一种通过高强度螺栓连接的内加劲组合钢板剪力墙

摘要

本发明涉及一种通过高强度螺栓连接的内加劲组合钢板剪力墙，属于结构工程领域。其特征在于，由双层平钢板、混凝土、加劲型钢、高强度螺栓、连接钢板等组成，并内嵌于边缘框架中。双层平钢板的两层钢板之间设置沿高度方向放置的加劲型钢，通过施加预拉力的长螺杆高强度螺栓把二者紧固起来，并在之间的空腔内浇筑混凝土。加劲型钢采用C形截面或矩形截面的冷弯型钢，或采用槽型截面或矩形截面的热轧型钢。若边缘框架为钢框架，双层平钢板先通过摩擦型高强度螺栓与鱼尾板连接，鱼尾板再与边缘框架焊接连接。若边缘框架为钢筋混凝土框架，双层平钢板通过摩擦型高强度螺栓与连接钢板连接，连接钢板上设置抗剪栓钉并埋入边缘框架中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过高强度螺栓连接的内加劲组合钢板剪力墙，属于结构工程技术领域。

背景技术

目前常用的组合钢板剪力墙一般分为两种形式：一种为单层钢板组合剪力墙，另一种为 双层钢板组合剪力墙。单层钢板组合剪力墙即在单层内嵌钢板的一侧或两侧浇筑混凝土或安 放预制混凝土板，而双层钢板组合剪力墙即在双层内嵌钢板之间浇筑混凝土。组合钢板剪力 墙兼具钢板剪力墙与混凝土剪力墙的优点，并实现性能互补，抗震性能优越，混凝土还可起 到防火、保温、隔声等作用，降低了工程造价，因此是目前高层结构工程中应用较多的一种 抗侧力构件。

但是，现有的组合钢板剪力墙存在如下缺点：（1）内嵌钢板一般为平薄钢板，在剪力作 用下易发生屈曲，导致钢板发生较大的面外变形并逐步形成拉力带，最终与内嵌混凝土分离 进而丧失共同作用。除非内嵌钢板较厚而最终发生屈服破坏，但厚板很不经济、市场难以接 受。（2）为实现内嵌钢板与混凝土的有效粘结，需要在钢板与混凝土的连接界面上布置繁密 的抗剪栓钉，造成制作与施工的诸多不便，增加了造价；同时粘结效果并不是非常理想，本 发明人进行过多个组合钢板剪力墙试验，最终都发生了内嵌钢板屈曲、变形过大导致与混凝 土板分离的破坏模式。（3）内嵌钢板一般较薄且板面积较大，面外刚度很弱，因此在浇注混 凝土过程中易在湿混凝土的侧向压力下产生过大面外变形，造成施工的不便。

基于上述原因，本发明提出一种通过高强度螺栓连接的内加劲组合钢板剪力墙，其由双 层平钢板、混凝土、鱼尾板、加劲型钢、长螺杆高强度螺栓、摩擦型高强度螺栓、连接钢板 及抗剪栓钉组成，并内嵌于边缘框架中。双层平钢板的两层钢板之间设置沿高度方向放置的 加劲型钢，通过施加预拉力的穿透二者的长螺杆高强度螺栓把二者连接起来，并在之间的空 腔内浇筑混凝土。本发明具有以下优点：（1）在保持现有组合钢板剪力墙的抗侧刚度大、承 载力高、耗能性能强等特点的基础上，通过预应力高强度螺栓使得双层平钢板、加劲型钢与 混凝土三者协同工作，改善了剪力墙的整体受力性能。（2）通过内置加劲型钢对组合钢板剪 力墙进行分区，并为双层平钢板提供面外约束，避免贯通剪力墙全区域的整体屈曲发生，提 高组合钢板剪力墙的抗震性能。（3）通过改变双层平钢板整双层平钢板的厚度及间距、内置 加劲型钢的刚度及间距，可方便地调整组合钢板剪力墙的抗侧刚度、承载能力、延性和滞回 性能。（4）双层平钢板与加劲型钢之间、双层平钢板与鱼尾板或连接钢板之间通过高强度螺 栓连接而非焊接连接，避免了焊缝区金属材质的脆性特点所导致的开裂与断裂现象，大大改 善了结构的耗能能力。（5）采用加劲型钢进行加强后的双层平钢板，由于具有较大的面外刚 度，因此在组合钢板剪力墙的制作中浇注混凝土时面外变形容易控制。综合，本发明提出一 种通过高强度螺栓连接的内加劲组合钢板剪力墙是一种受力性能优越、施工方便、经济高效 的抗侧力构件。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种受力性能优越、施工方便、经济高效的抗侧力构件。

一种通过高强度螺栓连接的内加劲组合钢板剪力墙，其特征在于，由双层平钢板、混凝 土、鱼尾板、加劲型钢、长螺杆高强度螺栓、摩擦型高强度螺栓、连接钢板及抗剪栓钉组成， 并内嵌于边缘框架中。所述双层平钢板的两层钢板之间设置沿高度方向放置的所述加劲型钢， 通过穿透二者的所述长螺杆高强度螺栓把二者连接起来，并在所述双层平钢板和加劲型钢之 间形成的空腔内浇筑所述混凝土。所述双层平钢板采用高延性钢材轧制的薄钢板，所述加劲 型钢采用C形截面或矩形截面的冷弯型钢，或采用槽型截面或矩形截面的热轧型钢。在所述 双层平钢板和加劲型钢上与所述长螺杆高强度螺栓对应的部位开圆孔，直径与螺栓杆直径相 当。对所述长螺杆高强度螺栓施加预拉力。若所述边缘框架为钢框架，所述双层平钢板先通 过摩擦型高强度螺栓与所述鱼尾板连接，所述鱼尾板再与所述边缘框架焊接连接。若所述边 缘框架为钢筋混凝土框架，所述双层钢板墙通过所述摩擦型高强度螺栓与所述连接钢板连接， 所述连接钢板上设置所述抗剪栓钉并埋入所述边缘框架中。

本发明通过施加预应力的长螺杆高强度螺栓使得双层平钢板、混凝土及内置加劲型钢能 很好地协同工作，并将平钢板进行分区及对其提供面外约束；在制作过程中浇注混凝土时加 劲后的双层平钢板的面外变形容易控制，并且由于整块钢板剪力墙各部件之间通过高强度螺 栓连接，避免了焊接热影响区材质劣化的不利影响。设计时，可以通过改变平钢板的厚度及 间距、内置加劲型钢的刚度及间距，来方便地设计出满足性能要求的组合钢板剪力墙；内置 加劲型钢上的长螺杆高强度螺栓的最大布置间距，则按照保证加劲型钢的加劲和联系作用充 分发挥的原则而确定。

附图说明

图1为带边缘钢框架的、加劲型钢采用C形截面冷弯型钢的通过高强度螺栓连接的内加 劲组合钢板剪力墙的立面图；

图2为带边缘钢框架的、加劲型钢采用C形截面冷弯型钢的通过高强度螺栓连接的内加 劲组合钢板剪力墙的A-A剖面图；

图3为带边缘钢框架的、加劲型钢采用C形截面冷弯型钢的通过高强度螺栓连接的内加 劲组合钢板剪力墙的B-B剖面图；

图4为带边缘钢筋混凝土框架的、加劲型钢采用C形截面冷弯型钢的通过高强度螺栓连 接的内加劲组合钢板剪力墙的的立面图；

图5为带边缘钢筋混凝土框架的、加劲型钢采用C形截面冷弯型钢的通过高强度螺栓连 接的内加劲组合钢板剪力墙的A-A剖面图；

图6为带边缘钢筋混凝土框架的、加劲型钢采用C形截面冷弯型钢的通过高强度螺栓连 接的内加劲组合钢板剪力墙的B-B剖面图。

具体实施方式

下面结合附图1～6，详细说明本发明的实施方式。

如图所示，一种通过高强度螺栓连接的内加劲组合钢板剪力墙包括以下部件：

1——双层平钢板；

2——混凝土；

3——鱼尾板；

4——加劲型钢；

5——长螺杆高强度螺栓；

6——摩擦型高强度螺栓；

7——连接钢板；

8——抗剪栓钉；

9——边缘框架。

本发明提出的一种通过高强度螺栓连接的内加劲组合钢板剪力墙，由所述双层平钢板 （1）、混凝土（2）、鱼尾板（3）、加劲型钢（4）、长螺杆高强度螺栓（5）、摩擦型高强度螺 栓（5）、连接钢板（6）及抗剪栓钉（8）组成，并内嵌于边缘框架（9）中。所述双层平钢板 （1）的两层钢板之间设置沿高度方向放置的所述加劲型钢（4），通过施加预拉力的穿透二者 的所述长螺杆高强度螺栓（5）把二者连接起来，并在之间的空腔内浇筑所述混凝土（2）。所 述加劲型钢（4）采用C形截面或矩形截面的冷弯型钢，或采用槽型截面或矩形截面的热轧 型钢。若所述边缘框架（9）为钢框架，所述双层平钢板（1）先通过所述摩擦型高强度螺栓 （5）与所述鱼尾板（3）连接，所述鱼尾板（3）再与所述边缘框架（9）焊接连接，同时所 述边缘框架（9）的内侧翼缘设置所述抗剪栓钉（8），实现与所述混凝土（2）的可靠连接。 若所述边缘框架（9）为钢筋混凝土框架，所述双层平钢板（1）通过所述摩擦型高强度螺栓 （5）与所述连接钢板（6）连接，所述连接钢板（6）连接钢板的外侧设置所述抗剪栓钉（8） 并埋入所述边缘框架（9）中，内侧同样设置所述抗剪栓钉（8）并埋入组合钢板剪力墙内部 的所述混凝土（2）中。

加工和安装时，首先在工厂中制作完毕所述组合钢板剪力墙的内嵌组合墙体，即：在所 述双层平钢板（1）和加劲型钢（4）上与所述长螺杆高强度螺栓（5）对应的部位开圆孔，直 径与所述长螺杆高强度螺栓（5）的螺栓杆直径相当。在工厂中通过所述长螺杆高强度螺栓（5） 把所述双层平钢板（1）和所述加劲型钢（4）定位并紧固连接在一起，对于所述边缘框架（9） 为钢筋混凝土框架的情况便完成了内嵌组合墙体的组装；对于所述边缘框架（9）为钢框架的 情况，还要将所述双层平钢板（1）在四周边界上通过所述摩擦型高强度螺栓（5）与所述鱼 尾板（3）相连接，从而形成内嵌组合墙体。

同时，在施工现场做好安装前准备：当所述边缘框架（9）为钢框架时，施工现场中在钢 梁和钢柱的内侧翼缘焊接所述抗剪栓钉（8）；当所述边缘框架（9）为钢筋混凝土框架时，施 工现场中在钢筋混凝土梁柱的施工时埋入焊接有所述抗剪栓钉（8）的所述连接钢板（6）。

最后，将上述内嵌组合墙体运至施工现场，对于所述边缘框架（9）为钢框架的情况，将 内嵌组合墙体中的所述鱼尾板（3）与所述边缘框架（9）焊接连接；对于所述边缘框架（9） 为钢筋混凝土框架的情况，将内嵌组合墙体中的所述双层平钢板（1）通过所述摩擦型高强度 螺栓（5）与所述连接钢板（6）连接。完成所述混凝土（2）的浇筑。