專利名稱：斜置雙層折板鋼板剪力墻的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑構件技術領域，涉及多高層鋼結構建筑中的水平抗側力構件，具體涉及一種斜置雙層折板鋼板剪力墻。
背景技術：
通過研究國內外的震害資料，發(fā)現設置了鋼板剪力墻(Steel Plate Shear Wall， 簡稱SPSW)的多高層結構具有很好的抗側力能力，地震對主要受力構件的危害影響較小。 鋼板剪力墻作為主要的抗側力構件一直廣泛的應用于多高層鋼結構體系中，它不但有較大的初始側向剛度，還具有良好的能量耗散能力。對于這樣一個具有廣闊發(fā)展前景的高層抗側力體系，關于它的研究工作一直從未停止，也取得了良好的成果。薄鋼板的屈曲臨界荷載很低，在屈曲時，板上的應力遠沒有達到鋼材的屈服強度， 我國《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》(JGJ99-98)附錄四規(guī)定在鋼板剪切屈服前不允許發(fā)生屈曲，即以彈性屈曲強度作為鋼板剪力墻的設計極限狀態(tài)。這樣設計出來的鋼板剪力墻不但厚重，不能充分發(fā)揮鋼材的優(yōu)勢，而且勢必造成鋼材的浪費。薄鋼板剪力墻結構已經在國內外開始應用于實際工程。為了防止內嵌薄鋼板過早的屈曲，主要有兩種方法來提高薄鋼板剪力墻的面內穩(wěn)定性一種是設置加勁肋(如十字形、井字形、對角交叉形等)，另外一種是組合鋼板墻(在鋼板一側或兩側覆蓋鋼筋混凝土墻板)。這兩種方法雖然對防止薄鋼板剪力墻過早屈曲都能起到一定的效果，但是從實際應用的角度來看，制作安裝工序復雜，增加材料用量，成本提高。

發(fā)明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種斜置雙層折板鋼板剪力墻，克服了薄鋼板剪力墻因過早屈曲而不能充分發(fā)揮鋼材的強度和延性的缺點，提高了鋼板剪力墻的面外穩(wěn)定性和承載力，充分發(fā)揮了鋼材抗拉強度高的優(yōu)勢，有效地解決了整體失穩(wěn)問題，減小了用鋼量，具有穩(wěn)定性高、成本低廉的特點。為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是斜置雙層折板鋼板剪力墻，框架柱1和框架梁2連接構成方形的框架，框架內有與框架柱1和框架梁2相連接的內填板3，框架柱1包括平行的第一框架柱11和第二框架柱 12，所述內填板3為折板結構，其槽長方向與框架柱1的柱向夾角為30° 60°。所述內填板3為梯形、V形或者槽形折板，可直接采用壓型鋼板。本發(fā)明斜置雙層折板鋼板剪力墻的另一種結構，框架柱1和框架梁2連接構成方形的框架，框架內有與框架柱1和框架梁2相連接的內填板3，框架柱1包括平行的第一框架柱11和第二框架柱12，內填板3由完全相同的第一折板31和第二折板32組成，第一折板31由相互間隔的第一凸起311和第一凹槽312連接組成，第二折板32由相互間隔的第二凸起321和第二凹槽322連接組成，其特征在于，第一凸起311與第一凹槽312的長度方向與第一框架柱11的柱向夾角相等且為30° 60°，第二凸起321和第二凹槽322與第二框架柱12的柱向夾角相等且為30° 60°，第一折板31的凹槽一面與第二折板32的凹槽一面相觸，第一凹槽312與第二凹槽322通過連接件6連接。效果最佳的一種情況，第一凸起311的長度方向與第一框架柱11的柱向夾角和第二凸起321與第二框架柱12的柱向夾角相等。為使加工工藝更加簡單，加工速度更加快捷，可直接使用成形的標準板材，所述第一折板31和第二折板32使用壓型鋼板，可為為V形、波形、肋形、加勁型、雙曲波形、燕尾槽形或者雙向加勁型，第一凸起311和第二凸起321為壓型鋼板的波峰，第一凹槽312和第二凹槽322為壓型鋼板的波谷。所述的連接件6為鉚釘或者螺栓。采用全角焊縫將框架梁2和內填板3連接，或者借助于角鋼5，采用角焊縫加螺栓 4將框架梁2和內填板3連接；采用全角焊縫將框架柱1和內填板3連接，或者借助于角鋼 5，采用角焊縫加螺栓4將框架柱1和內填板3連接。所述第一凸起311、第一凹槽312、第二凸起321和第二凹槽322的寬度相等，此時更加便于加工。所述第一折板31和第二折板32的板厚均勻，范圍為2mm 12mm，第一凹槽312 與第一凸起311的連接坡度為90°或者任意銳角，最好是30° 60°，尤其60°時效果較佳。本新型發(fā)明的理論依據是國內外的研究資料表明，四周有剛強約束的薄鋼板剪力墻屈曲以后還能繼續(xù)承受荷載，主要原因是，薄鋼板屈曲時，鋼板上的應力遠沒有達到材料的屈服強度，在鋼板平面內，形成了沿著對角線分布的拉力帶，憑借此拉力帶繼續(xù)抵抗水平荷載。并且已有學者簡化出了鋼板剪力墻的拉桿模型，這些模擬內填板的拉桿都是沿著對角線斜置在框架內部。本發(fā)明就是基于這些理論，將壓型鋼板沿著對角線雙向斜置在框架內部，使其縱向沿著拉力帶分布，這樣就能使壓型鋼板處于一種有利的受拉力狀態(tài)，不但提高了承載力，還能增強整體穩(wěn)定性，防止面外失穩(wěn)。并且可以節(jié)約鋼材，降低成本，具有很好的發(fā)展前景。本發(fā)明的有益效果是該新型鋼板剪力墻的內填壓型鋼板沿著框架對角線斜置在框架內部，使壓型鋼板的縱向沿著拉力帶方向受力，減小了剪力的影響，使壓型鋼板基本接近受拉狀態(tài)，能夠充分發(fā)揮鋼材抗拉性能好的優(yōu)勢，節(jié)約了鋼材。并且增強了結構的側向剛度，內填板在拉力下也不容易出現失穩(wěn)問題。另外，地震作用和風荷載等水平作用的方向具有隨機性，因此，本發(fā)明將壓型鋼板雙向雙層斜置在框架內部，保證了框架-剪力墻結構反向受力時，也具有同樣的受力性能。與現有技術相比，本發(fā)明的斜置雙層折板鋼板剪力墻內填板的破壞僅是因為材料強度不夠而引起的，并且發(fā)生在局部，本發(fā)明還能很好的耗散地震能量，一般中等地震作用下，對構件的破壞較小，減小了震后修復工作量。滿足抗震三階段設計的“中震可修”，相當于增強了側向剛度，內填板不易失穩(wěn)，改善了一直以來薄鋼板剪力墻屈曲先于材料屈服的缺陷，不僅滿足了正常使用的要求，而且還充分發(fā)揮了材料的強度和延性，節(jié)約了鋼材。另外，由于具有了良好的延性，極大地提高了耗散地震能量的能力，也可減小震后修復工作量。該發(fā)明的所有構件都可以在工廠加工，然后在工地組裝，施工工藝簡單，造價低廉，便于推廣應用。


圖1是本發(fā)明雙折板的結構示意圖，虛線表示后排折板的放置方式；圖2是本發(fā)明正面示意圖；圖3是本發(fā)明背面示意圖；圖4是本發(fā)明第一折板31的截面示意圖；圖5是本發(fā)明第二折板32的截面示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明為斜置雙層折板鋼板剪力墻，框架柱1和框架梁2 連接構成方形的框架，框架內有與框架柱1和框架梁2相連接的內填板3，框架柱1包括平行的第一框架柱11和第二框架柱12，內填板3由完全相同的第一折板31和第二折板32組成，第一折板31由相互間隔的第一凸起311和第一凹槽312連接組成，第二折板32由相互間隔的第二凸起321和第二凹槽322連接組成，其特征在于，第一凸起311與第一凹槽312 的長度方向與第一框架柱11的柱向夾角相等且為30° 60°，第二凸起321和第二凹槽 322與第二框架柱12的柱向夾角相等且為30° 60°，第一折板31的凹槽一面與第二折板32的凹槽一面相觸，第一凹槽312與第二凹槽322通過連接件6連接。效果最佳的一種情況，第一凸起311的長度方向與第一框架柱11的柱向夾角和第二凸起321與第二框架柱12的柱向夾角相等。所述第一折板31和第二折板32的板厚均勻，都為4mm，第一凸起311、第一凹槽 312、第二凸起321和第二凹槽322的寬度相等，第一凹槽312與第一凸起311的連接坡度為60°，即第一折板31與第二折板32連接后的橫截面呈逐一連接的正六邊形，類似蜂窩狀。為使加工工藝更加簡單，加工速度更加快捷，所述第一折板31和第二折板32直接使用了成形的標準板材壓型鋼板，其可為為V形、波形、肋形、加勁型、雙曲波形、燕尾槽形或者雙向加勁型，第一凸起311和第二凸起321為壓型鋼板的波峰，第一凹槽312和第二凹槽322為壓型鋼板的波谷。借助于大型有限元軟件ANSYS，對一個單層單跨框架一剪力墻模型進行了分析， 以此來體現本發(fā)明的優(yōu)點?？蚣芰褐鶆偨Y，內填板嵌固在四周的梁柱上，結構底面為固定支座，梁腹板設置了側向支撐，阻止其在平面外的變形。構件截面形式及主要尺寸柱截面冊150X150X7X10mm;梁截面 HN300X 150X6. 5X9mm ；內填板分別是同厚度Qmm)的LXH = 1050X 1350mm的平鋼板和斜置雙層折板。梁、柱的鋼材標號為Q345，板的鋼材標號為Q235，在有限元分析中，所有梁、 柱、板全部采用ShelllSl殼單元。通過彈性屈曲分析和考慮非線性的彈塑性屈曲分析，得到了一些主要的性能參數，如表1和表2，表1結構水平承載力的比較，表2為內填板面外變形的比較，表1結構水平承載力的比較
權利要求
1.斜置雙層折板鋼板剪力墻，框架柱(1)和框架梁( 連接構成方形的框架，框架內有與框架柱(1)和框架梁( 相連接的內填板(3)，框架柱(1)包括平行的第一框架柱(11) 和第二框架柱(12)，其特征在于，所述內填板(3)為折板結構，其槽長方向與框架柱(1)的柱向夾角為30° 60°。
2.根據權利要求1所述的斜置雙層折板鋼板剪力墻，其特征在于，所述內填板(3)為梯形、V形或者槽形折板。
3.根據權利要求1所述的斜置雙層折板鋼板剪力墻，其特征在于，所述內填板(3)為壓型鋼板。
4.斜置雙層折板鋼板剪力墻，框架柱(1)和框架梁( 連接構成方形的框架，框架內有與框架柱(1)和框架梁( 相連接的內填板(3)，框架柱(1)包括平行的第一框架柱(11) 和第二框架柱(1 ，內填板(3)由完全相同的第一折板(31)和第二折板(3 組成，第一折板(31)由相互間隔的第一凸起(311)和第一凹槽(312)連接組成，第二折板(32)由相互間隔的第二凸起(321)和第二凹槽(32 連接組成，其特征在于，第一凸起(311)與第一凹槽(312)的長度方向與第一框架柱(11)的柱向夾角相等且為30° 60°，第二凸起(321) 和第二凹槽(32 與第二框架柱(1 的柱向夾角相等且為30° 60°，第一折板(31)的凹槽一面與第二折板(3 的凹槽一面相觸，第一凹槽(31 與第二凹槽(32 通過連接件 (6)連接。
5.根據權利要求4所述的斜置雙層折板鋼板剪力墻，其特征在于，所述第一折板(31) 和第二折板(3 為壓型鋼板，第一凸起(311)和第二凸起(321)為壓型鋼板的波峰，第一凹槽(312)和第二凹槽(322)為壓型鋼板的波谷。
6.根據權利要求5所述的斜置雙層折板鋼板剪力墻，其特征在于，所述壓型鋼板為V 形、波形、肋形、加勁型、雙曲波形、燕尾槽形或者雙向加勁型。
7.根據權利要求4所述的斜置雙層折板鋼板剪力墻，其特征在于，所述的連接件(6)為鉚釘或者螺栓。
8.根據權利要求4所述的斜置雙層折板鋼板剪力墻，其特征在于，采用全角焊縫將框架梁(2)和內填板(3)連接，或者借助于角鋼(5)，采用角焊縫加螺栓(4)將框架梁(2)和內填板⑶連接；采用全角焊縫將框架柱⑴和內填板⑶連接，或者借助于角鋼(5)，采用角焊縫加螺栓(4)將框架柱(1)和內填板( 連接。
9.根據權利要求4所述的斜置雙層折板鋼板剪力墻，其特征在于，第一凹槽(312)與第一凸起(311)的連接坡度的范圍是30° 60°。
10.根據權利要求4所述的斜置雙層折板鋼板剪力墻，其特征在于，第一凸起(311)的長度方向與第一框架柱(11)的柱向夾角和第二凸起(321)與第二框架柱(1 的柱向夾角相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑構件，具體為斜置雙層折板鋼板剪力墻，框架柱和框架梁連接構成方形的框架，框架內有與框架柱和框架梁相連接的內填板，框架柱包括平行的第一框架柱和第二框架柱，所述內填板為折板結構，其槽長方向與框架柱的柱向夾角為30°～60°，內填板為梯形、V形或者槽形折板，可直接采用壓型鋼板，本發(fā)明的另一種結構，內填板采用兩個，斜向交叉設置，效果更佳，本發(fā)明克服了薄鋼板剪力墻因過早屈曲而不能充分發(fā)揮鋼材的強度和延性的缺點，提高了鋼板剪力墻的面外穩(wěn)定性和承載力，充分發(fā)揮了鋼材抗拉強度高的優(yōu)勢，有效地解決了整體失穩(wěn)問題，減小了用鋼量，具有穩(wěn)定性高、成本低廉的特點。
文檔編號E04B2/58GK102296724SQ20111014657
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權日2011年6月1日
發(fā)明者李峰, 薛港, 問曉朋 申請人:西安建筑科技大學