專利名稱：鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，更具體地說，涉及一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
地震是建筑物最大的天敵，是人類生存的巨大威脅。鋼結(jié)構(gòu)中的雙重抗震體系，經(jīng)常采用鋼板剪力墻或鋼支撐作為第一道抗震防線，抵抗小震、中震的水平作用。在大震作用下，鋼板剪力墻或鋼支撐一方面通過自身的屈曲和屈服來消耗地震能、起到“保險絲”的作用，保護(hù)承受重力荷載的鋼框架的安全；一方面由于自身剛度的退化減小地震反應(yīng)，使作為第二道抗震防線的鋼框架能夠抵御降低了的地震作用，從而確保主體結(jié)構(gòu)在大震作用下不倒塌，保護(hù)生命財產(chǎn)的安全，適合用作地震區(qū)高層建筑的結(jié)構(gòu)形式。但是常用的薄鋼板剪力墻，由于其鋼板平面外剛度非常小，在不大的水平荷載作用下鋼板就會發(fā)生剪切屈曲，需利用鋼板屈曲后形成的斜對角拉力場來抵抗水平作用(拉力場通過與框架的連接進(jìn)行錨固)。由于薄鋼板不能受壓，從而使鋼板在拉應(yīng)力-壓應(yīng)力轉(zhuǎn)化階段承載能力明顯降低，出現(xiàn)往復(fù)荷載作用下的滯回曲線的“捏攏”現(xiàn)象，這使得鋼材的塑性滯回耗能能力得不到充分利用，影響了抗震性能的進(jìn)一步提高。并且鋼板在水平往復(fù)荷載作用下，屈曲方向和對角拉力場不斷交替變化，會發(fā)出響亮的、類似擊鼓的噪聲，這對結(jié)構(gòu)的正常使用產(chǎn)生了不可忽視的負(fù)面影響。常用的中心支撐抗側(cè)力體系，由于受壓支撐在受到較大荷載時會因失穩(wěn)而喪失大部分承載能力，從而使得結(jié)構(gòu)的延性大大降低，往復(fù)荷載作用下的滯回曲線不夠飽滿，結(jié)構(gòu)變形能力、耗能能力較弱，并且支撐鋼框架結(jié)構(gòu)在水平荷載較大的情況下，當(dāng)支撐斜桿相交于框架梁時(例如V形、人字形支撐)，會出現(xiàn)受壓支撐由于失穩(wěn)承載能力大大降低無法平衡受拉支撐的豎向分力的情況， 此時《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范》GB50017-2010規(guī)定需把與支撐相連的框架梁設(shè)計得足夠強勁，這使得梁截面明顯增大；同時設(shè)計方面根據(jù)GB50017-2010規(guī)定的“強柱弱梁”原則又必然要對與此框架梁相連的柱進(jìn)行加強，這樣不但結(jié)構(gòu)的用鋼量大大增加，而且結(jié)構(gòu)剛度會明顯增大，從而招致更大的地震反應(yīng)。經(jīng)專利檢索，中國專利號申請?zhí)?200810240517.2，
公開日為:2009年6月17日，
發(fā)明創(chuàng)造名稱為:鋼桁架-鋼板組合剪力墻及其制作方法。該申請案公開了一種剪力墻，特別涉及鋼桁架-鋼板組合剪力墻及其制作方法，包括邊框梁、與邊框梁固結(jié)的邊框柱和布置在邊框梁和邊框柱之間的鋼板，邊框梁包括型鋼梁和澆注在型鋼梁外的混凝土構(gòu)成型鋼-混凝土組合梁，邊框柱為由型鋼和澆注在型鋼外的混凝土構(gòu)成的型鋼混凝土柱，型鋼混凝土柱中的型鋼與鋼板及邊框梁中的型鋼梁固連，在鋼板平面上斜向固結(jié)型鋼斜支撐，型鋼斜支撐可呈人字形、X形或八字形布置。型鋼梁、型鋼混凝土柱、型鋼斜支撐和鋼板組合，形成鋼桁架-鋼板組合結(jié)構(gòu)。該申請案的剪力墻比現(xiàn)有剪力墻的初始剛度大、承載能力高，但其不足之處在于:該申請案的支撐在鋼板一側(cè)設(shè)置，對鋼梁縱軸是不對稱的，因而在支撐受力時，鋼梁將由于支撐對鋼梁縱軸的偏心而受到明顯的扭轉(zhuǎn)作用；又由于工字型截面梁的抗扭轉(zhuǎn)能力是很弱的，于是梁可能由于支撐對鋼梁偏心產(chǎn)生的扭矩作用而發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形或失穩(wěn)現(xiàn)象。又如中國專利號申請?zhí)?200910090731.9，
公開日為:2010年3月17日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:加勁型鋼與內(nèi)嵌鋼板可以滑動的屈曲抑制型剪力墻。該申請案公開了一種加勁型鋼與內(nèi)嵌鋼板可以滑動的屈曲抑制型剪力墻，剪力墻由內(nèi)嵌鋼板、型鋼加勁肋、魚尾板及邊緣構(gòu)件組成；內(nèi)嵌鋼板采用高延性鋼材軋制的薄鋼板；邊緣構(gòu)件由邊緣柱和邊緣梁組成；型鋼加勁肋采用工字形、箱形、C形、L形、卷邊帽形或其它截面形式的型鋼；內(nèi)嵌鋼板在四角處開四分之一圓弧缺口 ；內(nèi)嵌鋼板與邊緣構(gòu)件通過魚尾板連接；內(nèi)嵌鋼板與型鋼加勁肋之間通過穿透兩者的高強度螺栓連接。該申請案提供的加勁型鋼與內(nèi)嵌鋼板可以滑動的屈曲抑制型剪力墻可作為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)的新型抗側(cè)力構(gòu)件，但其不足之處在于:該申請案中的型鋼僅僅起到構(gòu)造作用，用于抑制內(nèi)嵌鋼板的屈曲，型鋼本身并不是抗側(cè)力構(gòu)件，其力學(xué)性能不能得到充分利用。

發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中薄鋼板剪力墻容易發(fā)生剪切屈曲，常用的中心支撐抗側(cè)力體系，容易因失穩(wěn)而喪失大部分承載能力，大大降低延性，結(jié)構(gòu)變形能力、耗能能力較弱的不足，提供一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過鋼支撐約束鋼板的平面外變形從而避免滯回曲線“捏攏”；同時通過鋼板的拉力場約束受壓鋼支撐在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)常發(fā)生的極值點失穩(wěn)現(xiàn)象，從而獲得一種抗震性能優(yōu)秀的組合抗側(cè)力構(gòu)件，抗震耗能能力大幅提高。2.技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，包括鋼板、與鋼板連接成一體的鋼支撐，所述的鋼板的形狀為切除了同一邊上的兩個角的矩形，切除部分的形狀為正方形，所述的鋼支撐包括對稱的兩部分，且分別置于鋼板的兩側(cè)，該兩部分組成的鋼支撐的截面形狀為矩形或圓形，所述的鋼支撐上等距的開設(shè)有10 20個螺栓孔，所述的螺栓孔與鋼支撐端部的距離為150 200mm，所述的鋼板對應(yīng)的位置上也開設(shè)有10 20個螺栓孔，所述的鋼支撐的兩部分分別與鋼板通過高強螺栓、螺母連接，所述的高強螺栓與螺母連接處設(shè)置有高強度墊片，所述的鋼支撐與鋼板接觸處通過焊接的方式連接，鋼支撐呈“V”形布置，所述的鋼支撐的軸線與所述的切除的正方形的對角線相重合，所述的鋼支撐的一端端面與鋼板的一邊平齊，另一端位于切除的正方形區(qū)域內(nèi)，且該端垂直于鋼板的方向上設(shè)置有開口槽，所述的鋼支撐用于提供抗側(cè)力構(gòu)件的一部分軸向抗拉、抗壓能力。更進(jìn)一步地，所述的高強螺栓、螺母的大徑為12mm或14mm，所述的高強螺栓間距為 200 300mm。更進(jìn)一步地，所述的鋼支撐的兩部分為通過冷加工制作成的槽型截面鋼或通過剖分圓管得到的半圓形截面鋼。更進(jìn)一步地，所述的鋼板和鋼支撐的材質(zhì)均為Q235或Q345。本發(fā)明的一種應(yīng)用上述抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，包括上述的鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，還包括魚尾板、節(jié)點板、節(jié)點板加勁肋、梁和柱，所述的魚尾板的厚度為鋼板厚度的2 3倍，所述的魚尾板的一側(cè)焊接于梁和柱的翼緣上，另一側(cè)與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼板焊接，所述的節(jié)點板的大小與鋼板上切除的正方形的大小相等，所述的節(jié)點板與節(jié)點板加勁肋的厚度相同，所述的節(jié)點板的兩條直角邊焊接于梁、柱交角處的翼緣上，所述的節(jié)點板加勁肋垂直焊接于節(jié)點板的兩側(cè)，形成“十”字形截面，所述的節(jié)點板和節(jié)點板加勁肋用于與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼支撐的一端連接，鋼支撐的另一端與梁上的翼緣相焊接。更進(jìn)一步地，所述的焊接為角焊縫焊接。更進(jìn)一步地，所述的節(jié)點板、節(jié)點板加勁肋上均切除一個角，該切角尺寸為20 40mmo3.有益效果采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:( I)本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，鋼支撐包括對稱的兩部分，且分別置于鋼板的兩側(cè)，該兩部分組成的鋼支撐的截面形狀為矩形或圓形，鋼支撐的兩部分分別與鋼板通過高強螺栓、螺母連接，一方面利用鋼支撐的平面外剛度約束鋼板的平面外位移，使得薄鋼板的塑性滯回耗能能力顯著提高，減小了拉力場轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的震蕩效應(yīng)，消除或明顯減小了變載噪音；另一方面，鋼板的拉力場阻止了鋼支撐在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)發(fā)生的極值點失穩(wěn)現(xiàn)象，受壓鋼支撐的承載能力和耗能能力得到充分發(fā)揮，再加上鋼板被改善了的耗能能力，使該抗側(cè)力構(gòu)件具備優(yōu)秀的抗震性能；(2)本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，鋼板的形狀為切除了同一邊上的兩個角的矩形，切除部分的形狀為正方形，鋼支撐的軸線與切除的正方形的對角線相重合，受壓鋼支撐軸向力豎向分量可以與受拉鋼支撐軸向力的豎向分量抵消，于是相連橫梁不必因豎向不平衡力增大截面，框架梁柱也無需放大，有效減小了用鋼量；(3)本發(fā)明 的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，其鋼支撐一方面可作為鋼板剪力墻的構(gòu)造構(gòu)件，防止其發(fā)生平面外失穩(wěn)，一方面鋼支撐本身就是抗側(cè)力體系的一部分，其力學(xué)性能能夠得到充分利用；(4)本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，其鋼支撐由分置于鋼板兩側(cè)的兩部分構(gòu)件扣合，并用高強螺栓緊固而成，對于鋼梁縱軸和鋼板平面完全對稱，因而不會對鋼梁產(chǎn)生任何扭轉(zhuǎn)作用，避免框架梁由于鋼支撐對鋼梁偏心產(chǎn)生的扭矩作用而發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形或失穩(wěn)現(xiàn)象；(5)本發(fā)明的一種應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，魚尾板的一側(cè)焊接于梁和柱的翼緣上，另一側(cè)與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼板焊接，將鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件與梁柱結(jié)構(gòu)連接成一個有機整體，使梁柱結(jié)構(gòu)在地震作用下能夠大量吸收、耗散地震能，防止使用該梁柱結(jié)構(gòu)的建筑物在遭遇強烈地震時而倒塌；(6)由于節(jié)點板的兩條直角邊焊接于梁、柱交角處的翼緣上，節(jié)點板加勁肋垂直焊接于節(jié)點板的兩側(cè)，形成“十”字形截面，節(jié)點板和節(jié)點板加勁肋用于與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼支撐的一端連接，鋼支撐的另一端與梁上的翼緣相焊接，不僅使得抗側(cè)力構(gòu)件與梁柱結(jié)構(gòu)連接更加可靠，而且有 效地將鋼支撐作為抗側(cè)力體系的一部分，與剪力墻共同作用，提供更好的滯回耗能能力和抗震性能。


圖1為本發(fā)明的應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為本發(fā)明中鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中鋼支撐與梁柱連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中鋼支撐結(jié)構(gòu)示意圖；圖5 Ca)為圖4中矩形鋼支撐A-A方向截面剖視圖；圖5 (b)為圖4中圓形鋼支撐A-A方向截面剖視圖；圖6 Ca)為圖4中矩形鋼支撐B_B方向截面剖視圖；圖6 (b)為圖4中圓形鋼支撐B-B方向截面剖視圖；圖7為圖4中C-C方向剖視圖；圖8為鋼框架、鋼板墻、鋼支撐三者在往復(fù)荷載作用下機械疊加的滯回曲線特征圖；圖9為本發(fā)明的應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)的滯回曲線特征圖。示意圖中的標(biāo)號說明:1、鋼板；2、鋼支撐；3、魚尾板；4、節(jié)點板；5、梁；6、柱；7、節(jié)點板加勁肋；8、螺栓`孔。
具體實施例方式為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述。結(jié)合圖2、圖4和圖7，本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，包括鋼板1、與鋼板I連接成一體的鋼支撐2，鋼板I的形狀為切除了同一邊上的兩個角的矩形，切除部分的形狀為正方形(如圖2所示)，鋼支撐2包括對稱的兩部分，且分別置于鋼板I的兩側(cè)，該兩部分組成的鋼支撐2的截面形狀為矩形或圓形(如圖5 (a)、圖5 (b)所示)，鋼支撐2的兩部分為通過冷加工制作成的槽型截面鋼或通過剖分圓管得到的半圓形截面鋼。鋼支撐2上等距的開設(shè)有10 20個螺栓孔8 (如圖4所示)，螺栓孔8與鋼支撐2端部的距離為150 200mm，鋼板I對應(yīng)的位置上也開設(shè)有10 20個螺栓孔8，鋼支撐2的兩部分分別與鋼板I通過高強螺栓、螺母連接，高強螺栓與螺母連接處設(shè)置有高強度墊片，高強螺栓、螺母的大徑為12mm或14mm，高強螺栓間距為200 300mm，鋼支撐2與鋼板I接觸處通過焊接的方式連接。如圖2所示，鋼支撐2呈“V”形布置，鋼支撐2的軸線與上述的切除的正方形的對角線相重合，鋼支撐2的一端端面與鋼板I的一邊平齊，另一端位于切除的正方形區(qū)域內(nèi)，且該端垂直于鋼板I的方向上設(shè)置有開口槽(如圖4所示)，槽型或半圓形截面桿件一個端部需切掉部分以調(diào)整節(jié)點板4厚度(如圖7所示)，鋼板I和鋼支撐2的材質(zhì)為Q235或Q345，鋼支撐2可用于提供抗側(cè)力構(gòu)件的一部分軸向抗拉、抗壓能力。結(jié)合圖1和圖3，本發(fā)明的一種應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，包括上述的鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，還包括魚尾板3、節(jié)點板4、節(jié)點板加勁肋7、梁5和柱6，魚尾板3的厚度為鋼板I厚度的2 3倍，魚尾板3的一側(cè)焊接于梁5和柱6的翼緣上，另一側(cè)與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼板I焊接，節(jié)點板4的大小與鋼板I上切除的正方形的大小相等，節(jié)點板4與節(jié)點板加勁肋7的厚度相同,節(jié)點板4、節(jié)點板加勁肋7上均切除一個角，該切角尺寸為20 40mm,節(jié)點板4的兩條直角邊焊接于梁5、柱6交角處的翼緣上,節(jié)點板加勁肋7垂直焊接于節(jié)點板4的兩側(cè)，形成“十”字形截面(如圖6 (a)、圖6 (b)所示)，節(jié)點板4和節(jié)點板加勁肋7用于與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼支撐2的一端連接，鋼支撐2的另一端與梁5上的翼緣相焊接，上述的焊接為角焊縫焊接。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實施例1本實施例的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，包括鋼板1、與鋼板I連接成一體的鋼支撐2，鋼板I的形狀為切除了同一邊上的兩個角的矩形，形成“凸”字形結(jié)構(gòu)，切除部分的形狀為正方形，鋼支撐2包括對稱的兩部分，且分別置于鋼板I的兩側(cè)，該兩部分組成的鋼支撐2的截面形狀為矩形，鋼支撐2的兩部分為通過冷加工制作成的槽型截面鋼。鋼支撐2上等距的開設(shè)有10個螺栓孔8，螺栓孔8與鋼支撐2端部的距離為150mm，鋼板I對應(yīng)的位置上也開設(shè)有10個螺栓孔8，鋼支撐2的兩部分分別與鋼板I通過高強螺栓、螺母連接，高強螺栓與螺母連接處設(shè)置有高強度墊片，高強螺栓、螺母的大徑為12mm，高強螺栓間距為200mm，鋼支撐2的兩部分對于鋼梁縱軸和鋼板I平面完全對稱，因而不會對梁5、柱6產(chǎn)生任何扭轉(zhuǎn)作用，避免梁5、柱6由于鋼支撐2產(chǎn)生的扭矩作用而發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形或失穩(wěn)現(xiàn)象。鋼支撐2與鋼板I接觸處通過焊接的方式連接，鋼支撐2呈“V”形布置，鋼支撐2的軸線與上述的切除的正方形的對角線相重合，使得受壓鋼支撐2軸向力豎向分量可以與受拉鋼支撐2軸向力的豎向分量抵消，于是相連橫梁不必因豎向不平衡力增大截面，框架上的梁5、柱6也無需放大，有效減小了用鋼量。鋼支撐2的一端端面與鋼板I的一邊平齊，另一端位于切除的正方形區(qū)域內(nèi)，且該端垂直于鋼板I的方向上設(shè)置有開口槽，鋼板I和鋼支撐2的材質(zhì)為Q235，鋼支撐2可用于提供抗側(cè)力構(gòu)件的一部分軸向抗拉、抗壓能力。本實施例的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，一方面利用鋼支撐2的平面外剛度約束鋼板I的平面外位移，使得薄鋼板I的塑性滯回耗能能力顯著提高，減小了拉力場轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的震蕩效應(yīng)，消除或明顯減小了變載噪音；另一方面，鋼板I的拉力場阻止了鋼支撐2在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)發(fā)生的極值點失穩(wěn)現(xiàn)象，受壓鋼支撐2的承載能力和耗能能力得到充分發(fā)揮，再加上鋼板I被改善了的耗能能力，使該抗側(cè)力構(gòu)件具備優(yōu)秀的抗震性能。本實施例的一種應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，包括上述的鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，還包括魚尾板3、節(jié)點板4、節(jié)點板加勁肋7、梁5和柱6，魚尾板3的厚度為鋼板I厚度的2倍，魚尾板3的一側(cè)焊接于梁5和柱6的翼緣上，另一側(cè)與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼板I焊接，將鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件與梁5、柱6連接成一個有機整體，使梁柱結(jié)構(gòu)在地震作用下能夠大量吸收、耗散地震能，防止使用該梁柱結(jié)構(gòu)的建筑物在遭遇強烈地震時而倒塌。節(jié)點板4的大小與鋼板I上切除的正方形的大小相等，節(jié)點板4與節(jié)點板加勁肋7的厚度相同，節(jié)點板4、節(jié)點板加勁肋7上均切除一個角，該切角尺寸為20mm，節(jié)點板4的兩條直角邊焊接于梁5、柱6交角處的翼緣上,節(jié)點板加勁肋7垂直焊接于節(jié)點板4的兩側(cè)，形成“十”字形截面，節(jié)點板4和節(jié)點板加勁肋7用于與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼支撐2的一端連接，鋼支撐2的另一端與梁5上的翼緣相焊接，不僅使得抗側(cè)力構(gòu)件與梁柱結(jié)構(gòu)連接更加可靠，而且有效地將鋼支撐2作為抗側(cè)力體系的一部分，與鋼板剪力墻共同作用，提供更好的滯回耗能 能力和抗震性能。此外，上述的焊接為角焊縫焊接，焊接部分強度高，連接可靠。
實施例2本實施例的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)同實施例1，不同之處在于:鋼支撐2包括對稱的兩部分，且分別置于鋼板I的兩側(cè)，該兩部分組成的鋼支撐2的截面形狀為圓形，鋼支撐2的兩部分為通過剖分圓管得到的半圓形截面鋼，鋼支撐2上等距的開設(shè)有15個螺栓孔8，螺栓孔8與鋼支撐2端部的距離為175mm，鋼板I對應(yīng)的位置上也開設(shè)有15個螺栓孔8，高強螺栓、螺母的大徑為14mm，高強螺栓間距為250mm，鋼板I和鋼支撐2的材質(zhì)為Q345。魚尾板3的厚度為鋼板I厚度的2.5倍，節(jié)點板4、節(jié)點板加勁肋7上均切除一個角，該切角尺寸為30mm。實施例3本實施例的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)同實施例1，不同之處在于:鋼支撐2上等距的開設(shè)有20個螺栓孔8，螺栓孔8與鋼支撐2端部的距離為200mm，鋼板I對應(yīng)的位置上也開設(shè)有20個螺栓孔8，高強螺栓、螺母的大徑為14mm，高強螺栓間距為300mm，鋼板I和鋼支撐2的材質(zhì)為Q345。魚尾板3的厚度為鋼板I厚度的3倍，節(jié)點板4、節(jié)點板加勁肋7上均切除一個角，該切角尺寸為40mm。為了更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容，現(xiàn)給出本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)的制作過程。制作本發(fā)明的一種應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，首先根據(jù)雙重抗震體系計算確定鋼板I的厚度和矩形或圓形鋼支撐2截面構(gòu)件的截面尺寸和厚度，并將其分解為2個槽型或半圓形的截面桿件；再將鋼板I按規(guī)定尺寸放樣、裁剪，在鋼板I和鋼支撐2上均勻地鉆出螺栓孔8，將裁剪好的帶有螺栓孔8的鋼板I就位，與事先焊接于梁5和柱6上的魚尾板3可靠焊接；然后，將節(jié)點板4和節(jié)點板加勁肋7焊接于梁5和柱6的節(jié)點處，將上述的2個槽型或半圓形的截面桿件通過高強螺栓、螺母安裝在鋼板I上，結(jié)合成一個完整的箱型或管型截面構(gòu)件，將槽型 或半圓形的截面桿件與鋼板I的接觸處用角焊縫可靠連接，最后將鋼支撐2通過角焊縫與節(jié)點板4、節(jié)點板加勁肋7可靠連接，將鋼支撐2的另一端與梁5可靠焊接?？梢钥闯?，本發(fā)明的一種應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)制作工藝簡單，可以在施工工地的制作水平下，快速、可靠地制造。本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，將鋼板剪力墻中的鋼板I與中心支撐體系中的鋼支撐2相結(jié)合構(gòu)成新的組合抗側(cè)力構(gòu)件，不是簡單的機械疊加，也不是簡單地取長補短；而是真正的有機結(jié)合，可以收到“1+1遠(yuǎn)大于2”的效果。一方面利用鋼支撐2的平面外剛度約束鋼板I的平面外位移，使得薄鋼板I的塑性滯回耗能能力顯著提高，減小了拉力場轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的震蕩效應(yīng)，消除或明顯減小了變載噪音。另一方面，鋼板I的拉力場阻止了鋼支撐2在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)發(fā)生的極值點失穩(wěn)現(xiàn)象，受壓鋼支撐2的承載能力和耗能能力得到充分發(fā)揮，再加上鋼板I被改善了的耗能能力，就可以使結(jié)構(gòu)具備優(yōu)秀的抗震性能。圖8和圖9分別為鋼框架、鋼板墻、鋼支撐三者在往復(fù)荷載作用下機械疊加的滯回曲線特征圖和本發(fā)明的應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)在往復(fù)荷載作用下的滯回耗能特征圖，圖中水平軸為軸向位移，豎軸為軸向作用力，所有滯回環(huán)包圍的面積之和說明了結(jié)構(gòu)在地震作用下具備的耗能能力，滯回曲線越飽滿，包圍面積之和越大，說明該結(jié)構(gòu)具備越強的抗震性能。從圖8中可以看出鋼框架、鋼板墻、鋼支撐三者在往復(fù)荷載作用下，屈曲退化的痕跡非常明顯、滯回曲線不飽滿，耗能能力不足，表明抗震能力很差；從圖9中可以看出按本發(fā)明原理制成的應(yīng)用鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)在往復(fù)荷載作用下，滯回曲線非常飽滿，耗能能力是鋼框架、鋼板墻、鋼支撐三者共同作用的數(shù)倍，這表明在地震作用下該抗側(cè)力構(gòu)件夠有效地大量吸收、耗散地震能，從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的安全，顯示出優(yōu)秀的抗震性能，充分體現(xiàn)了 “整體遠(yuǎn)大于部分之和”的效果。本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，通過鋼支撐2約束鋼板I的平面外變形從而避免滯回曲線“捏攏”；同時通過鋼板I的拉力場約束受壓鋼支撐2在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)常發(fā)生的極值點失穩(wěn)現(xiàn)象，從而獲得一種抗震性能優(yōu)秀的組合抗側(cè)力構(gòu)件，抗震耗能能力大巾畐提聞。以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施 例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，包括鋼板(1)、與鋼板(1)連接成一體的鋼支撐(2)，其特征在于:所述的鋼板(1)的形狀為切除了同一邊上的兩個角的矩形，切除部分的形狀為正方形，所述的鋼支撐(2)包括對稱的兩部分，且分別置于鋼板(1)的兩側(cè)，該兩部分組成的鋼支撐(2)的截面形狀為矩形或圓形，所述的鋼支撐(2)上等距的開設(shè)有10 20個螺栓孔(8)，所述的螺栓孔(8)與鋼支撐(2)端部的距離為150 200mm，所述的鋼板(1)對應(yīng)的位置上也開設(shè)有10 20個螺栓孔(8)，所述的鋼支撐(2)的兩部分分別與鋼板(1)通過高強螺栓、螺母連接，所述的高強螺栓與螺母連接處設(shè)置有高強度墊片，所述的鋼支撐(2)與鋼板(I)接觸處通過焊接的方式連接，鋼支撐(2)呈“V”形布置，所述的鋼支撐(2)的軸線與所述的切除的正方形的對角線相重合，所述的鋼支撐(2)的一端端面與鋼板(1)的一邊平齊，另一端位于切除的正方形區(qū)域內(nèi)，且該端垂直于鋼板(I)的方向上設(shè)置有開口槽，所述的鋼支撐(2)用于提供抗側(cè)力構(gòu)件的一部分軸向抗拉、抗壓能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，其特征在于:所述的高強螺栓、螺母的大徑為12mm或14mm,所述的高強螺栓間距為200 300mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，其特征在于:所述的鋼支撐(2)的兩部分為通過冷加工制作成的槽型截面鋼或通過剖分圓管得到的半圓形截面鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，其特征在于:所述的鋼板(1)和鋼支撐(2)的材質(zhì)均為Q235或Q345。
5.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至4任意一項所述的抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括權(quán)利要求1至4任意一項所述的鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，還包括魚尾板(3)、節(jié)點板(4)、節(jié)點板加勁肋(7 )、梁(5 )和柱(6 )，所述的魚尾板(3 )的厚度為鋼板(I)厚度的2 3倍，所述的魚尾板(3 )的一側(cè)焊接于梁(5 )和柱(6 )的翼緣上，另一側(cè)與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼板(1)焊接，所述的節(jié)點板(4)的大小與鋼板(1)上切除的正方形的大小相等，所述的節(jié)點板(4)與節(jié)點板加勁肋(7)的厚度相同，所述的節(jié)點板(4)的兩條直角邊焊接于梁(5)、柱(6)交角處的翼緣上，所述的節(jié)點板加勁肋(7)垂直焊接于節(jié)點板(4)的兩側(cè)，形成“十”字形截面，所述的節(jié)點板(4)和節(jié)點板加勁肋(7)用于與抗側(cè)力構(gòu)件的鋼支撐(2)的一端連接，鋼支撐(2)的另一端與梁(5)上的翼緣相焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用權(quán)利要求1至4任意一項所述的抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的焊接為角焊縫焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用權(quán)利要求1至4任意一項所述的抗側(cè)力構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的節(jié)點板(4)、節(jié)點板加勁肋(7)上均切除一個角，該切角尺寸為20 40mm.
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件及應(yīng)用該構(gòu)件的梁柱結(jié)構(gòu)，屬于結(jié)構(gòu)工程中抗側(cè)力構(gòu)件技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的一種鋼板-鋼支撐組合抗側(cè)力構(gòu)件，包括鋼板、與鋼板連接成一體的鋼支撐，鋼板的形狀為“凸”字形，鋼支撐包括分別置于鋼板兩側(cè)的兩部分，鋼支撐上等距的開設(shè)有螺栓孔，鋼板對應(yīng)的位置上也開設(shè)有螺栓孔，鋼支撐的兩部分分別與鋼板通過高強螺栓連接，鋼支撐呈“V”形布置，鋼支撐用于提供抗側(cè)力構(gòu)件的一部分軸向抗拉、抗壓能力。本發(fā)明的主要用途是通過鋼支撐約束鋼板的平面外變形從而避免滯回曲線“捏攏”；同時通過鋼板的拉力場約束受壓鋼支撐在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)常發(fā)生的極值點失穩(wěn)現(xiàn)象，從而獲得一種抗震性能優(yōu)秀的抗側(cè)力構(gòu)件。
文檔編號E04B1/98GK103243836SQ20131018124
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者齊永勝, 李文虎, 周泓, 米旭峰, 趙風(fēng)華, 郭獻(xiàn)芳, 賀蕓, 王利文, 董海榮, 魯良輝 申請人:常州工學(xué)院