一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙的制作方法

本专利涉及一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙，属于结构工程领域。

背景技术：

随着经济水平、科技水平以及建筑水平的不断发展进步，我国建筑结构也呈现出越来越复杂的发展趋势，建筑高度与日俱增，高层以及超高层建筑在各大城市中都较为常见。随着建筑高度的日益增高，水平荷载逐渐取代竖向荷载成为高层建筑设计中的重要控制因素，传统抗侧力构件已经满足不了高层建筑对耗能能力和水平承载能力的需求。

钢板剪力墙结构是上世纪70年代发展起来的新型抗侧力结构体系，并以其极高的承载能力、稳定的耗能能力和良好的延性，成为许多设计师青睐的结构。过去40多年来，关于钢板墙作为主要水平抗侧力体系的试验研究和数值分析揭示了其独特的表现，包括较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等。钢板墙已成为一种非常具有发展前景的高层抗侧力体系，尤其适用于高烈度地震区建筑。

但是钢板剪力墙由于高厚比或宽厚比较大易发生面外局部屈曲，影响其承载能力。钢板剪力墙在受剪时会形成对角的拉应力带，导致与其角部连接的柱承受附加轴力和弯矩作用，从而成为薄弱部位。因此，相关研究发现设置双层钢板可以有效降低轴压比，控制剪力墙厚度，避免使用超厚钢板，使得墙体具有较高的抗侧刚度、极限承载力、良好的延性和耗能能力，具有广阔的应用前景。

在此基础上，为了克服双层钢板剪力墙容易发生面外屈曲的缺点，进一步增强双层钢板剪力墙的承载能力与耗能能力，改善双层钢板剪力墙的屈曲机制，实现钢结构住宅施工的装配化，同时基于提高剪力墙弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力的理念，本专利提出了一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙。

这种波形腹板工字型钢构件拉结双层钢板剪力墙由若干个钢板剪力墙单元焊接形成双层钢板剪力墙；该双层钢板剪力墙结构将波形腹板工字型钢构件应用到墙体结构中，两个前后对称的外侧钢板通过波形腹板工字型钢构件紧密连接在一起，增强了结构的整体刚度，提高了墙体的抗剪和抗压能力。钢板剪力墙单元的使用使整体墙的安装使用朝着装配式的方向发展，布置方式更为灵活、施工便捷且质量容易保证。

技术实现要素：

本发明提出了一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙，属于结构工程领域。通过使用波形腹板工字型钢构件连接两个前后对称的外侧钢板形成钢板剪力墙单元，然后将钢板剪力墙单元拼接形成整体的双层钢板剪力墙，提高整体承载力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

该剪力墙由若干个带波形腹板工字型钢构件的钢板剪力墙单元焊接而成；所述的钢板剪力墙单元包括两个前后对称的外侧钢板和一个与外侧钢板等长的波形腹板工字型钢构件；钢板剪力墙单元中的波形腹板工字型钢构件翼缘分别与两个外侧钢板焊接，来拉结两个外侧钢板，波形腹板工字型钢构件应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证波形腹板工字型钢构件的中轴线与外侧钢板的中轴线重合；钢板剪力墙单元通过焊接外侧钢板形成双层钢板剪力墙；钢板剪力墙单元之间的焊缝方向沿外侧钢板长度方向。

本专利的优点主要表现在以下几个方面：

1、在双层钢板剪力墙中，内部两层钢板之间的连接一直是较难解决的问题，本专利通过设置带波形腹板工字型钢构件的钢板剪力墙单元，有效保证了内部和边缘部分连接方式一致，在受力过程中不会出现由于连接的薄弱区导致的局部墙体破坏，有效提高了墙体的整体承载力。

2、在双层钢板剪力墙中创新性引入了波形腹板工字型钢构件，波形腹板工字型钢构件腹板与外侧钢板直接参与剪力墙抗侧，同时，波形腹板工字型钢构件翼缘对外侧钢板起到明显拉结作用，有效提升了外侧钢板弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力；故设计时波形腹板工字型钢构件的腹板宽度也可显著大于波形腹板工字型钢构件的水平间距，便于各区格间板件的弹性屈曲荷载相近，有效提升了钢板剪力墙的经济性。

3、作为连接构件，由于波形腹板无法传递轴向力的特点，波形腹板工字型钢构件中的波形腹板在墙体受力过程中只承受侧向力，基本不承受竖向力，相较于平腹板，波形腹板受压不会发生失稳，有效保证了墙体受压时波形腹板与翼缘的连接性能，波形腹板有效拉结翼缘，增强了翼缘的稳定性，进而保证了波形腹板工字型钢构件与外侧钢板的连接性能，结构的整体稳定性显著提高；波形腹板的抗剪屈曲能力高于平腹板，采用波形腹板工字型钢构件提高了墙体的整体抗剪能力，波形腹板对翼缘提供了更好的支撑，进而增强了外侧钢板的稳定性；同时，由于波形腹板的平面外弯曲刚度高于平腹板，波形腹板可以做的高且薄，故剪力墙单元宽度较大，可有效降低剪力墙单元数量和焊接工作量。

4、外侧钢板和内部的波形腹板工字型钢构件相互作用，提高了墙体的整体承载力。一方面，在承受压力或承受剪力的过程中，两个外侧钢板容易发生单波屈曲失稳，通过波形腹板工字型钢构件拉结两个外侧钢板，可以限制钢板向外侧的鼓曲变形或向内侧的屈曲变形。另一方面，波形腹板工字型钢构件也可以充当核心受力构件，外侧钢板起到连接各波形腹板工字型钢构件的作用，组成多重受弯抗侧力构件，达到类似在墙体中埋钢骨的效果，提高墙体的抗侧承载力和抗压承载力。

5、新型钢板剪力墙本身具有较高的承载力，满足结构受力要求，外侧钢板之间无需浇筑混凝土，施工过程中只需对钢构件进行拼装焊接，极大的缩短了工期，加快了施工进度。

6、新型钢板剪力墙布置方式更为灵活，由于墙体的面积较大，传统的钢板墙使用钢板尺寸较大，不管是运输还是安装都存在很多不便。在本专利中使用钢板剪力墙单元的形式在现场进行拼接成整体墙体，可以满足不同尺寸和形式的要求。

7、本专利在施工过程中有很大一部分工作可以在工厂内完成，极大的缩短了施工工期，有效的避免了现场施工中可能出现的失误，同时还减轻了施工现场的环境污染。

附图说明

图1为一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙的拆分图；

图2为一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙的三维图；

图3为一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙的俯视图；

图4为一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙的侧向剖视图；

图5为一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙的正向剖视图；

图6为波形腹板工字型钢构件的波折形式图；

图7为一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙的墙体布置图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本专利的实施方式。

如图1～7所示，一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙包括以下构件。

1——钢板剪力墙单元；

2——外侧钢板；

3——波形腹板工字型钢构件。

如图1～5所示，一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板剪力墙，其特征在于：该双层钢板剪力墙由若干个带波形腹板工字型钢构件的钢板剪力墙单元(1)焊接而成；所述的钢板剪力墙单元(1)包括两个前后对称的外侧钢板(2)，以及和两个外侧钢板(2)等长的波形腹板工字型钢构件(3)，波形腹板工字型钢构件(3)分别与两个外侧钢板(2)焊接，波形腹板工字型钢构件(3)与外侧钢板(2)焊接时应保证居中位置；每个钢板剪力墙单元(1)之间的连接是将相对应的两个外侧钢板(2)焊接。

如图6、7所示，波形腹板具体形状为正弦波浪形腹板、三角形波折腹板、梯形波折腹板或直角波折腹板；所述的墙体形状为一字形双层钢板剪力墙、l形双层钢板剪力墙、t形双层钢板剪力墙、z形双层钢板剪力墙或十字形双层钢板剪力墙。

本发明符合当前向装配式建筑发展的趋势，以组合墙单元为单位在工厂进行加工制作。此外，本发明不限于本实例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。