菱形钢网格剪力墙结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种剪力墙结构，尤其为一种菱形钢网格剪力墙结构。
【背景技术】
[0002] 高层建筑需要建筑结构具有较好的抗震性能，因此必须保障结构具有较高的抗侧 刚度和抗侧承载能力，而钢筋混凝土剪力墙结构是较好抗侧力体系之一，在钢结构工程中， 若采用钢筋混凝土剪力墙或筒体做抗侧力体系，在施工过程中存在交叉作业，先后顺序，因 此施工较为不方便。在钢结构工程中，往往以钢支撑作为抗侧力体系，实现全钢结构。高层 建筑钢结构体系中，纯框架结构体系侧向刚度比较柔，一般采用支撑的形式增加结构侧向 刚度，满足规范对于抗震、抗风的要求，一般较多采用的是中心支撑、偏心支撑。中心支撑一 般采用十字交叉斜杆、单斜杆、人字形斜杆或v形斜杆体系。偏心支撑框架中的支撑斜杆， 应至少在一端与梁连接，另一端可连接在梁或柱相交处，并在支撑与柱之间或在支撑与支 撑之间形成耗能梁段。
[0003] 传统的钢支撑体系若布置在建筑外立面，对外立面的影响较大，很多业主难以接 受，宁可采用钢筋混凝土剪力墙体系，其在建筑采光、通风方面较钢支撑体系更好；且传统 钢支撑体系，无法突破更高的抗侧刚度，极大地制约了高层钢结构的发展。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决上述存在问题而提出一种菱形钢网格剪力墙结构。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0006] 本发明菱形钢网格剪力墙结构，其结构包括柱单元、梁单元和拼接节点。所述的柱 单元由框架柱、框架梁和钢支撑组成，在车间制作完成，所述的框架柱、框架梁和钢支撑可 采用Η型钢；所述的梁单元由框架梁和钢支撑组成，在车间制作完成，所述的框架梁、钢支 撑可采用Η型钢；所述的拼接节点为柱单元和梁单元在框架梁与框架梁、钢支撑与钢支撑 的连接部位采用高强螺栓连接翼缘和腹板。本发明为车间批量制作拼装单元即柱单元和梁 单元，工地现场拼接各单元，组成菱形钢网格剪力墙结构。
[0007] 本发明菱形钢网格剪力墙结构，可用于外立面或分户墙位置，建筑窗户可设置于 菱形框内，做成矩形推拉窗户，通风采光效果良好，在窗户以外的区域可砌筑保温砌体墙。
[0008] 本发明菱形钢网格剪力墙结构，钢支撑将框架柱与框架梁连接成一个整体，犹如 一个悬臂构件，斜向钢支撑承受剪力，即钢支撑的轴向力水平分量为承受的剪力，则钢支撑 将发挥轴向刚度抵抗水平荷载，对于高层建筑随着高度的增加，弯矩的影响较剪力对侧向 位移更加敏感
分别代表弯矩，剪力，水平荷载和建筑物高度）， 此时的菱形钢网格剪力墙结构在弯矩作用下，变形沿中性轴近似线性分布，因此沿中性轴 较远的柱子承受较大的轴向力，也产生较大轴向变形，而剪力墙两端的柱子，一拉一压，形 成弯曲转角，最终转化成建筑物的侧向位移（水平位移）。因此将剪力墙两端的柱子截面面 积增大，减小柱子的轴向变形，可减小建筑物侧向位移。
[0009] 本发明的有益效果是：
[0010] 1)本发明采用预制化单元，车间制作，现场高强螺栓连接，施工速度快，无焊接污 染。
[0011] 2)本发明菱形钢网格剪力墙结构，构件以轴向受力为主，因此构件可实现小型化， 材料性能发挥充分。
[0012] 3)本发明菱形钢网格极赋建筑美感，可结合幕墙结构创造优美的建筑立面，是对 传统剪力墙结构的创新性变革。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的柱单元；
[0014] 图2是本发明的梁单元；
[0015] 图3是本发明的剪力墙示意图；
[0016] 图4是本发明钢支撑抗剪刚度计算示意图；
[0017] 附图标记：1 :框架柱；2 :框架梁；3 :钢支撑；4 :加劲肋；5 :拼接节点；6 :窗户。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图与实施例一对本发明进一步说明。
[0019] 实施例一：由图1可知，柱单元由框架柱1、框架梁2和钢支撑3组成，在车间制作 完成，所述的框架柱1可采用Η型钢或方钢管，当采用Η型钢时，钢支撑3的翼缘连接于框 架柱1部位设置加劲肋4 ;当采用方钢管时，加劲肋4贯通设置；钢支撑3可采用Η型钢，其 外侧翼缘和腹板焊接连接于框架柱1，内侧翼缘与相邻钢支撑的内侧翼缘形成圆弧形。
[0020] 由图2可知，所述的梁单元由框架梁2和钢支撑3组成，在车间制作完成，所述的 框架梁2、钢支撑3可采用Η型钢。
[0021] 由图3可知，所述的拼接节点5为柱单元和梁单元在框架梁2与框架梁2、钢支撑 3与钢支撑3的连接部位采用高强螺栓连接翼缘和腹板；建筑窗户6可设置于菱形框内，做 成矩形推拉窗户，通风采光效果良好。
[0022] 以下对本发明剪力墙在水平荷载作用下受力分析进行详细说明。
[0023] 此剪力墙在水平荷载作用下的受力特性犹如一根悬臂构件，剪力墙中斜向钢支 撑、框架柱共同提供抗剪刚度，承担剪力；框架柱提供抗弯刚度，承担弯矩。
[0024] 悬臂构件在均布荷载q作用下的计算公式为，
[0026] 其中，v--剪力墙顶点侧向位移；
[0027] Η--剪力墙坚向高度；
[0028] EIeq--剪力墙等效抗弯刚度；
[0029] k--剪切系数，根据框架柱剪切刚度与斜钢支撑抗侧刚度占比加权得出，其中框 架柱截面剪切系数由框架柱截面形状确定，斜钢支撑剪切系数为1. 〇 ;
[0030] G Σ A--框架柱提供的剪切刚度；
[0031] C--钢支撑提供的抗侧刚度；
[0032] 等效弯曲刚度计算公式为，
[0033] 其中，m--为一层中框架柱数目的一半；
[0034] 1丨--第i根框架柱对自身截面的惯性矩；
[0035] Aj-第i根框架柱截面面积；
[0036] dj--第i根框架柱到剪力墙截面中心的距离；
[0037] E--钢材的弹性模量；
[0038] 先计算钢支撑的剪切刚度，即单位侧向位移（δ = 1)所需要的力，计算简图见图 4所示。
[0039] 贝IJ1杆的变形量为cosa，内力为 （受拉），2杆的内力为 （受 压），则三角钢支撑提供的剪切刚度为，即顶部施加力大小为
'则一根 钢支撑提供的剪切刚度为
[0040] 则整层钢支撑提供的剪切刚度为，
[0041] 其中，η--为一层中连续钢撑杆的数目；
[0042] 1--为框架柱间距；
[0043] Ac-为一根钢支撑截面面积；
[0044] a--为钢支撑与框架梁的夹角；
[0045] 若撑杆布置沿建筑高度不改变，则抗推刚度为，即单位转角所需要的力为，
[0047] 其中，h--为钢支撑坚向间距（建筑物层高）。
[0048] 上述实施例说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领 域的普通技术人员而言，在本发明的实质范围内作出调整，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 本发明菱形钢网格剪力墙结构，其特征在于，其结构包括柱单元、梁单元和拼接节 点。2. 本发明菱形钢网格剪力墙结构，其特征在于，柱单元由框架柱1、框架梁2和钢支撑 3组成，在车间制作完成，所述的框架柱1可采用Η型钢或方钢管，当采用Η型钢时，钢支撑 3的翼缘连接于框架柱1部位设置加劲肋4 ;当采用方钢管时，加劲肋4贯通设置；钢支撑3 可采用Η型钢，其外侧翼缘和腹板焊接连接于框架柱1，内侧翼缘与相邻钢支撑的内侧翼缘 形成圆弧形。3. 本发明菱形钢网格剪力墙结构，其特征在于，所述的梁单元由框架梁2和钢支撑3组 成，在车间制作完成，所述的框架梁2、钢支撑3可采用Η型钢。4. 本发明菱形钢网格剪力墙结构，其特征在于，所述的拼接节点5为柱单元和梁单元 在框架梁2与框架梁2、钢支撑3与钢支撑3的连接部位采用高强螺栓连接翼缘和腹板；建 筑窗户6可设置于菱形框内，做成矩形推拉窗户，通风采光效果良好。
【专利摘要】本发明菱形钢网格剪力墙结构，其结构包括柱单元、梁单元和拼接节点。所述的柱单元由框架柱、框架梁和钢支撑组成，在车间制作完成，所述的框架柱、框架梁和钢支撑可采用H型钢；所述的梁单元由框架梁和钢支撑组成，在车间制作完成，所述的框架梁、钢支撑可采用H型钢；所述的拼接节点为柱单元和梁单元在框架梁与框架梁、钢支撑与钢支撑的连接部位采用高强螺栓连接翼缘和腹板。本发明为车间批量制作拼装单元即柱单元和梁单元，工地现场拼接各单元，组成菱形钢网格剪力墙结构。本发明菱形钢网格剪力墙结构，可用于外立面或分户墙位置，建筑窗户可设置于菱形框内，做成矩形推拉窗户，通风采光效果良好，在窗户以外的区域可砌筑保温砌体墙。
【IPC分类】E04B2/60
【公开号】CN105275113
【申请号】CN201410252802
【发明人】冷新中, 费建伟, 程林, 金海 , 朱罗军, 童优娜
【申请人】杭州恒达钢构股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年5月28日