[發明專利]防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻

在審

• 申請號: 201310343433.2
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103437456A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 歐進萍;金雙雙
• 申請（專利權）人: 歐進萍
• 主分類號: E04B2/56
• 分類號: E04B2/56;E04B1/98
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型耗能、防屈曲開斜槽鋼板剪力墻，屬于結構工程技術領域。

背景技術

在抗震設計中，如何減輕地震中建筑結構(包括主要受力構件、非結構構件)不可恢復性的損傷(如塑形變形)，使結構在地震后能夠迅速修復并能正常使用，是目前工程抗震研究的熱點。耗能構件的引入是一種非常有效的方法，在結構中設置耗能構件可有效地耗散地震的輸入能，使結構的變形主要集中在耗能構件中，避免結構中其他構件發生破壞。

鋼板剪力墻是一種抗震性能良好的結構構件，而且近年來在我國超高層建筑中已開始應用，但目前主要考慮了鋼板剪力墻的抗側能力，而未有效地考慮其耗能貢獻。

非加勁薄鋼板剪力墻在水平剪力作用時，鋼板極易發生屈曲，最終以拉力帶的形式承擔外荷載；當荷載反向作用時，上一步荷載作用下產生的拉力帶退出工作，并且逐漸形成反向拉力帶；在這個過程中，鋼板處于復雜受力狀態且鋼板屈曲不斷發生變化，當鋼材進入屈服，產生非彈性屈曲時，鋼板中便形成無法恢復的面外變形，進而形成褶皺，在褶皺處鋼材極易發生撕裂或斷裂，因此，非加勁薄鋼板剪力墻在往復荷載作用下的抗疲勞性能不足。

采用在鋼板兩側覆蓋混凝土板的措施，可以約束鋼板的面外變形，延緩鋼板屈曲，將改善薄鋼板因屈曲導致拉力帶不斷發生轉化而引起的滯回曲線的捏縮，解決鋼板耗能能力不能得到充分發揮的問題。但剪力墻中的鋼板處于復雜受力狀態，較難控制剪力墻的破壞模式，因而無法準確判斷其屈服荷載和屈服位移，不便于實現參數?(屈服位移，屈服力)?可控的設計；同時在目前的工程應用中，鋼板多為一整塊鋼板，當邊緣框架的尺寸和鋼材的屈服強度一定時，鋼板的強度和剛度僅與鋼板的厚度相關，工程設計人員很難僅通過調整鋼板的厚度而得到設計需要的剛度和強度，當鋼板剪力墻應用于多高層建筑時，常因設計厚度太薄無法滿足加工要求而增大鋼板的厚度，造成了鋼材的浪費，因此極大地限制了鋼板剪力墻在多高層建筑中的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用廣泛、耗能性能卓越、設計參數可控的防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提出的防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻，其特征在于，所述剪力墻主要由開斜槽鋼板、設置在鋼板兩側并約束鋼板面外變形的混凝土板，與鋼板相連的邊緣框架組成；所述開斜槽鋼板上根據實際情況和設計需要開設不同形式的斜槽，四周通過螺栓連接內嵌于邊緣框架中；所示邊緣框架由左邊緣框架柱、上邊緣框架梁、右邊緣框架柱和下邊緣框架梁共同組成。

在上述防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻中，所述的兩側混凝土板通過穿透三塊板的螺栓連接，為減少螺栓孔對斜槽間鋼板的影響，同時保證槽間鋼板理想的拉壓變形，螺栓孔布置在斜槽中；所述混凝土板根據鋼板厚度及其所需的面外抗側剛度確定混凝土厚度，并采用雙層雙向配筋，所述雙向為沿斜槽開設方向和垂直斜槽開設方向。

在上述防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻中，為防止鋼板與混凝土板之間的摩擦導致混凝土板過早開裂，在鋼板與兩側混凝土板之間設置無粘結材料或一定的間隙，其間隙設置因滿足混凝土板仍能有效約束鋼板的低階屈曲，一般取值不大于1mm。

在上述防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻中，所述混凝土板僅起約束開斜槽鋼板的作用，其與開斜槽鋼板相連的邊緣框架間留有一定的間隙，其值大小根據保證結構在大震作用時混凝土不因與邊緣框架接觸而參與抵抗水平荷載作用的極限條件設置。

在上述防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻中，為便于實現產業化和震后的快速修復，所述開斜槽鋼板四周插入預先設計在邊緣框架上的對稱角鋼中，并通過螺栓與之相連，所述對稱角鋼同時加強了因邊緣無混凝土板約束而形成的鋼板薄弱部位。

在上述防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻中，通過在鋼板上開設斜槽，將鋼板的薄弱部位從邊緣轉移到內部，形成所述的開斜槽鋼板，改變了鋼板復雜的受力狀態，形成以槽間鋼板拉壓變形為主的受力模式，不僅有利于實現穩定的拉壓耗能；同時可以通過考察槽間鋼板的拉壓變形，較好的確定剪力墻的屈服荷載和屈服位移。

在上述防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻中，通過改變斜槽寬度、槽間鋼板寬度、斜槽的布置形式，可以設計不同的剪力墻強度和剛度，進而實現不同的屈服荷載及其對應的屈服位移，實現參數可控的設計。

在上述防屈曲開斜槽鋼板耗能剪力墻中，鋼板上開槽的形式分為非等長斜槽、單排等長斜槽、多排等長斜槽三種。