接觸式防屈曲鋼板剪力墻及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工程結構減震裝置及其制造工藝，尤其涉及接觸式防屈曲鋼板剪力墻及其制造方法，屬于工程結構的消能減震與振動控制技術。
【背景技術】
[0002]鋼板剪力墻是一種新型抗側力體系，主要應用在日本、北美等地震高烈度區，是一種常見的消能裝置。鋼板剪力墻由內嵌鋼板和邊緣構件組成。根據內嵌鋼板的高厚比，鋼板剪力墻可分為厚鋼板剪力墻和薄鋼板剪力墻。厚鋼板剪力墻有較大的初始剛度，一般不會發生彈性屈曲，而薄鋼板剪力墻在側向力較小時就易發生彈性屈曲，通常薄鋼板剪力墻比厚鋼板剪力墻耗鋼量小，因此經濟性更優。國內外的研宄成果表明，利用薄鋼板剪力墻屈曲后強度可以顯著降低用鋼量，提高經濟效益。
[0003]目前日本，美國等國家幾乎都是從剪切彈性屈曲不先于剪切屈服來設計鋼板剪力墻，這種以彈性屈曲荷載作為承載力極限狀態，一方面不能充分利用鋼板屈曲后強度，造成鋼板材料的浪費，降低消能器的經濟性能，另一方面近三十年來的試驗研宄已經表明薄鋼板的屈曲并不意味著承載力的喪失，構件失效由薄鋼板的極限強度控制。故通過合理的防屈曲設計就可以達到既充分利用鋼板的實際強度，又阻止或減緩屈曲的發生。
[0004]目前鋼板防屈曲的措施主要有三種:焊接加勁肋、板上開豎縫、對拉混凝土蓋板。焊接加勁肋，無論是十字加勁還是交叉加勁，焊接加工不可避免的會產生殘留應力，殘留變形，影響鋼板的力學性能。由于鋼板較薄，施焊起來容易“燒穿”，大量焊接部位不可避免地存在裂紋、夾雜等缺陷，在往復荷載作用下，裂紋易迅速擴展并很快發生脆性斷裂，降低了鋼板的延性。其次，加勁肋易發生局部屈曲，降低加勁肋的加勁效率，反復的局部屈曲加速了加勁肋的斷裂，最終失去加勁作用。
[0005]板上開豎縫，在鋼板上開豎縫，變鋼板的整體剪切變形為縫間立柱的彎曲變形，從而提高板的延性，但施工工藝較為復雜。由于鋼板受到分割，拉力場的路徑不通暢，難以形成完整的拉力場，因而提供的承載力有限。其次，豎縫對鋼板的剛度和承載力削弱較大，一般無法單獨作為結構的主要抗側力體系工作，其滯回曲線呈現很明顯的剪切滑移型特征。同時，在鋼板上開豎縫會大量增加制作費用，且使得鋼板的分析參數繁多，設計方法更加復雜，另外設計參數驟增，難于掌握且理論預測精度不高。
[0006]對拉混凝土蓋板，在內嵌鋼板上對拉混凝土蓋板，由于混凝土的抗拉強度較低，隨著層間位移的加大，當應力較大時，混凝土容易開裂，延性大幅降低，喪失對鋼板的約束。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種接觸式防屈曲鋼板剪力墻及其制造方法，以解決現有技術中焊接加勁肋、板上開豎縫、對拉混凝土蓋板等鋼板剪力墻防屈曲方案中的不足，本發明提供一種設計簡單、加工方便、安裝便捷、性能穩定可靠的接觸式防屈曲鋼板剪力墻，能夠增加結構剛度，消耗地震輸入能量，保護主體結構。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案如下，
[0009]接觸式防屈曲鋼板剪力墻，其特征在于，包括內嵌鋼板1、翼緣2和加勁肋3，翼緣2焊接于內嵌鋼板I左右兩側，加勁肋3布置在內嵌鋼板I的前后兩側，并支承在翼緣2上。
[0010]優選的，所述的接觸式防屈曲鋼板剪力墻還包括邊緣梁4和邊緣柱5，內嵌鋼板I上下兩端與邊緣梁4連接，邊緣柱5位于翼緣2外側。
[0011]優選的，所述翼緣2和邊緣柱5脫開，之間留有適當間距。
[0012]優選的，所述的接觸式防屈曲鋼板剪力墻，還包括隔離層6，隔離層6位于加勁肋3與內嵌鋼板I之間。
[0013]優選的，所述隔離層6為聚四氟乙烯隔離層等光滑材料。
[0014]優選的，所述翼緣2上開設有安裝孔7，加勁肋3貫穿翼緣2上的安裝孔7，布置在內嵌鋼板I的前后兩側。
[0015]優選的，所述加勁肋3 —端焊接固定在翼緣2上，另一端自由。
[0016]優選的，所述內嵌鋼板I的材質為低屈服點、高延性鋼材。
[0017]優選的，所述翼緣2和加勁肋3的材質為普通鋼材。
[0018]優選的，所述加勁肋3，采用矩形鋼管、圓形鋼管、角鋼或槽鋼等型鋼。
[0019]優選的，所述內嵌鋼板I與邊緣梁4的連接方式為焊接或螺栓連接。
[0020]本發明還提供一種上述接觸式防屈曲鋼板剪力墻的制造方法，包括如下步驟:
[0021]步驟一:焊接內嵌鋼板I和翼緣2 ;
[0022]步驟二:將加勁肋3布置在內嵌鋼板I的前后兩側，并支承在翼緣2上。
[0023]優選的，所述內嵌鋼板I的尺寸根據工程需要的性能參數設計算出。
[0024]優選的，所述工程需要的性能參數包括屈服位移、彈性剛度、屈服力。
[0025]優選的，所述翼緣2的尺寸根據受力計算設計，所述加勁肋3的截面尺寸、數量以及間距根據受力計算和面外剛度要求設計。
[0026]優選的，所述步驟二還包括，在加勁肋3與內嵌鋼板I之間粘接隔離層6，隔離層6為聚四氟乙烯隔離層等光滑材料。
[0027]優選的，所述步驟二還包括，在翼緣2上需要支承加勁肋3的位置開設安裝孔7，加勁肋3貫穿翼緣2的安裝孔7，布置在內嵌鋼板I的前后兩側。
[0028]優選的，采用焊接固定加勁肋的一側，另一側自由。
[0029]優選的，接觸式防屈曲鋼板剪力墻的制造方法還包括將內嵌鋼板與邊緣梁連接在一起。
[0030]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0031]首先，本發明提供的接觸式防屈曲鋼板剪力墻，避免了在內嵌鋼板上開縫或開洞，造成拉力帶的破壞，導致鋼板承載力和剛度的削弱；
[0032]其次，還避免了直接在內嵌鋼板上焊接加勁肋，產生殘余應力、殘余變形，形成薄弱部位，導致鋼板低周疲勞性能的降低；
[0033]同時，可以通過改變加勁肋的截面尺寸、數量、間距，能夠靈活調整面外剛度，獲得最優防屈曲方案，而且加勁肋不參與結構水平受力，避免像混凝土蓋板等加勁裝置在應力較大時開裂的缺點，能夠持續有效地為內嵌鋼板提供側向支撐，提高內嵌鋼板的耗能性能。
[0034]通過設置隔離層，消除了加勁肋與內嵌鋼板摩擦力的影響。
[0035]通過內嵌鋼板只與邊緣梁連接，翼緣與邊緣柱留有空隙，保證了鋼板的拉力帶錨固在兩側翼緣上，避免對邊緣柱產生附加彎矩。本發明結構簡單、施工方便，耗能性能優良，適用范圍廣泛，能夠在地震作用時消耗地震輸入的能量，保護主體結構免遭破壞。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發明的組成構件圖；
[0037]圖2為本發明的正視結構示意圖；
[0038]圖3為本發明的橫向剖面示意圖；
[0039]圖4為本發明的豎向剖面示意圖；
[0040]圖5為本發明的安裝示意圖；
[0041]圖6為無防屈曲鋼板剪力墻的滯回曲線；
[0042]圖7為本發明的防屈曲鋼板剪力墻的滯回曲線。
[0043]圖中，
[0044]1:內嵌鋼板；2:翼緣；3:加勁肋；4:邊緣梁；5:邊緣柱；6:隔離層；7:安裝孔。
【具體實施方式】
[0045]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的接觸式防屈曲鋼板剪力墻及其制造方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0046]如圖1-5所示，為一種接觸式防屈