一种内置型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构制造技术

本发明专利技术公开一种内置型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构，包括钢管混凝土边柱、钢横梁和内嵌钢板，钢管混凝土边柱内部通长布置有型钢，所述内嵌钢板的竖向侧边固定连接有鱼尾板，所述鱼尾板穿过所述钢管混凝土边柱的侧壁与所述型钢焊接连接，所述鱼尾板与钢管混凝土边柱的侧壁相交处焊接连接。所述型钢沿钢管混凝土边柱高度贯通布置，与钢管混凝土边柱共同受力，型钢不仅能起到抗剪连接件的作用，还能起到提高钢管混凝土边柱竖向承载力的作用，提高了型钢的使用效率。在满足钢管混凝土边柱承载力的要求下可大幅减小边柱截面尺寸，降低结构自重并且增大结构抗震延性，有效增加建筑使用空间，特别适用于高层及超高层建筑结构。

【技术实现步骤摘要】
一种内置型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构
本专利技术涉及钢板剪力墙结构领域，更具体地，涉及一种内置型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构。
技术介绍
钢板剪力墙结构是20世纪70年代发展起来的一种新型抗侧力结构体系。钢板剪力墙由内嵌钢板、竖向边缘构件(柱)和水平边缘构件(梁)构成，其整体受力性能类似于底端嵌固的竖向悬臂梁，其中竖向边缘构件相当于梁翼缘，内嵌钢板相当于梁腹板，水平边缘构件则可以近似等效为横向加劲肋。内嵌钢板可采用无加劲肋和有加劲肋的构造形式。无加劲的钢板剪力墙在强震作用下可以充分利用钢板的屈曲后强度，并具有很好的延性和耗能能力。加劲的钢板剪力墙则能够限制钢板的平面外屈曲，从而提高结构的屈曲承载力，有助于增强结构在风以及小震作用下的抗侧移刚度并方便施工。与传统的钢框架或者钢框架加混凝土剪力墙结构体系相比，钢板剪力墙结构具有厚度薄、自重轻、建造速度快和延性好等优点。已有的研究成果以及工程实例表明，钢板剪力墙是一种非常具有发展潜力的抗侧力体系，尤其适用于高烈度地震设防区的高层建筑以及抗震加固。由于钢管混凝土边框承载效率高，截面抗弯刚度大，钢管混凝土框架与薄钢板剪力墙相结合能够显著提高结构的抗侧能力及抗震性能。要保证这种结构体系充分发挥作用，选取适合的边框架与钢板连接方法以及主动控制其破坏过程十分必要。目前，薄钢板剪力墙直接与钢管混凝土边柱焊接连接，在风或地震等水平载荷作用下，薄钢板剪力墙会在连接节点处对钢管混凝土边柱壁产生拉力，该拉力会使钢管壁局部受力变形，导致钢管壁对于三向应力的套箍作用削弱，使得钢管混凝土的承载力降低。中国专利申请CN101806107A公开了一种薄钢板剪力墙的边柱连接节点，包括薄钢板剪力墙和圆钢管混凝土边柱，薄钢板剪力墙的侧边竖向通长连接有鱼尾板，鱼尾板的一端插入到圆钢管混凝土边柱内，鱼尾板与圆钢管混凝土边柱侧壁相交处焊接，锚固钢板纵向垂直插入圆钢管混凝土边柱内，并与鱼尾板端头垂直焊接。该申请中，锚固钢板仅仅起到抗剪连接件的作用，并不参与钢管混凝土受力，钢材没有得到充分的利用，同时易造成较大焊接变形。另一方面，在传统型钢混凝土结构中，通常做法是型钢与混凝土界面无处理保持自然粘结，这种做法型钢和混凝土之间会产生不可预料的相对滑移，再加上钢板剪力墙产生的强大拉力场，会大大降低型钢与混凝土的共同作用。还一方面，在破坏模式控制设计中，需要遵循“强框架、弱墙板”，“强柱弱梁”，“强连接弱构件”的原则，为超高层结构提供多道抗震防线，即令墙板先发生破坏耗散能量，然后梁端出现塑性铰，保护竖向受力构件，并加强连接设计，最终保证结构不发生倒塌。因此，需要提供一种内置腹板开洞型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构，该钢板剪力墙为采用新型可靠连接方法的高性能钢管混凝土边框钢板剪力墙结构，并且通过合理设计主动控制其破坏和失效机制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种内置型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构，这种钢板剪力墙结构利用在钢管混凝土边柱中沿柱高度通长布置腹板开洞型钢，并与鱼尾板焊接连接，实现钢板剪力墙上拉力场均匀传递到边柱，不破坏混凝土与钢管、型钢的共同作用，提高边柱对钢板剪力墙的嵌固作用，使钢板剪力墙的耗能能力和延性充分发挥；同时型钢在钢管混凝土边柱中也能起到抗剪连接件和提高承载能力的双重作用。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案:一种内置型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构，包括钢管混凝土边柱、钢横梁和内嵌钢板，钢管混凝土边柱内部通长布置有型钢，所述内嵌钢板的竖向侧边固定连接有鱼尾板，所述鱼尾板穿过所述钢管混凝土边柱的侧壁与所述型钢焊接连接，所述鱼尾板与钢管混凝土边柱的侧壁相交处焊接连接。在上述技术方案中，由于型钢设置在钢管混凝土边柱内部并沿柱高通长设置，内嵌钢板通过鱼尾板与型钢焊接连接，这样内嵌钢板产生的拉力就通过鱼尾板传递到型钢上，并均匀分布到钢管混凝土边柱上，从而能够令钢板剪力墙的耗能能力和延性充分发挥。所述型钢沿钢管混凝土边柱高度贯通布置，与钢管混凝土边柱共同受力，型钢不仅能起到抗剪连接件的作用，还能起到提高钢管混凝土边柱竖向承载力的作用，提高了型钢的使用效率。在满足钢管混凝土边柱承载力要求条件下可大幅减小边柱截面尺寸，降低结构自重并且增大结构抗震延性，有效增加建筑使用空间，特别适用于高层及超高层建筑结构。优选地，所述型钢的腹板处开设有若干个孔。这样型钢两侧的混凝土在型钢腹板的孔处结合，形成“混凝土榫头”，从而提高了型钢与混凝土的锚固效果。优选地，所述孔的孔径为5?8mm。优选地，所述型钢腹板上开设的孔的孔间距为30?60mm。优选地，所述内嵌钢板为低屈服点钢材，其两侧表面上均焊接有T型加劲肋，所述T型加劲肋呈交叉布置、十字布置或平行布置。优选地，所述T型加劲肋突出内嵌钢板的高度不超过所述钢管混凝土边柱的翼缘宽度。在内嵌钢板的表面设置T型加劲肋能够显著抑制内嵌钢板的平面外屈曲，减少平面夕卜变形，降低鼓曲声，滞回曲线饱满，抗震性能优越，保证低屈服点钢材材料的优势。优选地，所述内嵌钢板的上下两侧设有钢横梁，所述内嵌钢板的上下侧边连接有鱼尾板，所述内嵌钢板通过鱼尾板与钢横梁固定连接，所述钢横梁的两端均呈狗骨型结构，所述钢横梁的两端固定连接钢管混凝土边柱。采用将钢横梁的两端削弱，形成狗骨型的结构、采用内嵌型钢的钢管混凝土边柱和采用低屈服点钢板剪力墙能够主动控制结构体系的破坏过程和失效机制，使其满足“强框架、弱板墙”，“强柱弱梁”，“强连接弱构件”的设计原则。优选地，所述型钢为工字钢、T型钢或矩形钢管。优选地，所述钢管混凝土边柱可以是矩形钢管或圆形钢管。优选地，所述内嵌钢板的四个角部开有1/4圆弧。采用这样的结构可以减小加工误差对安装的影响。本专利技术的有益效果如下:本专利技术提出的型钢沿钢管混凝土边柱高度贯通布置，与钢管混凝土边柱共同受力，大幅提高边框柱竖向承载能力。型钢腹板开设圆洞与两侧混凝土在孔洞处连通，形成“混凝土榫头”，增强型钢与混凝土的共同作用，令所述型钢起到受力元件和抗剪连接件的双重作用。本专利技术提出的钢管混凝土与钢板剪力墙连接方法有效防止钢板剪力墙形成的拉力场对边柱钢管壁的不利影响，无需增加其他剪力连接件，减少焊接变形的影响，实现钢板剪力墙上拉力场均匀传递到边柱，同时提高边柱对钢板剪力墙的嵌固作用，使所述低屈服点钢板剪力墙的耗能能力和延性充分发挥。本专利技术采用多种布置形式的T型肋加劲，能够显著抑制内嵌钢板的平面外屈曲，减少平面外变形，降低鼓曲声，滞回曲线饱满，抗震性能优越，保证低屈服点钢材材料优势的体现。根据“强框架、弱墙板”，“强柱弱梁”，“强连接弱构件”的原则，本专利技术通过利用T型加劲的高耗能高延性低屈服点内嵌钢板、端部削弱钢梁、超高性能钢管混凝土柱、内置腹板开洞型钢等措施，使得结构具有多道抗震设防，内嵌钢板屈曲屈服一“狗骨型”钢横梁形成梁端塑性铰一充分保证竖向承重构件的安全，主动控制结构体系的破坏过程和失效机制，实现高性能结构形式与高性能材料相结合，结构承重构件和耗能元件相结合的设计理念。本专利技术大部分为装配式构件，施工方便，钢结构均可在工厂预制加工，保证焊接质量；现场灌混凝土，充分利用低屈服点钢材可焊性好的特点，现场将钢板墙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构，包括钢管混凝土边柱、钢横梁和内嵌钢板，其特征在于：钢管混凝土边柱内部通长布置有型钢，所述内嵌钢板的竖向侧边固定连接有鱼尾板，所述鱼尾板穿过所述钢管混凝土边柱的侧壁与所述型钢焊接连接，所述鱼尾板与钢管混凝土边柱的侧壁相交处焊接连接。

【技术特征摘要】
1.一种内置型钢钢管混凝土边框低屈服点钢板剪力墙结构，包括钢管混凝土边柱、钢横梁和内嵌钢板，其特征在于:钢管混凝土边柱内部通长布置有型钢，所述内嵌钢板的竖向侧边固定连接有鱼尾板，所述鱼尾板穿过所述钢管混凝土边柱的侧壁与所述型钢焊接连接，所述鱼尾板与钢管混凝土边柱的侧壁相交处焊接连接。2.根据权利要求1所述的钢板剪力墙结构，其特征在于:所述型钢的腹板处开设有若干个孔。3.根据权利要求2所述的钢板剪力墙结构，其特征在于:所述孔的孔径为5?8mm。4.根据权利要求2所述的钢板剪力墙结构，其特征在于:所述型钢腹板上开设的孔的孔间距为30?60mm。5.根据权利要求1所述的钢板剪力墙结构，其特征在于:所述内嵌钢板为低屈服点钢材，其两侧表面上均焊接有T型加劲肋，所述T型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，杨维国，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11