接觸式防屈曲鋼板剪力墻及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工程結(jié)構(gòu)減震裝置及其制造工藝，尤其涉及接觸式防屈曲鋼板剪力墻及其制造方法，屬于工程結(jié)構(gòu)的消能減震與振動(dòng)控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼板剪力墻是一種新型抗側(cè)力體系，主要應(yīng)用在日本、北美等地震高烈度區(qū)，是一種常見的消能裝置。鋼板剪力墻由內(nèi)嵌鋼板和邊緣構(gòu)件組成。根據(jù)內(nèi)嵌鋼板的高厚比，鋼板剪力墻可分為厚鋼板剪力墻和薄鋼板剪力墻。厚鋼板剪力墻有較大的初始剛度，一般不會(huì)發(fā)生彈性屈曲，而薄鋼板剪力墻在側(cè)向力較小時(shí)就易發(fā)生彈性屈曲，通常薄鋼板剪力墻比厚鋼板剪力墻耗鋼量小，因此經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。國內(nèi)外的研宄成果表明，利用薄鋼板剪力墻屈曲后強(qiáng)度可以顯著降低用鋼量，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]目前日本，美國等國家?guī)缀醵际菑募羟袕椥郧幌扔诩羟星碓O(shè)計(jì)鋼板剪力墻，這種以彈性屈曲荷載作為承載力極限狀態(tài)，一方面不能充分利用鋼板屈曲后強(qiáng)度，造成鋼板材料的浪費(fèi)，降低消能器的經(jīng)濟(jì)性能，另一方面近三十年來的試驗(yàn)研宄已經(jīng)表明薄鋼板的屈曲并不意味著承載力的喪失，構(gòu)件失效由薄鋼板的極限強(qiáng)度控制。故通過合理的防屈曲設(shè)計(jì)就可以達(dá)到既充分利用鋼板的實(shí)際強(qiáng)度，又阻止或減緩屈曲的發(fā)生。
[0004]目前鋼板防屈曲的措施主要有三種:焊接加勁肋、板上開豎縫、對拉混凝土蓋板。焊接加勁肋，無論是十字加勁還是交叉加勁，焊接加工不可避免的會(huì)產(chǎn)生殘留應(yīng)力，殘留變形，影響鋼板的力學(xué)性能。由于鋼板較薄，施焊起來容易“燒穿”，大量焊接部位不可避免地存在裂紋、夾雜等缺陷，在往復(fù)荷載作用下，裂紋易迅速擴(kuò)展并很快發(fā)生脆性斷裂，降低了鋼板的延性。其次，加勁肋易發(fā)生局部屈曲，降低加勁肋的加勁效率，反復(fù)的局部屈曲加速了加勁肋的斷裂，最終失去加勁作用。
[0005]板上開豎縫，在鋼板上開豎縫，變鋼板的整體剪切變形為縫間立柱的彎曲變形，從而提高板的延性，但施工工藝較為復(fù)雜。由于鋼板受到分割，拉力場的路徑不通暢，難以形成完整的拉力場，因而提供的承載力有限。其次，豎縫對鋼板的剛度和承載力削弱較大，一般無法單獨(dú)作為結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力體系工作，其滯回曲線呈現(xiàn)很明顯的剪切滑移型特征。同時(shí)，在鋼板上開豎縫會(huì)大量增加制作費(fèi)用，且使得鋼板的分析參數(shù)繁多，設(shè)計(jì)方法更加復(fù)雜，另外設(shè)計(jì)參數(shù)驟增，難于掌握且理論預(yù)測精度不高。
[0006]對拉混凝土蓋板，在內(nèi)嵌鋼板上對拉混凝土蓋板，由于混凝土的抗拉強(qiáng)度較低，隨著層間位移的加大，當(dāng)應(yīng)力較大時(shí)，混凝土容易開裂，延性大幅降低，喪失對鋼板的約束。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種接觸式防屈曲鋼板剪力墻及其制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中焊接加勁肋、板上開豎縫、對拉混凝土蓋板等鋼板剪力墻防屈曲方案中的不足，本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)簡單、加工方便、安裝便捷、性能穩(wěn)定可靠的接觸式防屈曲鋼板剪力墻，能夠增加結(jié)構(gòu)剛度，消耗地震輸入能量，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下，
[0009]接觸式防屈曲鋼板剪力墻，其特征在于，包括內(nèi)嵌鋼板1、翼緣2和加勁肋3，翼緣2焊接于內(nèi)嵌鋼板I左右兩側(cè)，加勁肋3布置在內(nèi)嵌鋼板I的前后兩側(cè)，并支承在翼緣2上。
[0010]優(yōu)選的，所述的接觸式防屈曲鋼板剪力墻還包括邊緣梁4和邊緣柱5，內(nèi)嵌鋼板I上下兩端與邊緣梁4連接，邊緣柱5位于翼緣2外側(cè)。
[0011]優(yōu)選的，所述翼緣2和邊緣柱5脫開，之間留有適當(dāng)間距。
[0012]優(yōu)選的，所述的接觸式防屈曲鋼板剪力墻，還包括隔離層6，隔離層6位于加勁肋3與內(nèi)嵌鋼板I之間。
[0013]優(yōu)選的，所述隔離層6為聚四氟乙烯隔離層等光滑材料。
[0014]優(yōu)選的，所述翼緣2上開設(shè)有安裝孔7，加勁肋3貫穿翼緣2上的安裝孔7，布置在內(nèi)嵌鋼板I的前后兩側(cè)。
[0015]優(yōu)選的，所述加勁肋3 —端焊接固定在翼緣2上，另一端自由。
[0016]優(yōu)選的，所述內(nèi)嵌鋼板I的材質(zhì)為低屈服點(diǎn)、高延性鋼材。
[0017]優(yōu)選的，所述翼緣2和加勁肋3的材質(zhì)為普通鋼材。
[0018]優(yōu)選的，所述加勁肋3，采用矩形鋼管、圓形鋼管、角鋼或槽鋼等型鋼。
[0019]優(yōu)選的，所述內(nèi)嵌鋼板I與邊緣梁4的連接方式為焊接或螺栓連接。
[0020]本發(fā)明還提供一種上述接觸式防屈曲鋼板剪力墻的制造方法，包括如下步驟:
[0021]步驟一:焊接內(nèi)嵌鋼板I和翼緣2 ;
[0022]步驟二:將加勁肋3布置在內(nèi)嵌鋼板I的前后兩側(cè)，并支承在翼緣2上。
[0023]優(yōu)選的，所述內(nèi)嵌鋼板I的尺寸根據(jù)工程需要的性能參數(shù)設(shè)計(jì)算出。
[0024]優(yōu)選的，所述工程需要的性能參數(shù)包括屈服位移、彈性剛度、屈服力。
[0025]優(yōu)選的，所述翼緣2的尺寸根據(jù)受力計(jì)算設(shè)計(jì)，所述加勁肋3的截面尺寸、數(shù)量以及間距根據(jù)受力計(jì)算和面外剛度要求設(shè)計(jì)。
[0026]優(yōu)選的，所述步驟二還包括，在加勁肋3與內(nèi)嵌鋼板I之間粘接隔離層6，隔離層6為聚四氟乙烯隔離層等光滑材料。
[0027]優(yōu)選的，所述步驟二還包括，在翼緣2上需要支承加勁肋3的位置開設(shè)安裝孔7，加勁肋3貫穿翼緣2的安裝孔7，布置在內(nèi)嵌鋼板I的前后兩側(cè)。
[0028]優(yōu)選的，采用焊接固定加勁肋的一側(cè)，另一側(cè)自由。
[0029]優(yōu)選的，接觸式防屈曲鋼板剪力墻的制造方法還包括將內(nèi)嵌鋼板與邊緣梁連接在一起。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0031]首先，本發(fā)明提供的接觸式防屈曲鋼板剪力墻，避免了在內(nèi)嵌鋼板上開縫或開洞，造成拉力帶的破壞，導(dǎo)致鋼板承載力和剛度的削弱；
[0032]其次，還避免了直接在內(nèi)嵌鋼板上焊接加勁肋，產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余變形，形成薄弱部位，導(dǎo)致鋼板低周疲勞性能的降低；
[0033]同時(shí)，可以通過改變加勁肋的截面尺寸、數(shù)量、間距，能夠靈活調(diào)整面外剛度，獲得最優(yōu)防屈曲方案，而且加勁肋不參與結(jié)構(gòu)水平受力，避免像混凝土蓋板等加勁裝置在應(yīng)力較大時(shí)開裂的缺點(diǎn)，能夠持續(xù)有效地為內(nèi)嵌鋼板提供側(cè)向支撐，提高內(nèi)嵌鋼板的耗能性能。
[0034]通過設(shè)置隔離層，消除了加勁肋與內(nèi)嵌鋼板摩擦力的影響。
[0035]通過內(nèi)嵌鋼板只與邊緣梁連接，翼緣與邊緣柱留有空隙，保證了鋼板的拉力帶錨固在兩側(cè)翼緣上，避免對邊緣柱產(chǎn)生附加彎矩。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，耗能性能優(yōu)良，適用范圍廣泛，能夠在地震作用時(shí)消耗地震輸入的能量，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免遭破壞。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明的組成構(gòu)件圖；
[0037]圖2為本發(fā)明的正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明的橫向剖面示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明的豎向剖面示意圖；
[0040]圖5為本發(fā)明的安裝示意圖；
[0041]圖6為無防屈曲鋼板剪力墻的滯回曲線；
[0042]圖7為本發(fā)明的防屈曲鋼板剪力墻的滯回曲線。
[0043]圖中，
[0044]1:內(nèi)嵌鋼板；2:翼緣；3:加勁肋；4:邊緣梁；5:邊緣柱；6:隔離層；7:安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的接觸式防屈曲鋼板剪力墻及其制造方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0046]如圖1-5所示，為一種接觸式防屈