一种竖向波纹CFRP-钢板组合剪力墙

一种竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙
技术领域
1.本实用新型属于钢结构建筑技术领域，具体涉及一种竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙。


背景技术：

2.钢结构质量较轻且有优越的抗震性能，在多、高层建筑中得到广泛应用。钢板剪力墙作为抗侧力构件时，因其面外刚度较低，易发生面外失稳和局部屈曲，通常采用设置加劲肋、增加板厚或外包混凝土板的增强方式抑制钢板屈曲。外包混凝土会显著钢板剪力墙自重，降低经济性，焊接加劲肋会造成钢材的材料性能劣化，产生残余应力和残余变形。因此，本发明提出了一种竖向波纹 cfrp-钢板组合剪力墙。碳纤维增强复合材料增强钢板剪力墙，施工简便造价低廉且增强效果很好，将碳纤维增强复合材料敷设到钢板墙上，能够提高钢结构的承载力，在一定程度上缓解钢构件屈曲，还可以恢复钢结构的刚度，改善其抗疲劳性能。


技术实现要素：

3.发明目的：本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种竖向波纹 cfrp-钢板组合剪力墙，从而实现一种低附加重量，对钢板损伤小的防屈曲形式，并且对于钢板的低周疲劳性能有很大的提升。
4.技术方案：为了实现发明目的，本实用新型公开了一种竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙，由碳纤维增强复合材料、钢板、竖向波纹碳纤维增强复合材料、上端正副鱼尾板、下端正副鱼尾板、左端正副鱼尾板、右端正副鱼尾板、上边缘框架梁、下边缘框架梁、左边缘框架柱以及右边缘框架柱组成；其特征在于钢板与碳纤维增强复合材料连接；碳纤维增强复合材料和钢板四端分别与上端主副鱼尾板、下端主副鱼尾板、左端主副鱼尾板以及右端主副鱼尾板连接，在碳纤维增强复合材料、钢板和四端主副鱼尾板之间涂设胶层，并通过高强摩擦型螺栓连接；碳纤维增强复合材料和钢板通过四周鱼尾板分别与上边缘框架梁、下边缘框架梁、左边缘框架柱和右边缘框架柱连接；碳纤维增强复合材料上的竖向波纹碳纤维增强复合材料成等间距分布，竖向波纹碳纤维增强复合材料与碳纤维增强复合材料通过环氧树脂胶粘接，竖向波纹碳纤维增强复合材料的上端点和下端点尽量靠近上端鱼尾板和下端鱼尾板外边缘。
5.有益效果：本实用新型与现有的技术相比，其显著优点在于较传统钢板剪力墙而言，此墙板拥有更优的防屈曲能力和极限承载力，并且有更好的抗疲劳性能。
附图说明
6.图1为本实用新型的竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙的结构示意图。
7.图2为图1内部侧视图。
8.图3为碳纤维增强复合材料示意图。
9.图4为鱼尾板的示意图。
10.图5为已经敷设碳纤维增强复合材料的钢板。
11.图6为主副鱼尾板和碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料、钢板连接示意图。
12.图7为竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙单调拉伸曲线。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明作更近一步的说明。
14.如图1所示，本发明的竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙由碳纤维增强复合材料1、钢板2、竖向波纹碳纤维增强复合材料3、上端鱼尾板4、上端副鱼尾板4’、下端鱼尾板5、下端副鱼尾板5’、左端鱼尾板6、左端副鱼尾板6’、右端鱼尾板7、右端副鱼尾板7’、上边缘框架梁8、下边缘框架梁8’、左边缘框架柱9、右边缘框架柱9’组成；碳纤维增强复合材料1、钢板2、上端鱼尾板 4、上端副鱼尾板4’、下端鱼尾板5、下端副鱼尾板5’、左端鱼尾板6、左端副鱼尾板6’、右端鱼尾板7、右端副鱼尾板7’以及下边缘框架梁8’都开设有螺栓孔，如图4和图6所示。通过高强摩擦型螺栓将碳纤维增强复合材料1、钢板2四周分别与上端鱼尾板4、上端副鱼尾板4’、下端鱼尾板5、下端副鱼尾板5’、左端鱼尾板6、左端副鱼尾板6’、右端鱼尾板7、右端副鱼尾板7’连接。以梁、柱、主副鱼尾板、碳纤维增强复合材料以及钢板重叠的表面采取抛丸处理以形成摩擦面。
15.钢板2面外是碳纤维增强复合材料1，其高度、宽度与钢板2相同，厚度略小于钢板2，并且采用环氧树脂胶将钢板2与碳纤维增强复合材料1相粘接。粘接前需要将钢板表面进行打磨、除锈除污以保证粘接强度。
16.如图5所示，碳纤维增强复合材料1面外是竖向波纹碳纤维增强复合材料 3，其材质一样，纤维方向相反，采用环氧树脂胶将碳纤维增强复合材料1与竖向波纹碳纤维增强复合材料3相粘接。碳纤维增强复合材料1上的竖向波纹碳纤维增强复合材料3成等间距分布，用于提升防屈曲能力。
17.如图6所示。组合钢板的碳纤维增强复合材料面层四周分别与上端鱼尾板 4、下端鱼尾板5、左端鱼尾板6、右端鱼尾板7通过环氧树脂胶粘接；钢板2 面层四周分别与上端副鱼尾板4’、下端副鱼尾板5’、左端副鱼尾板6’、右端副鱼尾板7通过环氧树脂胶粘接，整体通过高强摩擦型螺栓连接，用于减小试件的滑移，增强试件的刚度和承载力。
18.为了验证碳纤维增强复合材料1和竖向波纹碳纤维增强复合材料3可以给钢板剪力墙带来更好的性能，进行了有限元分析并进行了相关实验。如图7所示，发现敷设碳纤维增强复合材料1后，表现出更好的稳定性和延性，同时具有更高的承载力。


技术特征：
1.一种竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙，由碳纤维增强复合材料(1)、钢板(2)、竖向波纹碳纤维增强复合材料(3)、上端鱼尾板(4)、上端副鱼尾板(4’)、下端鱼尾板(5)、下端副鱼尾板(5’)、左端鱼尾板(6)、左端副鱼尾板(6’)、右端鱼尾板(7)、右端副鱼尾板(7’)、上边缘框架梁(8)、下边缘框架梁(8’)、左边缘框架柱(9)以及右边缘框架柱(9’)组成；其特征是钢板(2)与碳纤维增强复合材料(1)连接；碳纤维增强复合材料(1)和钢板(2)四端分别与上端鱼尾板(4)、上端副鱼尾板(4’)、下端鱼尾板(5)、下端副鱼尾板(5’)、左端鱼尾板(6)、左端副鱼尾板(6’)、右端鱼尾板(7)以及右端副鱼尾板(7’)连接；碳纤维增强复合材料(1)和钢板(2)通过四周鱼尾板分别与上边缘框架梁(8)、下边缘框架梁(8’)、左边缘框架柱(9)和右边缘框架柱(9’)连接；竖向波纹碳纤维增强复合材料(3)等间距地分布于碳纤维增强复合材料(1)上。2.根据权利要求1所述的一种竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙，其特征是，钢板(2)和碳纤维增强复合材料(1)通过环氧树脂胶粘接。3.根据权利要求1所述的一种竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙，其特征是，碳纤维增强复合材料(1)上的竖向波纹碳纤维增强复合材料(3)成等间距分布；竖向波纹碳纤维增强复合材料(3)与碳纤维增强复合材料(1)通过环氧树脂胶粘接；竖向波纹碳纤维增强复合材料的上端点和下端点尽量靠近上端鱼尾板(4)和下端鱼尾板(5)外边缘。4.根据权利要求1所述的一种竖向波纹cfrp-钢板组合剪力墙，其特征是，碳纤维增强复合材料(1)和钢板(2)四端分别与上端鱼尾板(4)、上端副鱼尾板(4’)、下端鱼尾板(5)、下端副鱼尾板(5’)、左端鱼尾板(6)、左端副鱼尾板(6’)、右端鱼尾板(7)以及右端副鱼尾板(7’)连接，并且在钢板(2)四周加上上端副鱼尾板(4’)、下端副鱼尾板(5’)、左端副鱼尾板(6’)、右端副鱼尾板(7’)，在碳纤维增强复合材料(1)、钢板(2)和四端主副鱼尾板之间涂设胶层，并通过高强摩擦型螺栓连接。

技术总结
本实用新型公开了一种竖向波纹CFRP-钢板组合剪力墙，由碳纤维增强复合材料、钢板、竖向波纹碳纤维增强复合材料、上端主副鱼尾板、下端主副鱼尾板、左端主副鱼尾板、右端主副鱼尾板、上边缘框架梁、下边缘框架梁、左边缘框架柱以及右边缘框架柱组成；其特征在于钢板与碳纤维增强复合材料连接；碳纤维增强复合材料和钢板四端分别与上端正副鱼尾板、下端正副鱼尾板、左端正副鱼尾板以及右端正副鱼尾板连接；碳纤维增强复合材料和钢板通过四周鱼尾板分别与上边缘框架梁、下边缘框架梁、左边缘框架柱和右边缘框架柱连接；竖向波纹碳纤维增强复合材料等间距地分布于碳纤维增强复合材料上。合材料等间距地分布于碳纤维增强复合材料上。合材料等间距地分布于碳纤维增强复合材料上。


技术研发人员：杜一鹏 廖鑫 钟玲 邵永波
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/8/26