适用于轻型建筑结构的斜拉式复合钢板剪力墙及安装方法

本发明涉及建筑工程结构，具体地说是一种适用于轻型建筑结构的斜拉式复合钢板剪力墙及安装步骤。

背景技术：

1、我国是受地震灾害影响严重的国家之一。建筑结构抗震始终是工程建设领域的关键技术。钢板剪力墙是用于多、高层建筑结构抗震的一类高效抗侧力构件。图13所示一种典型的钢板剪力墙，其主要包括内填钢板，内填钢板通过鱼尾板与框架梁和框架柱连接。在实际应用中，内填钢板可为四边连接式内填钢板（图13）、两边连接式内填钢板（图14）、开缝式内填钢板（图15）、防屈曲式内填钢板（图16）等。地震过程中，内填钢板为主体结构提供必要的刚度并消耗地震能量，保护主体结构免受损坏。

2、现有钢板剪力墙主要有以下不足：

3、（1）四边连接钢板剪力墙通过内填钢板屈曲后产生的斜向拉力带抵抗水平荷载并消耗地震输入结构的能量，但该斜向拉力带需通过锚固在框架梁和框架柱上发挥作用，这种锚固作用将对结构竖向传力构件框架柱产生附加的横向作用，对其稳定性具有不利影响。两边连接钢板剪力墙将内填钢板与框架柱脱开，仅通过锚固在上、下框架梁上的拉力带抵抗地震作用，虽然消除了四边连接钢板剪力墙对框架柱的不利影响，但由于可发挥作用的拉力带面积有限，其刚度、承载力以及耗能能力较弱。开缝钢板剪力墙通过将内填钢板的传力机制由屈曲后拉力带转换为缝间受弯小柱以避免拉力带锚固的不利影响，但在实际应用过程中发现内填钢板的整体面外屈曲以及柱间小柱的局部屈曲仍导致其抗震效果不理想。防屈曲钢板剪力墙可有效抑制内填钢板的屈曲，内填钢板通过剪切屈服消耗地震能量，可避免拉力带的不利影响，并表现出良好的耗能减震能力，但用于约束内填钢板屈曲的混凝土板预制周期长，自重较大，不满足实现震后快速抗震加固以恢复使用功能的韧性结构需求。

4、（2）现有钢板剪力墙构造多采用鱼尾板实现内填钢板与框架梁和框架柱的焊缝连接或螺栓连接，连接构造复杂，尤其是螺栓连接时对构件加工精度的要求高，如用于既有建筑抗震加固，则对既有梁柱的扰动较大。

5、（3）现阶段应用较为广泛的四边连接钢板剪力墙和防屈曲钢板剪力墙构造的研发主要是基于高层或超高层等重型建筑结构的耗能减震需求，其构造特点决定仅能通过内填钢板的厚度调整钢板剪力墙的抗震承载力，当应用于高烈度区的轻型建筑结构时，通过计算确定的内填钢板的厚度一般很小，甚至小于目前技术可生产的最薄钢板的厚度，此时，工程中常用解决方案是用可供货的最小厚度钢板制作内填钢板，这将导致内填钢板的超强问题，即框架梁和框架柱的截面也需与内填钢板的实际厚度匹配而被迫增大，造成不必要的资源浪费。

6、（4）如前所述，现有钢板剪力墙主要是通过内填钢板屈曲后拉力带受拉屈服或内填钢板面内剪切屈服消耗地震能量，此时结构需发生较大的侧移变形以保证内填钢板进入塑性阶段，该耗能减震过程是不可逆的，一般用于抵抗中、大震的抗震策略。但当结构承受小震或较大风荷载作用时，结构仅通过刚度和承载力抵抗水平作用，尚无耗能机制消耗地震输入的能量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于轻型建筑结构的斜拉式复合钢板剪力墙，通过复合内填板及其边缘约束构件和斜拉构件的提出，实现钢板剪力墙分阶段耗能、承载力和刚度多参数可调以及与结构主体便捷连接等功能，拓展钢板剪力墙在轻型建筑结构的应用空间。

2、本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种适用于轻型建筑结构的斜拉式复合钢板剪力墙，包括复合内填板、斜拉构件、边缘约束构件，所述复合内填板呈方形，所述复合内填板由若干钢板和橡胶层依次间隔叠合而成，在所述复合内填板的四个边缘处均设置一所述边缘约束构件，所述边缘约束构件能够实现钢板和橡胶层的锚固，所述复合内填板的每个顶角处的边缘约束构件的外端均通过一斜拉构件与安装框架的对应的上横梁或下横梁相连接。

3、进一步地，所述橡胶层为高阻尼橡胶层。

4、进一步地，在所述橡胶层的前后两侧均分布一所述钢板。

5、进一步地，所述斜拉构件包括固定座、伸缩拉杆，所述固定座固定设置在安装框架的对应的上横梁或下横梁上，所述伸缩拉杆的一端与对应的所述固定座铰接连接，另一端与对应的所述边缘约束构件的外端铰接连接。

6、进一步地，所述边缘约束构件包括前夹持板、后夹持板，在所述前夹持板和后夹持板上设置有若干对应的第一通孔，在所述前夹持板和后夹持板的两端均设置一连接支耳，在所述连接支耳上均设置一铰接通孔，在所述复合内填板的边缘处设置有与所述第一通孔对应的第二通孔，所述前夹持板和后夹持板通过螺栓贯穿对应的第一通孔和第二通孔实现对所述复合内填板的边缘的夹持固定。

7、进一步地，所述伸缩拉杆包括调节螺纹管，在所述调节螺纹管的两端均套置一螺纹拉杆，在所述螺纹拉杆的外端均固定设置一铰接座，所述铰接座通过销轴与对应的所述固定座或复合内填板顶角处边缘约束构件的连接支耳铰接连接，通过转动调节螺纹管能够实现其两端的两个螺纹拉杆的相互靠近或远离。

8、进一步地，在所述复合内填板上部的所述前夹持板和后夹持板的上部中间位置分别固定设置一吊装支耳，在所述吊装支耳上设置一第三通孔。

9、一种适用于轻型建筑结构的斜拉式复合钢板剪力墙的安装方法，包括上述所述的适用于轻型建筑结构的斜拉式复合钢板剪力墙，还包括如下安装步骤：

10、s1、在安装框架的上横梁和下横梁上分别安装固定好两个固定座，且四个固定座呈两两左右对称和两两上下对称状态分布；

11、s2、在安装框架的上横梁底部采用可拆卸方式固定设置一吊装底座，且吊装底座位于对应的两个所述固定座之间，在所述吊装底座的下部设置一滑动座，所述滑动座相对于所述吊装底座能够进行左右滑动调节；

12、s3、将加工好的复合内填板搬运到安装框架附近，同时，将对应数量的前夹持板和后夹持板也搬运到安装框架附近，复合内填板、前夹持板和后夹持板均搬运到位后，利用高强度螺栓实现前夹持板和后夹持板对复合内填板对应边缘的夹紧固定；

13、s4、将所有的前夹持板和后夹持板固定在复合内填板的对应边缘上后，在每一个固定座上均利用销轴铰接安装一个所述伸缩拉杆；

14、s5、将手拉葫芦上部的固定挂钩挂置在所述滑动座底部设置的挂孔上，将手拉葫芦下部的起吊挂钩挂置在两个所述第三通孔内；

15、s6、操作手拉葫芦使得复合内填板缓慢升起，在进行复合内填板升起过程中，时刻观察复合内填板在安装框架中的分布位置，并通过调整滑动座的左右位置及复合内填板的高度，使得复合内填板基本上分布在安装框架中部区域；

16、s7、完成复合内填板的起吊后，则先将位于上部的两个伸缩拉杆的一端与复合内填板对应的顶角处进行铰接连接，连接完成后，通过转动对应的调节螺纹管实现伸缩拉杆的预拉紧；

17、s8、完成上部两个伸缩拉杆的预拉紧操作后，则将下部的两个伸缩拉杆的一端与复合内填板对应的顶角处进行铰接连接，连接完成后，通过转动对应的调节螺纹管实现伸缩拉杆的预拉紧；

18、s9、操作手拉葫芦，使得其起吊挂钩下降一定高度，然后，将起吊挂钩从第三通孔取下，接着将手拉葫芦从滑动座上取下，手拉葫芦取下后，将吊装底座从安装框架上拆卸下来；

19、s10、转动各调节螺纹管，实现对复合内填板四个顶角处的拉紧固定，在转动各调节螺纹管时，利用测量工具测量每一个伸缩拉杆两端的铰接座轴线之间的距离l，使得每一个伸缩拉杆的l均相等，同时，使得伸缩拉杆的轴线与复合内填板相应方向的对角线相重合。

20、进一步地，在所述吊装底座的底部设置有两个平行分布的倒t形滑轨，在所述滑动座的上部设置有与所述倒t形滑轨对应的倒t形滑槽，所述倒t形滑槽套置在对应的所述倒t形滑轨上，在所述调节螺纹管上设置一长圆孔状观察孔。

21、本发明的有益效果是：

22、复合内填板采用斜拉构件和边缘约束构件的组合实现与安装框架的上下横梁固定连接，在保证复合内填板充分发挥作用的前提下，避免了复合内填板锚固对安装框架竖向传力构件的不利影响；同时，采用斜拉构件实现复合内填板与安装框架的连接，简化了钢板剪力墙与安装框架的连接构造，降低了既有结构加固改造时对原结构的扰动。

23、复合内填板由多层橡胶层和钢板叠合而成，在小震或较大风荷载作用下，橡胶层拉伸变形耗能，钢板保持弹性并为结构提供抗侧刚度，大震作用下，橡胶层与钢板共同拉伸耗能，即实现了在不同荷载工况下的分阶段耗能。

24、复合内填板的高度、宽度以及厚度的选择不受安装框架的梁、柱尺寸的限制，避免使用过薄的钢板，出现现有钢板剪力墙构造的超强现象。

25、斜拉构件和边缘约束构件与复合内填板的连接、拆卸操作简单，继而在实际应用中，便于实现复合内填板的更换操作。

26、斜拉构件的长度能够进行适应性调节，不仅便于实现其与复合内填板的连接操作，同时，也便于其实现对不同大小尺寸的复合内填板进行连接固定，继而提高了本剪力墙的灵活应用性。