專利名稱：一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，具體涉及一種帶有加勁肋的薄鋼板剪力墻。
背景技術(shù)：
鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)是20世紀70年代發(fā)展起來的一種新型抗側(cè)力構(gòu)件結(jié)構(gòu)體系。隨 著鋼板剪力墻的研究，目前使用的鋼板剪力墻分為厚鋼板剪力墻和薄鋼板剪力墻。薄鋼板 剪力墻是由內(nèi)嵌薄鋼板和邊緣框架構(gòu)成。邊緣框架由豎向左邊緣構(gòu)件，豎向右邊緣構(gòu)件，水 平上邊緣構(gòu)件，水平下邊緣構(gòu)件圍成，內(nèi)嵌薄鋼板的四邊分別與所述邊緣框架連接。左右邊 緣構(gòu)件通常指建筑物的柱，上下水平構(gòu)件通常指建筑物的梁。根據(jù)目前的研究，厚和薄鋼板 剪力墻受力機理主要是根據(jù)是否利用鋼板屈曲后強度來區(qū)分的。厚鋼板依靠鋼板的抗剪剛 度來抵抗水平力，鋼板始終保持彈性，這種設(shè)計使得鋼板的實際強度得不到充分的發(fā)揮，而 薄鋼板則利用了鋼板屈曲后強度并形成拉力場抵抗水平力，依靠拉力場作用更有效的抵抗 水平力作用，充分發(fā)揮鋼板的實際強度。目前，通用的技術(shù)規(guī)程為《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技 術(shù)規(guī)程》JGJ99-98中提供了鋼板剪力墻的臨界剪應(yīng)力計算準則和方法。但是，目前國內(nèi)外 在計算薄鋼板剪力墻時，不考慮除鋼板自重外的豎向荷載和由柱壓縮變形引起的壓力。在 這種計算假定下設(shè)計的薄鋼板剪力墻存在以下問題 (1)與實際情況不符，薄鋼板剪力墻在附加恒荷載和水平荷載(如風荷載和地震 作用等)作用下，柱子也會發(fā)生一定的壓縮變形，從而帶動與其連接的鋼板產(chǎn)生豎向變形， 導(dǎo)致薄鋼板剪力墻內(nèi)出現(xiàn)壓應(yīng)力。這種由豎向變形產(chǎn)生的壓應(yīng)力對穩(wěn)定的計算是不能忽略 的。 (2)與施工工況不符，根據(jù)目前世界范圍內(nèi)關(guān)于薄鋼板剪力墻的研究成果，均在理 論上假設(shè)薄鋼板剪力墻不承受豎向荷載，從而在施工上需要整體結(jié)構(gòu)封頂以后再進行薄鋼 板剪力墻的固定安裝，使計算模型與實際情況相符合，但是超高層建筑內(nèi)的鋼板尺寸普遍 較大，在運輸和安裝方面要做到完全后裝非常困難，且超高層建筑的施工工期較長。薄鋼板 剪力墻完全后裝對施工進度和類似于室內(nèi)裝修等后續(xù)工種提出很高的要求，對整個工期影 響是非常巨大的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種能承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻。該薄鋼板
剪力墻完善了現(xiàn)有的薄鋼板剪力墻受力計算假設(shè)，使其更接近實際情況，使用更安全，同時
也能克服目前薄鋼板剪力墻施工工期長的弊端。 為了解決上述技術(shù)問題，所采取的技術(shù)方案是 —種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，包括邊緣框架，內(nèi)嵌薄鋼板，所述邊緣框架由 豎向左邊緣構(gòu)件、豎向右邊緣構(gòu)件、水平上邊緣構(gòu)件、水平下邊緣構(gòu)件圍成，所述內(nèi)嵌薄鋼 板的四邊分別與所述邊緣框架連接，其特征在于在內(nèi)嵌薄鋼板的側(cè)面焊接豎向型鋼加勁 肋，該豎向型鋼加勁肋均勻間隔布置，該豎向型鋼加勁肋的兩端分別與水平上邊緣構(gòu)件和水平下邊緣構(gòu)件留有間隙。 基于上述技術(shù)特征，豎向型鋼加勁肋分別焊接在所述內(nèi)嵌薄鋼板的前后兩側(cè)，對 稱布置。當然，豎向型鋼加勁肋也可以沿內(nèi)嵌薄鋼板單面布置，只需要滿足薄鋼板剪力墻豎 向型鋼加勁肋的剛度要求即可。 基于上述技術(shù)特征，所述豎向型鋼加勁肋的兩端分別與所述水平上邊緣構(gòu)件和所 述下邊緣構(gòu)件的間隙距離為50mm至200mm，根據(jù)目前使用的建筑構(gòu)件尺寸下，最合理間距 為100mm。 基于上述技術(shù)特征，豎向型鋼加勁肋可為槽鋼，所述槽鋼的翼緣端部與所述內(nèi)嵌 薄鋼板表面焊接；所述豎向型鋼加勁肋可為工字鋼，所述工字鋼的一側(cè)翼緣與所述內(nèi)嵌薄 鋼板表面焊接；所述豎向型鋼加勁肋也可為T型鋼，所述T型鋼的腹板下端與所述內(nèi)嵌薄鋼 板表面焊接。當然，豎向型鋼加勁肋可為現(xiàn)有建筑工程中通用的其他形式的截面型鋼。
采用了這樣的構(gòu)造，能使薄鋼板剪力墻承受除鋼板重力外的豎向荷載，并縮短了 薄鋼板剪力墻施工工期。 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，理論上均假設(shè)薄鋼板剪力墻是不承受除自重以外的豎向荷載和由 柱壓縮變形引起的壓力，如果建筑物高度較低，薄鋼板剪力墻設(shè)計往往會要求結(jié)構(gòu)封頂之 后，再進行薄鋼板剪力墻的最終焊接固定，相當于在主體結(jié)構(gòu)完工之后從下而上對薄鋼板 剪力墻再進行一遍焊接施工。這對如室內(nèi)裝修等其它后續(xù)工種的要求較高；當建筑物為超 高層建筑時，由于高度不斷增加，在附加恒載、活荷載、風和常遇地震作用下通過結(jié)構(gòu)整體 的變形協(xié)調(diào)造成對薄鋼板剪力墻產(chǎn)生壓應(yīng)力，薄鋼板剪力墻不可避免地存在較大的豎向壓 應(yīng)力從而使得薄鋼板在正常使用狀態(tài)時提前發(fā)生屈曲，這與設(shè)計意圖是相違背的。采用了 與水平上、下邊緣構(gòu)件存有間隙的豎向型鋼加勁肋的薄鋼板剪力墻可以有效的解決這個問 題，通過與實際情況相符的施工工況模擬分析，可以得到施工過程中各個階段的薄鋼板剪 力墻內(nèi)壓、彎和剪力作用，經(jīng)過理論分析可以得出薄鋼板剪力墻在壓應(yīng)力及其它各向應(yīng)力 的相互作用，根據(jù)施工進度要求，使薄鋼板剪力墻的完全固定成為可能，而不必等到主體結(jié) 構(gòu)完全封頂之后再進行薄鋼板剪力墻的最終焊接固定，有效地配合其它后續(xù)工種節(jié)省整個 項目工期。


下面結(jié)合附圖及應(yīng)用施工方法對本發(fā)明作進一步的描述。 圖l本發(fā)明的構(gòu)造簡圖。 圖2豎向型鋼加勁肋為槽鋼的節(jié)點詳圖。 圖3豎向型鋼加勁肋為工字鋼的節(jié)點詳圖。 圖4豎向型鋼加勁肋T型鋼的節(jié)點詳圖。
具體實施例方式
現(xiàn)有技術(shù)中，在薄鋼板剪力墻添加加勁肋目的是增加鋼板的抗剪臨界屈曲應(yīng)力， 屬于加強鋼板的受力模式，所以加勁肋都是縱橫兩個方向成對出現(xiàn)。但是，本發(fā)明中豎向型 鋼加勁肋的使用目的不同于通常現(xiàn)有技術(shù)中縱橫兩方向的加勁肋。在實際情況中豎向壓應(yīng) 力是不可避免的存在，根據(jù)理論分析，在鋼板的穩(wěn)定問題中豎向壓應(yīng)力起主導(dǎo)作用，附加恒載、活載及水平力造成柱變形協(xié)調(diào)所導(dǎo)致的壓應(yīng)力會造成鋼板剪力墻提前發(fā)生屈曲，本發(fā) 明在內(nèi)嵌薄鋼板上添加豎向型鋼加勁肋可以減少鋼板的計算區(qū)格尺寸，大幅度提高了鋼板 的抗壓臨界屈曲應(yīng)力，從而使得鋼板剪力墻能有效的抵抗豎向壓應(yīng)力。 本發(fā)明中，豎向型鋼加勁肋的兩端分別與水平上邊緣構(gòu)件和水平下邊緣構(gòu)件留有 間隙。根據(jù)薄鋼板剪力墻的四邊尺寸，厚度、邊界條件等因素進行數(shù)值模型的反復(fù)對比分 析得出，小于50mm間隙不利于焊縫的施工操作，另外通過理論分析的應(yīng)力云圖可以觀察到 間隙太小不利于整塊鋼板拉力場的形成，會將整塊鋼板的拉力場分割成各個加勁肋區(qū)域內(nèi) 小拉力場從而削弱拉力場的作用；大于200mm間隙在理論分析表明薄鋼板在拉力場完全形 成之前發(fā)生局部破壞，導(dǎo)致整塊薄鋼板剪力墻的受力模式發(fā)生改變。間隙控制在50mm至 200mm為宜，其中，100mm間隙最為優(yōu)化，有效提高薄鋼板剪力墻臨界屈曲應(yīng)力，又不會阻止 拉力場抗側(cè)力模式的形成，同時給焊縫的施工提供足夠的空間。 本發(fā)明中各豎向型鋼加勁肋均勻間隔布置，根據(jù)鋼板的實際受力情況分析得出鋼
板剪力墻需要達到的臨界屈曲應(yīng)力從而確定豎向型鋼加勁肋間距；再根據(jù)理論分析出加勁
肋的剛度對鋼板剪力墻的有效支持作用，從而確定豎向型鋼加勁肋的剛度。 如圖1所示，本發(fā)明單片鋼板剪力墻的施工步驟為 1)水平上邊緣構(gòu)件3與內(nèi)嵌薄鋼板5在工廠里對接焊接。 2)豎向型鋼加勁肋6與內(nèi)嵌薄鋼板5在工廠進行焊接；采用焊接是為了加強豎向 型鋼加勁肋6和內(nèi)嵌薄鋼板5連接的整體性，達到計算模型和實際情況的一致，另一方面在 節(jié)點的處理上比較簡便，便于實現(xiàn)設(shè)計意圖。豎向型鋼加勁肋6的兩端分別與水平上邊緣 構(gòu)件3和水平下邊緣構(gòu)件4留有間隙7，并且均勻間隔布置。 3)將上述構(gòu)件運輸至工地，內(nèi)嵌薄鋼板5與豎向左邊緣構(gòu)件1和豎向右邊緣構(gòu)件 2分別通過安裝螺栓臨時固定； 4)待主體結(jié)構(gòu)施工到施工工況模擬分析的設(shè)計控制階段，開始進行內(nèi)嵌薄鋼板5 與邊緣構(gòu)件的最終焊接固定。 當然，在本發(fā)明中豎向型鋼加勁肋6可為槽鋼，如圖2所示，槽鋼的翼緣端部與內(nèi) 嵌薄鋼板5表面焊接。豎向型鋼加勁肋6可為工字鋼，如圖3所示，工字鋼的一側(cè)翼緣與所 述內(nèi)嵌薄鋼板5表面焊接。豎向型鋼加勁肋也可為T型鋼，如圖4所示，所述T型鋼的腹板 下端與所述內(nèi)嵌薄鋼板表面焊接。 圖2、圖3和圖4所示為豎向型鋼加勁肋6分別焊接在內(nèi)嵌薄鋼板5前后兩側(cè)，對
稱布置的情形，也可以根據(jù)實際情況，把豎向型鋼加勁肋布置在內(nèi)嵌薄鋼板的單側(cè)。 以上對本發(fā)明實施例所提供的方案詳細介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)
本發(fā)明實施例的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書
內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計思想所做的任何改變都在本發(fā)明的保護
范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，包括邊緣框架，內(nèi)嵌薄鋼板(5)，所述邊緣框架由豎向左邊緣構(gòu)件(1)，豎向右邊緣構(gòu)件(2)，水平上邊緣構(gòu)件(3)，水平下邊緣構(gòu)件(4)圍成，所述內(nèi)嵌薄鋼板(5)的四邊分別與所述邊緣框架連接，其特征在于在所述內(nèi)嵌薄鋼板(5)的側(cè)面焊接豎向型鋼加勁肋(6)，所述豎向型鋼加勁肋(6)均勻間隔布置，所述豎向型鋼加勁肋(6)的兩端分別與所述水平上邊緣構(gòu)件(3)和所述水平下邊緣構(gòu)件(4)留有間隙(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，其特征在于所述豎向 型鋼加勁肋(6)分別焊接在所述內(nèi)嵌薄鋼板(5)的前后兩側(cè)面，對稱布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，其特征在于所述豎向 型鋼加勁肋(6)的兩端分別與所述水平上邊緣構(gòu)件和所述下邊緣構(gòu)件的間隙(7)距離為 50mm至200mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，其特征在于所述豎向 型鋼加勁肋(6)的兩端分別與所述水平上邊緣構(gòu)件和所述下邊緣構(gòu)件的間隙(7)距離為 100mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，其特征在 于所述豎向型鋼加勁肋(6)為槽鋼，所述槽鋼的翼緣端部與所述內(nèi)嵌薄鋼板(5)表面焊 接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，其特征在 于所述豎向型鋼加勁肋(6)為工字鋼，所述工字鋼的一側(cè)翼緣與所述內(nèi)嵌 薄鋼板(5)表面 焊接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，其特征在 于所述豎向型鋼加勁肋為T型鋼，所述T型鋼的腹板下端與所述內(nèi)嵌薄鋼板(5)表面焊接。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的一種承受豎向荷載的薄鋼板剪力墻，包括邊緣框架，內(nèi)嵌薄鋼板(5)，所述邊緣框架由豎向左邊緣構(gòu)件(1)，豎向右邊緣構(gòu)件(2)，水平上邊緣構(gòu)件(3)，水平下邊緣構(gòu)件(4)圍成，所述內(nèi)嵌薄鋼板(5)的四邊分別與所述邊緣框架連接，在所述內(nèi)嵌薄鋼板(5)的側(cè)面焊接豎向型鋼加勁肋(6)，所述豎向型鋼加勁肋(6)均勻間隔布置，所述豎向型鋼加勁肋(6)的兩端分別與所述水平上邊緣構(gòu)件(3)和所述水平下邊緣構(gòu)件(4)留有間隙(7)。該薄鋼板剪力墻能夠承受豎向荷載，使現(xiàn)有的鋼板剪力墻受力計算假設(shè)更接近實際情況，使用更安全，同時也能克服目前薄鋼板剪力墻施工工期長的弊端。
文檔編號E04B2/58GK101761153SQ20101011067
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者徐麟, 朱俊, 汪大綏, 王建, 陸道淵, 黃 良 申請人:華東建筑設(shè)計研究院有限公司