高强钢框架-叠合波形钢板墙抗侧的冷弯薄壁型钢结构的制作方法

本发明涉及结构工程领域，特别涉及结构抗震领域。

背景技术：

钢结构具有材料强度高，塑性和韧性比较好，可以回收利用，绿色环保等优点，应用在建筑结构中可以减小结构自重，提高结构抗震性能，加快施工建造速度，目前使用越来越多。钢结构中逐步发展的冷弯薄壁型钢结构具有结构重量轻、建造效率高、易于加工制造、节能环保、易拆除等优势，主要适用于3层及3层以下的低层建筑，在北美、日本、澳大利亚等发达国家和地区已得到了广泛应用，在我国也得到了一定的推广应用。

冷弯薄壁型钢结构体系是由冷弯薄壁型钢框架、屋架、复合墙体以及楼板等构件组成的“盒子”式结构，其中由冷弯薄壁型钢骨架、墙面板、自攻螺钉等构成的冷弯薄壁型钢复合墙体是结构的主要抗侧力构件。在高烈度地区的多层建筑中，由地震引起的水平力作用是起控制作用的荷载，结构抗侧力体系的抗震性能是决定结构抗震性能的关键因素。但相关研究表明，冷弯薄壁型钢复合墙体在往复水平荷载作用下的荷载-位移滞回曲线的“捏拢”现象较为明显，其耗能能力明显低于钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙和钢-混凝土组合剪力墙，导致冷弯薄壁型钢结构在高烈度区的多层建筑的应用时难以实现钢结构体系耗能能力强、震后可恢复的“高效抗震”。因此，需要研发能够“高效抗震”的抗侧力体系，与传统冷弯薄壁型钢结构体系相结合，以推广冷弯薄壁型钢结构体系在多层建筑中的应用。

技术实现要素：

为改善传统冷弯薄壁复合墙体抗震性能的不足，本发明提出了高强钢框架-叠合波形钢板墙抗侧的冷弯薄壁型钢结构，具备体系耗能能力强、震后可恢复的“高效抗震”优势，可以广泛应用于多层建筑工程。

本发明的技术方案如下：

一种高强钢框架-叠合波形钢板墙抗侧的冷弯薄壁型钢结构，该结构使用的构件与材料包括矩形高强钢柱、工字型高强钢梁、连接角钢、锯齿状鱼尾板、鱼尾板、波形钢板、螺栓、自攻螺钉、保温防潮隔声材料、装饰墙板、冷弯薄壁型钢复合墙体、压型钢板组合楼板。所述的锯齿状鱼尾板与工字型高强钢梁在工厂完成焊接；所述的鱼尾板和连接角钢分别与矩形高强钢柱在工厂完成焊接；所述的矩形高强钢柱现场吊装就位(视承载力和刚度设计的需要可选择在内部灌注混凝土)；所述的工字型高强钢梁在两端腹板位置处，与矩形高强钢柱上预先焊接的连接角钢通过螺栓连接，形成高强钢框架；所述的两块波形钢板在贴合翼缘处使用螺栓连接，形成叠合波形钢板墙；所述的叠合波形钢板墙竖向放置，上下分别与锯齿状鱼尾板使用螺栓连接，左右两边分别与鱼尾板使用螺栓连接，形成高强框架-叠合波形钢板墙抗侧结构；所述的高强框架-叠合波形钢板墙抗侧结构可以围合形成结构核心筒；所述的高强框架-叠合波形钢板墙抗侧结构外侧面可以使用自攻螺钉将装饰墙板连接在波形钢板外翼缘上，内填保温防潮隔声材料；所述的高强框架-叠合波形钢板墙抗侧结构使用自攻螺钉连接周围的冷弯薄壁型钢复合墙体，上铺压型钢板组合楼板完成单层结构单元；所述的单层结构单元重复向上施工，直到完成整体结构的建造。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)在该新型结构中，抗侧力体系主要由高强钢框架和叠合波形钢板墙组成，两者之间采用螺栓连接，可以保证现场装配化建造和震后叠合波形薄钢板剪力墙的“可更换”。

(2)高强钢框架由矩形高强钢柱和工字型高强钢梁组成，在强震作用下始终保持在弹性状态，确保强震作用后高强钢框架不存在残余变形，梁柱间采用铰接连接，释放梁端弯矩，避免强震作用下传统刚接节点的钢梁翼缘焊缝在往复荷载下发生损伤和破坏。

(3)叠合波形钢板墙具有优越抗剪性能和耗能能力的结构构件，与用钢量相同的单块叠合波形薄钢板墙相比，叠合波形钢板墙能够提供较大的平面外刚度，抑制平面外屈曲，从而提高墙体的稳定性、抗剪承载力和耗能能力。结构中叠合波形钢板墙竖向布置，可承担竖向荷载，减小框架梁和框架柱承担的竖向荷载，使得梁柱截面尺寸有效减小。

(4)采用自攻螺钉可将装饰墙板固定于叠合波形薄钢板剪力墙上，装饰墙板与波形薄钢板之间填充保温隔声材料，保证叠合波形薄钢板剪力墙在具有优越抗震性能的同时具有良好的保温、隔音、防渗、装饰等建筑功能，从而实现结构功能与建筑功能的一体化。

该高强钢框架-叠合波形钢板墙抗侧的冷弯薄壁型钢结构具备耗能能力强、震后可恢复的“高效抗震”优势，在多层建筑抗震和工业化装配式结构领域中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的多层结构整体示意图；

图2为本发明的单层结构单元示意图；

图3为本发明的抗侧力围合核心筒；

图4为本发明的单片高强钢框架-叠合波形钢板墙结构示意图；

图5为本发明的单片高强钢框架-叠合波形钢板墙结构截面图；

图6为本发明的锯齿状鱼尾板示意图图；

图7为本发明的连接角钢图；

图8为本发明的抗震有益效益示意图；

图中：1-矩形高强钢柱、2-工字型高强钢梁、3-连接角钢、4-锯齿状鱼尾板、5-鱼尾板、6-波形钢板、7-螺栓、8-自攻螺钉、9-保温防潮隔声材料、10-装饰墙板、11-冷弯薄壁型钢复合墙体、12-压型钢板组合楼板

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步描述：

如附图所示，本发明是一种高强钢框架-叠合波形钢板墙抗侧的冷弯薄壁型钢结构，由矩形高强钢柱、工字型高强钢梁、连接角钢、锯齿状鱼尾板、鱼尾板、波形钢板、螺栓、自攻螺钉、保温防潮隔声材料、装饰墙板、冷弯薄壁型钢复合墙体、压型钢板组合楼板组成，其装配程序如下：

a.锯齿状鱼尾板4与工字型高强钢梁2在工厂完成焊接，鱼尾板5和连接角钢3分别与矩形高强钢柱1在工厂完成焊接；

b.现场将矩形高强钢柱1吊装就位(视承载力和刚度设计的需要选择在内部灌注混凝土)，工字型高强钢梁2在两端腹板位置处，与矩形高强钢柱1上预先焊接的连接角钢3通过螺栓7连接，形成铰接高强框架；

c.将两块波形钢板6在贴合翼缘处使用螺栓7连接，形成叠合波形钢板墙；

d.将叠合波形钢板墙竖向放置，上下与锯齿状鱼尾板4使用螺栓7连接，左右分别与鱼尾板5使用螺栓7连接，形成高强框架-叠合波形钢板墙抗侧结构；

e.高强框架-叠合波形钢板墙抗侧结构四边围合形成结构核心筒；

f.在高强框架-叠合波形钢板墙抗侧结构外侧面，使用自攻螺钉8将装饰墙板10连接在波形钢板6外翼缘上，内填保温防潮隔声材料9；

g.使用自攻螺钉8，连接周围的冷弯薄壁型钢复合墙体11；

h.铺压型钢板组合楼板12；

i.重复上述步骤，建造上一层结构，直至完成全部整体结构。

本发明提出了一种高强钢框架-叠合波形钢板墙抗侧的冷弯薄壁型钢结构；改善了传统冷弯薄壁型钢结构抗侧性能差、耗能能力不足等缺点；结构具备多道抗震防线，利于实现损伤控制；叠合式波形钢板墙耗能能力强、高强框架与叠合式波形钢板墙螺栓连接震后可恢复，整体结构具备“高效抗震”的优良性能；结构全程装配式施工，可以实现建筑功能与结构功能一体化。该高强钢框架-叠合波形钢板墙抗侧的冷弯薄壁型钢结构在多层钢结构建筑抗震和工业化装配式结构领域中具有广阔的应用前景。