本發(fā)明涉及一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻，屬于結構工程技術領域。

背景技術：

隨著城市人口增加、經濟和建筑技術水平的進步，高層和超高層鋼結構在國內的興起以及大規(guī)模建造和使用正不斷地向前發(fā)展推進，近年來國內各大城市出現(xiàn)了大量的高層建筑。隨著建筑樓層的增高，水平荷載（地震和風荷載）逐漸成為了控制結構設計的主導因素。因此，在高層建筑結構的設計中，選擇合適的抗側力體系至關重要。

為了滿足結構抗側力和延性的要求，以防在罕遇地震到來時能抵抗其帶來的嚴重破壞力，在結構中布置鋼板剪力墻是一個既能達到抗震要求又合理經濟的一種措施。防屈曲鋼板剪力墻不僅可以作為結構體系中的重要的抗側力構件，而且還能夠作為一種耗能構件在地震發(fā)生時最先進入屈服狀態(tài)，吸收和耗散地震動輸入能量，作為結構的第一道防線，確保主體結構安全。并且在震后可對結構進行修復，更換耗能板件，較少經濟損失，避免人員傷亡。隨著科學技術的發(fā)展，不斷有性能優(yōu)越和制作既經濟又方便的剪力墻構件推陳出新。

對于鋼板剪力墻中的外部約束構件，由于其具有良好的剛度，為內部耗能構件提供較大的面外剛度，保證了耗能芯板不發(fā)生整體屈曲；但是傳統(tǒng)的鋼板剪力墻不僅造價高、自重大及組裝難度較大，而且后期維護比較困難。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻，用于改進傳統(tǒng)的鋼板剪力墻約束方式及各部件之間的連接方式。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻，包括內部耗能芯板和外部空間桁架約束板，所述外部空間桁架約束板固定在內部耗能芯板的前后兩側，之間通過連桿連接；在內部耗能芯板同一側，外部空間桁架約束板為上下兩排與內部耗能芯板固定連接，上下兩排外部空間桁架約束板之間保留足夠的間隙。

所述內部耗能芯板為開斜槽式的鋼板，通過調整斜槽間距、斜槽長度、斜槽中間板帶寬度以及邊緣倒圓角曲率參數(shù)，來改變單個墻體的剛度以及承載能力。

所述外部空間桁架約束板為：采用三榀桁架，前后上下弦桿均為橫向水平支撐桿。各桿件受力均為單向受拉、壓為主。一榀桁架內部每根腹桿應盡量與2至3根平行弦桿相連接以便更好平均耗散內部芯板向外鼓曲傳來的側向力，同一交叉點的幾根腹桿另一端宜連接到不同弦桿所組成的平面交叉點上以使整個桁架更加穩(wěn)定（x-y面，x-z面，y-z面）；交叉點較密集腹桿的位置確定應根據(jù)內部耗能芯板側向鼓曲發(fā)生較大的變形區(qū)域；整個桁架桿件與桿件采用焊接。桁架約束板通過鋼筋穿過焊接在桁架前、后上懸桿上的槽鋼的預留通道，以及通過在內部耗能芯板上部的預留孔而連接形成整體結構。

所述內部耗能芯板上的預留孔的形狀為橢圓形，以保證鋼筋有足夠的滑移空間，并根據(jù)內部耗能芯板所開斜槽和外部空間桁架約束板的自身重量確定預留孔的位置、大小和個數(shù)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點：

本發(fā)明將傳統(tǒng)的外部約束構件設計為空間立體式桁架約束板，分為上下兩排布置，且前后兩側桁架約束板通過邊緣連桿相連接，不但可以確保內耗能芯板的面外穩(wěn)定性，而且比傳統(tǒng)的外部約束構件構造簡單，傳力明確，便于設計及加工。

本發(fā)明空間桁架約束板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的外部約束構件，提高了其經濟效益，減輕鋼板墻結構自重，通過鋼筋穿過槽鋼預留通道連接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接和螺栓連接方式，不僅有利于其工廠化批量生產，加快施工進度，而且為鋼板剪力墻的日常維護與檢修提供了很大的便利。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻立體示意圖。

圖2為本發(fā)明內部耗能芯板示意圖。

圖3為本發(fā)明空間立體式桁架（僅桁架本身）示意圖。

圖4為本發(fā)明鋼板墻外部空間立體式桁架約束板整體示意圖。

圖5為本發(fā)明一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻平面示意圖。

圖6為本發(fā)明一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻俯視圖。

圖7為本發(fā)明一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻左視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1至圖7所示，一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻，包括內部耗能芯板和外部空間桁架約束板，其特征在于：所述外部空間桁架約束板固定在內部耗能芯板的前后兩側，之間通過連桿連接；在內部耗能芯板同一側，外部空間桁架約束板為上下兩排與內部耗能芯板固定連接，上下兩排外部空間桁架約束板之間保留足夠的間隙。

如圖2所示，所述內部耗能芯板為開斜槽式的鋼板，通過調整斜槽間距、斜槽長度、斜槽中間板帶寬度以及邊緣倒圓角曲率參數(shù)，來改變單個墻體的剛度以及承載能力。所述內部耗能芯板上的預留孔的形狀為橢圓形，以保證鋼筋有足夠的滑移空間，并根據(jù)內部耗能芯板所開斜槽和外部空間桁架約束板的自身重量確定預留孔的位置、大小和個數(shù)。

如圖3和圖4所示，所述外部空間桁架約束板為：采用三榀桁架，前后上下弦桿均為橫向水平支撐桿。各桿件受力均為單向受拉、壓為主。一榀桁架內部每根腹桿應盡量與2至3根平行弦桿相連接以便更好平均耗散內部芯板向外鼓曲傳來的側向力，同一交叉點的幾根腹桿另一端宜連接到不同弦桿所組成的平面交叉點上以使整個桁架更加穩(wěn)定（x-y面，x-z面，y-z面）；交叉點較密集腹桿的位置確定應根據(jù)內部耗能芯板側向鼓曲發(fā)生較大的變形區(qū)域；整個桁架桿件與桿件采用焊接。桁架約束板通過鋼筋穿過焊接在桁架前、后上懸桿上的槽鋼的預留通道，以及通過在內部耗能芯板上部的預留孔而連接形成整體結構。

本發(fā)明的空間桁架約束板式鋼板剪力墻制作方法包括以下步驟：

1、完成空間立體式桁架（僅桁架本身）的制作。

2、完成鋼板墻外部空間立體式桁架約束板的制作：

1）在完成空間立體式桁架（僅桁架本身）的制作后，在空間立體式桁架的最外側面焊一塊與三榀空間桁架x-z坐標軸所組成平面尺寸相同的鋼板。

2）分別在前后上懸桿上焊槽鋼，鋼筋通過槽鋼預留通道穿過內部耗能芯板上的開孔與對面約束板相連接。按此方法將鋼板墻外部空間立體式桁架約束板按照上下兩排與內部耗能芯板連接，上下兩排外部空間立體式桁架約束板之間應保留足夠的間隙。

3）內部耗能鋼板左右兩側的外部空間立體式桁架約束板通過采用焊接在懸桿邊緣的連桿相連接，以進一步提高外部空間立體式桁架約束板的整體穩(wěn)定性以及抗面外彎度的能力。

3、對整個墻體進行防銹等處理。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種空間桁架約束板式鋼板剪力墻，包括內部耗能芯板和外部空間桁架約束板，所述外部空間桁架約束板固定在內部耗能芯板的前后兩側，之間通過連桿連接；在內部耗能芯板同一側，外部空間桁架約束板為上下兩排與內部耗能芯板固定連接，上下兩排外部空間桁架約束板之間保留足夠的間隙。本發(fā)明提供的外部空間桁架約束板一方面抑制了內部耗能芯板的整體屈曲，另一方面在設計和施工方面更加簡單。

技術研發(fā)人員：石文龍;翟擎陽;胡寶琳
受保護的技術使用者：上海大學
技術研發(fā)日：2017.04.12
技術公布日：2017.09.08