大学：组合剪力墙.ppt

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1、整理课件整理课件整理课件整理课件整理课件整理课件 非加劲厚钢板墙非加劲厚钢板墙最早出现在最早出现在20世纪世纪70年代的美国，一般按国际通用的正则化宽厚比定年代的美国，一般按国际通用的正则化宽厚比定义，若钢材取义，若钢材取Q235，宽厚比小于或等于，宽厚比小于或等于100的墙板可避免屈曲先于屈服，的墙板可避免屈曲先于屈服，被界定为厚板范畴。不足之处是耗钢量太大，调整刚度不变，应用受被界定为厚板范畴。不足之处是耗钢量太大，调整刚度不变，应用受到限制，现在已很少采用。到限制，现在已很少采用。 非加劲薄钢板墙非加劲薄钢板墙若钢材取若钢材取Q235，则宽度比大于或等于，则宽度比大于或等于150的墙板被

2、定义为薄板范畴。的墙板被定义为薄板范畴。问题：问题： 水平荷载作用下，非加劲薄板始终水平荷载作用下，非加劲薄板始终伴随较大的类似击鼓的屈曲声响，同伴随较大的类似击鼓的屈曲声响，同时产生面外变形。这意味着在较大风时产生面外变形。这意味着在较大风荷载或地震作用过程中，舒适度不理荷载或地震作用过程中，舒适度不理想，使用性不佳。想，使用性不佳。实际工程中，剪力墙往往布置在电实际工程中，剪力墙往往布置在电梯并周围作为内筒墙，电梯的运动容梯并周围作为内筒墙，电梯的运动容易引起薄钢板墙的振动，另外，与其易引起薄钢板墙的振动，另外，与其他所有钢板墙一样，其材料特点要求他所有钢板墙一样，其材料特点要求它有较高的

3、防火措施。它有较高的防火措施。非加劲薄钢板主要依靠屈曲后形成的拉力场来抵抗水平力，锚固在非加劲薄钢板主要依靠屈曲后形成的拉力场来抵抗水平力，锚固在框架上的拉力场对边柱会产生较大的附加弯矩，增加了柱子的稳定负框架上的拉力场对边柱会产生较大的附加弯矩，增加了柱子的稳定负担为保证墙板拉力场得充分发挥，边柱必须有足够的锚固刚度。担为保证墙板拉力场得充分发挥，边柱必须有足够的锚固刚度。整理课件整理课件 加劲钢板墙加劲钢板墙 出现在出现在20世纪世纪70年代的日本，通过在较薄的钢板上设置适当数量和一年代的日本，通过在较薄的钢板上设置适当数量和一定刚度的加劲肋，将薄板分成受力性能类似于厚板的小区格，以提高薄

4、板定刚度的加劲肋，将薄板分成受力性能类似于厚板的小区格，以提高薄板的屈曲荷载，抑制墙板的屈曲。加劲肋一般为各种截面形式的冷弯薄壁型的屈曲荷载，抑制墙板的屈曲。加劲肋一般为各种截面形式的冷弯薄壁型钢，且通常与墙板用角焊缝连接。钢，且通常与墙板用角焊缝连接。问题：问题： 由于内嵌钢板较薄，施焊起来容易由于内嵌钢板较薄，施焊起来容易“烧穿烧穿”，大量焊接部位不可避免，大量焊接部位不可避免地存在裂纹、夹杂等缺陷，在往复荷载的作用下，裂纹易迅速扩展并很快地存在裂纹、夹杂等缺陷，在往复荷载的作用下，裂纹易迅速扩展并很快发生脆性断裂，降低了墙板的延性。发生脆性断裂，降低了墙板的延性。焊接产生的的残余应力和面

5、外变形影响到墙板的力学性能，特别是对抗焊接产生的的残余应力和面外变形影响到墙板的力学性能，特别是对抗侧刚度的削弱较大。侧刚度的削弱较大。加劲肋易发生局部屈曲并降低加劲肋的加劲效率，而且反复局部屈曲加加劲肋易发生局部屈曲并降低加劲肋的加劲效率，而且反复局部屈曲加速了加劲肋的断裂，最终失去加劲作用。速了加劲肋的断裂，最终失去加劲作用。（b）采用对角拉压带布置，不仅给薄钢板提供面外约束，）采用对角拉压带布置，不仅给薄钢板提供面外约束，且增大了侧向刚度。且增大了侧向刚度。整理课件整理课件 两侧开缝钢板墙两侧开缝钢板墙钢板只有上、下边与框架梁相连，而在左、右两侧与框架柱之间留出钢板只有上、下边与框架梁相

6、连，而在左、右两侧与框架柱之间留出一定的距离，避免了钢板拉力场对柱子的不利影响。一定的距离，避免了钢板拉力场对柱子的不利影响。问题：问题： 墙板与柱子脱开后，侧移刚度和承载力都有较大幅度的下降，因为墙墙板与柱子脱开后，侧移刚度和承载力都有较大幅度的下降，因为墙板拉力场完全锚固在梁上。板拉力场完全锚固在梁上。整理课件整理课件 低屈服点钢板墙低屈服点钢板墙 采用低屈服点钢材来降低墙板拉力场的强度。一般的，日本把材采用低屈服点钢材来降低墙板拉力场的强度。一般的，日本把材料屈服强度料屈服强度 fy=100165MPa的钢材定义为低屈服点钢材。此类材料的的钢材定义为低屈服点钢材。此类材料的钢板墙能较早的

7、进入屈服并具有非常强的耗能能力，且其具有更长的钢板墙能较早的进入屈服并具有非常强的耗能能力，且其具有更长的低周循环疲劳寿命和更好的可焊性等优点。低周循环疲劳寿命和更好的可焊性等优点。 Nakashima等的试验表明，低屈服点钢的屈服强度不到等的试验表明，低屈服点钢的屈服强度不到Q235钢的钢的一半，而伸长率则是一半，而伸长率则是Q235钢的钢的2倍多，其抗剪滞回环也呈饱满的梭形。倍多，其抗剪滞回环也呈饱满的梭形。基于此，在日本，低屈服点钢板墙主要被做成耗能器元件使用。基于此，在日本，低屈服点钢板墙主要被做成耗能器元件使用。整理课件整理课件 开洞钢板墙开洞钢板墙 采用在墙板上开洞削弱墙板拉力带的

8、方式降低拉力场效应，削减采用在墙板上开洞削弱墙板拉力带的方式降低拉力场效应，削减拉力场对框架柱产生的不利作用。洞口的布置也有利于设备管线的穿拉力场对框架柱产生的不利作用。洞口的布置也有利于设备管线的穿越。此外，梁端截面可处理成犬骨式节点，有意进行削弱，主要考虑越。此外，梁端截面可处理成犬骨式节点，有意进行削弱，主要考虑实现延性设计，让结构的破坏集中在墙板和梁端，进一步保护柱子。实现延性设计，让结构的破坏集中在墙板和梁端，进一步保护柱子。问题：问题：与两侧开缝及低屈服点钢板墙的原理相同，开洞钢板墙也是以与两侧开缝及低屈服点钢板墙的原理相同，开洞钢板墙也是以牺牲墙板的承载力、刚度及耗能能力为代价来

9、保护柱子。此外，开洞牺牲墙板的承载力、刚度及耗能能力为代价来保护柱子。此外，开洞增加了墙板的制作工序，费用有所增加。增加了墙板的制作工序，费用有所增加。 整理课件整理课件 压型钢板墙压型钢板墙 与平整的薄板相比，压型钢板能显著增强板的面外刚度，屈曲荷与平整的薄板相比，压型钢板能显著增强板的面外刚度，屈曲荷载大为提高。载大为提高。问题：问题：压型钢板一般较薄，以压型钢板作为墙板，其破坏形式主要表压型钢板一般较薄，以压型钢板作为墙板，其破坏形式主要表现为折屈破坏，一旦发生折屈，承载力下降得非常快，不但延性极差，现为折屈破坏，一旦发生折屈，承载力下降得非常快，不但延性极差，而且荷载反向后，承载力也再

10、难生成；压型钢板墙可大幅提高平板的而且荷载反向后，承载力也再难生成；压型钢板墙可大幅提高平板的屈曲荷载，能将薄板的受力特征朝厚板过渡，但鉴于压型板屈曲后不屈曲荷载，能将薄板的受力特征朝厚板过渡，但鉴于压型板屈曲后不能有效形成拉力带，要想获得较好的力学性能，必须合理地选择钢板能有效形成拉力带，要想获得较好的力学性能，必须合理地选择钢板厚度。厚度。整理课件整理课件 竖缝钢板墙竖缝钢板墙 采用在两侧开缝钢板墙基础上，把整块钢板分割成一系列柱状板采用在两侧开缝钢板墙基础上，把整块钢板分割成一系列柱状板条的关键构造，板条类似受弯小柱一样工作，从而将墙板的变形由剪条的关键构造，板条类似受弯小柱一样工作，从

11、而将墙板的变形由剪切转化为弯曲，希望以此提高墙板的延性，且进一步减小对柱子的影切转化为弯曲，希望以此提高墙板的延性，且进一步减小对柱子的影响。在小型住宅有所应用（如四川都江堰钢结构住宅小区）响。在小型住宅有所应用（如四川都江堰钢结构住宅小区） 问题：问题：抗侧刚度小，板被分割，拉力场路径不通畅，侧向承载力也不抗侧刚度小，板被分割，拉力场路径不通畅，侧向承载力也不大，无法单独作为结构的主要抗侧力体系工作；且为保持好的延性，大，无法单独作为结构的主要抗侧力体系工作；且为保持好的延性，必须保证板的整体面外屈曲与弯曲板条和边缘加劲肋的弯扭屈曲、弯必须保证板的整体面外屈曲与弯曲板条和边缘加劲肋的弯扭屈曲

12、、弯曲链杆的端部撕裂不先于弯曲板条屈服，条件苛刻；开竖缝会大量增曲链杆的端部撕裂不先于弯曲板条屈服，条件苛刻；开竖缝会大量增加制作成本，且使得墙板分析参数繁多，设计中理论预测准确度不高。加制作成本，且使得墙板分析参数繁多，设计中理论预测准确度不高。整理课件整理课件 整理课件整理课件型钢骨架能够控制剪型钢骨架能够控制剪力墙中裂缝的发展，力墙中裂缝的发展，形成较完备的耗能机形成较完备的耗能机制，劲性混凝土边框制，劲性混凝土边框较钢筋混凝土边框有较钢筋混凝土边框有良好的抗震性能，可良好的抗震性能，可以作为抗震的第二道以作为抗震的第二道防线。防线。 整理课件整理课件钢骨混凝土低剪力墙钢骨混凝土低剪力墙

13、的剪切破坏形态与普的剪切破坏形态与普通混凝土低剪力墙的通混凝土低剪力墙的破坏形态没有明显区破坏形态没有明显区别，但钢骨的存在使别，但钢骨的存在使得墙体抗剪承载力大得墙体抗剪承载力大大提高，墙体刚度退大提高，墙体刚度退化趋于平缓，延性也化趋于平缓，延性也有所提高。有所提高。整理课件整理课件整理课件整理课件实验结果表明：实验结果表明：型钢混凝土剪力墙的承载机制由混凝土对角受压区组成，型钢混凝土剪力墙的承载机制由混凝土对角受压区组成，初始刚度和极限承载力很高，但是由于混凝土的压坏、变初始刚度和极限承载力很高，但是由于混凝土的压坏、变形能力很小。相反，型钢混凝土框架填充钢板剪力墙的承形能力很小。相反，

14、型钢混凝土框架填充钢板剪力墙的承载机制由钢板的对角受拉区组成，初始刚度不高，但是通载机制由钢板的对角受拉区组成，初始刚度不高，但是通过对角拉区的变形，极限强度相当高，塑性变形也很大。过对角拉区的变形，极限强度相当高，塑性变形也很大。整理课件整理课件 填充预制混凝土板的型钢混凝土多层剪力墙结构是一种新填充预制混凝土板的型钢混凝土多层剪力墙结构是一种新结构体系，即使用预制混凝土墙板插入型钢混凝土边界柱。结构体系，即使用预制混凝土墙板插入型钢混凝土边界柱。 欧美最初使用钢骨欧美最初使用钢骨混凝土结构只是为了提混凝土结构只是为了提高钢结构的耐火性能和高钢结构的耐火性能和抗腐蚀性能，最初其规抗腐蚀性能，

15、最初其规范计算公式没有考虑混范计算公式没有考虑混凝土对承载力的贡献。凝土对承载力的贡献。 整理课件整理课件带钢管混凝土边框的钢筋混凝土组合剪力墙带钢管混凝土边框的钢筋混凝土组合剪力墙在我国的工程建设中已经有应用，例如在我国的工程建设中已经有应用，例如1999年建成的深圳年建成的深圳72层赛格广场大厦和层赛格广场大厦和2001年建成年建成的杭州瑞丰国际商务大厦；以及福建南安邮的杭州瑞丰国际商务大厦；以及福建南安邮电局大楼，该工程采用了圆钢管混凝土柱，电局大楼，该工程采用了圆钢管混凝土柱，剪力墙为现浇钢筋混凝土结构，剪力墙为现浇钢筋混凝土结构，为了便于与为了便于与钢管混凝土柱连接，在柱侧向加焊竖向

16、钢板钢管混凝土柱连接，在柱侧向加焊竖向钢板把剪力墙中的钢筋焊在竖板上把剪力墙中的钢筋焊在竖板上。整理课件整理课件整理课件整理课件 钢板外包混凝土剪力墙钢板外包混凝土剪力墙 钢板外包混凝土（预制装配式）剪力墙板，是在钢板剪力墙基础上钢板外包混凝土（预制装配式）剪力墙板，是在钢板剪力墙基础上提出的一种用于高层建筑钢结构的新型抗侧力构件。它以普通钢板作为提出的一种用于高层建筑钢结构的新型抗侧力构件。它以普通钢板作为基本支撑板，钢板四边（上、下）分别与钢框架（中的梁）相连，两侧基本支撑板，钢板四边（上、下）分别与钢框架（中的梁）相连，两侧外包混凝土为钢板提供侧向约束，防止钢板过早屈曲失稳，同时，混凝外包混凝土为钢板提供侧向约束，防止钢板过早屈曲失稳，同时，混凝土还起到防火隔热的作用。土还起到防火隔热的作用。 钢板外包混凝土剪力墙板受力明确，在混凝土开裂前钢板与混凝土钢板外包混凝土剪力墙板受力明确，在混凝土开裂前钢板与混凝土共同工作，有很大的抗侧移刚度，对于提高结构整体在非地震条件或小共同工作，有很大的抗侧移刚度，对于提高结构整体在非地震条件或小地震条件下的侧向承载力和抗侧移刚度是非常有利的。地