[實用新型]一種帶豎向縫隙矩形鋼管排剪力墻結構

有效

• 申請號: 201621490205.3
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN206521853U
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 張磊;童根樹
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E04B2/58
• 分類號: E04B2/58
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林超

技術領域

本實用新型涉及建筑結構工程技術領域，尤其涉及一種帶豎向縫隙矩形鋼管排剪力墻結構。

背景技術

鋼板剪力墻是鋼結構建筑的一種新型抗側力結構，與傳統的鋼支撐及混凝土剪力墻或核心筒結構相比，這種結構具有延性好、易實現結構的多重抗震防線的理念、制作施工方便、可增加建筑使用面積等優點。然而，目前廣泛采用的鋼板剪力墻鋼板較薄，在側向荷載作用下易發生平面外失穩，這給鋼板剪力墻的性能帶來了一定的問題：滯回曲線存在捏縮現象，耗能能力欠理想；需依靠薄鋼板屈曲后形成的拉力場來抵抗水平力，這要求周邊框架梁柱足夠強以滿足拉力場的形成條件。

為了解決現有鋼板剪力墻存在的問題，研究人員從帶豎縫鋼筋混凝土剪力墻獲得啟發，提出了一種解決方案：帶豎縫鋼板剪力墻。帶豎縫鋼板剪力墻通過在鋼板剪力墻上開設平行的豎縫，將墻板分成眾多狹長的縫間小柱。通過控制縫間小柱的高寬比，使得其在水平荷載作用下主要發生彎曲變形；通過控制縫間小柱截面的寬厚比，保證在其端部截面形成塑性鉸之前不發生板件的局部屈曲。利用上述措施，保證這種帶豎縫鋼板剪力墻的破壞模式為縫間小柱端部截面形成彎曲塑性鉸，以獲得良好的耗能能力。現有的研究表明，帶豎縫鋼板剪力墻具有優良的耗能能力和延性，循環荷載下的滯回曲線飽滿。但是，帶豎縫剪力墻同樣具有很大的局限性：(1)由于豎縫的開設，鋼板剪力墻的抗側承載力和剛度大大降低，對結構在風荷載和多遇地震下的側移控制帶來困難；(2)由于縫間小柱截面為狹長條形截面，且其兩側均為自由邊，這使得保證其局部穩定性的寬厚比限值嚴格，因此在實用中常需采用相對較厚的鋼板；(3)由于縫間小柱截面為狹長條形截面，其平面外的彎曲和扭轉剛度小，在荷載作用下容易發生彎扭失穩；(4)豎縫尺寸精度要求高，常需要激光切割等高精度加工方法，制作難度大。

實用新型內容

為了克服現有鋼板剪力墻結構和現有技術中的帶豎縫鋼板剪力墻存在的不足，本實用新型提供了一種帶豎向縫隙矩形鋼管排剪力墻結構，其利用豎向縫隙間的矩形受彎小柱的在剪力墻平面內的彎曲變形來抵抗水平荷載的作用，并在極限狀態下利用受彎小柱兩端形成的塑性鉸實現耗能。本實用新型的豎向縫隙與區別于現有技術中的帶豎縫鋼板剪力墻中豎縫的概念。

為實現上述目的，本實用新型采用如下之技術方案：

所述剪力墻結構主要由多根沿豎向布置的矩形鋼管緊密沿水平橫向排列而成，每根矩形鋼管沿豎直方向布置，在相鄰的矩形鋼管端部之間通過連接焊縫連接，利用鋼管翼緣和腹板交界處的連接焊縫將相鄰兩鋼管進行連接，沿豎向方向連接焊縫的間隔在矩形鋼管之間形成豎向縫隙，相鄰豎向縫隙之間的矩形鋼管形成受彎小柱，受彎小柱在側向荷載作用下主要發生彎曲變形直到受彎小柱端部塑性鉸的形成，剪力墻的極限狀態為受彎小柱端部塑性鉸的形成，通過對受彎小柱高度和截面的合理設計，使得剪力墻在荷載作用下受彎小柱端部的塑性鉸形成先于剪力墻的整體失穩、受彎小柱的平面外失穩以及矩形鋼管壁的局部失穩發生。

所述的連接焊縫在每相鄰矩形鋼管之間沿豎向存在有一整段或者間斷的多段，沿豎向兩個連接焊縫之間的相鄰矩形鋼管間隙作為豎向縫隙，從而形成剪力墻在豎直方向的一段或者多段豎向縫隙，沿垂直于矩形鋼管方向的兩段豎向縫隙之間的矩形鋼管單體或者組合作為受彎小柱，即相鄰矩形鋼管單體或者組合之間未設有連接焊縫的相鄰矩形鋼管單體或者組合作為受彎小柱，相鄰豎向縫隙間的受彎小柱為單個矩形鋼管構成或者由兩個以上矩形鋼管相焊接組合構成。

具體實施的剪力墻的豎向縫隙均開設在矩形鋼管之間的連接位置，可以簡單地在制作過程中通過間斷需要開設豎向縫隙位置處的連接焊縫即可實現。根據需要，沿高度方向，可以開設一排或多排豎向縫隙；沿寬度方向，可以在每個矩形鋼管兩側均開設豎向縫隙，也可以每隔兩個或以上矩形鋼管開設豎向縫隙。

相鄰矩形鋼管之間的連接焊縫在整體剪力墻結構受到剪力達到極限狀態前不會發生破壞。即使得在豎直方向上，豎向縫隙端部的連接焊縫以及上下相鄰豎向縫隙之間的連接焊縫(如有)的抗剪承載力滿足在受彎小柱端部截面達到全塑性彎矩時不發生破壞。

所述受彎小柱所在的管段端部位置在極限狀態下形成塑性鉸，所述的受彎小柱所在的管段長度滿足使得受彎小柱端部的塑性鉸形成先于受彎小柱的平面外失穩和受彎小柱鋼管壁的局部失穩發生，受彎小柱端部的塑性鉸是在剪力墻結構受到剪力時在受彎小柱所在的管段端部位置。