一種全裝配式屈曲約束鋼板剪力牆體系的製作方法

2023-12-12 14:23:32 2

本發明涉及結構工程領域，特別涉及工業化裝配式結構領域。

背景技術：

鋼板剪力牆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內嵌薄鋼板和邊緣梁柱構件為基本結構單元的新型抗側力體系，相比傳統鋼筋混凝土剪力牆結構，該結構具有自重輕、力學性能優良、塑性韌性好、利於抗震等優點。

試驗研究發現薄鋼板剪力牆結構也存在些許不足：首先，牆板屈曲荷載較低，試驗滯回曲線存在明顯的「捏縮」現象，耗能能力不強，因此需要對鋼板進行防屈曲約束，傳統的鋼筋混凝土板約束加大結構自重，焊接型鋼約束帶來殘餘應力，削弱結構性能，不便於施工；其次，短魚尾板與邊緣梁柱構件的連接角焊縫受力過大易於破壞，同時焊接工作量大。鑑於以上不足，需要進行改進。

本發明提出一種全裝配式屈曲約束鋼板剪力牆體系。體系的邊緣柱構件採用鋼管混凝土柱，邊緣梁構件採用現場拼接的雙槽鋼截面梁；貫穿柱構件鋼板壁的魚尾板伸入鋼管混凝土內部，採用栓釘連接件或開孔鋼板連接件(pbl)與內部混凝土進行組合連接，減小焊縫受力，結構更具整體性；薄鋼板與貫通魚尾板採用大直徑超高強度螺栓連接，減少螺栓數量，加快施工速度；上下層薄鋼板伸入雙槽鋼梁中間，採用大直徑超高強度螺栓和中間厚墊片將薄鋼板與雙槽梁連接，裝配式施工便捷；兩側採用豎直帽型冷彎薄壁型鋼龍骨來對鋼板牆屈曲進行約束，用螺栓對穿鋼板牆進行連接，充分發揮冷彎薄壁型鋼截面抗彎性能來對薄鋼板進行屈曲約束，具有自重輕，方便施工的特點。本發明較好的解決了傳統屈曲約束鋼板剪力牆方法存在的弊端，構造巧妙，優勢顯著，具有廣闊的工程應用前景。

技術實現要素：

為解決傳統鋼板剪力牆結構存在的弊端，本發明採用帽型冷彎薄壁型鋼龍骨約束、裝配式雙槽鋼梁、貫穿柱構件鋼板壁的魚尾板、栓釘連接件或開孔鋼板連接件(pbl)、大直徑超高強度螺栓連接，有效地預防了鋼板的過早屈曲，結構更具整體性，力學性能優良，螺栓拼裝，現場焊接極少，具備全裝配式施工特點，可廣泛應用於實際工程中。

本發明的技術方案如下：

一種全裝配式屈曲約束鋼板剪力牆體系，該體系使用的構件與材料包括邊緣鋼管混凝土柱、邊緣雙槽鋼梁、魚尾板、鋼板牆、帽型冷彎薄壁型鋼龍骨、開孔內隔板、大直徑超高強螺栓、連接螺栓、厚墊片、栓釘(pbl橫向鋼筋)。所述的雙槽鋼梁、魚尾板、鋼板牆和帽型冷彎薄壁型鋼龍骨在工廠預鑽螺栓孔；所述的魚尾板在伸入鋼管端焊接栓釘(若採用開孔板件連接pbl則需完成開孔)；所述的開孔內隔板、魚尾板和邊緣柱鋼管在工廠完成焊接；所述的厚墊片與雙槽鋼梁其中一肢在工廠採用角焊縫焊接；所述的邊緣鋼管柱現場吊裝，採用大直徑超高強螺栓用於連接鋼板牆和邊緣鋼管柱構件伸出的魚尾板；所述的雙槽鋼梁現場吊裝，在腹板採用大直徑超高強螺栓與上下鋼板牆連接，在端部翼緣與鋼管壁焊接，形成整體結構；所述的豎向帽型冷彎薄壁型鋼龍骨用連接螺栓固定於鋼板牆兩側；所述在邊緣鋼管柱在現場向柱中澆灌混凝土(若採用開孔板件連接pbl則需要提前安放穿入孔中的橫向鋼筋)。

本發明相對於現有技術具有以下有益效果：

(1)豎向帽型冷彎薄壁型鋼龍骨約束鋼板牆屈曲，防止鋼板牆過早屈曲，有效提高結構地震下承載力與耗能能力，用螺栓穿過鋼板進行連接，具有自重輕，現場裝配式施工便捷的特點。

(2)鋼板牆與邊緣梁柱構件採用大直徑超高強度的螺栓連接，減少螺栓數量，加快施工速度。

(3)伸入鋼管混凝土柱內部採用栓釘(開孔鋼板連接件pbl)連接構造的魚尾板減小了傳統魚尾板與鋼管柱的連接角焊縫受力，有效地防止了角焊縫的提前破壞，加強了結構的整體性。

(4)使用雙槽鋼梁，現場梁裝配式施工，施焊極少，加快了施工速度。

該全裝配式屈曲約束鋼板剪力牆體系在高層鋼結構建築抗震和工業化裝配式結構領域中具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明的整體示意圖。

圖2為本發明的整體立面圖。

圖3為本發明1-1剖面圖。

圖4為本發明2-2剖面圖。

圖5為本發明空心鋼管柱內部構造示意圖。

圖6為本發明雙槽鋼梁其中一肢焊接厚墊片示意圖。

圖7為本發明鋼板牆與邊緣柱魚尾板連接示意圖。

圖8為本發明邊緣雙槽鋼梁與鋼板牆和邊緣柱連接示意圖。

圖9為本發明本發明豎直帽型型冷彎薄壁型鋼龍骨與鋼板牆示意圖。

圖10為本發明內隔板示意圖。

圖11為本發明大直徑超高強螺栓示意圖。

圖12為本發明連接螺栓示意圖。

圖13為本發明栓釘示意圖。

圖14為本發明帽型冷彎薄壁型鋼龍骨截面形狀示意圖。

圖中：1-邊緣鋼管混凝土柱、2-邊緣雙槽鋼梁、3-魚尾板、4-鋼板牆、5-帽型冷彎薄壁型鋼龍骨、6-開孔內隔板、7-大直徑超高強螺栓、8-連接螺栓、9-厚墊片、10-栓釘、11-pbl橫向鋼筋。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明作進一步描述：

如附圖所示，本發明是一種全裝配式屈曲約束鋼板剪力牆體系，由邊緣鋼管混凝土柱、邊緣雙槽鋼梁、魚尾板、鋼板牆、帽型冷彎薄壁型鋼龍骨、開孔內隔板、大直徑超高強螺栓、連接螺栓、厚墊片、栓釘(pbl橫向鋼筋)組成，其裝配程序如下：

a.在工廠預鑽邊緣雙槽鋼梁2、魚尾板3、鋼板牆4和帽型冷彎薄壁型鋼龍骨5的螺栓孔；

b.在工廠焊接魚尾板3伸入鋼管端的栓釘10(若採用開孔板件連接pbl則需完成開孔)；

c.在工廠將加工完成的魚尾板3與邊緣鋼管混凝土柱1的空心鋼管用角焊縫連接成整體，在空心鋼管內，邊緣雙槽鋼梁2翼緣對應位置處焊接開孔內隔板6；

d.在工廠用角焊縫將厚墊片9焊接在雙槽鋼梁2其中一肢的大直徑超高強螺栓7對應位置處；

e.現場吊裝施工，採用大直徑超高強螺栓7連接鋼板牆4和邊緣鋼管柱構件1伸出的魚尾板3；

f.現場吊裝施工，完成雙槽鋼梁2的拼接，在中部腹板區域內採用大直徑超高強螺栓7與上下鋼板牆4連接，在端部腹板採用大直徑超高強螺栓7與邊緣柱的魚尾板3連接，翼緣與邊緣柱1的鋼管壁焊接，形成整體結構；

g.使用連接螺栓8將兩側豎向帽型冷彎薄壁型鋼龍骨固定在鋼板牆4上。

h.向空心鋼管內澆築混凝土並養護，形成邊緣鋼管混凝土柱1(若採用開孔板件連接pbl則需提前安放橫向鋼筋11)

本發明提出了一種全裝配式屈曲約束鋼板剪力牆體系；改善了已有的薄鋼板剪力牆結構存在的不足；具有自重輕，承載力高，耗能能力強，全過程裝配式施工便捷，現場焊接工作量極少。該全裝配式屈曲約束鋼板剪力牆體系在高層鋼結構建築抗震和工業化裝配式結構領域中具有廣闊的應用前景。