[发明专利]柱翼缘后张拉钢与混凝土部分组合框架‑钢板剪力墙结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种剪力墙结构，具体涉及一种柱翼缘后张拉钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构。

背景技术

钢板剪力墙结构是在薄腹梁理论研究基础上演变和发展起来的一种以钢框架内嵌钢板为基本结构单元的新型抗侧力体系。钢板剪力墙具有以下良好的优越性能：①初始侧向刚度大，滞回性能稳定，能量耗散能力强，延性大，抵抗循环荷载下的变形能力好等优点。②对于钢框架—钢筋混凝土核芯筒结构，如核心筒改为钢板墙结构，可显著改善其刚度和延性，实现与外框架材料、延性、刚度的匹配，达到双重设防的目的。同时由于其和钢筋混凝土剪力墙相比自重轻，地震作用小，从而传递到基础的竖向和水平荷载减小，降低了基础造价。③钢板墙中内嵌钢板的设置可缓解框架梁柱节点区的延性要求，降低了在强震作用下刚性节点的震害反应，同时可简化节点构造，使得采用半刚性节点成为可能。④钢板墙内嵌钢板较薄，高厚比可达250～500，可增加房屋有效使用面积。⑤钢板墙结构施工简单，建造速度快，在国内外已经得到较广泛的应用。但是研究发现钢板剪力墙结构的受力机理为内填板充分发育拉力场，框架柱将承担较大附加横向荷载，如果钢框架柱刚度不足，框架柱在拉力带作用下有明显的“内凹变形”。过大的“内凹变形”使钢板墙中部应力降低，而靠近柱端的应力增加，最终在柱端部形成塑性铰，框架柱局部屈曲严重，内侧翼缘最为严重，框架柱变形呈现出明显的“沙漏”形状，会导致其过早破坏，不能充分发挥钢板剪力墙结构的优势。

钢与混凝土部分组合结构柱由H型钢及其翼缘和腹板之间填筑的混凝土组成，应用于钢板剪力墙结构，作为钢板剪力墙结构的边框柱可提高结构承载力，其承担钢板剪力墙结构对边框柱的附加弯矩作用改善翼缘的屈曲性能。钢与混凝土部分组合框架—钢板剪力墙新结构是一种全新的双重设防、施工简单、延性良好、高效利用材料、满足“强边框，弱墙板”要求的结构形式，其利用混凝土的附加刚度作用使框架柱作为钢板墙的强锚固端，利用约束混凝土的抗压性能和钢柱共同抵抗轴压影响，利用系杆及连接件使得边框柱两种材料成为整体，从而避免柱壁分离鼓曲、改善受拉性能差以及与钢筋混凝土结构延性匹配差等缺点，形成一种适用于高烈度地震区的新型结构体系。

通过对钢与混凝土部分组合框架—钢板剪力墙结构的研究发现，存在以下问题：(1)钢与混凝土部分组合结构柱中普通横向系杆的连接中，由于横向连接系杆点焊在翼缘内侧，在点焊处会产生较大的残余应力和残余变形，焊缝较易开裂，可能导致横向系杆提前退出工作。(2)当横向系杆与翼缘连接牢靠时，由于点焊对翼缘的约束范围有限，结构中钢与混凝土部分组合柱的破坏首先是H型钢的横向连接系杆间翼缘发生局部屈曲，内侧翼缘较为严重，在用钢量一定的情况下简单的横向系杆连接形式不能有效的约束翼缘的局部屈曲。(3)当翼缘发生局部屈曲后，翼缘对混凝土的约束能力减弱，混凝土将承受较大的应力被压碎。钢与混凝土部分组合柱提前破坏，失去了钢板剪力墙结构的强锚固边框的作用，钢与混凝土部分组合框架退化为钢框架，整体结构可能无法承担更大的荷载，限制了其在工程中得推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种柱翼缘后张拉钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构，该结构将能有效的减少翼缘的局部屈曲，解决点焊易于脱离的问题，能够有效传递内填板拉力，同时型钢对混凝土的约束能力较强，整体结构的承载力较高。

为达到上述目的，本发明所述的柱翼缘后张拉钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构包括内填钢板墙、柱H型钢、梁H型钢、第一钢丝、第二钢丝、若干第一钢套管及若干第二钢套管，柱H型钢固定于内填钢板墙的侧面、梁H型钢固定于内填钢板墙的顶面；

柱H型钢由第一翼缘、第二翼缘及腹板组成，其中，腹板的两端分别与第一翼缘侧面的中部及第二翼缘侧面的中部相连接；

第一翼缘上均开设有若干N对第一通孔，第二翼缘上均开设有若干N对第二通孔，第一翼缘的两端分别开设有第三通孔及第四通孔，第二翼缘的两端分别开设有第五通孔及第六通孔，各第一钢套管的两端分别与第一翼缘的下表面及第二翼缘的上表面相连接，各第二钢套管的两端分别与第一翼缘的下表面及第二翼缘的上表面相连接；