[发明专利]基于开缝钢板剪力墙耗能的装配式钢结构自复位模块

说明书

技术领域

本发明属于抗震工程技术领域，涉及基于开缝钢板剪力墙耗能的结构。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展和城市化的高速推进，建筑物的发展也进入一个新的阶段，一批高层、超高层建筑拔地而起。高层建筑从经济、适用、美观等方面考虑均符合国家建筑设计方针，同时也代表着国家和地区的经济发展水平。

一般作用在建筑物上的荷载可分为竖向和水平荷载。随着建筑高度的增加，水平荷载逐渐起控制作用，因此在高层建筑结构设计中，抗侧力体系的选择至关重要。开缝钢板剪力墙作为一种新型的抗侧力结构体系，相比于钢筋混凝土剪力墙，它自重小、延性好、滞回性能好、抗震性能优越、施工速度快。

我国现阶段的抗震思想是“小震不坏，中震可修，大震不倒”，这一抗震思想要求结构遭遇设防烈度的地震后主体结构不应有大的破坏并可以修复，遭遇罕遇地震后允许结构有大的破坏，但不能倒塌造成人员伤亡。不过结构在遭受地震后即便没有倒塌，但是部分重要构件产生了较大的残余变形而无法恢复到原位置，导致结构难以维修加固甚至被推倒重建。

为了实现结构在遭遇地震发展塑性后，仍能够恢复到原位置而没有残余变形，从而缩短维修时间、减少维修费用并尽快投入使用的目标，需要提出一种能将结构的塑性变形控制在易于更换的某一部分，之后通过预应力钢绞线使结构复位的模块，并将其合理布置在结构体系中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于开缝钢板剪力墙耗能的装配式钢结构自复位模块，能将结构的塑性变形控制在易于更换的开缝钢板剪力墙部分，之后通过预应力钢绞线使结构复位。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于开缝钢板剪力墙耗能的装配式钢结构自复位模块，包括竖向边缘构件、横向边缘构件、连接构件和开缝钢板剪力墙，沿着两个横向边缘构件设置若干道后张拉预应力钢绞线并锚固在两个竖向边缘构件的外侧翼缘，使之构成一个预应力框架；在预应力框架内部，开缝钢板剪力墙两端设置连接构件，并通过高强螺栓与横向边缘构件连接。

进一步，所述竖向边缘构件的其端部设置横向加劲肋。

所述横向边缘构件其端部设置横向加劲肋、端板和盖板。

所述开缝钢板剪力墙上开设若干条竖缝以确保大震发生时通过开缝钢板剪力墙耗能使得自复位模块的塑性变形发生在开缝钢板剪力墙部分。

所述竖缝之间的间距、竖缝间柱状板条的高宽比及宽厚比根据以下要求确定：使得开缝钢板剪力墙在横向力作用下的刚度、承载力、延性和滞回性能发生改变。

所述竖缝端部设有圆弧形过渡以减小应力集中影响。

所述开缝钢板剪力墙上设有边缘加劲肋以防止开缝钢板剪力墙两侧边在受力过程中过早产生屈曲。

所述横向边缘构件的端板和竖向边缘构件的翼缘板表面设有摩擦接触面，所述的摩擦接触面经过喷砂等处理方式形成，其摩擦面的抗滑移系数：对于Q345钢材，须≥0.4。

所述高强螺栓均为承压型高强螺栓；进一步，可选强度等级为10.9s；进一步，可选规格为M16～M30，根据具体需要确定。

所述后张拉预应力钢绞线的预拉力按照以下要求确定：预应力钢绞线极限承载力的30％—50％，并选用合适的锚具锚固。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

所有构件的连接均采用承压型高强螺栓连接，简化了施工工艺，节省了施工成本；同一构件类型截面外形尺寸不超过3种，限制构件种类，提高了工业化程度，集成化程度高；主体结构梁柱节点为铰接，从而简化了设计方法；主体结构中设置含开缝钢板剪力墙的自复位模块，水平力大部分由开缝钢板剪力墙承担(自复位模块的预应力框架也可承担水平力)，从而使主体结构柱仅承担竖向荷载，而有效减小了柱截面面积；通过钢板上竖缝尺寸的调整，使开缝钢板剪力墙在横向力作用下的刚度、承载力、延性和滞回性能发生改变，这种特殊性能可以方便工程师在结构设计时进行不同部分结构刚度的调整；开缝钢板剪力墙仅两边与预应力框架相连，可以在一跨中间分段布置，有利于门窗、过道的布置；在大震作用下，开缝钢板剪力墙屈服产生较大塑性变形，预应力框架仍具有一定的抗侧刚度，因此模块能保证结构具有二道防线。大震后通过预应力钢绞线使结构恢复原位，而仅需更换开缝钢板剪力墙即可，更加简单方便，从而实现结构在遭遇地震发展塑性后，仍能够恢复到原位置而没有残余变形，缩短维修时间，减少维修费用并尽快投入使用的目标。

附图说明

图1是本发明实施例的自复位模块正立面示意图。

图2是本发明实施例的自复位模块侧立面示意图。