一种新型钢板剪力墙的制作方法

本发明属于钢结构设施技术领域，特别是涉及一种新型钢板剪力墙。

背景技术：

近年来，随着2008年“5.12汶川地震”、2011年“3.11东日本地震”以及2015年“4.25尼泊尔地震”等一系列强烈地震的发生，地球已经进入地震多发期。强烈地震引起建筑物的持续剧烈振动，严重时将会造成建筑物的破坏，甚至倒塌，造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此，工程结构的地震、减震技术研究已然成为土木工程研究领域的热点与难点。在工程结构设计过程中，最基本的抗震思想是设置多道“抗震防线”来保证主体结构的安全，而剪力墙、支撑等水平抗侧力构件往往被用作第一道“防线”，这些构件结构提供水平抗侧刚度的同时，吸收并消耗输入到结构中的能量，保护主题结构免受损坏。

在强烈地震等水平低周往复循环荷载作用下，薄钢板剪力墙内积累了较大的弹塑性屈曲变形；每当反向加载时，均需先将内嵌钢板拉直，拉力带才能形成并承担水平荷载；在拉直内嵌钢板的过程中，剪力墙的抗侧刚度较小，形成了一段侧向位移持续增加，而承载力不变甚至降低的刚度软化阶段，且弹塑性屈曲变形越大，改软化阶段越长，反映在钢板剪力墙的滞回曲线上即为严重的捏缩现象，削弱了其耗能能力。另外，薄内嵌钢板甚至可能在强风等常见水平荷载作用是发生弹性屈曲，其在两个方向屈曲波形变换时所带来的巨大噪音，将严重影响住宅或写字楼等民用建筑的舒适度。为此学者提出了多种抑制薄板剪力墙剪切屈曲或减少其面外屈曲变形的构造措施，以达到提高钢板剪力墙耗能能力以及结构使用性能目的。常用的方法是在内嵌板两侧设置加劲肋或混凝土板。

加劲肋与内嵌钢板常采用焊接连接，然而薄钢板上大量的焊接工作将增加施工难度，而且焊接过程中在焊接钢板上产生的残余应力和变形对剪力墙受力性能也有较大的削弱。焊接加劲肋与内嵌钢板共同承担水平荷载，不仅将使加劲肋承受反复屈曲而过早破坏，不能内嵌钢板提供持续、稳定的面外约束，且当加劲肋设置过多时，还将影响钢板剪力墙的变形性能。内嵌钢板两侧设置混凝土板可有效抑制屈曲而过早破坏，不能为内嵌钢板提供持续、稳定的面外约束，且当加劲肋设置过多时，还将影响钢板剪力墙的变形性能。内嵌钢板两侧设置混凝土板可抑制屈曲使其通过面内剪切抵抗水平荷载。但混凝土板将显著增加结构的自重和施工周期，不利于发挥钢结构加工、运输方便，施工速度快等优点。另外，混凝土板还将造成剪力墙刚度突变，使其与周边框架连接处易剪断，进而导致结构承载力突然降低，甚至引发结构倒塌。

提出一类既可有效地抑制内嵌钢板剪切屈曲，提高剪力墙的耗能能力和使用性能，又可发挥全钢结构易快速工业化生产和装配式施工等优点的剪力墙，不仅可用作多、高层新建结构的主要抗侧构件，还可用于既有结构的抗震或抗风加固及灾后快速修复，具有较高的理论价值和工程应用需求。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种新型钢板剪力墙，该结构克服了混凝土板做约束板造成的剪力墙刚度突变，无法满足快速施工，装配式要求等问题，减小了内嵌钢板变形对约束板的破坏，延长约束板寿命，约束板可重复使用。

本发明采用的技术方案如下：

一种新型钢板剪力墙，包括框架柱、框架梁、内嵌钢板、内嵌钢板通孔、连接角钢、竖向连接螺栓、横向连接螺栓、无粘结板、无粘结板通孔、护圈、约束板、约束板通孔、连接螺栓、连接螺母、焊缝、连接板、加强板、十字加劲肋；

墙体四周为框架柱与框架梁连接围成的钢框架，在钢框架内，内嵌钢板顶面与框架梁底面紧贴；在内嵌钢板左侧，连接角钢的顶面与框架梁的底面紧挨，连接角钢的侧面与内嵌钢板的左侧壁紧挨，角钢与框架梁通过竖向连接螺栓垂直穿过角钢的顶面与框架梁的底面连接固定；在内嵌钢板右侧，连接板顶面与框架梁底面紧挨，连接板与框架梁通过焊缝连接固定，连接板侧面与内嵌钢板右侧壁紧贴，横向连接螺栓依次穿过连接板、内嵌钢板、连接角钢侧面；沿内嵌钢板竖直方向，距离连接板底面、连接角钢底面2-3cm处，分别设置有两块无粘结板，两块无粘结板紧贴内嵌钢板的左右两侧；无粘结板的外侧设置有约束板，两块约束板紧挨无粘结板侧壁，约束板以对角线为对称轴，对角线两侧约束板面呈微弧形上翘，相邻约束板对角线的两个角为上翘高度最高点，约束板对角线为最低点，约束板面与无粘结板面接触面积为85％-90%；在约束板对角线处、紧贴约束板板面设置有加强板，加强板长度方向边缘距离约束板边缘15-20cm，加强板的宽度为30-40cm，加强板的厚度为1.0-1.5cm，加强板与约束板之间设置有十字加劲肋，十字加劲肋之间间隔为20-25cm；

在约束板表面距离约束板四周边缘10-15cm处，设置有直径5-7cm的约束板通孔，相邻约束板通孔之间距离30-35cm；在约束板表面对角线上，设置有直径5-7cm的约束板通孔，相邻约束板通孔之间距离30-40cm；无粘结板表面距离无粘结板四周边缘10-15cm处，设置有直径5-7cm的无粘结板通孔，相邻无粘结板通孔之间距离30-35cm；无粘结板表面的对角线上，设置有直径5-7cm的无粘结板通孔，相邻无粘结板通孔之间距离30-40cm，无粘结板通孔孔壁包有护圈，护圈紧贴无粘结板通孔侧壁，并延伸至距离无粘结板通孔边缘4-5cm；在内嵌钢板表面距离内嵌钢板四周边缘10-15cm处，设置有直径5-7cm的内嵌钢板通孔，相邻内嵌钢板通孔之间距离30-35cm；在内嵌钢板表面对角线上，设置直径5-7cm的内嵌钢板通孔，相邻内嵌钢板通孔之间距离30-40cm；连接螺栓依次穿过左侧的约束板通孔、左侧的无粘结板通孔、内嵌钢板通孔、右侧的无粘结板通孔、右侧的约束板通孔、连接螺母，连接螺母穿过连接螺栓杆身，并通过螺纹拧死，连接螺栓直径3-5cm，连接螺栓可在约束板通孔、无粘结板通孔、内嵌钢板通孔内绕孔壁四周运动，避免约束板参与分担水平荷载，约束板与内嵌钢板产生预压应力，连接螺母与约束板侧壁产生的摩擦力为10-20mpa；内嵌钢板底面与框架梁顶面紧贴，在内嵌钢板左侧，连接角钢底面与框架梁顶面紧挨，角钢与框架梁通过竖向连接螺栓垂直穿过角钢底面、框架梁顶面固定连接，连接角钢侧面与内嵌钢板左侧壁紧挨；在内嵌钢板右侧，连接板底面与框架梁顶面紧挨，连接板与框架梁通过焊缝固定，连接板侧面与内嵌钢板右侧壁紧贴；横向连接螺栓依次穿过连接板、内嵌钢板、连接角钢侧面。

进一步地，所述的无粘结板采用橡胶材质，厚度3-5cm。

进一步地，所述的护圈采用铝合金，厚度1-1.5cm，护圈的抗剪强度40-50mpa。

进一步地，所述的连接螺栓直径大于约束板通孔、无粘结板通孔、内嵌板通孔1-2cm，连接螺栓抗剪强度80-100mpa。

进一步地，所述的约束板采用高强钢。

本发明的有益效果：

本发明的有益效果是改善了传统约束板的缺点，加快了施工速度，提高装配化程度，连接螺栓可在通孔内环孔壁运动，避免约束板参与分担水平荷载，针对拉应力带主要产生的变形；连接螺栓在对角线布置，优化工作性能，节省材料；约束板对角线两侧约束面呈微弧形，加强板与十字加劲肋避免约束板局部破坏，对内嵌钢板拉应力带位置施加预压应力，提高内嵌钢板工作性能，减小了内嵌钢板变形对约束板的破坏，延长约束板寿命，约束板可重复使用。

附图说明

图1为新型钢板剪力墙结构平面图。

图2为图1的a-a剖面图。

图3为图1的b-b剖面图。

图4为连接螺栓穿过新型钢板剪力墙的详细示意图。

图5为加强板与十字加劲肋结构图。

图中，1为框架柱；2为框架梁；3为内嵌钢板；3-1为内嵌钢板通孔；4为连接角钢；5为竖向连接螺栓；6为横向连接螺栓；7为无粘结板；7-1为无粘结板通孔；7-2为护圈；8为约束板、8-1为约束板通孔；9为连接螺栓；10为连接螺母；11为焊缝；12为连接板；13为加强板；14为十字加劲肋。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1：如图1～图5所示，新型钢板剪力墙的墙体四周为框架柱1与框架梁2连接围成钢框架，在钢框架内，内嵌钢板3顶面与框架梁2底面紧贴；在内嵌钢板3左侧，连接角钢4的顶面与框架梁2的底面紧挨，连接角钢4的侧面与内嵌钢板3的左侧壁紧挨，角钢4与框架梁2通过竖向连接螺栓5垂直穿过角钢4的顶面与框架梁2的底面连接固定；在内嵌钢板3右侧，连接板12顶面与框架梁2底面紧挨，连接板12与框架梁2通过焊缝11连接固定，连接板12侧面与内嵌钢板3右侧壁紧贴，横向连接螺栓6依次穿过连接板12、内嵌钢板3、连接角钢4侧面，连接螺栓6直径大于约束板通孔8-1、无粘结板通孔7-1、内嵌板通孔3-11-2cm，连接螺栓6抗剪强度80-100mpa；沿内嵌钢板3竖直方向，距离连接板12底面、连接角钢4底面2-3cm处，分别设置有两块无粘结板7，两块无粘结板7紧贴内嵌钢板3的左右两侧，无粘结板7采用橡胶材质，厚度3-5cm；无粘结板7的外侧设置有约束板8，两块约束板8紧挨无粘结板7侧壁，约束板8以对角线为对称轴，对角线两侧约束板8面呈微弧形上翘，相邻约束板8对角线的两个角为上翘高度最高点，约束板8对角线为最低点，约束板8面与无粘结板7面接触面积为85％-90%，约束板8采用高强钢；在约束板8对角线处、紧贴约束板8板面设置有加强板13，加强板13长度方向边缘距离约束板8边缘15-20cm，加强板13的宽度为30-40cm，加强板13的厚度为1.0-1.5cm，加强板13与约束板8之间设置有十字加劲肋14，十字加劲肋14之间间隔为20-25cm；

在约束板8表面距离约束板8四周边缘10-15cm处，设置有直径5-7cm的约束板通孔8-1，相邻约束板通孔8-1之间距离30-35cm；在约束板8表面对角线上，设置有直径5-7cm的约束板通孔8-1，相邻约束板通孔8-1之间距离30-40cm；无粘结板7表面距离无粘结板7四周边缘10-15cm处，设置有直径5-7cm的无粘结板通孔7-1，相邻无粘结板通孔7-1之间距离30-35cm；无粘结板7表面的对角线上，设置有直径5-7cm的无粘结板通孔7-1，相邻无粘结板通孔7-1之间距离30-40cm，无粘结板通孔7-1孔壁包有护圈7-2，护圈7-2紧贴无粘结板通孔7-1侧壁，并延伸至距离无粘结板通孔7-1边缘4-5cm，护圈7-2采用铝合金，厚度1-1.5cm，护圈7-2的抗剪强度40-50mpa；在内嵌钢板3表面距离内嵌钢板3四周边缘10-15cm处，设置有直径5-7cm的内嵌钢板通孔3-1，相邻内嵌钢板通孔3-1之间距离30-35cm；在内嵌钢板3表面对角线上，设置直径5-7cm的内嵌钢板通孔3-1，相邻内嵌钢板通孔3-1之间距离30-40cm；连接螺栓9依次穿过左侧的约束板通孔8-1、左侧的无粘结板通孔7-1、内嵌钢板通孔3-1、右侧的无粘结板通孔7-1、右侧的约束板通孔8-1、连接螺母10，连接螺母10穿过连接螺栓9杆身，并通过螺纹拧死，连接螺栓9直径3-5cm，连接螺栓9可在约束板通孔8-1、无粘结板通孔7-1、内嵌钢板通孔3-1内绕孔壁四周运动，避免约束板参与分担水平荷载，约束板8与内嵌钢板3产生预压应力，连接螺母10与约束板8侧壁产生的摩擦力为10-20mpa；内嵌钢板3底面与框架梁2顶面紧贴，在内嵌钢板3左侧，连接角钢4底面与框架梁2顶面紧挨，角钢4与框架梁2通过竖向连接螺栓5垂直穿过角钢4底面、框架梁2顶面固定连接，连接角钢4侧面与内嵌钢板3左侧壁紧挨；在内嵌钢板3右侧，连接板12底面与框架梁2顶面紧挨，连接板12与框架梁2通过焊缝11固定，连接板12侧面与内嵌钢板3右侧壁紧贴；横向连接螺栓6依次穿过连接板12、内嵌钢板3、连接角钢4侧面。

以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。