一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙的制作方法

本专利涉及一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙，属于结构工程领域。

背景技术：

随着经济水平、科技水平以及建筑水平的不断发展进步，我国建筑结构也呈现出越来越复杂的发展趋势，建筑高度与日俱增，高层以及超高层建筑在各大城市中都较为常见。随着建筑高度的日益增高，水平荷载逐渐取代竖向荷载成为高层建筑设计中的重要控制因素，传统抗侧力构件已经满足不了高层建筑对耗能能力和水平承载能力的需求。

钢板组合墙结构是上世纪70年代发展起来的新型抗侧力结构体系，并以其极高的承载能力、稳定的耗能能力和良好的延性，成为许多设计师青睐的结构。过去40多年来，关于钢板墙作为主要水平抗侧力体系的试验研究和数值分析揭示了其独特的表现，包括较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等。钢板墙已成为一种非常具有发展前景的高层抗侧力体系，尤其适用于高烈度地震区建筑。

双层钢板内填混凝土组合墙是钢板-混凝土组合墙中的一种。在这种组合墙中，混凝土处于核心位置，受到两面钢板的约束；同时，核心混凝土也会起到防止钢板过早屈曲的作用。从受力性能上讲，这种组合方式最能发挥两种材料的优点，具有很高的抗压承载力和抗剪承载力，尤其适用于高层及超高层建筑。

在此基础上，为了克服双层钢板组合墙容易发生面外屈曲的缺点，进一步增强双层钢板组合墙的承载能力与耗能能力，改善双层钢板组合墙的屈曲机制，实现钢结构住宅施工的装配化，本专利提出了一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙。

该双层钢板组合墙结构将波形腹板工字型钢应用到墙体结构中，两个前后对称的外侧钢板通过波形腹板工字型钢紧密连接在一起，增强了结构的整体刚度，提高了墙体的抗剪和抗压能力。组合墙单元的使用使整体墙的安装使用朝着装配式的方向发展，布置方式更为灵活、施工便捷且质量容易保证。

技术实现要素：

本发明提出了一种带波形腹板工字型钢的钢板组合墙，属于结构工程领域。通过将外侧两个钢板及中间的带波形腹板工字型钢焊接，形成钢板剪力墙单元；通过钢板剪力墙单元之间的焊接，形成纯钢板墙；最后在钢板间浇筑混凝土，形成带波形腹板工字型钢的钢板组合墙。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

该组合墙由若干个带波形腹板工字型钢的钢板剪力墙单元焊接成型的双层钢板剪力墙和一体浇筑混凝土组成。所述的钢板剪力墙单元包括两个前后对称的外侧钢板和一个与外侧钢板等长的波形腹板工字型钢；钢板剪力墙单元中的波形腹板工字型钢翼缘分别与两个外侧钢板焊接，来拉结两个外侧钢板；若干个钢板剪力墙单元通过焊接外侧钢板形成双层钢板剪力墙；钢板剪力墙单元之间的焊缝方向沿外侧钢板长度方向；双层钢板剪力墙焊接成型后，再浇筑混凝土，形成波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙。

波形腹板工字型钢应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证波形腹板工字型钢的中轴线与外侧钢板的中轴线重合。

本专利的优点主要表现在以下几个方面：

1、波形腹板工字型钢连结了两个外侧钢板，提高了墙体的整体性，波形腹板工字型钢垂直于翼缘方向抗弯承载力较高，应用于墙体结构中能够提高墙的整体抗侧力，波形腹板工字型钢沿墙高度方向通长布置，提高了墙体的承压承载力和抗弯承载力。

2、内填混凝土为外围钢板提供了横向支撑，避免了钢板向内侧发生失稳，同时外围钢板为内填混凝土提供了侧向约束，使其处于双向受压状态，提高了混凝土的抗压能力，减缓了混凝土裂缝的开展。

3、双层钢板可以作为混凝土的模板，省去了支模的程序，加快了施工工期，由于混凝土被钢板约束住，即使被压碎也不会有掉落的危险。

4、布置方式更为灵活，由于墙体的面积较大，传统的钢板墙使用钢板尺寸较大，不管是运输还是安装都存在很多不便。在本专利中使用组合墙单元的形式在现场进行拼接成整体墙体，可以满足不同尺寸和形式的要求。

5、本专利在施工过程中有很大一部分工作可以在工厂内完成，极大的缩短了施工工期，有效的避免了现场施工中可能出现的失误，同时还减轻了施工现场的环境污染。

附图说明

图1为一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙的拆分图

图2为一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙的三维图

图3为一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙的俯视图

图4为一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙的侧向剖视图

图5为一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙的去混凝土板正向剖视图

图6为波形腹板工字型钢的波形形式图

图7为一种波形腹板工字型钢拉结双层钢板组合墙的墙体布置图

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本专利的实施方式。

如图1～7所示，一种带波形腹板工字型钢的组合墙包括以下构件。

1——钢板剪力墙单元

2——外侧钢板

3——波形腹板工字型钢

4——灌注混凝土

如图1～5所示，该装置由若干个钢板剪力墙单元(1)焊接形成双层钢板剪力墙，然后在钢板间浇筑混凝土形成一种带波形腹板工字型钢的组合墙。所述的组合墙单元(1)包括两个前后对称的外侧钢板(2)，以及和两个外侧钢板(2)等长的波形腹板工字型钢(3)，波形腹板工字型钢(3)分别与两个外侧钢板(2)焊接，波形腹板工字型钢(3)与外侧钢板(2)焊接时应保证居中位置；每个组合墙单元(1)之间的连接是将相对应的两个外侧钢板(2)焊接。

如图6、7所示，波形腹板工字型钢短件的波形种类包括但不限于直角波折钢板、梯形波折钢板、三角波折钢板或正弦波浪钢板，该组合墙的布置形式包括但不限于l型、t型、z型或十字型。

本发明符合当前向装配式建筑发展的趋势，以组合墙单元为单位在工厂进行加工制作。此外，本发明不限于本实例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：该组合剪力墙由若干个带波形腹板工字型钢构件的钢板剪力墙单元焊接成型的双层钢板剪力墙和一体浇筑混凝土组成；所述的钢板剪力墙单元包括两个前后对称的外侧钢板和一个与外侧钢板等长的波形腹板工字型钢构件；钢板剪力墙单元中的波形腹板工字型钢构件翼缘分别与两个外侧钢板焊接，来拉结两个外侧钢板，波形腹板工字型钢构件应居中焊接于钢板剪力墙单元中的外侧钢板上，保证波形腹板工字型钢构件的中轴线与外侧钢板的中轴线重合；钢板剪力墙单元通过焊接外侧钢板形成双层钢板剪力墙；钢板剪力墙单元之间的焊缝方向沿外侧钢板长度方向；双层钢板剪力墙焊接成型后，再浇筑混凝土，形成波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板组合剪力墙。

2.根据权利要求1所述的一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板组合剪力墙，其特征在于：波形腹板工字型钢构件的波形种类为直角波折钢板、梯形波折钢板、三角波折钢板或正弦波浪钢板，该剪力墙的布置形式为l型、t型、z型或十字型。

技术总结
本发明涉及一种波形腹板工字形钢构件拉结的双层钢板组合剪力墙，属于结构工程领域。该组合剪力墙由若干个带波形腹板工字型钢构件的钢板剪力墙单元焊接成型的双层钢板剪力墙和一体浇筑混凝土组成。钢板剪力墙单元由两个前后对称的外侧钢板和一个与外侧钢板等长的波形腹板工字型钢构件焊接而成。波形腹板工字型钢构件的腹板宽度可显著大于波形腹板工字型钢构件的水平间距，便于各区格间板件的弹性屈曲荷载相近，有效提升了钢板剪力墙的经济性。波形腹板工字型钢构件中的波形腹板在墙体受力过程中只承受侧向力，基本不承受竖向力，相较于平腹板，波形腹板受压不会失稳，有效保证了波形腹板工字型钢构件与外侧钢板的连接性能，整体稳定性显著提高。

技术研发人员：姜子钦;阎田;申存杰;周宝儒;刘澜涛
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2019.12.29
技术公布日：2020.04.17