的连接采用贴焊方式。
6.如权利要求1或2所述的中部栓接带缝钢板剪力墙，其特征是，所述加劲的型钢截面 为槽形、或工形、或矩形。
7.如权利要求1所述的中部栓接带缝钢板剪力墙，其特征是，所述螺栓为高强摩擦型 螺栓。
8.中部栓接带缝钢板剪力墙的加工制作方法，将上片带竖缝钢板与上框架梁焊接好， 并通过螺栓和两块夹板夹设连接另一片带竖缝钢板，两片带竖缝钢板纵向边缘设加劲；两 片带竖缝钢板连接好后与框架梁一并吊装就位，待位置调整好后，采取现场贴焊方式将所 述的两片带竖缝钢板纵向边缘的加劲用连接板连接，使两片剪力墙的纵向边缘加劲得以连 续；最后将带竖缝钢板下端部与下框架钢梁现场焊接好。
9.如权利要求8所述的中部栓接带缝钢板剪力墙的加工制作方法，其特征是，带竖缝 钢板下端部与下框架梁的焊接在主框架安装完毕或若干层带竖缝钢板安装完毕后、楼板浇 注之前实施。
全文摘要
中部栓接带缝钢板剪力墙及其加工制作方法，该带缝钢板剪力墙包括，两片带竖缝钢板，每片带竖缝钢板纵向边缘设型钢加劲，两片带竖缝钢板上下布置，两者之间留有一调整竖向安装误差的间隙；两块T形夹板，通过螺栓连接呈上下布置的两片带竖缝钢板。本发明将带缝钢板墙的高强螺栓连接部位移至倾覆力矩大大减少的中部区域，带缝钢板墙与上下框架钢梁采取焊接连接，使带缝钢板墙的螺栓滑移问题得到了较大缓解，避免为防止螺栓滑移而增加的大量构造费用。螺栓滑移的克服或延缓不仅避免了滑移所带来的巨大噪音，而且还避免或减轻因滑移所造成的带缝钢板剪力墙角部失稳问题。同时，T形夹板在带缝钢板墙中部形成了一道较强的横向加劲，抗震性能显著提高。
文档编号E04B2/56GK101967862SQ20091005551
公开日2011年2月9日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者李自刚, 杨阿娜, 沈凯, 蒋路, 陈以一 申请人:宝山钢铁股份有限公司;同济大学