菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種剪力墻結(jié)構(gòu)，尤其為一種菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 高層建筑需要建筑結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，因此必須保障結(jié)構(gòu)具有較高的抗側(cè) 剛度和抗側(cè)承載能力，而鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)是較好抗側(cè)力體系之一，在鋼結(jié)構(gòu)工程中， 若采用鋼筋混凝土剪力墻或筒體做抗側(cè)力體系，在施工過程中存在交叉作業(yè)，先后順序，因 此施工較為不方便。在鋼結(jié)構(gòu)工程中，往往以鋼支撐作為抗側(cè)力體系，實現(xiàn)全鋼結(jié)構(gòu)。高層 建筑鋼結(jié)構(gòu)體系中，純框架結(jié)構(gòu)體系側(cè)向剛度比較柔，一般采用支撐的形式增加結(jié)構(gòu)側(cè)向 剛度，滿足規(guī)范對于抗震、抗風的要求，一般較多采用的是中心支撐、偏心支撐。中心支撐一 般采用十字交叉斜桿、單斜桿、人字形斜桿或v形斜桿體系。偏心支撐框架中的支撐斜桿， 應至少在一端與梁連接，另一端可連接在梁或柱相交處，并在支撐與柱之間或在支撐與支 撐之間形成耗能梁段。
[0003] 傳統(tǒng)的鋼支撐體系若布置在建筑外立面，對外立面的影響較大，很多業(yè)主難以接 受，寧可采用鋼筋混凝土剪力墻體系，其在建筑采光、通風方面較鋼支撐體系更好；且傳統(tǒng) 鋼支撐體系，無法突破更高的抗側(cè)剛度，極大地制約了高層鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決上述存在問題而提出一種菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包括柱單元、梁單元和拼接節(jié)點。所述的柱 單元由框架柱、框架梁和鋼支撐組成，在車間制作完成，所述的框架柱、框架梁和鋼支撐可 采用Η型鋼；所述的梁單元由框架梁和鋼支撐組成，在車間制作完成，所述的框架梁、鋼支 撐可采用Η型鋼；所述的拼接節(jié)點為柱單元和梁單元在框架梁與框架梁、鋼支撐與鋼支撐 的連接部位采用高強螺栓連接翼緣和腹板。本發(fā)明為車間批量制作拼裝單元即柱單元和梁 單元，工地現(xiàn)場拼接各單元，組成菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)。
[0007] 本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，可用于外立面或分戶墻位置，建筑窗戶可設置于 菱形框內(nèi)，做成矩形推拉窗戶，通風采光效果良好，在窗戶以外的區(qū)域可砌筑保溫砌體墻。
[0008] 本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，鋼支撐將框架柱與框架梁連接成一個整體，猶如 一個懸臂構(gòu)件，斜向鋼支撐承受剪力，即鋼支撐的軸向力水平分量為承受的剪力，則鋼支撐 將發(fā)揮軸向剛度抵抗水平荷載，對于高層建筑隨著高度的增加，彎矩的影響較剪力對側(cè)向 位移更加敏感
分別代表彎矩，剪力，水平荷載和建筑物高度）， 此時的菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)在彎矩作用下，變形沿中性軸近似線性分布，因此沿中性軸 較遠的柱子承受較大的軸向力，也產(chǎn)生較大軸向變形，而剪力墻兩端的柱子，一拉一壓，形 成彎曲轉(zhuǎn)角，最終轉(zhuǎn)化成建筑物的側(cè)向位移（水平位移）。因此將剪力墻兩端的柱子截面面 積增大，減小柱子的軸向變形，可減小建筑物側(cè)向位移。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：
[0010] 1)本發(fā)明采用預制化單元，車間制作，現(xiàn)場高強螺栓連接，施工速度快，無焊接污 染。
[0011] 2)本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，構(gòu)件以軸向受力為主，因此構(gòu)件可實現(xiàn)小型化， 材料性能發(fā)揮充分。
[0012] 3)本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格極賦建筑美感，可結(jié)合幕墻結(jié)構(gòu)創(chuàng)造優(yōu)美的建筑立面，是對 傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新性變革。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的柱單元；
[0014] 圖2是本發(fā)明的梁單元；
[0015] 圖3是本發(fā)明的剪力墻示意圖；
[0016] 圖4是本發(fā)明鋼支撐抗剪剛度計算示意圖；
[0017] 附圖標記：1 :框架柱；2 :框架梁；3 :鋼支撐；4 :加勁肋；5 :拼接節(jié)點；6 :窗戶。
【具體實施方式】
[0018] 以下結(jié)合附圖與實施例一對本發(fā)明進一步說明。
[0019] 實施例一：由圖1可知，柱單元由框架柱1、框架梁2和鋼支撐3組成，在車間制作 完成，所述的框架柱1可采用Η型鋼或方鋼管，當采用Η型鋼時，鋼支撐3的翼緣連接于框 架柱1部位設置加勁肋4 ;當采用方鋼管時，加勁肋4貫通設置；鋼支撐3可采用Η型鋼，其 外側(cè)翼緣和腹板焊接連接于框架柱1，內(nèi)側(cè)翼緣與相鄰鋼支撐的內(nèi)側(cè)翼緣形成圓弧形。
[0020] 由圖2可知，所述的梁單元由框架梁2和鋼支撐3組成，在車間制作完成，所述的 框架梁2、鋼支撐3可采用Η型鋼。
[0021] 由圖3可知，所述的拼接節(jié)點5為柱單元和梁單元在框架梁2與框架梁2、鋼支撐 3與鋼支撐3的連接部位采用高強螺栓連接翼緣和腹板；建筑窗戶6可設置于菱形框內(nèi)，做 成矩形推拉窗戶，通風采光效果良好。
[0022] 以下對本發(fā)明剪力墻在水平荷載作用下受力分析進行詳細說明。
[0023] 此剪力墻在水平荷載作用下的受力特性猶如一根懸臂構(gòu)件，剪力墻中斜向鋼支 撐、框架柱共同提供抗剪剛度，承擔剪力；框架柱提供抗彎剛度，承擔彎矩。
[0024] 懸臂構(gòu)件在均布荷載q作用下的計算公式為，
[0026] 其中，v--剪力墻頂點側(cè)向位移；
[0027] Η--剪力墻堅向高度；
[0028] EIeq--剪力墻等效抗彎剛度；
[0029] k--剪切系數(shù)，根據(jù)框架柱剪切剛度與斜鋼支撐抗側(cè)剛度占比加權(quán)得出，其中框 架柱截面剪切系數(shù)由框架柱截面形狀確定，斜鋼支撐剪切系數(shù)為1. 〇 ;
[0030] G Σ A--框架柱提供的剪切剛度；
[0031] C--鋼支撐提供的抗側(cè)剛度；
[0032] 等效彎曲剛度計算公式為，
[0033] 其中，m--為一層中框架柱數(shù)目的一半；
[0034] 1丨--第i根框架柱對自身截面的慣性矩；
[0035] Aj-第i根框架柱截面面積；
[0036] dj--第i根框架柱到剪力墻截面中心的距離；
[0037] E--鋼材的彈性模量；

[0038] 先計算鋼支撐的剪切剛度，即單位側(cè)向位移（δ = 1)所需要的力，計算簡圖見圖 4所示。
[0039] 貝IJ1桿的變形量為cosa，內(nèi)力為 （受拉），2桿的內(nèi)力為 （受 壓），則三角鋼支撐提供的剪切剛度為，即頂部施加力大小為
'則一根 鋼支撐提供的剪切剛度為
[0040] 則整層鋼支撐提供的剪切剛度為，
[0041] 其中，η--為一層中連續(xù)鋼撐桿的數(shù)目；
[0042] 1--為框架柱間距；
[0043] Ac-為一根鋼支撐截面面積；
[0044] a--為鋼支撐與框架梁的夾角；
[0045] 若撐桿布置沿建筑高度不改變，則抗推剛度為，即單位轉(zhuǎn)角所需要的力為，
[0047] 其中，h--為鋼支撐堅向間距（建筑物層高）。
[0048] 上述實施例說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)作出調(diào)整，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，其結(jié)構(gòu)包括柱單元、梁單元和拼接節(jié) 點。2. 本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，柱單元由框架柱1、框架梁2和鋼支撐 3組成，在車間制作完成，所述的框架柱1可采用Η型鋼或方鋼管，當采用Η型鋼時，鋼支撐 3的翼緣連接于框架柱1部位設置加勁肋4 ;當采用方鋼管時，加勁肋4貫通設置；鋼支撐3 可采用Η型鋼，其外側(cè)翼緣和腹板焊接連接于框架柱1，內(nèi)側(cè)翼緣與相鄰鋼支撐的內(nèi)側(cè)翼緣 形成圓弧形。3. 本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的梁單元由框架梁2和鋼支撐3組 成，在車間制作完成，所述的框架梁2、鋼支撐3可采用Η型鋼。4. 本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的拼接節(jié)點5為柱單元和梁單元 在框架梁2與框架梁2、鋼支撐3與鋼支撐3的連接部位采用高強螺栓連接翼緣和腹板；建 筑窗戶6可設置于菱形框內(nèi)，做成矩形推拉窗戶，通風采光效果良好。
【專利摘要】本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包括柱單元、梁單元和拼接節(jié)點。所述的柱單元由框架柱、框架梁和鋼支撐組成，在車間制作完成，所述的框架柱、框架梁和鋼支撐可采用H型鋼；所述的梁單元由框架梁和鋼支撐組成，在車間制作完成，所述的框架梁、鋼支撐可采用H型鋼；所述的拼接節(jié)點為柱單元和梁單元在框架梁與框架梁、鋼支撐與鋼支撐的連接部位采用高強螺栓連接翼緣和腹板。本發(fā)明為車間批量制作拼裝單元即柱單元和梁單元，工地現(xiàn)場拼接各單元，組成菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)。本發(fā)明菱形鋼網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)，可用于外立面或分戶墻位置，建筑窗戶可設置于菱形框內(nèi)，做成矩形推拉窗戶，通風采光效果良好，在窗戶以外的區(qū)域可砌筑保溫砌體墻。
【IPC分類】E04B2/60
【公開號】CN105275113
【申請?zhí)枴緾N201410252802
【發(fā)明人】冷新中, 費建偉, 程林, 金海 , 朱羅軍, 童優(yōu)娜
【申請人】杭州恒達鋼構(gòu)股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年5月28日