一种双功能波纹钢板墙的制作方法

本实用新型涉及建筑工程技术领域，尤其是涉及一种双功能波纹钢板墙。

背景技术：

高层建筑在未来建筑行业将占据越来越重要的地位，而在高层建筑中抗侧力结构构件的选择十分重要。传统的抗侧力结构构件主要有剪力墙、钢支撑等，而这些已经不能满足超高层建筑对于结构抗震能力的需求。针对此情况，许多新型的结构耗能构件应运而生。例如粘滞阻尼墙、防屈曲钢板墙和剪切型阻尼器等。

对于钢板墙来说，一般均采用平钢板。但由于平钢板的面外刚度很小，在较小水平力作用下就会发生面外屈曲，导致其刚度小、滞回性能有限。现有技术中的钢板剪力墙的内置结构大多是平面钢板，其竖向承载力、抗侧和屈曲承载力均较低，在地震发生之后，钢板墙容易产生变形而耗能。若变形不严重，则需进行一定的修复工作才可再次利用；但若变形较为严重，则无法修复，需更换内置钢板，这会导致成本增加。在此基础上，若采用面外约束板或者加劲肋的方式来提高此类构件的面外刚度，仍存在经济性降低、加工复杂等一系列问题。

因此，急需一种集竖向和抗剪承载力大、经济性好、性能优越于一身的减震构件，此减震构件还可允许适当横向变形来消耗地震作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种双功能波纹钢板墙，该钢板墙不但可以提高结构的抗剪承载力和稳定性，让结构具有较大柔度，减小结构自振频率，在地震作用下具有良好的减震表现，还可承受竖向荷载，为柱分担一部分上部荷载从而使结构更加安全稳定。

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种双功能波纹钢板墙，包括位于中央的无屈曲波纹钢板耗能墙与两侧的方钢管混凝土柱构件，波纹钢板耗能墙通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件连接，方钢管混凝土柱构件的上下方分别铰接有底板，底板固定在框架梁上。

进一步地，所述无屈曲波纹钢板耗能墙包括中部标准波型段和端部构造波型段；所述中部标准波型段包括若干个由水平段和斜向段组成的标准波型；所述标准波型的水平段长度与斜向段的长度均≥100mm，水平段与斜向段的夹角≥45度，波高≥80mm，一个标准波型的波长与波高之比≤6；所述端部构造波型段是由标准波型或者标准波型的半波形式组成的。

进一步地，所述标准波型的半波形式是水平段与斜向段的长度均为标准波型的一半，水平段与斜向段的夹角≥45度，构造波型的波长与波高之比≤6。

进一步地，所述方钢管混凝土柱构件采用矩形冷弯空心型钢，内部填充强度≥C30的混凝土且不留空隙。

进一步地，所述底板与框架梁通过高强螺栓连接。

本实用新型所具有的优点与有益效果是：

本实用新型一种双功能波纹钢板墙，包括位于中央的抗震耗能元件与两侧的方钢管混凝土柱构件，波纹钢板耗能墙通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件连接，再将方钢管混凝土柱构件与上下底板用铰接的方式连接，上下底板再通过高强度螺栓与上下框架梁连接，从而实现墙体结构功能。采用无屈曲波纹钢板耗能墙作为抗震耗能元件，相对于平钢板可以大大提高钢板的抗剪承载力和稳定性，抗侧和耗能效率高，而且板厚可以减小很多，经济性好。同时可避免采用面外约束板带来的墙体重量大、安装和加工相对不方便，供货周期较长等问题。本实用新型采用合理的构造措施，将抗震耗能元件与方钢管混凝土柱构件连接在一起，实现了墙体抗震耗能和承重功能的有效集成。不仅可以有效减耗地震作用，还能承担竖向荷载，分担一部分柱所承受的竖向荷载，保证结构的安全稳定。本实用新型通过将方钢管混凝土柱构件与上下底板以铰接的方式连接，使结构具有较大柔度，减小结构的自振频率，增加结构周期，允许结构具有一定的变形范围，在地震作用下具有更好的减震表现。本实用新型集承重和抗震耗能作用于一身，既可以提高结构的抗剪承载力和稳定性，并让结构具有较大柔度，减小结构自振频率，在地震作用下具有良好的减震表现，又能承受重量，分担一部分柱所承担的上部竖向荷载，从而达到双功能的目的。

附图说明

以下结合附图和实施例对本实用新型技术方案做进一步说明。

图1为本实用新型一种双功能波纹钢板墙的结构示意图。

图2为本实用新型一种双功能波纹钢板墙的正截面结构示意图。

图3为方钢管混凝土柱构件的剖面结构示意图。

图4为波纹钢板耗能墙的剖面结构示意图。

图5为铰接节点结构示意图。

图中：无屈曲波纹钢板耗能墙1；方钢管混凝土柱构件2；铰接节点3；底板4；框架梁5；高强螺栓6；混凝土7。

具体实施方式

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

如图1、2所示，本实用新型一种双功能的波纹钢板墙，包括：位于中央的抗震耗能元件即无屈曲波纹钢板耗能墙1与两侧的方钢管混凝土柱构件2，其中：波纹钢板耗能墙1通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件2连接。如图5所示，方钢管混凝土柱构件2与底板4通过铰接节点3铰接，铰接节点3可通过工厂预制生产。上下底板再通过高强螺栓6分别固定在框架梁5上，从而实现墙体结构功能。高强螺栓采用摩擦型高强螺栓，螺栓孔径采用大孔径，便于安装。双功能墙与主体结构的连接采用高强螺栓连接，提高了双功能墙现场安装的便利性和装配式程度，减少现场焊接工作量。避免现场仰焊，保证安全可靠。

所述的抗震耗能元件，采用无屈曲波纹钢板耗能墙1，在达到极限承载力之前，它都不会发生面外屈曲，滞回曲线饱满，耗能能力强。

如图4所示，所述无屈曲波纹钢板耗能墙包括中部标准波型段和端部构造波型段；所述中部标准波型段包括若干个由水平段和斜向段组成的标准波型；所述标准波型的水平段长度与斜向段的长度均≥100mm，水平段与斜向段的夹角≥45度，波高≥80mm，一个标准波型的波长与波高之比≤6；所述端部构造波型段是由标准波型或者标准波型的半波形式组成的。所述标准波型的半波形式是水平段与斜向段的长度均为标准波型的一半，水平段与斜向段的夹角≥45度，构造波型的波长与波高之比≤6。所述标准波数量必须保证通用无屈曲优化波型的整体高厚比≤200；标准波型中水平段与斜向段间的折弯半径≥15倍板厚。

如图3所示，所述方钢管混凝土柱构件2框架采用截面长宽≥200×120mm的矩形冷弯空心型钢，内部填充强度≥C30的混凝土7且不留空隙。

本实用新型双功能波纹钢板墙的制作安装过程如下：

（1）波纹钢板耗能墙1通过焊接与左右两侧的方钢管混凝土柱构件2连接，再将方钢管混凝土柱构件2与上下底板4用铰接的方式连接，从而实现墙体结构功能。焊接时控制变形，保证变形控制在合理范围内。

（2）根据中国工程建设标准化协会标准《钢管商品混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）来指导整个方钢管混凝土柱构件2的制作与安装全过程保证填充的混凝土不留空隙；混凝土强度等级≥C30。

（3）上下底板4与上下框架梁5通过高强度螺栓6连接。

本实用新型通过采用焊接与铰接的合理构造措施，将抗震耗能元件和方钢管混凝土柱构件焊接，将方钢管混凝土柱构件与上下底板铰接，实现了墙体减震耗能功能和承重功能的有效集成。上下底板与上下框架梁采用螺栓连接，可以方便现场安装。通过制定合理的制作安装方法，可实现此双功能墙的工厂预制化和安装标准化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。