一种兼顾承力和耗能的装配式防屈曲钢板剪力墙制造技术

本发明专利技术提出了一种具有良好抗侧刚度和耗能能力兼顾竖向承载能力的新型预制装配式防屈曲钢板剪力墙。一种兼顾承力和耗能的装配式防屈曲钢板剪力墙包括边缘约束梁柱，预制混凝土墙板和内嵌钢板的三部分构件构成，构件之间通过焊接或螺栓连接，实现工业化生产和现场干作业施工。本发明专利技术装配式防屈曲钢板剪力墙内耗能承力钢板、内嵌钢板和边缘构件不同失效顺序对于多道防线的建立起到了重要作用，有效增大抗侧刚度，强度；承担部分竖向力，减轻对柱子负担；滞回曲线饱满，耗能能力进一步增强，利于产业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾承力和耗能的装配式防屈曲钢板剪力墙
：本专利技术属于防屈曲钢板剪力墙领域，具体涉及一种兼顾承力和耗能装配式防屈曲钢板剪力墙及其使用方法。
技术介绍
改革开放以来，我国的房地产行业获得了蓬勃的发展，逐渐成为中国的支柱型产业，建筑领域取得了一系列辉煌的成就。但同时我国建筑行业与发达国家相比仍然为粗放劳动密集型的行业，存在生产施工效率底，施工周期长，施工人员整体素质不高，建筑质量与安全问题频出，建筑过程耗能大，资源浪费等各种问题。同时，环境污染严重，自然资源紧张带来的一系列问题已日益摆在我们面前。因此为建立环境友好，资源节约型社会早日实现，传统建筑行业必须进行必要的产业革命与技术革新。在这一背景下，预制装配式结构再一次走进人们视野，与传统建筑相比预制装配式建筑有以下优点：1)、构件大部分都是由工厂预制生产再到现场装配，现浇作业大大减少可大大降低施工现场建筑垃圾和废水的产生，大大减轻施工现场扬尘、污染气体的排放，满足节能环保的需求。2)、工厂化有助于提升了模具和器械的利用率，预制构件在工厂完成缩短了传统建筑混凝土养护时间，使整个建筑周期大大缩短，同时大大减少了现场的施工人员，工厂化成熟后可以降低建筑成本。3)、工厂化预制构件可以大面积采用机械化，减少了人为因素的影响，有助于提升建筑质量，保证结构安全。现有预制装配式结构与传统现浇结构的区别主要在于节点和连接缝处，因此节点和连接缝的性能直接影响装配式结构的整体性能，而装配式节点和连接缝现有技术并不能做到完全等同于现浇的水平。因而导致结构的整体抗侧刚度小，耗能能力不足，在地震作用下，结构主要靠构件连接处的损伤和构件损坏来消耗能量，容易造成结构节点破坏和整体倒塌，给震后修复带来困难。而有关研究表明在预制装配式体系中采用耗能减震技术，会很好的改善预制装配式结构的不足，因此研究采用耗能减震技术的预制装配式结构体系对住宅产业化的推广有重要意义。耗能减震技术通过在结构中增加耗能部件和耗能器来提高结构的附加刚度阻尼，从而耗散结构能量，减轻结构动力反应。防屈曲钢板剪力墙作为一种新型的耗能构件，能够为结构提供良好的抗侧刚度和耗能能力。与传统的抗侧力构件相比，用钢板做剪力墙具有下列优点：与纯抗弯钢框架相比，采用钢板墙可节省用钢量50％以上；与精致的防屈曲支撑相比，钢板墙不但相对便宜，且制作和施工都比较简单；钢板墙弥补了混凝土剪力墙或核心筒延性不足的弱点；采用钢板墙结构，由于墙板厚度较钢筋混凝土墙要小很多，故能有效降低结构自重，减小地震响应，压缩基础费用；制作周期短，施工速度快，适合应用在预制装配式结构中。钢板剪力墙结构体系始于20世纪70年代，早期以钢板的弹性屈曲为极限状态。解决方法是密肋加劲或厚板。利用钢板屈曲形成的拉力带抵抗水平力作用，会对主子产生较大的附加弯矩，使柱子早早进入屈服，因此保证边柱板件局部稳定是发挥钢板墙屈曲后强度的必要条件。此外钢板剪力墙会产生较大的屈曲声响和面外变形，达不到人们舒适度的要求。因此加州伯克利的Astaneh提出了在钢板两侧添加混凝土板组成的“传统型”组合钢板剪力墙，由两侧混凝土板约束钢板的平面外屈曲，使其平面内屈曲耗能，但“传统型”组合钢板剪力墙容易在荷载较小的情况下混凝土被压碎失去对钢板的约束作用，因此又提出了在混凝土板和周边框架之间留缝的“改进型”防屈曲钢板剪力墙，表现出优异的延性和耗能能力。清华大学的郭彦林等在“改进型”组合钢板剪力墙的基础上进一步加大了混凝土板与框架之间的缝隙，使混凝土板在结构整个受力过程中只起到防止钢板平面外变形的作用，并正式引入了防屈曲钢板剪力墙的概念。并对防屈曲钢板剪力墙进行了抗剪极限承载力与滞回性能研究，表明防屈曲钢板剪力墙滞回曲线饱满，表现出很好的延性和耗能能力，是一种非常适合运动在高烈度设防区的抗侧立体系。现有技术CN1603539A提供了一种属于结构工程
的防屈曲耗能钢板剪力墙。其特征是所述剪力墙由内嵌钢板和两侧外围混凝土盖板组成；所述内嵌钢板采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材；所述外围混凝土盖板采用一般混凝土板；所述边缘构件由边缘梁和边缘柱组成；所述内嵌钢板与所述混凝土盖板之间通过穿透三块板的螺栓或预应力螺栓连接，在所述混凝土盖板上开椭圆型孔以便螺栓穿过且有足够的滑移空间；在所述混凝土盖板开孔位置预埋槽形钢给予加强，并在加强槽钢的相应位置开椭圆孔。该方案主要存在问题在于：(1)、在内嵌钢板在混凝土盖板与边缘框架梁柱之间缝隙处容易出现局部的屈曲；(2)、混凝土盖板只起到抑制屈曲的作用，不能传递力；(3)、防屈曲钢板剪力墙只起到抗侧作用而不承担竖向力。CN103726585A提供了一种内藏支撑的防屈曲耗能钢板剪力墙，包括内填耗能钢板、内藏支撑和混凝土板，内填耗能钢板与内藏支撑连接为整体，两者共同工作。其中：内藏支撑焊接在内填耗能钢板受集中力较大的部位，使内填耗能钢板和内藏支撑两者共同抵抗较大的集中力；内填耗能钢板和混凝土板之间设置隔离层，使内填耗能钢板和混凝土板之间能相对移动；内藏支撑的外表面与混凝土板接触部位设置隔离层，使内藏支撑和混凝土板能相对移动；内藏支撑的内表面与混凝土板接触部位填充适量的塑料泡沫，避免变形时将混凝土板挤坏。该方案存在的主要问题在于：(1)、在内嵌钢板在混凝土盖板与边缘框架梁柱之间缝隙处容易出现局部的屈曲；(2)、混凝土盖板只起到抑制屈曲的作用，不能传递力；(3)、防屈曲钢板剪力墙只起到抗侧作用而不承担竖向力，(4)、构造复杂，施工不方便。防屈曲钢板剪力墙是种抗侧刚度大，耗能性能良好的抗侧力构件和耗能构件，对改善预制装配式结构体系的性能有很广阔的应用前景，因此本设计提出了一种新的兼顾承力和耗能预制装配式防屈曲钢板剪力墙。
技术实现思路
：本专利技术为防屈曲钢板剪力墙的改进。防屈曲钢板剪力墙有良好的抗侧性能和耗能能力，但其两侧混凝土板只抑制屈曲，并不承担力的作用。并且由于薄钢板受压屈曲，并不能很好的承担竖向力的作用。本专利技术在混凝土的四周加上低屈服点耗能承力钢板，在小震下，预制混凝土墙板通过低屈服点钢板传力与内嵌钢板共同承担水平与竖向力作用力，大震情况下，耗能承力钢板在开孔薄弱处屈服耗能，避免了混凝土压碎，同时增大了结构耗能。本专利技术提出了一种具有良好抗侧刚度和耗能能力兼顾竖向承载能力的预制装配式防屈曲钢板剪力墙。本专利技术一种兼顾承力和耗能的装配式防屈曲钢板剪力墙，其特征在于：包括：边缘约束梁柱，预制混凝土墙板和内嵌钢板的三部分构件构成，预制混凝土墙板包含混凝土盖板、耗能承力钢板和填充于盖板内部的混凝土，通过第一混凝土盖板-混凝土-第一耗能承力钢板-内嵌钢板-第二耗能承力钢板-混凝土-第二混凝土盖板的顺序连接，垂直于前述连接方向上，耗能承力钢板和内嵌钢板分别与边缘约束梁柱连接。优选的一种方案为，耗能承力钢板与边缘约束梁柱通过角钢螺栓连接，内嵌钢板与边缘约束梁柱焊接连接，耗能承力钢板与内嵌钢板通过螺栓连接。所述内嵌钢板为整片墙抗侧力主要构件，主要用大高厚比薄钢板做成。优选的一种方案为，边缘约束梁柱呈近似“工”字形状，“工”字形状梁柱尺寸可根据需求调节，优选为上下两横长度相等。优选的一种方案为，耗能承力钢板呈“∏”形状，第一耗能承力钢板与第二耗能承力钢板形成呈近似“北”字形状，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼顾承力和耗能的装配式防屈曲钢板剪力墙，其特征在于：包括：边缘约束梁柱，预制混凝土墙板和内嵌钢板的三部分构件构成，预制混凝土墙板包含混凝土盖板、耗能承力钢板和填充于盖板内部的混凝土，通过第一混凝土盖板‑混凝土‑第一耗能承力钢板‑内嵌钢板‑第二耗能承力钢板‑混凝土‑第二混凝土盖板的顺序连接，垂直于前述连接方向上，耗能承力钢板和内嵌钢板分别与边缘约束梁柱连接。

【技术特征摘要】
1.一种兼顾承力和耗能的装配式防屈曲钢板剪力墙，其特征在于：包括：边缘约束梁柱，预制混凝土墙板和内嵌钢板的三部分构件构成，预制混凝土墙板包含混凝土盖板、耗能承力钢板和填充于盖板内部的混凝土，通过第一混凝土盖板-混凝土-第一耗能承力钢板-内嵌钢板-第二耗能承力钢板-混凝土-第二混凝土盖板的顺序连接，垂直于前述连接方向上，耗能承力钢板和内嵌钢板分别与边缘约束梁柱连接。2.根据权利书1所述的装配式防屈曲钢板剪力墙，其特征在于：耗能承力钢板与边缘约束梁柱通过角钢螺栓连接，内嵌钢板与边缘约束梁柱焊接连接，耗能承力钢板与内嵌钢板通过螺栓连接。3.根据权利书1所述的装配式防屈曲钢板剪力墙，其特征在于：边缘约束梁柱呈近似“工”字形状，“工”字形状的梁柱尺寸可根据需求调节。4.根据权利书1所述的装配式防屈曲钢板剪力墙，其特征在于：耗能承力钢板呈“∏”形状，第一耗能承力钢板与第二耗能承力钢板形成呈近似“北”字形状，“北”字两“竖”向下延伸，内嵌钢板填充“北”字中间空隙。5.根据权利书4所述的装配式防屈曲钢板剪力墙，其特征在于：呈近似“工”字形状第一边缘约束梁柱、与第一耗能承力钢板与第二耗能承力钢板形成的呈近似“...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕军，李祚华，贾皓迪，欧进萍，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44