[發(fā)明專利]雙面斜肋防屈曲耗能鋼板墻

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210437717.3
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102912889A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張延年
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué)
• 主分類號: E04B2/00
• 分類號: E04B2/00;E04B1/98
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 劉文生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)的耗能鋼板墻，特別是涉及一種建筑結(jié)構(gòu)的雙面斜肋防屈曲耗能鋼板墻。

背景技術(shù)

地震災(zāi)害具有突發(fā)性和毀滅性，嚴(yán)重威脅著人類生命、財產(chǎn)的安全。世界上每年發(fā)生破壞性地震近千次，一次大地震可引起上千億美元的經(jīng)濟損失，導(dǎo)致幾十萬人死亡或嚴(yán)重傷殘。我國地處世界上兩個最活躍的地震帶上，是遭受地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，地震造成的人員傷亡居世界首位，經(jīng)濟損失也十分巨大。地震中建筑物的大量破壞與倒塌，是造成地震災(zāi)害的直接原因。地震發(fā)生時，地面振動引起結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。對于基礎(chǔ)固接于地面的建筑結(jié)構(gòu)物，其反應(yīng)沿著高度從下到上逐層放大。由于結(jié)構(gòu)物某部位的地震反應(yīng)(加速度、速度或位移)過大，使主體承重結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞甚至倒塌；或雖然主體結(jié)構(gòu)未破壞，但建筑飾面、裝修或其它非結(jié)構(gòu)配件等毀壞而導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失；或室內(nèi)昂貴儀器、設(shè)備破壞導(dǎo)致嚴(yán)重的損失或次生災(zāi)害。為了避免上述災(zāi)害的發(fā)生，人們必須對結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)進行控制，并消除結(jié)構(gòu)體系的“放大器”作用。

20世紀(jì)初，日本大森房吉教授提出的計算方法以及佐野利器博士提出的地震系數(shù)法均沒有考慮結(jié)構(gòu)的動力特性，后來人稱之為抗震設(shè)計的靜力理論，為了抗御地震，多傾向于采用剛強的建筑結(jié)構(gòu)，即“剛性結(jié)構(gòu)體系”，但是這種結(jié)構(gòu)體系很難真正實現(xiàn)，也不經(jīng)濟，只有極少數(shù)的重要建筑物采用這種結(jié)構(gòu)體系。隨著社會的發(fā)展，建筑物越來越龐大、復(fù)雜，人們對建筑物的安全性有了更高的要求，因此要在合理的經(jīng)濟范圍內(nèi)達(dá)到預(yù)期的設(shè)防目標(biāo)更加困難，在安全性與經(jīng)濟性之間，人們面臨兩難選擇。其次，人們對地震的認(rèn)識還不夠，預(yù)測結(jié)構(gòu)物地震反應(yīng)與其實際地震反應(yīng)還有一定距離，因而所采取的抗震措施也不完全合理。抗震理論發(fā)展的第一次突破是在20世紀(jì)50年代初，美國的M?A?Biot等人提出抗震設(shè)計的反應(yīng)譜理論。這時人們開始考慮地震動和建筑物之間的動力特性關(guān)系，提出了“延性結(jié)構(gòu)體系”。同最早的設(shè)計方法相比，延性設(shè)計方法已經(jīng)帶有對能量進行“疏導(dǎo)”的思想，因此它具有一定的科學(xué)性。然而，結(jié)構(gòu)物要終止振動反應(yīng)，必然要進行能量轉(zhuǎn)換或消耗。這種抗震結(jié)構(gòu)體系，容許結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件(柱、梁、節(jié)點等)在地震中出現(xiàn)損壞，即依靠結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件的損壞消耗大部分能量，往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中嚴(yán)重破壞甚至倒塌，這在一定程度上是不合理也是不安全的。隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，人們對抗震減震、抗風(fēng)的要求也越來越高，某些重要的建筑物(如紀(jì)念性建筑、裝飾昂貴的現(xiàn)代建筑和核電站等)不允許結(jié)構(gòu)構(gòu)件進入非彈性狀態(tài)，使“延性結(jié)構(gòu)體系”的應(yīng)用日益受到限制，這些都成為結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員面臨的現(xiàn)實而重大的課題。各國學(xué)者積極致力于新的抗震結(jié)構(gòu)體系的探索和研究，1972年美藉華裔學(xué)者姚治平(J?T?P?Yao)教授第一次明確提出了土木工程結(jié)構(gòu)振動控制的概念。姚認(rèn)為結(jié)構(gòu)的性能能夠通過控制手段加以控制，以使它們在環(huán)境荷載作用下，能保持在一個指定的范圍內(nèi)，為確保安全，結(jié)構(gòu)位移需要限制，從居住者的舒適方面考慮，加速度需要限制。土木工程結(jié)構(gòu)振動控制可以有效地減輕結(jié)構(gòu)在地震、風(fēng)、車輛、浪、流、冰等動力作用下的反應(yīng)和損傷積累，有效地提高結(jié)構(gòu)的抗震能力和抗災(zāi)性能。這樣抗震理論又進入一個新的發(fā)展階段。

鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。鋼板剪力墻由內(nèi)嵌鋼板、豎向邊緣構(gòu)件(柱)和水平邊緣構(gòu)件(梁)構(gòu)成，其整體受力性能類似于底端嵌固的豎向懸臂梁，其中豎向邊緣構(gòu)件相當(dāng)于梁翼緣，內(nèi)嵌鋼板相當(dāng)于梁腹板，水平邊緣構(gòu)件則可以近似等效為橫向加勁肋。內(nèi)嵌鋼板可采用無加勁肋和有加勁肋的構(gòu)造形式。無加勁肋的鋼板剪力墻在強震作用下可以充分利用鋼板的屈曲后強度，并具有很好的延性和耗能能力。加勁的鋼板剪力墻則能夠限制鋼板的平面外屈曲，從而提高結(jié)構(gòu)的屈曲承載力，有助于增強結(jié)構(gòu)在風(fēng)以及小震作用下的抗側(cè)移剛度并方便施工。與傳統(tǒng)的鋼框架或者鋼框架加混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系相比，鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)具有厚度薄、自重輕、建造速度快和延性好等優(yōu)點。已有的研究成果以及工程實例表明，鋼板剪力墻是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ目箓?cè)力體系，尤其適用于高烈度地震設(shè)防區(qū)的高層建筑以及抗震加固。在過去的幾十年中，各國學(xué)者對這種結(jié)構(gòu)進行了許多試驗與理論方面的研究。這些研究都得到了共同的結(jié)論：這種結(jié)構(gòu)彈性初始剛度高、位移延性系數(shù)大、滯回性能穩(wěn)定。

目前研究開發(fā)的耗能鋼板墻有中國專利號200810034557.1公開了一種名稱為“高層豎向剪切耗能鋼板墻結(jié)構(gòu)體系”發(fā)明專利。

然而目前一些耗能鋼板墻容易產(chǎn)生屈曲，還有一些耗能鋼板墻的塑性分布比較集中，不利于耗能，這些都需要得到較好的解決。

發(fā)明內(nèi)容