[发明专利]狗骨式端板螺栓钢连梁联肢剪力墙

说明书

技术领域

本发明涉及高层建筑结构抗震技术，具体涉及用于高层建筑的狗骨式端板螺栓钢连梁联肢剪力墙。

 

背景技术

我国人口众多，建筑用地资源日益稀缺，高层、超高层结构结构将日益成为我国城市建筑的主流。联肢剪力墙结构是通过连梁将两片或多片单肢剪力墙耦合起来共同抵抗水平荷载尤其是地震作用的一种抗侧力结构体系，广泛应用于我国高层、超高层建筑中。在中等强度地震或大地震发生时主要通过连梁的端部和剪力墙肢的底部形成塑性铰来耗散地震能量，并且连梁应率先进入塑性，作为主要的耗能构件而消耗结构振动能量，保护主体结构安全，从而实现“大震不倒”的设防目标。然而，在我国2008年的汶川地震中，钢筋混凝土联肢剪力墙结构的连梁却较为普遍地出现了剪切破坏，而剪切破坏是一种脆性破坏模式，其延性和耗能能力较差，连梁的过早剪切破坏将导致联肢剪力墙结构的强度和刚度显著退化，进而加深结构的破坏程度甚至引起倒塌。因此，如何提高高烈度地震区联肢剪力墙结构的耗能能力和实现联肢剪力墙结构的延性设计仍然是联肢剪力墙结构抗震设计迫切需要解决的关键技术问题。

我国城市里的住宅、写字楼等民用建筑越来越普遍的采用高层、超高层结构，为了满足抗震、抗风的要求，常常采用剪力墙核心筒这样的结构体系。由于建筑功能上的需要，剪力墙上一般都会有开洞，当洞口的数量和面积达到一定程度，就形成联肢剪力墙，相当于将多个剪力墙通过上下洞口之间的连梁连接起来共同抵御侧向力作用。国内外大量研究表明，联肢剪力墙比单肢剪力墙更经济，受力更合理，因而是目前我国高层住宅等民用建筑的主要结构形式之一。

目前，联肢剪力墙结构的连梁主要有钢筋混凝土连梁、钢连梁和钢-混凝土组合连梁三种形式。以往的研究以及我国汶川地震的震害调查均表明钢筋混凝土连梁变形能力差，截面的转动变形能力有限，其在剪压比稍高时的破坏形态便趋于脆性剪切破坏，无法实现对连梁高延性和高耗能能力的要求，新西兰Paulay T.教授等提出了交叉暗柱式配筋连梁该类连梁虽然具有很好的承载力、延性和耗能能力，并为多国规范所采用，但由于其施工复杂在我国一直未能推广应用。基于此，国内外学者普遍认为在高烈度地震区采用钢连梁或钢—混凝土组合连梁来代替钢筋混凝土连梁是联肢剪力墙结构一个较为理想的选择。但是，研究与工程实践均已证明，钢连梁或者钢-混凝土组合连梁与剪力墙的传统连接方式由于涉及到钢梁与钢筋混凝土墙体的连接，因而构造复杂，施工要求高、难度大，理论分析与设计难度大，常常成为地震作用传力路径上的薄弱环节，破坏模式多样，难以准确预测，对于地震后的修复与加固难度也非常大。

另外，传统的钢结构房屋的梁和柱都是通过在施工现场进行焊接作业进行连接的，然而，1994年发生的美国加利福尼亚州北岭地震中，大量钢结构房屋的梁-柱节点的焊接部位发生脆性破坏，严重损害了钢结构房屋的抗震性能，造成了极大的损失。焊接梁-柱节点之所以出现问题，主要是由于梁、柱构件就位以后，造成现场施工的焊接作业存在不可避免的缺陷。

 

发明内容

　　针对传统联肢剪力墙采用的钢筋混凝土连梁无法满足结构抗震的延性需要，而新型的钢连梁或者钢-混凝土组合连梁与混凝土剪力墙的传统连接方式存在构造复杂、施工技术要求高且难度大、分析与设计难度大的缺陷，本发明的目的在于提供一种施工方便，分析设计简单，且具有更为优良的抗震性能的新型联肢剪力墙。

实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种狗骨式端板螺栓钢连梁联肢剪力墙，包括混凝土剪力墙；其特征在于，在混凝土剪力墙中预埋不参与受力的钢框架，钢连梁与预埋钢框架的钢柱通过端板螺栓连接；将钢连梁靠近剪力墙边缘的端部位置局部削弱截面，为“狗骨式”。

　　相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明着眼于解决钢连梁与剪力墙之间的连接问题并进一步改善钢连梁抗震耗能性能，将不参与受力的钢框架预埋到剪力墙中，钢连梁与钢框架柱通过端板螺栓连接，从而形成联肢剪力墙，将靠近剪力墙位置的钢连梁截面局部削弱，形成“狗骨式”构造。这样不但能够彻底解决连梁-剪力墙的连接问题，实现施工简便，分析与设计更简单，还能通过采用狗骨式构造，实现塑性变形集中，进一步增强了钢连梁的耗能减震能力。

2、本发明采用端板螺栓连接则避免了现场焊接作业，端板是在预制工厂里焊接到连梁上的，在施工现场，只需要将钢连梁通过端板栓接到预埋钢柱上，就能形成可靠的连梁-剪力墙连接。