[發明專利]柱翼緣后張拉鋼與混凝土部分組合框架?鋼板剪力墻結構

有效

• 申請號: 201610230590.6
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105756236B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 于金光;鄭春明;王雪軍;郝際平
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: E04B2/58
• 分類號: E04B2/58
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及一種剪力墻結構，具體涉及一種柱翼緣后張拉鋼與混凝土部分組合框架-鋼板剪力墻結構。

背景技術

鋼板剪力墻結構是在薄腹梁理論研究基礎上演變和發展起來的一種以鋼框架內嵌鋼板為基本結構單元的新型抗側力體系。鋼板剪力墻具有以下良好的優越性能：①初始側向剛度大，滯回性能穩定，能量耗散能力強，延性大，抵抗循環荷載下的變形能力好等優點。②對于鋼框架—鋼筋混凝土核芯筒結構，如核心筒改為鋼板墻結構，可顯著改善其剛度和延性，實現與外框架材料、延性、剛度的匹配，達到雙重設防的目的。同時由于其和鋼筋混凝土剪力墻相比自重輕，地震作用小，從而傳遞到基礎的豎向和水平荷載減小，降低了基礎造價。③鋼板墻中內嵌鋼板的設置可緩解框架梁柱節點區的延性要求，降低了在強震作用下剛性節點的震害反應，同時可簡化節點構造，使得采用半剛性節點成為可能。④鋼板墻內嵌鋼板較薄，高厚比可達250～500，可增加房屋有效使用面積。⑤鋼板墻結構施工簡單，建造速度快，在國內外已經得到較廣泛的應用。但是研究發現鋼板剪力墻結構的受力機理為內填板充分發育拉力場，框架柱將承擔較大附加橫向荷載，如果鋼框架柱剛度不足，框架柱在拉力帶作用下有明顯的“內凹變形”。過大的“內凹變形”使鋼板墻中部應力降低，而靠近柱端的應力增加，最終在柱端部形成塑性鉸，框架柱局部屈曲嚴重，內側翼緣最為嚴重，框架柱變形呈現出明顯的“沙漏”形狀，會導致其過早破壞，不能充分發揮鋼板剪力墻結構的優勢。

鋼與混凝土部分組合結構柱由H型鋼及其翼緣和腹板之間填筑的混凝土組成，應用于鋼板剪力墻結構，作為鋼板剪力墻結構的邊框柱可提高結構承載力，其承擔鋼板剪力墻結構對邊框柱的附加彎矩作用改善翼緣的屈曲性能。鋼與混凝土部分組合框架—鋼板剪力墻新結構是一種全新的雙重設防、施工簡單、延性良好、高效利用材料、滿足“強邊框，弱墻板”要求的結構形式，其利用混凝土的附加剛度作用使框架柱作為鋼板墻的強錨固端，利用約束混凝土的抗壓性能和鋼柱共同抵抗軸壓影響，利用系桿及連接件使得邊框柱兩種材料成為整體，從而避免柱壁分離鼓曲、改善受拉性能差以及與鋼筋混凝土結構延性匹配差等缺點，形成一種適用于高烈度地震區的新型結構體系。

通過對鋼與混凝土部分組合框架—鋼板剪力墻結構的研究發現，存在以下問題：(1)鋼與混凝土部分組合結構柱中普通橫向系桿的連接中，由于橫向連接系桿點焊在翼緣內側，在點焊處會產生較大的殘余應力和殘余變形，焊縫較易開裂，可能導致橫向系桿提前退出工作。(2)當橫向系桿與翼緣連接牢靠時，由于點焊對翼緣的約束范圍有限，結構中鋼與混凝土部分組合柱的破壞首先是H型鋼的橫向連接系桿間翼緣發生局部屈曲，內側翼緣較為嚴重，在用鋼量一定的情況下簡單的橫向系桿連接形式不能有效的約束翼緣的局部屈曲。(3)當翼緣發生局部屈曲后，翼緣對混凝土的約束能力減弱，混凝土將承受較大的應力被壓碎。鋼與混凝土部分組合柱提前破壞，失去了鋼板剪力墻結構的強錨固邊框的作用，鋼與混凝土部分組合框架退化為鋼框架，整體結構可能無法承擔更大的荷載，限制了其在工程中得推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種柱翼緣后張拉鋼與混凝土部分組合框架-鋼板剪力墻結構，該結構將能有效的減少翼緣的局部屈曲，解決點焊易于脫離的問題，能夠有效傳遞內填板拉力，同時型鋼對混凝土的約束能力較強，整體結構的承載力較高。

為達到上述目的，本發明所述的柱翼緣后張拉鋼與混凝土部分組合框架-鋼板剪力墻結構包括內填鋼板墻、柱H型鋼、梁H型鋼、第一鋼絲、第二鋼絲、若干第一鋼套管及若干第二鋼套管，柱H型鋼固定于內填鋼板墻的側面、梁H型鋼固定于內填鋼板墻的頂面；

柱H型鋼由第一翼緣、第二翼緣及腹板組成，其中，腹板的兩端分別與第一翼緣側面的中部及第二翼緣側面的中部相連接；

第一翼緣上均開設有若干N對第一通孔，第二翼緣上均開設有若干N對第二通孔，第一翼緣的兩端分別開設有第三通孔及第四通孔，第二翼緣的兩端分別開設有第五通孔及第六通孔，各第一鋼套管的兩端分別與第一翼緣的下表面及第二翼緣的上表面相連接，各第二鋼套管的兩端分別與第一翼緣的下表面及第二翼緣的上表面相連接；