一种预应力钢板剪力墙的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种预应力钢板剪力墙，属于结构工程【技术领域】；预应力钢板剪力墙由钢板、预应力索、支撑耳板、连接耳板和边缘构件组成；所述钢板采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材；所述预应力索采用普通的预应力钢绞线；所述支撑耳板为带孔的可以穿索的与钢板面垂直的支撑；所述连接耳板为固定预应力索的端部耳板；本发明提供的预应力钢板剪力墙是高层建筑结构或其它结构的一种新型抗侧力构件，它具有抗震性能好、延性高、耗能滞回环饱满等特点，是一种优越的抗震耗能构件。
【专利说明】一种预应力钢板剪力墙
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型的预应力钢板剪力墙，属于结构工程【技术领域】。
技术背景
[0002]目前，世界上采用钢板剪力墙作为主要抗侧力构件的建筑共有二十多幢，主要分布在北美和日本等地震高烈度区。自从1970年日本钢铁公司将钢板剪力墙应用于建筑中以来，钢板剪力墙的发展已有40多年。钢板剪力墙结构体系由内嵌钢板和边缘构件组成，边缘构件包括边缘梁和边缘柱。内嵌钢板通常与边缘构件连接构成抗侧力结构体系，该结构体系可视为固定在地面上的悬臂梁。
[0003]按照内嵌钢板的厚薄，钢板剪力墙可分为厚钢板剪力墙和薄钢板剪力墙；按照钢板表面是否加肋，钢板剪力墙可分为加劲肋钢板剪力墙和非加劲肋钢板剪力墙；按照钢板表面是否开缝，钢板剪力墙可分为开缝钢板剪力墙和不开缝钢板剪力墙；按照钢板侧面是否布置混凝土板，钢板剪力墙可分为钢板-混凝土组合剪力墙和普通钢板剪力墙。薄钢板剪力墙尽管具有很好的经济效益，但它较易屈曲。其他形式的钢板剪力墙大多以阻止钢板的平面外变形为目标，让钢板尽可能的保持在平面内工作来消耗更多的能量。
[0004]我国《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ (99-98)中附录四规定，为防止钢板剪力墙发生剪切屈曲，应以钢板的剪切屈曲承载力作为其极限承载力，或通过对钢板加劲使其屈服之前不发生屈曲。事实上，以上两种方式都偏于保守且造价比较高，不利于钢板剪力墙的发展和应用。随着国内外对钢板剪力墙研究的深入，钢板剪力墙的屈曲后性能得到了广泛的关注，钢板剪力墙在屈曲后仍具有较高的承载力、良好的延性以及稳定的耗能能力。充分利用钢板剪力墙的屈曲后强度不仅可以使结构获得良好的抗震性能，而且可以显著降低用钢量，降低造价，提高经济效益。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种新型的预应力钢板剪力墙，其目的在于，克服薄钢板剪力墙因过早屈曲而不能充分发挥钢材的强度和延性的缺点，提高了钢板剪力墙的平面外稳定和极限承载能力，充分发挥了钢材的优势。
[0006]不设预应力支撑的薄钢板剪力墙，当荷载沿一个方向作用时，内嵌钢板发生屈曲并形成拉力带，伴随着较大的面外变形；当外荷载反向作用时，原来的拉力带将反向受压，不再提供刚度；同时，原先的受压区域将过渡成拉力带区，但由于在上级荷载下曾发生过较大压屈变形，故有变形被拉伸至“平展”的过程，直到反向拉力带的形成。在这一过程中，钢板无法承受荷载，结构仅靠梁柱承担外荷载，这样锚固在框架上的拉力场对边柱会产生较大的附加弯矩，增加了柱子的稳定负担。所以预应力支撑的设置，一方面限制了内嵌钢板屈曲后的较大的平面外变形，提供了侧向约束；两一方面，当荷载反向作用时，预应力支撑能够承受外荷载作用，避免增加梁柱的负担。
[0007]本发明提出的预应力钢板剪力墙，其特征在于，所述预应力钢板剪力墙由内嵌钢板、预应力索、支撑耳板、连接耳板和边缘构件组成；所述钢板采用薄钢板；所述预应力索采用普通的预应力钢绞线；所述支撑耳板为带孔的可以穿索的与钢板面垂直的支撑；所述连接耳板为固定预应力索的端部耳板；所述边缘构件分别为边缘柱和边缘梁；所述内嵌钢板与所述支撑耳板连接；所述内嵌钢板与所述连接耳板连接；所述内嵌钢板与边缘柱和边缘梁连接；所述预应力索穿过所述支撑耳板；所述预应力索固定于所述连接耳板。
[0008]在上述预应力钢板剪力墙中，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。
[0009]在上述预应力钢板剪力墙中，所述内嵌钢板与所述支撑耳板和所述连接耳板采用焊接或者螺栓连接。
[0010]在上述预应力钢板剪力墙中，所述内嵌钢板与边缘构件的连接分为两种，其一是与边缘构件全部焊接，其二是仅与所述边缘梁焊接。
[0011]在上述预应力钢板剪力墙中，所述预应力索穿过所述支撑耳板固定于所述连接耳板上。
[0012]在上述预应力钢板剪力墙中，所述预应力索、所述支撑耳板和所述连接耳板在所述内嵌钢板两侧对称布置。
[0013]本发明对传统的薄钢板剪力墙通过在两侧表面安装耳板和预应力索，可以有效的限制钢板墙平面外变形，提高钢板墙的抗侧刚度、耗能及延性性能。传统的钢板剪力墙是通过在钢板上设置加劲肋来控制钢板剪力墙的平面外稳定，属于被动的控制方法，本发明在钢板剪力墙上主动的施加预应力，来控制钢板剪力墙的平面外稳定，同时，预应力索可以在钢板剪力墙的拉力带方向承担一定的拉力，属于主动的控制方法。该发明的所有构件都可以在工厂加工，然后在实地装配，施工简单，降低造价，适用于装配式钢结构。
[0014]本发明提供的预应力钢板剪力墙是高层建筑钢结构或其它结构的一种新型抗侧力构件。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的预应力钢板剪力墙结构示意图。
[0016]图2为本发明的预应力钢板剪力墙单元分解图。
[0017]图3为本发明预应力钢板剪力墙支撑耳板示意图。
[0018]图4为本发明预应力钢板剪力墙连接耳板示意图。
[0019]图中:I一钢板，2—预应力索，3—支撑耳板，4一连接耳板，5—边缘柱，6—边缘梁。【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0021]本发明提出的预应力钢板剪力墙由钢板1、预应力索2、支撑耳板3、连接耳板4和边缘构件组成；所述钢板I采用薄钢板；所述预应力索2采用普通的预应力钢绞线；所述支撑耳板3为带孔的可以穿索的与钢板面垂直的支撑；所述连接耳板4为固定预应力索的端部耳板；所述边缘构件分别为边缘柱5和边缘梁6 ;所述钢板I与所述支撑耳板3连接；所述钢板I与所述连接耳板4连接；所述钢板I与边缘柱5和边缘梁6连接；所述预应力索2穿过所述支撑耳板3 ;所述预应力索2固定于所述连接耳板4。[0022]在上述预应力钢板剪力墙中，所述钢板I采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材；所述钢板I与所述支撑耳板3和所述连接耳板4采用焊接或者螺栓连接；所述钢板I与边缘构件的连接分为两种，其一是与边缘构件全部连接，其二是仅与所述边缘梁6连接；所述钢板I与边缘构件采用焊接或者螺栓连接；所述预应力索2穿过所述支撑耳板3固定于所述连接耳板上4 ;所述预应力索2、所述支撑耳板3和所述连接耳板4在所述钢板I两侧对称布置。
[0023]上述预应力钢板剪力墙的平面外刚度很大，能够有效控制运输、安装以及使用工程中的平面外变形，保持钢板的稳固安全。
[0024]本发明提出的预应力钢板剪力墙是对传统的平钢板剪力墙的改进，将预应力结构应用其中，采用主动的控制方式来控制钢板的平面外稳定，改善了传统钢板剪力墙易屈曲的缺陷，提高了钢板剪力墙的抗侧能力。本发明的所有构件都可以在工厂进行加工和安装，然后运至工地进行装配，节省人力物力，降低造价。
【权利要求】
1.一种预应力钢板剪力墙，其特征在于:所述预应力钢板剪力墙由钢板(I)、预应力索(2)、支撑耳板(3)、连接耳板(4)和边缘构件组成；所述钢板(I)采用薄钢板；所述预应力索(2)采用普通的预应力钢绞线；所述支撑耳板(3)为带孔的可以穿索的与钢板面垂直的支撑；所述连接耳板(4)为固定预应力索的端部耳板；所述边缘构件分别为边缘柱(5)和边缘梁(6);所述钢板(I)与所述支撑耳板(3)连接；所述钢板(I)与所述连接耳板(4)连接；所述钢板(I)与边缘柱(5)和边缘梁(6)连接；所述预应力索(2)穿过所述支撑耳板(3);所述预应力索(2)固定于所述连接耳板(4)。
2.根据权利要求1所述的一种预应力钢板剪力墙，其特征在于:所述钢板(I)采用低屈服点高延性钢材或高强度高延性钢材。
3.根据权利要求1所述的一种预应力钢板剪力墙，其特征在于:所述钢板(I)与所述支撑耳板(3 )和所述连接耳板(4 )采用焊接或者螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种预应力钢板剪力墙，其特征在于:所述钢板(I)与边缘构件的连接分为两种，其一是与边缘构件全部连接，其二是仅与所述边缘梁(6 )连接。
5.根据权利要求1所述的一种预应力钢板剪力墙，其特征在于:所述钢板(I)与边缘构件采用焊接或者螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的一种预应力钢板剪力墙，其特征在于:所述预应力索(2)穿过所述支撑耳板(3)固定于所述连接耳板上(4)。
7.根据权利要求1所述的一种预应力钢板剪力墙，其特征在于:所述预应力索(2)、所述支撑耳板(3 )和所述连接耳板(4 )在所述钢板(I)两侧对称布置。
【文档编号】E04B2/58GK103821257SQ201410088308
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】张爱林, 赵亮, 刘学春, 惠怡, 孙勇 申请人:北京工业大学