點陣鋼管防屈曲耗能鋼板剪力牆的製作方法
2023-05-02 11:40:52 2
本發明屬於建築技術領域，特別是涉及一種點陣鋼管防屈曲耗能鋼板剪力牆。
背景技術：
地震災害具有突發性和毀滅性，嚴重威脅著人類生命、財產的安全。世界上每年發生破壞性地震近千次，一次大地震可引起上千億美元的經濟損失，導致幾十萬人死亡或嚴重傷殘。我國地處世界上兩個最活躍的地震帶上，是遭受地震災害最嚴重的國家之一，地震造成的人員傷亡居世界首位，經濟損失也十分巨大。地震中建築物的大量破壞與倒塌，是造成地震災害的直接原因。地震發生時，地面振動引起結構的地震反應。對於基礎固接於地面的建築結構物，其反應沿著高度從下到上逐層放大。由於結構物某部位的地震反應 ( 加速度、速度或位移 ) 過大，使主體承重結構嚴重破壞甚至倒塌；或雖然主體結構未破壞，但建築飾面、裝修或其它非結構配件等毀壞而導致嚴重損失；或室內昂貴儀器、設備破壞導致嚴重的損失或次生災害。為了避免上述災害的發生，人們必須對結構體系的地震反應進行控制，並消除結構體系的「放大器」作用。
鋼板剪力牆結構是 20 世紀 70 年代發展起來的一種新型抗側力結構體系。鋼板剪力牆由內嵌鋼板、豎向邊緣構件（柱）、水平邊緣構件（梁）構成，其整體受力性能類似於底端嵌固的豎向懸臂梁，其中豎向邊緣構件相當於梁翼緣，內嵌鋼板相當於梁腹板，水平邊緣構件則可以近似等效於橫向加勁肋。內嵌鋼板可採用無加勁肋和有加勁肋的構造形式。無加勁肋的鋼板剪力牆在強震作用下能充分利用鋼板的屈曲後強度，並具有很好的延性和耗能能力。加勁的鋼板剪力牆則能夠限制鋼板的平面外屈曲，從而提高結構的屈曲承載力，有助於增強結構在風及小震作用下的抗側移剛度並方便施工。與傳統的鋼框架或鋼框架加混凝土剪力牆結構體系相比，鋼板剪力牆結構具有厚度薄、自重輕、建造速度快和延性好等優點。已有的研究成果和工程實例表明，鋼板剪力牆是一種非常具有發展潛力的抗側力結構體系，尤其適用於高烈度地震設防區的高層建築及抗震加固。在過去的幾十年中，各國學者對這種結構進行了許多試驗與理論方面的研究。這些研究都得到了共同的結論：這種結構彈性初始剛度高、位移延性係數大、滯回性能穩定。
技術實現要素：
目前一些防屈曲耗能鋼板牆容易產生屈曲，還有一些防屈曲耗能鋼板牆的塑性分布比較集中，不利於耗能，且大多自重大施工複雜，為了解決上述存在的技術問題，本發明提供一種點陣鋼管防屈曲耗能鋼板剪力牆。
點陣鋼管防屈曲耗能鋼板剪力牆，包括鋼柱、鋼梁、鋼板、矩形鋼管、高強螺栓、墊片、兩端帶法蘭圓形鋼管、螺母和小螺栓；所述的鋼柱、鋼梁和鋼板組合圍成矩形空心牆體；所述的鋼柱和鋼梁均採用H型鋼，兩根鋼柱和兩根鋼梁圍成的矩形空心牆體內設置兩個平行的鋼板；所述的鋼柱包括鋼柱翼緣和鋼柱腹板；所述的鋼梁包括鋼梁翼緣和鋼梁腹板；所述的鋼板左右兩端與鋼柱翼緣焊接相連，前後兩端與鋼梁翼緣焊接相連；所述的兩個鋼板之間的距離為鋼梁翼緣寬度的1/3~1/2，對鋼板剪力牆性能考慮可適當調整厚度，且均以鋼柱腹板和鋼梁腹板所在平面對稱；所述的兩個鋼板之間設置多根矩形鋼管，矩形鋼管與鋼柱平行，矩形鋼管均勻設置；所述的矩形鋼管的上下兩端與鋼梁翼緣焊接相連接或通過螺栓連接；所述的矩形鋼管包括鋼管窄板和鋼管寬板；所述的矩形鋼管的兩個矩形鋼管窄板與鋼板通過高強螺栓相連接，高強螺栓末端用螺母加固，高強螺栓豎向一排或多排，每排豎向均勻分布；所述的鋼柱和矩形鋼管之間以及每兩個矩形鋼管之間，豎向分別設置一排或多排兩端帶法蘭圓形鋼管；所述的墊片分別設置在兩端帶法蘭圓形鋼管的上下兩端；所述的兩端帶法蘭圓形鋼管上下兩端與鋼板分別通過小螺栓相連接。
所述的兩端帶法蘭圓形鋼管靠近牆體兩端的數量設置稀疏，越靠近牆體中心處設置越密的方式均勻布置，橫向放置的兩端帶法蘭圓形鋼管分散了塑性分布並加強了鋼板防屈曲的能力。
本發明與現有技術相比有益效果是：
1.改善了鋼板剪力牆的抗震性能，實現了鋼板剪力牆和耗能器合二為一，可廣泛用於鋼結構的抗震耗能；
2.利用鋼管協助耗能使牆體自重減小，設計為空心牆不但使牆體外觀相對美觀，由於牆體厚度的設定可在H型鋼梁翼緣寬度範圍內調節，一定程度上解決了工程中常用的鋼板牆高厚比變化範圍的研究廣度不足；
3.橫向放置的圓鋼管分散了塑性分布並加強了鋼板防屈曲的能力，增強屈曲性能，提高牆板的延性，與鋼框架延性更加匹配；
4.製作安裝相對簡單，便於批量生產和現場拼裝，可用於裝配式結構的抗震耗能；
5.具有地震作用下承載能力高、抗側剛度大、耗能能力強等一系列優秀特性，是一種優越的抗震構件。
附圖說明
下面結合附圖對本發明中的點陣鋼管防屈曲耗能鋼板剪力牆作進一步說明：
圖1為本發明點陣鋼管防屈曲耗能鋼板剪力牆的結構示意圖；
圖2為圖1的A-A剖面示意圖；
圖3為圖1的B-B剖面示意圖；
圖4為圖1的C-C剖面示意圖；
圖中，1為鋼柱；1-1為鋼柱翼緣；1-2為鋼柱腹板；2為鋼梁；2-1為鋼梁翼緣；2-2為鋼梁腹板；3為鋼板；4為矩形鋼管；4-1為鋼管窄板；4-2為鋼管寬板；5為高強螺栓；6為墊片；7為兩端帶法蘭圓形鋼管；8為螺母；9為小螺栓。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細描述：
點陣鋼管防屈曲耗能鋼板剪力牆，鋼柱1、鋼梁2和鋼板3組合圍成矩形空心牆體；鋼柱1和鋼梁2均採用H型鋼，兩根鋼柱1和兩根鋼梁2圍成的矩形空心牆體內設置兩個平行的鋼板3；鋼板3左右兩端與鋼柱翼緣1-1焊接相連，前後兩端與鋼梁翼緣2-1焊接相連；兩個鋼板3之間的距離為鋼梁翼緣2-1寬度的1/3~1/2，且均以鋼柱腹板1-2和鋼梁腹板2-2所在平面對稱；兩個鋼板3之間設置多根矩形鋼管4，矩形鋼管4與鋼柱1平行，矩形鋼管4均勻設置；矩形鋼管4的上下兩端與鋼梁翼緣2-1焊接相連接或通過螺栓連接；矩形鋼管4的兩個矩形鋼管窄板4-1與鋼板3通過高強螺栓5相連接，高強螺栓5末端用螺母8加固，高強螺栓5豎向一排或多排，每排豎向均勻分布；鋼柱1和矩形鋼管4之間以及每兩個矩形鋼管4之間，豎向分別設置一排或多排兩端帶法蘭圓形鋼管7；墊片6分別設置在兩端帶法蘭圓形鋼管7的上下兩端；兩端帶法蘭圓形鋼管7上下兩端與鋼板3分別通過小螺栓9相連接；兩端帶法蘭圓形鋼管7靠近牆體兩端的數量設置稀疏，越靠近牆體中心處設置越密的方式均勻布置。