[发明专利]钢板-钢支撑组合抗侧力构件及应用该构件的梁柱结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗侧力构件及应用该构件的梁柱结构，更具体地说，涉及一种钢板-钢支撑组合抗侧力构件及应用该构件的梁柱结构。

背景技术

地震是建筑物最大的天敌，是人类生存的巨大威胁。钢结构中的双重抗震体系，经常采用钢板剪力墙或钢支撑作为第一道抗震防线，抵抗小震、中震的水平作用。在大震作用下，钢板剪力墙或钢支撑一方面通过自身的屈曲和屈服来消耗地震能、起到“保险丝”的作用，保护承受重力荷载的钢框架的安全；一方面由于自身刚度的退化减小地震反应，使作为第二道抗震防线的钢框架能够抵御降低了的地震作用，从而确保主体结构在大震作用下不倒塌，保护生命财产的安全，适合用作地震区高层建筑的结构形式。

但是常用的薄钢板剪力墙，由于其钢板平面外刚度非常小，在不大的水平荷载作用下钢板就会发生剪切屈曲，需利用钢板屈曲后形成的斜对角拉力场来抵抗水平作用（拉力场通过与框架的连接进行锚固）。由于薄钢板不能受压，从而使钢板在拉应力-压应力转化阶段承载能力明显降低，出现往复荷载作用下的滞回曲线的“捏拢”现象，这使得钢材的塑性滞回耗能能力得不到充分利用，影响了抗震性能的进一步提高。并且钢板在水平往复荷载作用下，屈曲方向和对角拉力场不断交替变化，会发出响亮的、类似击鼓的噪声，这对结构的正常使用产生了不可忽视的负面影响。

常用的中心支撑抗侧力体系，由于受压支撑在受到较大荷载时会因失稳而丧失大部分承载能力，从而使得结构的延性大大降低，往复荷载作用下的滞回曲线不够饱满，结构变形能力、耗能能力较弱，并且支撑钢框架结构在水平荷载较大的情况下，当支撑斜杆相交于框架梁时（例如V形、人字形支撑），会出现受压支撑由于失稳承载能力大大降低无法平衡受拉支撑的竖向分力的情况，此时《建筑结构抗震设计规范》GB50017-2010规定需把与支撑相连的框架梁设计得足够强劲，这使得梁截面明显增大；同时设计方面根据GB50017-2010规定的“强柱弱梁”原则又必然要对与此框架梁相连的柱进行加强，这样不但结构的用钢量大大增加，而且结构刚度会明显增大，从而招致更大的地震反应。

经专利检索，中国专利号申请号：200810240517.2，公开日为：2009年6月17日，发明创造名称为：钢桁架-钢板组合剪力墙及其制作方法。该申请案公开了一种剪力墙，特别涉及钢桁架-钢板组合剪力墙及其制作方法，包括边框梁、与边框梁固结的边框柱和布置在边框梁和边框柱之间的钢板，边框梁包括型钢梁和浇注在型钢梁外的混凝土构成型钢-混凝土组合梁，边框柱为由型钢和浇注在型钢外的混凝土构成的型钢混凝土柱，型钢混凝土柱中的型钢与钢板及边框梁中的型钢梁固连，在钢板平面上斜向固结型钢斜支撑，型钢斜支撑可呈人字形、X形或八字形布置。型钢梁、型钢混凝土柱、型钢斜支撑和钢板组合，形成钢桁架-钢板组合结构。该申请案的剪力墙比现有剪力墙的初始刚度大、承载能力高，但其不足之处在于：该申请案的支撑在钢板一侧设置，对钢梁纵轴是不对称的，因而在支撑受力时，钢梁将由于支撑对钢梁纵轴的偏心而受到明显的扭转作用；又由于工字型截面梁的抗扭转能力是很弱的，于是梁可能由于支撑对钢梁偏心产生的扭矩作用而发生严重的扭转变形或失稳现象。

又如中国专利号申请号：200910090731.9，公开日为：2010年3月17日，发明创造名称为：加劲型钢与内嵌钢板可以滑动的屈曲抑制型剪力墙。该申请案公开了一种加劲型钢与内嵌钢板可以滑动的屈曲抑制型剪力墙，剪力墙由内嵌钢板、型钢加劲肋、鱼尾板及边缘构件组成；内嵌钢板采用高延性钢材轧制的薄钢板；边缘构件由边缘柱和边缘梁组成；型钢加劲肋采用工字形、箱形、C形、L形、卷边帽形或其它截面形式的型钢；内嵌钢板在四角处开四分之一圆弧缺口；内嵌钢板与边缘构件通过鱼尾板连接；内嵌钢板与型钢加劲肋之间通过穿透两者的高强度螺栓连接。该申请案提供的加劲型钢与内嵌钢板可以滑动的屈曲抑制型剪力墙可作为高层建筑钢结构或其它结构的新型抗侧力构件，但其不足之处在于：该申请案中的型钢仅仅起到构造作用，用于抑制内嵌钢板的屈曲，型钢本身并不是抗侧力构件，其力学性能不能得到充分利用。

发明内容

1.发明要解决的技术问题