[發明專利]一種由異形截面柱框架和波形鋼板墻組成的結構體系

在審

• 申請號: 202010107221.4
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111188433A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 郭彥林;王夢爭;朱博莉;李競遠;朱靖申
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E04B2/60
• 分類號: E04B2/60;E04B2/66;E04B2/68;E04C2/08;E04C2/32
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明涉及一種由異形截面柱框架和波形鋼板墻組成的結構體系，屬于結構工程技術領域。所述異形截面柱框架?波形鋼板墻結構體系由異形截面柱框架和內嵌在框架中的波形鋼板墻組成。所述異形截面柱框架采用L形、T形和十字形等異形截面鋼柱和異形截面鋼管混凝土柱。所述波形鋼板墻采用單波形鋼板墻、加勁波形鋼板墻、平行對扣連接的雙波形鋼板墻和正交對扣連接的雙波形鋼板墻等。所述加勁波形鋼板墻，通過在波形鋼板上設置角鋼或槽鋼等加勁肋形成。本發明提出的結構體系，具有平面布置靈活、建筑觀感好、用鋼量小、承載性能優、便于運輸和安裝以及波形鋼板螺栓連接的特點，在住宅結構的應用中具有較大的經濟效益。

技術領域

本發明涉及一種由異形截面柱框架和波形鋼板墻組成的結構體系，屬于結構工程技術領域。

背景技術

框架-剪力墻結構作為抗側力體系在住宅結構中得到廣泛應用。框架-剪力墻結構由框架和剪力墻組成。與傳統的鋼筋混凝土框架和剪力墻相比，鋼框架和鋼板剪力墻施工方便，通過合理設計能夠改善結構在地震等水平往復荷載作用下的承載和變形性能，使得結構獲得優越的消能減震特性。在建筑結構中，鋼框架主要承受軸力和彎矩，鋼板剪力墻主要承受水平力。鋼板剪力墻在風荷載或者小震作用下一般保持彈性，起到單調承載作用，在大震作用下可以進入塑性，通過往復滯回耗散地震輸入能量，從而起到承載構件和耗能阻尼的雙重作用。但是在實際使用中，框架帶來了露梁露柱的問題，常見形式的平鋼板剪力墻的受力性能和正常使用功能存在局限，這些問題破壞了建筑觀感，限制了建筑面積，影響了鋼框架-鋼板剪力墻體系的應用。

當框架-剪力墻結構應用于住宅結構時，框架柱的厚度往往與墻體不一致。鋼筋混凝土框架一般采用矩形截面柱，鋼框架一般采用H形鋼或矩形鋼管框架柱，都在導致框架柱凸出，同時梁柱節點暴露于室內空間。改變框架柱的截面形式，與墻體厚度一致，從而與結構平面布置相配合，可以改善露梁露柱問題。

當鋼板剪力墻以平鋼板作為內嵌鋼板時，不同高厚比的鋼板剪力墻具有不同的工作機理。高厚比小的厚鋼板剪力墻一般不先于屈服發生屈曲，以鋼板的全截面屈服為承載力極限狀態，這導致厚鋼板剪力墻的用鋼量大、建造成本高。高厚比大的薄鋼板剪力墻會先于屈服發生屈曲，屈曲后薄鋼板形成斜向拉力帶，產生穩定的屈曲后承載性能，能夠節省用鋼量。但是薄鋼板拉力帶對邊緣梁柱的強度和剛度提出了更高的要求，并且薄鋼板剪力墻在往復荷載作用下的滯回曲線出現捏攏現象，同時薄鋼板反復屈曲會產生巨大噪聲影響建筑結構的正常使用。

當鋼板剪力墻以波形鋼板作為內嵌鋼板時，鋼板剪力墻的面外剛度顯著增加，在面內剪力作用下的屈曲荷載得到明顯提升，利用較小的用鋼量就可以滿足屈曲不先于屈服發生。波形鋼板剪力墻的承載性能優于相同用鋼量的薄鋼板剪力墻，表現出類似于厚鋼板剪力墻的工作機理。同時在外力作用下波形鋼板不易發生變形，便于構件運輸和施工安裝。波形鋼板通過對平鋼板冷軋形成，波形鋼板的厚度受到了鋼材的延性和加工設備的能力的制約，一般不超過8mm。這使得波形鋼板剪力墻的承載性能受限，阻礙了波形鋼板剪力墻體系在水平荷載起控制作用的高層建筑結構中的應用。

為了解決框架-剪力墻結構在實際應用中存在的局限，本發明提出一種異形截面柱框架-波形鋼板墻結構體系，采用異形截面柱改進框架體系，采用單波形鋼板墻、加勁波形鋼板墻、平行對扣連接的雙波形鋼板墻和正交對扣連接的雙波形鋼板墻等改進鋼板剪力墻體系，在住宅結構應用中具有較大的經濟效益。

發明內容

本發明提出一種由異形截面柱框架和波形鋼板墻組成的結構體系，是一般框架-剪力墻結構的改進形式，能夠改善框架-剪力墻結構的受力性能、正常使用功能、經濟效益和建筑觀感，從而克服框架-剪力墻結構在住宅結構中的使用問題。

一種由異形截面柱框架和波形鋼板墻組成的結構體系，其特征在于，所述結構體系由異形截面柱框架和內嵌在框架中的波形鋼板墻組成。

在上述結構體系中，所述異形截面柱框架采用L形、或T形、或十字形異形截面鋼柱、或異形截面鋼管混凝土柱。