[发明专利]高层竖向剪切耗能钢板墙结构体系

说明书

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种高层竖向剪切耗能钢板墙结构体系。

背景技术

钢板剪力墙作为一种新型抗侧力构件，在日本等高烈度抗震设防国家已开始广泛应用，近年来我国多高层建筑中也开始使用钢板剪力墙。与普通混凝土剪力墙相比，钢板剪力墙具有更好的延性及耗能能力，克服了混凝土剪力墙在地震下混凝土开裂、刚度及延性大幅降低等脆性破坏、难以修复的缺点，而且便于施工、设计布置灵活、适用广泛，大震后很容易进行更换和维修，是一种性能优越的抗震耗能构件；目前已有学者提出两边连接钢板墙体系，以减小钢板受剪时对柱的不利影响。然而，钢板墙在多高层建筑中的应用都以水平受剪屈服为破坏机制，目前尚没有应用竖向受剪屈服破坏机制的高层结构体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高层竖向剪切耗能钢板墙结构体系，该结构体系利用钢板墙作为结构耗能元件的高层结构体系。在风载下有较大的抗侧刚度，地震作用下钢板墙竖向剪切屈服并有效耗能以保证主体结构安全的高层竖向剪切耗能钢板墙结构体系。

本发明提出的高层竖向剪切耗能钢板墙结构体系，所述结构体系是在某一水平抗侧力体系2中间跨内贯通布置钢板墙1，所述水平抗侧力体系2无材料或体系形式限制，但需为抗侧刚度较大的体系形式且变形模式为弯曲型的水平抗侧力体系，水平抗侧力体系2可以为框架支撑、框架钢板墙、框架组合墙、混凝土剪力墙或混凝土剪力筒等等体系均可。

本发明中，所述钢板墙1用于结构遭遇地震或振风等动力作用时的竖向剪切耗能。在上述高层竖向剪切耗能钢板墙结构体系中，所述薄形的钢板墙1为从底层到顶层的同跨贯通布置，且只与两边柱或墙相连接。

本发明中，所述钢板墙1作为耗能墙，所在跨的连系梁延性需达到与其限值，以防止墙的耗能能力受到连系梁脆性破坏的限制。

本发明中，所述钢板墙1两边与水平抗侧力体系2的连接采用高强摩擦螺栓连接或焊接(若为钢柱或SRC柱，直接与柱相连，若为混凝土墙，则墙内需设置内藏边柱，耗能墙应与边缘钢柱高强摩擦螺栓连接或焊接)。

本发明中，钢板墙1的屈服须先于结构其他部分的脆性构件屈服，以保证主体结构安全。

本发明将钢板墙1引入高层结构体系中，利用钢板墙1良好的剪切耗能特性，耗散地震作用下作用于多高层结构上的能量，减小地震作用下主体剪力墙及梁柱的内力。同时地震作用后，利用钢板墙便于拆换的特性，可以对耗能钢板墙进行更换和维修。

本发明提供的高层竖向剪切耗能钢板墙结构体系是针对高层建筑钢结构或其它结构的一种新型的结构体系方案，它具有地震作用下破坏模式明确，承载能力高，抗侧刚度大，延性好，损伤集中，便于修复等一系列优越的特性，是未来多高层结构体系的一个优越选择。

附图说明

图1为本发明的高层竖向剪切耗能钢板墙结构体系在受水平动力作用下的变形特征示意图。

图2为本发明的结构图示。

图中标号：1为两边连接竖向剪切钢板墙，2为水平抗侧力体系。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明。

实施例1：本发明的超高层组合墙体系由四边连接组合钢板剪力墙、两边连接钢板墙、及梁柱构件组成；控制薄钢板厚度及组合墙钢板厚度使大震下薄钢板墙屈服而组合墙内钢板依然保持弹性状态。所有梁柱连接均为刚接。

为验证本发明的可行性，特设计结构缩尺试验模型如下，试验模型为三跨50层组合墙缩尺模型，两边跨跨长为500mm，中间跨跨长为200mm，层高为300mm，限制结构平面外位移及扭转，两边跨内同跨贯通布置四边连接2mm厚有机玻璃板，中间跨上下贯通布置两边与柱连接的1mm厚有机玻璃板，梁柱材料均采用有机玻璃，其中柱截面为70*50*1*1.5mm梁截面为：两边跨梁——50*30*1*1.4mm；中跨梁段——30*20*1*1mm，梁柱均采用高强建筑用胶水刚性连接，经销振动台加载测试，在适当的静力和动力荷载下，能够达到预期的破坏模式。