专利名称：混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙的制作方法
技术领域：
本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙。
背景技术：
屈曲约束钢板剪力墙是一种性能良好的抗震构件，但在目前的工程应用中，通常只考虑钢板剪力墙对结构抗侧刚度的贡献，不考虑在中震和大震时的耗能功能，而且在形状上多为规则的矩形构件，且钢板这一核心抗震材料由同一材料构成。此外，提供约束的混凝土板也多为预制板件，对加工的平整度要求较高。本发明针对上述问题提出一种新型的低屈服点钢板耗能剪力墙，钢板的中间截面缩小，并由低屈服点钢材制成，钢板两端截面相对中间截面放大，且由屈服点比中间截面高的钢材制成。在小震时，钢板墙可提供足够的抗侧刚度；大震和中震时，端部放大部分因为具有较高的承载力，可以保证不出现根部撕裂等破坏，确保中间截面缩小的低屈服点钢发挥出良好的低周疲劳和延性性能，吸收地震能量，提供耗能功能。同时，在混凝土板和钢板之间有无粘结材料，且混凝土板采用半预制方式制成，可以保证混凝土板充分发挥出钢板的面外屈曲约束作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，该剪力墙在正常使用及小震情况下提供结构抗侧刚度，在中震和大震情况下提供耗能功能。本发明采用以下技术方案一种混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，包括钢板墙、钢板墙在沿水平方向上两侧各设混凝土板，钢板墙上下两侧连接框架梁构件，所述钢板墙包括上、下第一钢板， 及连接上、下第一钢板的第二钢板，所述第二钢板在沿水平方向上的宽度小于第一钢板，所述第二钢板为低屈服点钢板。优选地，第一、第二钢板之间的连接边界为圆弧过渡。进一步地，所述钢板墙与混凝土板之间设有软玻璃板。优选地，所述软玻璃板上铺设钢筋，钢筋通过钢垫块垫起并与软玻璃板保持间隙， 垫块上还设有槽钢，螺栓穿过钢板墙、垫块和槽钢，将钢板墙、软玻璃板和混凝土板连接。进一步地，所述钢板墙上的第一、第二钢板均设有螺栓穿孔，其中第一钢板上的螺栓穿孔为沿水平方向延伸的长圆孔，第二钢板上的螺栓穿孔为圆孔。优选地，所述软玻璃板厚1mm，钢筋与软玻璃板的间隙距离为10mm。进一步地，所述槽钢和混凝土板上置钢丝网。进一步地，所述框架梁构件包括顶梁，顶梁下设对称角钢，钢板墙顶端插于对称角钢中，并与顶梁连接。进一步地，所述框架梁构件还包括底梁，钢板墙底端与底梁连接。
优选地，所述第一、第二钢板间为对接焊接，对接焊缝打磨平整。本发明涉及的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，在钢板墙的两侧用混凝土板约束，在钢板的中间部位使用低屈服点钢，可以在正常使用时提供结构抗侧刚度，在地震时提供耗能作用。同时，将钢板墙的中间部位截面减小，把屈服截面从延性低、容易发生破坏的端部区域，移到钢板墙的中间部位，使结构的耗能性能更为良好。本发明还可以保证钢板不发生面外屈曲，实现理想的抗震和耗能性能，成为结构中的受力构件，同时，在建筑上也可以代替普通墙，不占用建筑使用空间，且混凝土板还可作为钢板的防火保护。
图1为本发明涉及的混凝土约束低屈服点钢板耗能剪力墙中钢板墙的结构示意图。图2为本发明涉及的混凝土约束低屈服点钢板耗能剪力墙中钢板墙的另一种实施例的结构示意图。图3为图2中A圈的放大示意图。图4为本发明涉及的混凝土约束低屈服点钢板耗能剪力墙中螺栓连接的结构示意图。图5为本发明涉及的混凝土约束低屈服点钢板耗能剪力墙中混凝土板配筋的示意图。图6为本发明涉及的混凝土约束低屈服点钢板耗能剪力墙的结构示意图。图7为图6的侧视图。其中2.顶梁8.圆弧过渡区
3.底梁9.(钢板墙)底端
4.混凝土板10(钢板墙)顶端
5.钢板墙11>12.角钢
6.第一钢板13长圆孔
7.第二钢板14圆孔
15对接焊缝27.钢丝网
23螺栓28.槽钢24,25.软玻璃板 29.垫块26.钢筋
具体实施例方式结合图6-7与图1，为本发明涉及的混凝土板低屈服点钢板耗能剪力墙的结构示意图。包括框架梁构件(包括顶梁2和底梁3)、混凝土板4、钢板墙5。混凝土板4设于钢板墙5水平方向上两侧，钢板墙5上下两侧连接框架梁构件。见图1，所述钢板墙5包括上、 下第一钢板6和第二钢板7，第二钢板7位于上、下第一钢板6之间，连接上、下第一钢板6。 第一钢板6和第二钢板7之间用对接焊缝15连接，焊接后，需将焊缝打磨平整。第一钢板 6用普通钢材制成，第二钢板7用低屈服点钢制成，共同构成钢板墙5。(低屈服点钢为钢材屈服点低于Q235，如在本实施例中，第一钢板6采用Q215，第二钢板7采用Q345。)第二钢板7在沿水平方向上的宽度比第一钢板6的宽度小，相当于把钢板墙5中间部分的截面减少。第一钢板6到第二钢板7之间的连接边界，即截面变化的地方设有圆弧过渡区8，见图1，这里也可以是直斜边过渡区，见图2、3。钢板墙5的底端9通过焊接连接在框架底梁 3上，顶端10有两根且对称的角钢11、12与框架顶梁2焊接连接，钢板墙顶端10夹在角钢 11、12中间，并焊接在两根角钢11、12上。见图4，钢板墙5两侧有混凝土板4，通过普通螺栓23穿过第一、第二钢板6、7上的螺栓穿孔实现夹紧钢板墙5。其中第一钢板6上的螺栓穿孔为在水平方向上延伸的长圆孔 13，第二钢板7上的螺栓穿孔为圆孔14。混凝土板4和钢板墙5之间有软玻璃板M、25 (即 PVC透明软板)，使混凝土板4和钢板不发生直接接触。长圆孔13可以使钢板相对于混凝土板4发生变形，不与混凝土板4产生相互作用，使得混凝土板4在钢板受力变形时，能始终提供钢板面外约束变形。中间的圆孔14则可以在钢板制作时，准确定位混凝土板4。结合图4、图5，为增加混凝土板4的强度，在混凝土板4底配双向钢筋沈，在混凝土板4顶配钢丝网27，同时布置槽钢观，将夹紧混凝土的螺栓23连在一起，以增强混凝土板4对钢板面外变形的约束能力。槽钢观下设有垫块四，使槽钢观距混凝土表面隔开一定距尚。本发明涉及的剪力墙可以保证钢板不发生面外屈曲，实现理想的抗震和耗能性能，成为结构中的受力构件，同时，在建筑上也可以代替普通墙，不占用建筑使用空间，且混凝土板还可作为钢板的防火保护。本发明通过低屈服点钢以及中间截面缩减的结构，可以改善钢板墙的延性，将屈服截面从延性低的区域下移到耗能好、延性高的钢板中间部位，避免连接处的局部破坏发生在钢板整体屈曲之前，也能使构件的滞回曲线饱满，具有良好的耗能性能。通过试验研究表明，此种低屈服点屈曲约束钢板剪力墙滞回曲线稳定、耗能能力好，布置灵活。本发明的制作过程如下根据建筑布置及结构受力要求，确定低屈服点屈曲约束钢板剪力墙的规格。将第一钢板6和第二钢板7切割成需要的形状，在预先设计好的位置开好螺栓穿孔，包括第一钢板6上的长圆孔13和第二钢板7上的圆孔14。将其用对接焊缝 15焊接成钢板墙5，将焊缝表面打磨平整。在钢板墙5(沿水平方向)两侧分别铺一层Imm 厚的软玻璃板对、25。在软玻璃板24、25上铺设底层钢筋沈，将底层钢筋沈垫起距软玻璃表面10mm。放好垫块四，在垫块四上放置好槽钢28，然后用螺栓23将钢板墙5、垫块四以及槽钢观连接拧紧，见图4。其中，钢垫块四可用若干块钢板叠合而成(如，40mm厚垫块可由4块IOmm厚垫板叠合而成)。然后在槽钢28上放置好钢丝网27，浇筑混凝土(槽钢观与混凝土板4顶端应平齐)。先浇好一侧，等混凝土凝固后将构件反过来，浇筑另一侧 (两侧混凝土板4厚度均为90mm，标号C30)。现场安装时，先在顶梁2上焊上角钢11，同时将钢板墙底端9焊接在底梁3上，再将角钢12焊在顶梁2上，与角钢11 一起贴紧钢板墙顶端10。钢板墙5和角钢11、12可以先局部点焊，等上部结构安装快结束时，再将角钢11、12 与钢板墙5焊接在一起。这样可以最大程度的避免钢板墙5承受竖向荷载。本发明可取代混凝土剪力墙，并广泛用于各种钢结构框架和混凝土框架结构中。
权利要求
1.一种混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，包括钢板墙(5)、钢板墙(5)在沿水平方向上两侧各设混凝土板G)，钢板墙( 上下两侧连接框架梁构件，其特征是所述钢板墙(5)包括上、下第一钢板(6)，及连接上、下第一钢板(6)的第二钢板(7)，所述第二钢板 (7)在沿水平方向上的宽度小于第一钢板(6)，所述第二钢板(7)为低屈服点钢板。
2.根据权利要求1所述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是第一、第二钢板(6、7)之间的连接边界为圆弧过渡。
3.根据权利要求1所述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是所述钢板墙( 与混凝土板(4)之间设有软玻璃板04、25)。
4.根据权利要求3述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是所述软玻璃板(M、25)上铺设钢筋( )，钢筋06)通过垫块09)垫起并与软玻璃板(M、25)保持间隙，垫块(29)上还设有槽钢( )，螺栓(23)穿过钢板墙(5)、垫块(29)和槽钢⑶)，将钢板墙(5)、软玻璃板(24,25)和混凝土板(4)连接。
5.根据权利要求4述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是所述钢板墙(5)上的第一、第二钢板(6、7)均设有螺栓穿孔，其中第一钢板(6)上的螺栓穿孔为水平方向上延伸的长圆孔(13)，第二钢板(7)上的螺栓穿孔为圆孔(14)。
6.根据权利要求5述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是所述软玻璃板04、25)厚1mm，钢筋Q6)与软玻璃板04、25)的间隙距离为10mm。
7.根据权利要求6述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是所述槽钢 (28)和混凝土板(4)上置钢丝网(27)。
8.根据权利要求1述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是所述框架梁构件包括顶梁⑵，顶梁(2)下设对称角钢(11、12)，钢板墙顶端(10)插于对称角钢(11、 12)中，并与顶梁(2)连接。
9.根据权利要求8述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是所述框架梁构件还包括底梁(3)，钢板墙底端(9)与底梁C3)连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，其特征是所述第一、第二钢板(6、7)间为对接焊接，对接焊缝(1 打磨平整。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土板约束低屈服点钢板耗能剪力墙，包括钢板墙、钢板墙在沿水平方向上两侧各设混凝土板，钢板墙上下两侧连接框架梁构件，所述钢板墙包括上、下第一钢板，及连接上、下第一钢板的第二钢板，所述第二钢板在沿水平方向上的宽度小于第一钢板，所述第二钢板为低屈服点钢板。本发明可以在正常使用时提供结构抗侧刚度，在地震时提供耗能作用。同时，将钢板墙的中间部位截面减小，把屈服截面从延性低、容易发生破坏的端部区域，移到钢板墙的中间部位，使结构的耗能性能更为良好。
文档编号E04B2/56GK102182261SQ20111007913
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者刘学亮, 孙飞飞, 李国强, 陆烨 申请人:同济大学