一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，框架梁和框架柱進行豎直和水平向拼接，組成鋼板剪力墻矩形框體；框架梁的翼緣與通過連接蓋板、連接底板與鋼板剪力墻連接；連接底板與連接蓋板布置在鋼板剪力墻的兩側并被夾緊；鋼板剪力墻與框架柱之間存在間距，兩者并未直接接觸。框架梁的翼緣與連接蓋板之間通過豎向布置的蓋板?框架連接螺栓進行連接；框架梁的翼緣與鋼板剪力墻之間通過水平布置的鋼板剪力墻連接螺栓進行連接；本發明的所有構件均在工廠進行加工和安裝，然后運至工地進行栓接裝配。此種實施方式有利于保證結構質量，降低人工成本，易于震后修復。
【專利說明】
一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點
技術領域
[0001]本發明涉及一種新型的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，屬于結構工程技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，在眾多發達國家中，裝配式鋼結構住宅成為住宅產業化的重點以及核心。它具有提高質量、縮短工期、節約能源、減少消耗、清潔生產等許多優點。進入21世紀以后，隨著我國經濟進一步快速發展，建筑業和其他行業一樣面臨著工業化技術改造的迫切需求，建筑業對環境的影響也越來越嚴重，加之我國鋼產量穩居世界前列，鋼供大于求的現狀也剛好符合裝配式鋼結構住宅發展的需求。我國裝配式鋼結構體系建筑正迎來發展的黃金時期。相對于裝配式混凝土結構體系，裝配式鋼結構體系是更適合工業化裝配式的體系，其原因一是鋼材具有良好的機械加工性能，適合工廠化生產和加工制作;二是與混凝土相比，鋼結構較輕，適合運輸、裝配;三是鋼結構適合于高強螺栓連接，便于裝配和拆卸。
[0003]裝配式高層鋼結構體系目前在國內還處于剛剛起步的階段，結構形式相對單一，無法真正實現高層化，配套設備研發相對滯后等因素也制約著裝配式高層鋼結構的發展。鋼板剪力墻作為一種有效的抗側力體系被一些發達國家運用在普通高層鋼結構體系中。目前，世界上采用鋼板剪力墻作為主要抗側力構件的建筑共有二十多幢，主要分布在北美和日本等地震高烈度區。自從1970年日本鋼鐵公司將鋼板剪力墻應用于建筑中以來，鋼板剪力墻的發展已有40多年。鋼板剪力墻結構體系由內嵌鋼板和邊緣構件(框架梁、柱以及加勁板件)組成。內嵌鋼板通常與邊緣構件連接后構成抗側力結構體系。
[0004]隨著國內外對鋼板剪力墻研究的深入，薄鋼板剪力墻的屈曲后性能得到了廣泛的關注，薄鋼板剪力墻在屈曲后仍具有較高的承載力、良好的延性以及穩定的耗能能力。充分利用薄鋼板剪力墻的屈曲后強度不僅可以使結構獲得良好的抗震性能，而且可以顯著降低用鋼量，薄鋼板剪力墻因自重輕而減輕了對框架柱及基礎的負擔，降低了基礎造價，并且有效地降低了地震荷載的作用。薄鋼板剪力墻可視為結構的耗能減震裝置，該裝置在風或小震下具有較大的剛度，但強烈地震發生時則應率先進入非彈性狀態，產生較大阻尼，大量消耗輸入結構的地震能量。
[0005]兩側開縫鋼板墻的提出是為了避免薄鋼板拉力場對柱子的不利影響。這種鋼板墻只有上、下邊與框架梁相連，而在左、右兩側與框架柱之間留出一定的距離。住宅鋼結構中，由于開門窗等洞口的需要，使用支撐或四邊嵌固鋼板墻都是不合適的，而采用兩側開縫鋼板墻則能滿足使用功能的要求。但是墻板與柱子脫開后，側移剛度和承載力都有較大幅度下降，這是因為墻板拉力場完全錨固在梁上，墻板有一部分區域不能發揮作用。
[0006]目前，國內外工程中采用的鋼板剪力墻連接方式大多采用全焊接，在研究試驗中多采用單魚尾板全栓接的連接方式，而栓焊混合連接一般不被考慮。對比栓接和焊接，焊接會大幅增加人工成本、延長工期，而且焊縫質量不易保證，殘余應力過大等問題也同時制約著鋼板剪力墻的發展。栓接節點理論上擁有比焊接節點更好的延性，在大震作用下螺栓之間摩擦能消耗部分地震輸入能量，但是栓接節點對構件加工精度有一定要求，精度不夠的鋼板剪力墻在后期難以安裝。傳統的栓接還容易發生“解紐扣”現象。
【發明內容】
[0007]本發明提出了一種新型的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其目的在于，利用高強螺栓有效地將鋼板剪力墻與邊緣構件(框架梁或框架柱)連接起來，并此節點的優點是，不僅能保證節點的傳力性能，發揮鋼板剪力墻良好的抗側能力，而且可有效的減小孔隙間的累計誤差，易于裝配。采用多蓋板連接不僅可增加有效摩擦面的數量，有效的增大臨界摩擦力，而且可以很好的避免“解紐扣”現象。
[0008]無論哪類鋼墻板，只要內嵌鋼板存在拉力場效應，拉力場的開展及強度的分布就一定不均勻，對角拉力帶最先屈服，此區域的螺栓(或焊縫)所受拉力最大，往中部逐漸變小。若采用栓接方式，則必須以摩擦型高強螺栓嚴格控制設計風荷載或小震作用下的滑移，且在墻板充分屈服之前臨界摩擦力不應被克服。傳統的栓接采用單魚尾板和墻板進行連接，摩擦面則只是墻板與魚尾板的接觸面(單面)。而多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點將摩擦面的數量增加到兩個(墻板與連接蓋板、墻板與連接底板)，這樣可以有效的增大臨界摩擦力，保證墻板充分屈服在墻板滑移之前。
[0009]在中、大震作用下，若采用全焊接連接，角部焊縫容易撕裂，加之薄鋼板剪力墻容易屈曲，震后的修復會異常困難。若采用傳統栓接，角部螺栓滑移后，剪力墻角部孔壁拉伸，孔徑變大，就容易產生“解紐扣”現象。
[0010]本發明所提出的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點很好的解決了以上問題。由于多蓋板夾緊鋼板剪力墻的設計有效的增加了鋼板剪力墻摩擦面的數量，從而有效的增大了臨界摩擦力，使螺栓更難滑移。即使螺栓滑移，孔壁拉伸，由于多蓋板將剪力墻夾緊，也不可能發生“解紐扣”現象。由于連接底板焊接與梁底，為了保證連接底板的剛度，在連接底板的兩端設置垂直加勁肋。這是為了如果鋼板在受力過程中屈曲，連接底板也不會隨著鋼板屈曲而產生面外變形。震后修復則只需要松開螺栓，更換破壞的構件即可。
[0011]該發明的所有構件均在工廠加工，然后在實地進行栓接裝配。該節點施工簡單方便，工期短，降低造價，屬于裝配式鋼結構。
[0012]本發明提出的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，包括框架梁(I)、蓋板-框架連接螺栓(2)、連接底板(3)、鋼板剪力墻(4)、連接蓋板(5)、鋼板剪力墻連接螺栓
(6)和框架柱(7)。其特征在于:
[0013]框架梁(I)和框架柱(7)進行豎直和水平向拼接，組成鋼板剪力墻矩形框體;所述框架梁(I)的翼緣與通過連接蓋板(5)、連接底板(3)與鋼板剪力墻(4)連接;所述連接底板
(3)與連接蓋板(5)布置在鋼板剪力墻(4)的兩側并被夾緊;所述鋼板剪力墻(4)與框架柱
(7)之間存在間距，兩者并未直接接觸。
[0014]框架梁(I)的翼緣與連接蓋板(5)之間通過豎向布置的蓋板-框架連接螺栓(2)進行連接；
[0015]框架梁(I)的翼緣與鋼板剪力墻(4)之間通過水平布置的鋼板剪力墻連接螺栓(6)進行連接；
[0016]所述框架梁(I)采用梁寬不小于200mm的普通H型鋼，并在下翼緣一側對應位置開大螺栓孔;所述連接底板(3)為兩端帶加勁肋的開孔鋼板;所述鋼板剪力墻(4)采用厚度為3-10mm的薄鋼板;所述連接蓋板(5)為焊接角鋼;所述框架柱(7)為焊接箱型鋼或標準方鋼管或H型鋼柱；
[0017]所述框架梁(I)翼緣一側開大螺栓孔與多個連接蓋板(5)通過蓋板-框架連接螺栓
(2)栓接。
[0018]所述框架梁(I)翼緣另一側與一個或多個連接底板(3)焊接。
[0019]所述連接底板(3)兩端設置縱向加勁肋，總寬度不大于890mm且開螺栓孔數不大于9個，螺栓孔徑均為正常螺栓孔徑。
[0020]所述連接蓋板(5)為焊接角鋼，長度不大于290mm，長短邊各開不超過三個正常孔徑的螺栓孔，短邊與框架梁(I)翼緣一側栓接，長邊和連接底板(3)夾緊鋼板剪力墻(4)栓接。
[0021]所述相鄰連接蓋板(5)之間間隔不小于10mm。
[0022]所述鋼板剪力墻(4)與所述框架梁(I)中心對齊，之間保證1mm的空隙。
[0023]所述鋼板剪力墻(4)開設的螺栓孔徑為大孔徑。
[0024]所有構件及焊接工作均由工廠負責完成，現場僅進行裝配施工。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻域示意圖。
[0026]圖2為本發明的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻域分解圖。
[0027]圖3為本發明的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點局部單元分解圖。
[0028]圖4為本發明的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點剖面細節圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0030]如圖1、2所示，I一框架梁，2—蓋板-框架連接螺栓，3—連接底板，4一鋼板剪力墻，5—連接蓋板，6—鋼板剪力墻連接螺栓，7—框架柱。
[0031]本發明提出的預應力斜置多層折板鋼板剪力墻，包括框架梁、蓋板-框架連接螺栓、連接底板、鋼板剪力墻、連接蓋板、鋼板剪力墻連接螺栓和框架柱。所述框架梁采用梁寬不小于200mm的普通H型鋼，并在下翼緣一側對應位置開大螺栓孔;所述連接螺栓為蓋板-框架連接螺栓和鋼板剪力墻連接螺栓，所述蓋板-框架連接螺栓為垂直放置的高強螺栓，所述鋼板剪力墻連接螺栓為水平放置的高強螺栓;所述連接底板為兩端帶加勁肋的開孔鋼板；所述鋼板剪力墻采用厚度為3-10mm的薄鋼板;所述連接蓋板為焊接角鋼;所述框架柱為焊接箱型鋼、標準方鋼管或H型鋼柱;所述框架梁與框架柱連接;所述框架梁翼緣與連接蓋板連接;所述框架梁翼緣與連接底板連接;所述鋼板剪力墻通過連接底板和連接蓋板與框架梁連接;所述連接底板與連接蓋板在所述鋼板剪力墻兩側夾緊布置。
[0032]在上述的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點中，所述框架梁翼緣一側開大螺栓孔與多個連接蓋板通過蓋板-框架連接螺栓栓接。所述框架梁翼緣另一側與一個或多個連接底板焊接。所述連接底板兩端設置縱向加勁肋，總寬度不大于890mm且開螺栓孔數不大于9個，螺栓孔徑均為正常螺栓孔徑。所述連接蓋板為焊接角鋼，長度不大于290mm，長短邊各開不超過3個正常孔徑的螺栓孔，短邊與框架梁翼緣一側栓接，長邊和連接底板夾緊鋼板剪力墻栓接。所述相鄰連接蓋板之間間隔不小于10mm。所述鋼板剪力墻與所述框架梁中心對齊，之間保證1mm的空隙。所述鋼板剪力墻開設的螺栓孔徑為大孔徑。所述鋼板剪力墻不與框架柱連接。所有構件及焊接工作均由工廠負責完成，現場僅進行裝配施工。
[0033]上述預應力斜置多層折板鋼板剪力墻的平面外剛度很大，能夠有效控制運輸、安裝以及使用工程中的平面外變形，保持鋼板的穩固安全。
[0034]本發明提出的多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點是根據兩端連接鋼板剪力墻的受力特性設計的，增加了鋼板剪力墻的摩擦面數量，有效的提高的臨界摩擦力，使螺栓更難滑移;改善了傳統鋼板剪力墻栓接難于安裝，易“解扣”等問題;解決了傳統焊接節點質量難以保證、殘余應力過大、人工成本過高等問題;極大的強化了震后可修復功能。
[0035]本發明的所有構件都可以在工廠進行加工和安裝，然后運至工地進行裝配，易于保證質量，節省人力物力，降低造價。
【主權項】
1.一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:包括框架梁(I)、蓋板-框架連接螺栓(2)、連接底板(3)、鋼板剪力墻(4)、連接蓋板(5)、鋼板剪力墻連接螺栓(6)和框架柱(7); 框架梁(I)和框架柱(7)進行豎直和水平向拼接，組成鋼板剪力墻矩形框體;所述框架梁(I)的翼緣與通過連接蓋板(5)、連接底板(3)與鋼板剪力墻(4)連接;所述連接底板(3)與連接蓋板(5)布置在鋼板剪力墻(4)的兩側并被夾緊;所述鋼板剪力墻(4)與框架柱(7)之間存在間距，兩者并未直接接觸； 框架梁(I)的翼緣與連接蓋板(5)之間通過豎向布置的蓋板-框架連接螺栓(2)進行連接； 框架梁(I)的翼緣與鋼板剪力墻(4)之間通過水平布置的鋼板剪力墻連接螺栓(6)進行連接。2.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所述框架梁(I)采用梁寬不小于200mm的普通H型鋼，并在下翼緣一側對應位置開大螺栓孔;所述連接底板(3)為兩端帶加勁肋的開孔鋼板;所述鋼板剪力墻(4)采用厚度為3-10mm的薄鋼板;所述連接蓋板(5)為焊接角鋼;所述框架柱(7)為焊接箱型鋼或標準方鋼管或H型鋼柱。3.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所述框架梁(I)翼緣一側開大螺栓孔與多個連接蓋板(5)通過蓋板-框架連接螺栓(2)栓接。4.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所述框架梁(I)翼緣另一側與一個或多個連接底板(3)焊接。5.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所述連接底板(3)兩端設置縱向加勁肋，總寬度不大于890mm且開螺栓孔數不大于9個，螺栓孔徑均為正常螺栓孔徑。6.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所述連接蓋板(5)為焊接角鋼，長度不大于290mm，長短邊各開不超過三個正常孔徑的螺栓孔，短邊與框架梁(I)翼緣一側栓接，長邊和連接底板(3)夾緊鋼板剪力墻(4)栓接。7.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所述相鄰連接蓋板(5)之間間隔不小于10mm。8.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所述鋼板剪力墻(4)與所述框架梁(I)中心對齊，之間保證1mm的空隙。9.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所述鋼板剪力墻(4)開設的螺栓孔徑為大孔徑。10.根據權利要求1所述的一種多蓋板裝配式兩端連接鋼板剪力墻節點，其特征在于:所有構件及焊接工作均由工廠負責完成，現場僅進行裝配施工。
【文檔編號】E04B2/60GK105926811SQ201610258514
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月23日
【發明人】張愛林, 張勛, 劉學春, 王藝萌, 李超
【申請人】北京工業大學