两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙
技术领域
本发明涉及一种新型耗能、防屈曲、轻质高强的两边连接的内置开竖缝耗能钢板的双波形钢板剪力墙，主要作为模块化钢结构的模块单元中的抗侧和耗能构件使用，属于结构工程技术领域。
背景技术
目前工程抗震研究的热点之一：如何减轻地震后建筑结构主要承力构件、非结构构件的不可恢复性的损伤，使结构在地震后能够迅速修复并能正常使用。在结构中设置耗能构件可以有效地耗散地震的输入能，使结构的变形主要集中在耗能构件中。
开竖缝钢板是在钢板剪力墙的中部开等间距竖缝，将原本整块的平钢板划分为若干个长条形的板带，从而打断传统钢板剪力墙受剪时的斜向拉力带，使得每个板条均以受弯柱的受力状态进行承载。因此，竖缝钢板剪力墙将钢板剪力墙的剪切变形转化为弯曲变形，提升了钢板的延性性能。竖缝钢板剪力墙虽然能够有限解决传统钢板剪力墙滞回曲线“捏拢”的现象，但是其面外变形显著，而且由于破坏了传统钢板剪力墙在屈曲后较为稳定的拉力带承载力，竖向开缝钢板剪力墙的极限承载力大幅衰减。
采用在竖向开缝钢板的两侧覆盖波形钢板的措施，可以在一定程度上约束竖向开缝钢板的面外变形，延缓钢板屈曲；同时波形钢板对扣形成的闭合截面可以为整个钢板剪力墙体系提供更高的抗侧能力，因此可以弥补竖向开缝钢板剪力墙极限承载力低的缺陷。由于波形钢板的厚度较薄，在水平剪力作用下，两块对扣波形钢板的螺栓连接位置处容易出现钢板撕裂的现象，因此在其内设置竖向开缝钢板也可以起到对连接位置进行加强的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耗能性能稳定、轻质高强、设计参数可控、可应用于模块化钢结构模块单元的两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙。
本发明的技术方案：
两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙，主要由内置开竖缝钢板，开竖缝钢板两侧的梯形波折钢板以及边缘框架三部分组成；所述内置开竖缝钢板可根据实际情况和设计需要开设不同宽度，不同形式的竖缝，四周通过焊缝与两侧的波形钢边缘进行连接；所述波形钢板采用梯形波折形式，在两块波形钢板的波谷位置处通过高强螺栓与内嵌开竖缝钢板进行连接形成完整的内嵌钢板体系；所述边缘框架由上边缘框架梁、下边缘框架梁、左边缘自带边柱和右边缘自带边柱共同组成。
在上述两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙中，所述开竖缝钢板为竖向开有通透缝的钢板。
在上述两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙中，所述竖向开缝平钢板与两侧的波形钢板铆接与波谷波峰位置处，在其边缘位置处，与波形钢板边缘进行焊缝连接形成完整的内嵌钢板体系。
在上述两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙中，所述完整的内嵌钢板体系直接插入到边缘框架周边预先设置的对称角钢中，并与对称角钢通过焊缝进行可靠连接。
在上述两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙中，所述对称角钢是通过螺栓与上下边缘框架柱以及左右自带边柱进行相连，对称角钢也可以在一定程度上限制剪力墙的面外位移。
在上述两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙中，通过改变竖向开缝的宽度、布置形式以及梯形波折钢板的截面形状参数波谷段宽度，波峰段宽度，波幅，倾斜段倾角，钢板厚度等，可以设计不同的剪力墙强度和刚度，进而实现不同的屈服荷载及其对应的屈服位移，实现参数可控的设计。
本发明的有益效果在于：
(1)采用在梯形波折对扣波形钢板内置开竖缝钢板的措施，可以在一定程度上限制内置开竖缝钢板的面外变形，有利于其充分利用弯曲变形而耗能；
(2)两侧对扣的梯形波折钢板与开竖缝钢板形成的闭合截面能够提升整个钢板剪力墙体系的承载能力，有效改善开竖缝钢板极限承载力差的弊端，同时，两侧梯形波折钢板的存在可以在一定程度上减轻钢板剪力墙体系的面外屈曲变形；
(3)开竖缝平钢板内置于两块波形中间有利于提高连接部位的强度，不至于过早的发生撕裂破坏；
(4)可以根据不同的性能需求，通过改变两侧波形钢板的截面参数以及内置开竖缝钢板的开缝宽度，布置形式等得到不同的剪力墙强度和刚度，进而实现不同的屈服荷载及其对应的屈服位移，实现参数可控的设计；
(5)采用两边连接，有助于模块单元中门、窗等洞口的设置，同时两边连接的钢板剪力墙不会给框架柱带来横向负荷，因此不会影响到结构的整体稳定性。
附图说明
图1为本发明的两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙的三维结构示意图。
图2为图1的平面结构示意图。
图3为图2的横向剖视图。
图4为内嵌组合钢板的结构示意图。
图5为开单排竖缝钢板的结构示意图。
图6为开双排竖缝钢板的结构示意图。
图7为梯形波折钢板的结构示意图。
图8为上下边缘框架梁上的角钢连接示意图。
图9为左右自带边柱上的角钢连接示意图。
图中：1-左边缘自带边柱；2-右边缘自带边柱；3-上边缘框架梁；4-下边缘框架梁；5-内嵌钢板与边柱连接角钢；6-内嵌钢板与框架梁连接角钢；7-开竖缝钢板；8-梯形波折钢板；9-开缝平钢板与波形钢板的连接螺栓；10-角钢与框架梁和边柱的连接螺栓；11-竖缝。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
本发明的两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙由开竖缝钢板7、两侧的梯形波折钢板8、上边缘框架梁3、下边缘框架梁4、左边缘自带边柱1、右边缘自带边柱2组成。两侧的梯形波折钢板8与开竖缝钢板7通过高强螺栓在波形钢板的波谷波峰位置进行连接；组合后的内嵌钢板与上下边缘框架梁上的角钢6通过焊缝进行连接，其中框架梁上的角钢6通过螺栓与框架梁的翼缘进行连接；类似地，内嵌钢板与边柱上的角钢5通过焊缝连接，边柱上的角钢5通过螺栓与边柱的翼缘进行连接。
本发明的制作工艺如下：在工厂加工时，根据建筑布局的要求确定两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙的高度以及跨度；根据结构承载力和抗侧刚度的要求设计所需梯形波折钢板8以及开竖缝钢板7的具体参数；制作好的开竖缝钢板7通过高强螺栓与两侧的梯形波折钢板8的波谷波峰位置进行可靠连接；上边缘框架梁3和下边缘框架梁4分别通过高强螺栓与角钢6在特定位置进行连接；左边缘自带边柱1与右边缘自带边柱2也是通过高强螺栓与角钢5进行焊接。现场安装时，将组合后的内嵌钢板的上下端分别插入到上边缘框架柱3和下边缘框架柱4预先设置的对称角钢中6，左右端分别插入到左边缘自带边柱1和右边缘自带边柱2上预先设置的对称角钢5中，然后通过焊缝将内嵌钢板与上下边缘框架梁以及左右边柱上的角钢进行可靠连接；最后将左边缘自带边柱1和右边缘自带边柱2的上下端分别与上边缘框架梁3的下翼缘和下边缘框架梁4的上翼缘进行焊接，从而完成两边连接的内置开竖缝钢板的双波形钢板剪力墙的全部制造工序。由此可以发现，本发明的制作工序非常简单，构件均可在工厂加工制作，现场仅需要进行拼装，施工效率高，易于实现产业化；通过改变波形钢板以及平钢板的参数可以较好的控制剪力墙体系的受力特点，因此该发明是十分理想的结构受力构件和耗能构件。
