一种既有建筑抗震加固钢板剪力墙制造技术

本发明专利技术提供了一种既有建筑抗震加固钢板剪力墙，涉及结构工程技术领域，采用的方案是：包括框架和内填钢板，内填钢板的四个边上安装有边缘约束构件，相邻两个边缘约束构件之间铰接，所述内填钢板的前后两个板面上安装有屈曲约束构件，屈曲约束构件的端部与边缘约束构件铰接，所述内填钢板的上下两个边缘约束构件与框架梁通过部分连接件连接，所述内填钢板的中间位置设置有中央支点索夹，所述中央支点索夹上连接有自复位拉索，自复位拉索通过部分连接件上的耳板连接到框架上。构件自重轻、运输方便、安装速度快，不仅可根据抗震加固设计需要灵活调整剪力墙宽度等几何参数，还具有良好的耗能减震性能和自复位能力，可用于提升既有建筑抗震韧性。筑抗震韧性。筑抗震韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种既有建筑抗震加固钢板剪力墙


[0001]本专利技术涉及结构工程
，尤其涉及一种既有建筑抗震加固钢板剪力墙。

技术介绍

[0002]社会和经济的高速发展要求建筑结构抵抗地震等灾害的能力不断提升，导致开展既有建筑抗震加固的工程需求也随之大量增加。钢板剪力墙是一类高效的耗能减震构件，在为结构提供水平抗侧刚度的同时，可吸收并消耗输入到结构中的能量，保护主体结构免受损坏。其作用机理为在结构受到地震作用时，通过内填钢板的面内剪切以及剪切屈曲后形成的一系列斜向拉力带抵抗水平荷载。与传统钢筋混凝土剪力墙相比，钢板剪力墙的施工更为便捷，通过合理设计可保证其在地震往复荷载作用下表现出良好的刚度、承载力和滞回性能，具有较为优越的耗能减震特性。因此，钢板剪力墙可用于既有建筑的抗震加固。
[0003]依据内填钢板与周边构件的连接情况，钢板剪力墙可以分为四边连接钢板剪力墙与两边连接钢板剪力墙。四边连接钢板剪力墙是目前工程应用较多的一类钢板剪力墙，但四边连接构造将使框架柱承受较大的横向拉力作用，导致框架柱有过早失稳破坏的风险，不符合强柱弱梁的抗震设计原则。在既有建筑中，由于其梁、柱的长度和截面尺寸均已固定，其承载力也已确定，如采用四边连接钢板剪力墙进行结构抗震加固，如上所述，将会对既有结构柱产生较大的横向作用，使结构柱承受过早失效的风险；此外，受既有柱间距的限制，四边连接钢板剪力墙的宽度不能根据抗震加固设计需求自由调整，仅可通过调整内填钢板厚度以适应抗震加固刚度和承载力的需求，但往往需要采用很薄的钢板才能避免附加刚度和承载力超强问题，而过薄的钢板剪力墙的耗能性能较差。两边连接钢板剪力墙的内填钢板仅与上下两侧钢梁相连，可消除内填钢板中的拉力带对框架柱产生的附加内力，防止框架柱过早破坏，也不受既有结构柱间距的限制，但其刚度和承载力较低、耗能较差。
[0004]按照内填钢板屈曲约束情况，钢板剪力墙可以分为非加劲钢板剪力墙、加劲钢板剪力墙和防屈曲钢板剪力墙。非加劲钢板剪力墙在较小水平荷载作用下即发生屈曲并伴随较大的屈曲噪音，在往复荷载作用下，其滞回曲线出现明显的捏缩现象，耗能能力较差。加劲钢板剪力墙的加劲肋可将内填钢板划分为一系列具有较小高厚比的子板，屈曲承载力较高，耗能能力也得到一定的改善，但焊接加劲肋在内填钢板内产生的残余应力及变形将降低剪力墙的延性。防屈曲钢板剪力墙通过在内填钢板两侧设置预制混凝土板抑制其剪切屈曲，可获得较为理想的刚度、承载力和耗能能力。但既有建筑抗震加固施工时，一般要求采用对于建筑正常使用功能影响尽量小的施工方案，导致施工工期紧张，现场运输和起重设备也有限。而预制混凝土板的制作周期长且自重较大，因此该类内填钢板屈曲约束构造不能满足既有建筑抗震加固的需求。
[0005]基于传统抗震理念，钢板剪力墙等抗震构件在地震中通过发展塑性变形消耗地震能量，结构将产生较大的残余变形。此外，钢板剪力墙多采用通长的鱼尾板与周边框架梁、柱连接，大量的螺栓或焊缝将使得剪力墙不易安装且震后不易更换。这些问题将导致结构震后修复难度较大，产生巨大的经济和时间成本，不符合通过抗震加固提升既有建筑结构
韧性的抗震发展理念。
[0006]上述分析便是现有技术的不足。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种既有建筑抗震加固钢板剪力墙，构件自重轻、运输方便、安装速度快，具有良好的刚度、承载力以及耗能减震性能，且对既有建筑不利影响小。
[0008]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种既有建筑抗震加固钢板剪力墙，包括框架和内填钢板，内填钢板的四个边上安装有边缘约束构件，内填钢板四个边上的边缘约束构件首尾依次连接形成闭合的四边形框，相邻两个边缘约束构件之间铰接，所述内填钢板的前后两个板面上安装有屈曲约束构件，屈曲约束构件的端部与边缘约束构件铰接，所述内填钢板的上下两个边缘约束构件与框架梁通过部分连接件连接，所述内填钢板的中间位置设置有中央支点索夹，所述中央支点索夹上连接有自复位拉索，自复位拉索通过部分连接件上的耳板连接到框架上。内填钢板四周设置相互铰接的边缘约束构件，能够为内填钢板屈曲后拉力带的充分发展提供足够的锚固，解决了传统两边连接钢板剪力墙刚度和承载力低，耗能性能差的问题；内填钢板两侧设置钢制的屈曲约束构件，不仅能够抑制内填钢板过早屈曲，有效提升钢板剪力墙的使用性能和抗震性能，还可以大幅减少施工周期以及运输和安装的难度；屈曲约束构件与边缘约束构件通过连接销轴铰接形成自平衡系统，可以有效降低为保证内填钢板屈曲后拉力带充分发展所需的边缘约束构件刚度，不仅节约了边缘约束构件所需钢材，还降低了其自重；钢板剪力墙通过部分连接件与框架连接，可避免大量的螺栓以及焊缝连接，加快安装进度、降低施工难度；自复位拉索可为结构层间变形提供恢复力，控制结构在地震过程中残余变形累积，降低结构快速修复的难度，中央支点索夹可使自复位拉索中的索力具有垂直于内填钢板平面的分力，该分力可协助屈曲约束构件抑制内填钢板的屈曲，降低屈曲约束构件的刚度需求。
[0009]进一步的，所述框架包括上下两根框梁和左右两根框柱，框梁和框柱围绕形成四边形的框架，上方的框梁安装有两个间隔布置的部分连接件，下方的框梁相对应位置也安装有两个部分连接件，部分连接件通过高强度螺栓安装到框梁上，内填钢板上下两侧边缘约束构件通过高强度螺栓与部分连接件连接。与传统的四边连接钢板剪力墙相比，本专利技术中钢板剪力墙仅与框梁连接，可避免内填钢板屈曲后形成的拉力带对框柱的附加横向作用，防止既有建筑中竖向传力构件过早失效，降低了结构整体倒塌的风险，还可根据既有建筑抗震加固需要灵活调整钢板剪力墙的几何参数，在防止附加刚度及承载力超强的前提下，保证钢板剪力墙具有良好的耗能减震性能，部分连接件的使用可降低钢板剪力墙安装及震后更换的难度。
[0010]进一步的，所述边缘约束构件呈条状，边缘约束构件通过多个高强度螺栓安装在内填钢板的边缘，边缘约束构件的端部设置有带铰接孔的耳板，两个边缘约束构件上耳板的铰接孔对准后通过销轴连接。实现边缘约束构件间的铰接。
[0011]进一步的，所述屈曲约束构件包括横向屈曲约束构件和纵向屈曲约束构件，横向屈曲约束构件和纵向屈曲约束构件交叉呈十字形布置。进一步的，所述纵向屈曲约束构件和横向屈曲约束构件均呈条状，纵向屈曲约束构件包括上屈曲约束段和下屈曲约束段，上
屈曲约束段的下部与横向屈曲约束构件铰接，上屈曲约束段的上部与上方的边缘约束构件铰接，下屈曲约束段的上部与横向屈曲约束构件铰接，下屈曲约束段的下部与下方的边缘约束构件铰接，横向屈曲约束构件的两端与左右两侧的边缘约束构件铰接。进一步的，所述边缘约束构件以及屈曲约束构件上设置有带铰接孔的耳板，通过销轴实现它们之间的铰接，避免屈曲约束构件与边缘约束构件因组成几何不变体系而承担水平荷载，导致屈曲约束构件或边缘约束构件过早失效。边缘约束构件和屈曲约束构件形成的自平衡系统，可以有效降低为保证内填钢板屈曲后拉力带充分发展所需的边缘约束构件刚度，不仅节约了边缘约束构件所需钢材，还降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种既有建筑抗震加固钢板剪力墙，其特征在于，包括框架和内填钢板，内填钢板的四个边上安装有边缘约束构件，相邻两个边缘约束构件之间铰接，所述内填钢板的前后两个板面上安装有屈曲约束构件，屈曲约束构件的端部与边缘约束构件铰接，所述内填钢板的上下两个边缘约束构件与框架梁通过部分连接件连接，所述内填钢板的中间位置设置有中央支点索夹，所述中央支点索夹上连接有自复位拉索，自复位拉索通过部分连接件上的耳板连接到框架上。2.如权利要求1所述的既有建筑抗震加固钢板剪力墙，其特征在于，所述框架包括上下两根框梁和左右两根框柱，框梁和框柱围绕形成四边形的铰接框架，上方的框梁安装有两个间隔布置的部分连接件，下方的框梁相对应位置也安装有两个部分连接件，部分连接件通过高强度螺栓安装到框梁上，内填钢板上下两侧边缘约束构件通过高强度螺栓与部分连接件连接。3.如权利要求2所述的既有建筑抗震加固钢板剪力墙，其特征在于，所述边缘约束构件呈条状，边缘约束构件安装在内填钢板的边缘，边缘约束构件的端部设置有带铰接孔的耳板，两个边缘约束构件上耳板的铰接孔对准后通过销轴连接。4.如权利要求3所述的既有建筑抗震加固钢板剪力墙，其特征在于，所述屈曲约束构件包括横向屈曲约束构件和纵向屈曲约束构件，横向屈曲约束构件和纵向屈曲约束构件交叉呈十字形布置。5.如权利要求4所述的既有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵纪峰，杜鹏，安百平，景帅帅，檀梦天，魏仕泽，张成，赵桂云，唐哲，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：