一种预应力波形截面钢板剪力墙的制作方法【技术领域】[0001]本发明涉及一种新型的预应力波形截面钢板剪力墙，属于结构工程【技术领域】。[0002]目前，世界上采用钢板剪力墙作为主要抗侧力构件的建筑共有二十多幢，主要分布在北美和日本等地震高烈度区。自从1970年日本钢铁公司将钢板剪力墙应用于建筑中以来，钢板剪力墙的发展已有40多年。钢板剪力墙结构体系由内嵌钢板和边缘构件组成，边缘构件包括边缘梁和边缘柱。内嵌钢板通常与边缘构件连接构成抗侧力结构体系，该结构体系可视为固定在地面上的悬臂梁。[0003]按照内嵌钢板的厚薄，钢板剪力墙可分为厚钢板剪力墙和薄钢板剪力墙；按照钢板表面是否加肋，钢板剪力墙可分为加劲肋钢板剪力墙和非加劲肋钢板剪力墙；按照钢板表面是否波形，钢板剪力墙可分为波形截面钢板剪力墙和不波形截面钢板剪力墙；按照钢板侧面是否布置混凝土板，钢板剪力墙可分为钢板-混凝土组合剪力墙和普通钢板剪力墙。薄钢板剪力墙尽管具有很好的经济效益，但它较易屈曲。其他形式的钢板剪力墙大多以阻止钢板的平面外变形为目标，让钢板尽可能的保持在平面内工作来消耗更多的能量。[0004]我国《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98中附录四规定，为防止钢板剪力墙发生剪切屈曲，应以钢板的剪切屈曲承载力作为其极限承载力，或通过对钢板加劲使其屈服之前不发生屈曲。事实上，以上两种方式都偏于保守且造价比较高，不利于钢板剪力墙的发展和应用。随着国内外对钢板剪力墙研究的深入，钢板剪力墙的屈曲后性能得到了广泛的关注，钢板剪力墙在屈曲后仍具有较高的承载力、良好的延性以及稳定的耗能能力。充分利用钢板剪力墙的屈曲后强度不仅可以使结构获得良好的抗震性能，而且可以显著降低用钢量，降低造价，提高经济效益。
[0005]本发明提出了一种新型的预应力波形截面钢板剪力墙，其目的在于，克服薄钢板剪力墙因过早屈曲而不能充分发挥钢材的强度和延性的缺点，提高了钢板剪力墙的平面外稳定和极限承载能力，充分发挥了钢材的优势。[0006]不设预应力杆件的薄钢板剪力墙，当荷载沿一个方向作用时，内嵌钢板发生屈曲并形成拉力带，伴随着较大的面外变形；当外荷载反向作用时，原来的拉力带将反向受压，不再提供刚度；同时，原先的受压区域将过渡成拉力带区，但由于在上级荷载下曾发生过较大压屈变形，故有变形被拉伸至“平展”的过程，直到反向拉力带的形成。在这一过程中，钢板无法承受荷载，结构仅靠梁柱承担外荷载，这样锚固在框架上的拉力场对边柱会产生较大的附加弯矩，增加了柱子的稳定负担。所以预应力杆件的设置，一方面限制了内嵌钢板屈曲后的较大的平面外变形，提供了侧向约束；两一方面，当荷载反向作用时，预应力杆件能够承受外荷载作用，避免增加柱子的负担。而且钢板墙仅与框架梁连接，避免了四边连接钢板墙不能开洞的缺陷，所以能很好的作为抗侧力构件应用于多高层钢结构中。传统的钢板剪力墙是通过在钢板上设置加劲肋来控制钢板剪力墙的平面外稳定，属于被动的控制方法，本发明在钢板剪力墙上主动的施加预应力，来控制钢板剪力墙的平面外稳定，同时，预应力索可以在钢板剪力墙的拉力带方向承担一定的拉力，属于主动的控制方法。且钢板剪力墙只与结构梁相连，避免增加结构柱的负担。该发明的所有构件都可以在工厂加工，然后在实地装配，施工简单，降低造价，适用于装配式钢结构。
[0007]在所述预应力波形截面钢板剪力墙中，钢板波形后的抗剪屈曲荷载大大的提高，因而用作多高层结构的抗剪墙具有很好的经济效益；波形钢板在反复荷载作用下产生多波形鼓曲，其屈曲声响会比平钢板要小得多；数值反洗结果表明，波形钢板墙在剪力作用下的滞回曲线比平钢板要饱满的多；由于波形钢板面外弯曲刚度大，在运输、安装与使用过程中其面外变形易于控制。
[0008]本发明提出的预应力波形截面钢板剪力墙的平面外刚度很大，能够有效控制运输、安装以及使用工程中的平面外变形，保持钢板的稳固安全。
[0009]本发明提出的预应力波形截面钢板剪力墙是对传统的平钢板剪力墙的改进，通过对钢板进行波形，可以极大的提高其抗剪性能，从而提高剪力墙的抗侧能力。此外波形板的面外刚度和挺起刚度很大，能够保证控制安装过程中发生的面外变形。将预应力结构应用其中，采用主动的控制方式来控制钢板的平面外稳定，改善了传统钢板剪力墙易屈曲的缺陷，提高了钢板剪力墙的抗侧能力。本发明的所有构件都可以在工厂进行加工和安装，然后运至工地进行装配，节省人力物力，降低造价。
[0010]平钢板剪力墙的内填板在很小的外力下，就会发生屈曲，而屈曲后还能承受荷载，有很高的屈曲后强度，最终使得结构的极限承载力达到462.2KN ;而蜂窝形截面钢板剪力墙的内填板要发生屈曲，就需要高于平钢板30倍左右的弹性屈曲临界荷载。蜂窝形截面钢板剪力墙的面外变形很小，面内稳定性优于平钢板。
[0011]本发明提出的预应力波形截面钢板剪力墙是高层建筑钢结构或者其他结构形式的一种新型抗侧力构件，具有抗侧力能力高，抗震性能好，延性高，耗能滞回环饱满等诸多优越性能，是一种优秀的地震耗能构件。
[0012]本发明提出的预应力波形截面钢板剪力墙，其特征在于，包括内嵌波形钢板1、预应力杆件2、连接耳板3、托架4、边缘构件、框架梁7和框架柱8。所述内嵌波形钢板I采用厚度为5-10_的薄钢板；所述预应力杆件2采用预应力拉索或预应力拉杆；所述连接耳板3为固定预应力索的端部耳板；所述边缘构件为垂直边缘构件5和水平边缘构件6，所述垂直边缘构件5为双肢T形钢，所述水平边缘构件6为平行放置的双角钢，且双角钢之间预留双肢T形钢双肢之间的距离；所述内嵌波形钢板I与垂直边缘构件5连接，内嵌波形钢板I与水平边缘构件6连接；所述预应力杆件2两端固定于所述连接耳板3 ;所述的连接耳板3与垂直边缘构件5连接，连接耳板3与框架梁7连接；所述的托架4与内嵌波形钢板I连接，托架4与垂直边缘构件5连接；所述的垂直边缘构件5和水平边缘构件6连接；所述水平边缘构件6与所述框架梁7连接；所述框架梁7与所述框架柱8连接；所述预应力杆件
2、所述连接耳板3、所述托架4在所述内嵌波形钢板I两侧对称布置。
[0013]在上述预应力波形截面钢板剪力墙中，所述内嵌波形钢板I与所述托架4焊接，托架4与垂直边缘构件5焊接。
[0014]在上述预应力波形截面钢板剪力墙中，所述内嵌波形钢板I与垂直边缘构件5螺栓连接、内嵌波形钢板I与水平边缘构件6的螺栓连接。
[0015]在上述预应力波形截面钢板剪力墙中，所述垂直边缘构件5和所述水平边缘构件6在焊接。
[0016]在上述预应力波形截面钢板剪力墙中，所述连接耳板3在所述框架梁7翼缘部位对称布置，且与框架梁7焊接，所述连接耳板3与垂直边缘构件5焊接。
[0017]在上述预应力波形截面钢板剪力墙中，所述水平边缘构件6与所述框架梁7焊接或者螺栓连接。
[0018]在上述预应力波形截面钢板剪力墙中，所述框架梁7与所述框架柱8焊接或者螺栓连接或者栓焊混合连接。
[0019]本发明对传统的薄钢板剪力墙通过四个角上设置预应力杆件，可以有效的限制钢板墙平面外变形，提高钢板墙的抗侧刚度、耗能及延性性能。传统的钢板剪力墙是通过在钢板上设置加劲肋来控制钢板剪力墙的平面外稳定，属于被动的控制方法，本发明在钢板剪力墙上主动的施加预应力，来控制钢板剪力墙的平面外稳定，同时，预应力索可以在钢板剪力墙的拉力带方向承担一定的拉力，属于主动的控制方法。且钢板剪力墙只与结构梁相连，避免增加结构柱的负担。该发明的所有构件都可以在工厂加工，然后在实地装配，施工简单，降低造价，适用于装配式钢结构。
[0020]本发明提供的预应力波形截面钢板剪力墙是高层建筑钢结构或其它结构的一种新型抗侧力构件。



[0021]图1为本发明的预应力波形截面钢板剪力墙结构示意图。
[0022]图2为本发明的预应力波形截面钢板剪力墙单元分解图。

[0023]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0024]如图1、2所示，I一内嵌波形钢板，2—预应力杆件，3—连接耳板，4一托架，5—垂直边缘构件，6—7jC平边缘构件，7—框架梁，8—框架柱。
[0025]所述预应力波形截面钢板剪力墙包括内嵌波形钢板1、预应力杆件2、连接耳板3、托架4、边缘构件、框架梁7和框架柱8。所述内嵌波形钢板I采用厚度为5-10mm的薄钢板；所述预应力杆件2采用预应力拉索或预应力拉杆；所述连接耳板3为固定预应力索的端部耳板；所述边缘构件为垂直边缘构件5和水平边缘构件6，所述垂直边缘构件5为双肢T形钢，所述水平边缘构件6为平行放置的双角钢，且双角钢之间预留双肢T形钢双肢之间的距离；所述内嵌波形钢板I与垂直边缘构件5连接，内嵌波形钢板I与水平边缘构件6连接；所述预应力杆件2两端固定于所述连接耳板3 ;所述的连接耳板3与垂直边缘构件5连接，连接耳板3与框架梁7连接；所述的托架4与内嵌波形钢板I连接，托架4与垂直边缘构件5连接；所述的垂直边缘构件5和水平边缘构件6连接；所述水平边缘构件6与所述框架梁7连接；所述框架梁7与所述框架柱8连接；所述预应力杆件2、所述连接耳板3、所述托架4在所述内嵌波形钢板I两侧对称布置。
[0026]在上述预应力波形截面钢板剪力墙中，所述内嵌波形钢板I与所述托架4焊接，托架4与垂直边缘构件5焊接。所述内嵌波形钢板I与垂直边缘构件5螺栓连接、内嵌波形钢板I与水平边缘构件6的螺栓连接。所述垂直边缘构件5和所述水平边缘构件6在焊接。所述连接耳板3在所述框架梁7翼缘部位对称布置，且与框架梁7焊接，所述连接耳板3与垂直边缘构件5焊接。所述水平边缘构件6与所述框架梁7焊接或者螺栓连接。所述框架梁7与所述框架柱8焊接或者螺栓连接或者栓焊混合连接。
[0027]上述预应力波形截面钢板剪力墙的平面外刚度很大，能够有效控制运输、安装以及使用工程中的平面外变形，保持钢板的稳固安全。
[0028]本发明提出的预应力波形截面钢板剪力墙是对传统的平钢板剪力墙的改进，将预应力结构应用其中，采用主动的控制方式来控制钢板的平面外稳定，改善了传统钢板剪力墙易屈曲的缺陷，提高了钢板剪力墙的抗侧能力。本发明的所有构件都可以在工厂进行加工和安装，然后运至工地进行装配，节省人力物力，降低造价。