一种钢板剪力墙制造技术

本发明专利技术公开了一种钢板剪力墙，包括由两块相对设置的钢板构成的剪力墙墙体以及仿生芯层，所述仿生芯层为多边形蜂窝格栅，该多边形蜂窝栅格通过紧固件与所述剪力墙墙体连接，所述多边形蜂窝格栅由在平面内相互连接的多边形栅格单元构成。本发明专利技术仿生钢板剪力墙可以有效提高钢板的抗弯性能、屈曲性能以及地震作用下的变形耗能能力等各项力学性能指标。申请人对上述仿生钢板剪力墙结构进行三维有限元解析得，在两种钢板剪力墙质量相同的条件下，仿生钢板剪力墙的平面外屈曲性能以及变形耗能能力是传统钢板剪力墙1.8‑2.3倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢板剪力墙，属于房屋建筑结构领域。
技术介绍
我国自80年代开始在高层建筑，特别是超高层建筑中采用钢结构,高层钢结构与其它结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济方面都具有相对显著的优势,另外,钢材产量的不断提高和钢结构科研、设计和制作安装队伍的日趋壮大也使高层钢结构在我国的发展具有光明的前景。目前,在高层钢结构中经常采用的抗侧力体系主要有巨型结构体系、框架结构体系、框架一支撑结构体系、剪力墙结构体系、框架一剪力墙结构体系、框支一剪力墙结构体系和筒体结构体系,而在上述后四种结构体系中都有一种共同的结构构件-剪力墙。钢板剪力墙的延性性能和滞回性能均较好,滞回环稳定,耗能能力强,抗震性能优越；与钢筋混凝土剪力墙相比,钢板剪力墙的尺寸和自重都比较小,在地震作用下动力荷载低,节省了结构占用的空间并且降低了基础的负担；另外,钢板剪力墙减少了支模的工序,节省了混凝土凝结的时间,大大缩短了工期,使施工速度更快；与周边钢框架梁、柱连接简单的优点也钢板剪力墙在钢结构中的应用具有了较好的发展前途。在实际应用中,为了充分发挥钢板的性能,保证滞回环饱满,使钢板剪力墙受力时能够发生纯剪切屈服破坏,通常需要在钢板剪力墙两侧设置足够的横向和纵向加劲肋,以保证钢板在屈服前不发生整体屈曲和局部屈曲,这大大增加了钢板剪力墙设计、制造和施工的复杂程度。特别是焊接加劲肋时产生的残余应力将很大程度上影响钢板剪力墙的受力性能，特别是地震作用下的变形耗能能力。因此，新型仿生剪力墙是在充分考虑了现存钢板剪力墙缺点的背景下应运而生的,仿生钢板剪力墙一方面通过自身极好的抗平面外屈曲性能抑制了钢板的整体屈曲和局部屈曲,另一方面纯螺栓连接使得剪力墙中不存在由焊接导致的残余应力。并且中间的格栅层可填充保温隔热材料以提高建筑的环保节能指标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述钢板剪力墙存在的不足，例如在横向水平力作用下易屈曲或由焊接产生的高强残余应力。受一些生物的蜂窝结构中存
在小柱-它的外层为纤维，芯层为蛋白质的启发，提炼出蜂窝-圆筒结构模型，并通过计算验证，提供一种在相同质量下力学性能更优的仿生新型钢板剪力墙。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种钢板剪力墙，包括由两块相对设置的钢板构成的剪力墙墙体以及仿生芯层，其特征在于：所述仿生芯层为多边形蜂窝格栅，该多边形蜂窝栅格通过紧固件与所述剪力墙墙体连接，所述多边形蜂窝格栅由在平面内相互连接的多边形栅格单元构成。所述多边形蜂窝格栅还包括连接柱，该空心连接柱位于相互连接的多边形栅格单元之间，多边形栅格单元每两个相邻的边交汇于所述连接柱上。所述连接柱的端面与连接柱所在位置的栅格单元的端面平齐。所述连接柱为空心，所述紧固件从连接柱的空心穿过。所述仿生钢板剪力墙可以通过粘结剂连接、一次成型、卡扣式连接或螺栓连接。所述仿生蜂窝芯层可以通过粘接剂连接、一次成型、卡扣式连接或螺栓连接。空心连接柱的截面为圆形、四边形或是三角形。在所述钢板靠近仿生芯层的一侧滚轧花纹。所述仿生芯层内部填充保温、隔热材料。本专利技术一种具有仿生芯层结构的多功能钢板剪力墙(以下简称仿生钢板剪力墙)是一种中间为多边形格栅的夹层强化剪力墙。包括两侧平面板以及中间层格栅。在所有格栅交汇处，均设置有以交汇线为中心、与多边形格栅固连于一体的圆筒，该圆筒的端面与圆筒所在位置的多边形栅格的端面平齐并连成一体，且栅格的边长和内接圆的直径均可根据实际工程的需求而改变。多边形格栅结构可以是正六边形格栅，也可以是其他多边形，并由这些格栅紧密排列而成。蜂窝状是其中的一种结构形式。由上述可知，用带有圆筒的蜂窝结构制造成的夹层钢板剪力墙相比于传统钢板剪力墙，可明显提高其在横向水平荷载和竖向荷载作用下的平面外抗屈曲性能以及弹性变形性能，是一种重量轻，强度高的仿生结构。实际上，现在实际工程中使用的钢板剪力墙其钢板相对于梁柱框架来说都很薄，极易发生平面外屈曲失稳。即使通过焊接加劲肋的方式可提高纯钢板的屈曲性能，但由于大面积焊接时产生的高强度残余应力，使得钢板剪力强在焊接处会出现局部
屈曲，从而导致整体屈曲。而本专利技术可以提高薄壁钢板的平面外屈曲性能、弹性性能以及地震作用下的变形耗能能力。随着高层、超高层的钢结构以及组合结构的使用，本专利技术具有很广的应用前景。本专利技术在两侧薄钢板之间设置仿生蜂窝夹层，该结构起到以下三个强化作用：1、该小柱-蜂窝夹层结构相对于等体积的薄壁蜂窝板具有更好的平面外屈曲性能；2、夹层结构增加了两个面板的平面外约束，增强了面板本身的平面外屈曲性能；3、夹层结构具有薄壁柱以及蜂窝格栅，在水平力作用下具有极好的变形能力，可以耗散大部分的地震能量，保证主体结构不破坏。4、该仿生钢板剪力墙依据装配式结构思想，不需要现场焊接，可避免焊接残余应力以及减少施工时间与工序。5、所述两侧钢板为平面板，且厚度为现在实际工程使用的约1/3。本专利技术仿生钢板剪力墙可以有效提高钢板的抗弯性能、屈曲性能以及地震作用下的变形耗能能力等各项力学性能指标。申请人对上述仿生钢板剪力墙结构进行三维有限元解析得，在两种钢板剪力墙质量相同的条件下，仿生钢板剪力墙的平面外屈曲性能以及变形耗能能力是传统钢板剪力墙1.8-2.3倍。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图,其中a为主视图，b为a的A-A剖视图；图2为本明专利技术结构示意图；图3为图2中芯层与一侧面板的结构示意图；图4本专利技术尺寸示意图(图3俯视图)；图5为仿生钢板剪力墙芯层装配示意图；图6为仿生钢板剪力墙装两侧钢板配示意图；图7为模拟屈曲失稳加载示意图；图8为钢板剪力墙第一屈曲模态变形图；其中(a)仿生钢板剪力墙，(b)纯钢板剪力墙图9为钢板剪力墙第一阶屈曲模态的荷载-位移曲线。其中:1为仿生钢板剪力墙两侧钢板；2为仿生芯层；3为上边缘框架梁；4为下边缘框架梁；5为左框架柱；6为右框架柱；7,8为连接角钢；9,10为带有半圆形的多边格栅；11为连接螺栓；12为面板螺栓孔；13为两侧面板及中间仿
生芯层的连接螺栓。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细说明：图1所示，本专利技术蜂窝夹层板,在其外侧设置有上边缘框架梁3、下边缘框架梁4、左框架柱5以及右框架柱6。蜂窝夹层板包括A、B侧面板1、中间的仿生芯层2。在本实施例中，蜂窝格栅为正六边形格栅，正六边形格栅的每个边为蜂窝壁。在平面内，所有相邻正六边形均有一个公共边，所有相邻正六边形均有两个公共端点，这两个公共端点位于公共边的两端，在相邻两格栅的两公共端点上设置有以该端点为中心、且分布在以该端点为交点的三个六边形栅格内的圆筒结构，该圆筒的端面与连接的六边形栅格的端面平齐，且格栅边长和内接圆直径可根据实际工程的需求而改变。一种仿生钢板剪力墙，包括两侧钢板以及中间的蜂窝格栅，所述蜂窝格栅为多边形格栅，例如六边形、四边形和三角形。相邻两格栅具有一个公共边，其特征在于：在所有格栅交汇处，均设置有以交汇线为中心、与多边形格栅固连于一体的圆筒，该圆筒的端面与圆筒所在位置的多边形栅格的端面平齐并连成一体。所述蜂窝栅格的边长和内接圆的直径均可根据实际工程的需求而改变，依据为两侧钢板的局部屈曲不早于钢板剪力墙的整体屈曲。所述仿生钢板剪力墙依据所在地区的抗震本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢板剪力墙，包括由两块相对设置的钢板构成的剪力墙墙体以及仿生芯层，其特征在于：所述仿生芯层为多边形蜂窝格栅，该多边形蜂窝栅格通过紧固件与所述剪力墙墙体连接，所述多边形蜂窝格栅由在平面内相互连接的多边形栅格单元构成。

【技术特征摘要】
1.一种钢板剪力墙，包括由两块相对设置的钢板构成的剪力墙墙体以及仿生芯层，其特征在于：所述仿生芯层为多边形蜂窝格栅，该多边形蜂窝栅格通过紧固件与所述剪力墙墙体连接，所述多边形蜂窝格栅由在平面内相互连接的多边形栅格单元构成。2.根据权利要求1所述的钢板剪力墙，其特征在于：所述多边形蜂窝格栅还包括连接柱，该空心连接柱位于相互连接的多边形栅格单元之间，多边形栅格单元每两个相邻的边交汇于所述连接柱上。3.根据权利要求2所述的钢板剪力墙，其特征在于：所述连接柱的端面与连接柱所在位置的栅格单元的端面平齐。4.根据权利要求3所述的钢板剪力墙，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓明，陈锦祥，郭振胜，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32