一种采用铆接的轻钢双层斜加劲开槽组合剪力墙及制作方法

技术领域

本发明涉及一种剪力墙及制作方法外浇混凝土，尤其涉及一种采用铆接的轻钢双层斜加劲开槽组合剪力墙及制作方法。

背景技术

传统的钢结构连接多采用螺栓连接和焊接，在冷弯薄壁型钢体系中主要采用自攻螺钉的连接方式，都存在劳动强度大、生产效率低，现场焊接受限，难以实现工业化等问题，特别是自攻螺丝系手工操作，误差较大，连接不稳定。而铆接连接具有机械化、智能化等优点，且在低周荷载作用下，抗疲劳性能优越。

国内的冷弯薄壁钢结构建筑高度大部分还停留在中低层阶段。而钢板剪力墙由于其较好的抗侧刚度、强度、延性、滞回性能和耗能能力，被广泛运用于高层建筑中，两者结合起来可以达到双赢的局面。

为了提升抗震性能，目前有多种削弱墙面式的剪力墙，比如：

由日本学者提出的带竖缝钢板剪力墙，这种剪力墙通过竖向接缝将钢板分成竖向板条，并通过竖向板条的弯曲荷载提高了钢板墙的延性，而内部竖缝的填充钢板不与框架柱连接，减少了钢板对框架柱的依赖，布置灵活，但竖向接缝大大降低了钢板墙的承载力和刚度，使其无法成为主要的抗侧向力构件。

开斜向槽的钢板剪力墙，沿着拉力带方向开槽，使钢板的剪切变形转化为拉力带的拉压变形，提高了其变形和耗能能力，但单层的钢板只能保证一个方向的耗能。

薄板墙的剪切屈曲发生相对较早，沿板面对角形成的“拉力带”可以达到较高的屈服强度，但拉力带连接至框架上形成的附加弯矩，易造成框架的提前破坏。并且，反复的剪切变形会对薄板造成额外的弹塑性损伤，降低刚度、强度；同时钢板变形发出的声音尖锐刺耳，极其影响人的感受。

为防止薄钢板的屈曲，目前已有多种防屈曲钢板剪力墙。例如在墙两端设置混凝土墙板或设置加劲肋，通过墙板和加劲肋的约束，限制钢板的屈曲。但是，混凝土板在制造和运输中极其容易开裂，影响工程进度。而加劲肋的设置虽然可以改善墙体的承载力和刚度，但是焊接会引起初始的应力缺陷，使其容易在反复作用力下断裂失去作用。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种具有良好的刚度、强度和耗能性能的采用铆接的轻钢双层斜加劲开槽组合剪力墙；本发明的另一目的在于提供一种所述剪力墙的制作方法。

技术方案：本发明所述的采用铆接的轻钢双层斜加劲开槽组合剪力墙，包括边缘框架部分、轻钢钢板部分和混凝土部分；所述轻钢钢板部分设有两层钢板，其面上均开设斜槽，沿开槽的钢板带方向设有加劲肋，两层钢板反向布置，使得钢板带呈“X”形交叉分布，且两层钢板的无加劲肋面相对，钢板间保持一定距离形成空腔，在交叉轻钢钢板空腔内及外部浇筑混凝土，将其连接至边缘框架部分，最终形成组合剪力墙。

进一步地，所述轻钢钢板上的斜槽角度选取由钢板高宽比确定，旨在沿主应力方向开槽，斜槽长度由中间到两侧逐渐缩短。

进一步地，所述加劲肋选用L型或T型带孔冷弯薄壁角钢。带孔加劲肋与轻钢-混凝土组合结构的延性耗能能力，使墙体具有优良的屈服机制。

进一步地，所述加劲肋与钢板的连接方式为铆接。

进一步地，所述浇筑混凝土后得到的轻钢混凝土组合剪力墙通过螺栓与连接板连接，再将连接板连接至边缘框架部分。

进一步地，根据钢框架的材料选用不同的连接方式，连接板和钢框架的连接方式采用铆接、焊接或螺栓连接。

进一步地，在满足规范要求的混凝土厚度前提下，两侧钢板间距对称布置。

进一步地，所述边缘框架部分包括框架柱和框架梁中的至少一种。

进一步地，根据楼层高度和墙体重量的要求，可以选择不同类型的混凝土，例如：普通混凝土、泡沫混凝土或PVC混凝土等。通过选用混凝土来改变墙体的重量，以适用于不同的建筑高度或结构体系。

进一步地，所述斜槽宽度能方便铆机工作。斜槽槽洞采用圆角矩形、梭形或梯形等形式。通过槽孔大小和形状及位置的设计优化能调节剪力墙的抗侧刚度和承载力，满足不同建筑及部位的需求，增大剪力墙适用性；由于开设的槽洞较大，节省了钢材，提高材料利用率；开槽的存在能方便铆接连接，提供智能制造的解决方案。

进一步地，所述两层钢板的设计构造和制造加工完全相同。

该墙体墙面开槽处采用铆接连接，提高了墙面生产效率；采用双板开槽内沿主应力方向布置，保证了一侧受拉的同时，对应的一侧受压的平衡，提高墙体延性和实现耗能的目的；并且拉直状态的钢板带可以为受压的板带提供面外支撑，提高受压板带屈曲承载力，形成自防屈曲机制，在地震作用下可表现出稳定的刚度和强度；同时提供了与四周框架连接或只与梁连接两种形式，提升了灵活性；两片钢板剪力墙之间浇筑混凝土，使钢板剪力墙嵌在混凝土中，整体性更强；两片钢板间保留空腔，使两块钢板较靠外侧边缘布置，增强其面外抗弯能力；由于在反复作用下，开槽的钢板墙容易形成拉、压力带。为了限制拉、压力带的屈曲变形，在墙面上沿板带方向布置带孔加劲肋。同时，加劲肋可以使墙面划分成多个受力单元，分散整体受力至各个单元，并且带孔加劲肋嵌入混凝土之中，两者相互作用，混凝土同时也能很好的保护加劲肋；可根据建筑高度及体系类型选用不同种类的混凝土，提高了该墙体的适用性与使用灵活性，同时降低了在剪切破坏时发出的噪音。该发明智能化，安装方便，轻质化，在地震作用下具有良好的刚度、强度和耗能性能，且震后易修复。

所述边缘框架上螺栓或焊接至连接板，所述钢板剪力墙与连接板通过螺栓连接。

所述采用铆接的轻钢双层斜加劲开槽组合剪力墙的制作方法，包括以下步骤：

(1)根据建筑的层高和柱距，确定钢板剪力墙的宽度、高度和开槽方向；

(2)根据规范要求，确定钢板的厚度、钢板上斜槽的宽度、斜槽间板带的宽度，同时斜槽宽度需满足铆机工作；两片钢板的厚度相等；

(3)根据钢板剪力墙的屈服承载力，确定连接板的厚度以及螺栓的型号；

(4)根据规范和钢板板厚，确定加劲肋和铆钉的型号；

(5)现场安装时，两层钢板的斜向槽反向布置，在交叉轻钢钢板空腔内及外部浇筑混凝土，形成一种轻钢-混凝土组合剪力墙；

(6)根据建筑高度的设计要求，选用不同类型的混凝土；

(7)在钢板剪力墙的四周分别通过连接板连接边缘框架。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)所述钢板剪力墙具有良好的刚度、强度和耗能性能，且震后易修复；(2)该新型钢板剪力墙在生产时采用铆接方式替代传统连接方式，保证了强度的同时，提高了工作效率和实现自动化；(3)双层板反向开槽保证在受拉和受压的情况下，始终保持对称且稳定的强度跟刚度；(4)通过引进新的连接方式及可调参数使组合剪力墙的设计和应用更为灵活，使得更好的适用于不同高度、抗震设防烈度的抗震需求；(5)选用不同类型的混凝土，满足不同建筑高度和体系的需求，提高了使用灵活性和适用性；(6)所述钢板剪力墙构造简单，装配率高，施工效率高。

附图说明

图1为轻钢双层斜加劲开圆角矩形槽组合剪力墙的结构示意图；

图2为轻钢双层斜加劲开圆角矩形槽组合剪力墙的剖视图；

图3为T型带孔加劲肋的侧面图；

图4为L型带孔加劲肋的侧面图；

图5为轻钢双层斜加劲开梭形槽组合剪力墙的立面图；

图6为梭形墙面的立面图；

图7为只与梁连接的双层斜加劲开梯形槽组合剪力墙的立面图；

图8为轻钢双层斜加劲开三角矩形槽组合剪力墙的立面图；

图9为三角矩形槽墙面的立面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1-8的附图标记说明：1、框架柱；2、框架梁；3、前侧斜槽轻钢板；4、后侧斜槽轻钢板；5、连接板；6、加劲肋；7、铆钉；8、混凝土。

实施例1

如图1-图2所示，采用铆接的轻钢双层斜加劲开槽组合剪力墙，包括四周轻钢框架部分、轻钢墙面部分和混凝土部分；斜开槽的前侧斜槽轻钢板3、后侧斜槽轻钢板4上布置带孔加劲肋6，通过铆钉7铆接连接，反向布置于框架中；前侧斜槽轻钢板3、后侧斜槽轻钢板4的做法相同；连接板5焊接在框架柱1和框架梁2上，斜槽前侧斜槽轻钢板3、后侧斜槽轻钢板4通过螺栓与连接板5连接；开槽形状为圆角矩形。

如图3-图4所示，采用的加劲肋6根据铆钉布置情况确定开孔间距。

采用铆接的轻钢双层斜加劲开槽组合剪力墙的制作工艺如下：首先根据建筑的层高和柱距，确定前侧斜槽轻钢板3、后侧斜槽轻钢板4的高度和宽度；根据规范选择开槽厚度和板带宽度；再根据钢板剪力墙的屈服承载力，确定框架上的连接板5的厚度、螺栓的直径、加劲肋6的尺寸；根据铆钉产品手册，选取合适的铆钉7型号；前侧斜槽轻钢板3、后侧斜槽轻钢板4与框架柱1、框架梁2通过连接板5连接；装配完成后，在墙内及墙面浇筑混凝土8，组合成轻钢混凝土组合剪力墙。

实施例2

参见图5，本示例主要结构同实施例1，进一步，所述框架柱1、框架梁2高宽比不同。开槽角度不同于实施例1。

参见图6，所述前侧斜槽轻钢板3、后侧斜槽轻钢板4开槽形式不同，进一步，开槽形状为梭形。且墙面所开梭形的宽度从中间到边缘逐渐缩短。

参见图6，所述混凝土8不同，进一步，混凝土8选用轻质混凝土。形成一种适用于中底层的冷弯薄壁型钢轻质剪力墙。

实施例3

参见图7，本示例主要结构不同实施例1，进一步，所述墙板3、4只与框架梁2连接。

参见图7，所述前侧斜槽轻钢板3、后侧斜槽轻钢板4开槽形式不同，进一步，开槽形状为梯形。

参见图7，所述混凝土8不同，进一步，混凝土8选用普通混凝土。

实施例4

参见图8和图9，本示例主要结构同实施例1，进一步，所述框架柱1、框架梁2高宽比不同。开槽形式不同。