[发明专利]一种泡沫钢板剪力墙结构

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构工程技术领域，尤其涉及一种泡沫钢板剪力墙结构。

背景技术

抗侧力结构是建筑结构中用于抵抗侧向荷载(如风荷载和地震荷载)的结构功能组成部分，对于高层建筑和钢结构建筑来说，抗侧力结构是整个结构设计的关键。

钢板剪力墙是钢结构建筑的一种抗侧力结构，与传统的钢支撑及混凝土剪力墙或核心筒结构相比，这种结构易实现结构的多重抗震防线的理念、制作施工方便、可增加建筑使用面积等优点。然而，考虑到用钢量和结构自重，目前广泛采用的钢板剪力墙的钢板较薄，这导致剪切墙在侧向荷载作用下易发生失稳，给钢板剪力墙的抗风和抗震性能带来了许多问题。研究发现钢板剪力墙结构在地震荷载作用下滞回曲线存在捏缩现象，耗能能力欠理想；现有钢板剪切墙由于容易发生失稳，在抗侧过程中需依靠钢板失稳后形成的拉力场来抵抗水平力，然而拉力场的形成会对剪力墙的外钢框架的梁柱形成很大的作用力，因此需要额外加大外钢框架的梁柱截面；在较大的风荷载和强烈地震作用过程中，钢板的失稳会引起较大的声响，会给人们带来非常不舒服的感觉；在施工过程中，由于上部后安装结构产生的竖向荷载会使下部柱子发生轴向压缩变形，因而结构下部的钢板剪力墙实际上也承受一定的竖向荷载作用，由于钢板剪力墙较薄，这一荷载可能导致钢板剪力墙发生受压屈曲。为了避免以上钢板剪力墙存在的这些问题，研究人员提出了许多解决办法，如采用厚板、设置加劲肋等，但这些措施同时带来自重(用钢量)大、构造复杂、焊接工作量大等问题。

发明内容

为了克服现有钢板剪力墙结构存在的不足，本发明提出一种泡沫钢板剪力墙结构，其中采用泡沫钢板代替普通钢板剪力墙中的薄钢板。

本发明采用的技术方案是：

本发明泡沫钢板剪力墙结构包括泡沫钢板、周边钢框架以及两者的连接节点组成。包括钢梁和钢柱，钢梁与钢柱经梁柱节点相连接，相邻钢梁与相邻钢 柱之间安装有泡沫钢板形成剪力墙结构，泡沫钢板两侧均通过水平角钢与钢梁连接，泡沫钢板两侧均通过竖向角钢与钢柱连接。

泡沫钢板与水平角钢之间通过横向分布垂直螺栓紧固连接，水平角钢与钢梁之间通过横向分布平行螺栓连接。

泡沫钢板与竖向角钢之间通过竖向分布垂直螺栓连接，竖向角钢与钢柱之间通过竖向分布平行螺栓连接。

泡沫钢板的泡沫钢材料密度等于钢材密度的0.15-0.65倍。

泡沫金属是利用特殊的工艺，将致密金属发泡得到的多孔金属材料，这种材料兼有金属和多孔材料的特性，常见有泡沫铝和泡沫铜等。与致密金属相比，这种材料具有高比刚度(刚度/质量比)、吸能能力强等优异特性，同时在隔音、隔热和阻火等方面具有明显的优势。泡沫金属被认为是一种用途广泛且有巨大市场潜力的材料，目前已经被应用于航空航天、交通、汽车、机械、医学和石油工业等多个领域。泡沫金属的现有应用主要是利用这种材料的非力学特性，比如利用其吸能能力强的特点作为赛车的防撞材料、利用其高比刚度的特点用于制作医学领域的人造骨头、利用隔音效果好的特点用于建筑中的隔音材料、利用阻火性能好制作防火门等，但作为土木结构中的工程材料(即用于制作主要受力构件)还未有报道。这主要与下面几个因素有关：

(a)常用的泡沫金属对应的母材强度和刚度较差，比如泡沫铝和泡沫铜，并且现有泡沫金属的孔隙率一般较大，相对密度(与密实金属比)一般小于0.2，而泡沫金属的强度和刚度随孔隙率的增大急剧下降，因此很难满足土木结构对工程材料强度和刚度方面的要求；

(b)相对来说，常用泡沫金属采用的母材金属产量小、价格高，不能满足土木工程应用所应具备的量大价廉的要求。