一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体

    专利2026-05-05  19


    本发明涉及结构工程,具体涉及一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体。


    背景技术:

    1、自复位结构是指在地震后,无需人为干预或只需少量干预即可自行恢复到正常工作状态的结构。自复位结构拥有较强的抗倒塌能力和震后可修复功能,不仅能将结构损伤从整体转移到局部构件上,而且能改变现有结构震后难以修复的现状;冷弯薄壁型钢结构作为一种绿色低碳、节能环保、经济适用的新型装配式钢结构;传统冷弯薄壁型钢结构主要由三部分组成,屋面、楼面和墙体,各构件之间通过自攻螺钉连接,其钢结构不具备自复位功能,如何改善钢结构形式以实现冷弯薄壁型钢结构具有自复位功能成为待解决的问题。


    技术实现思路

    1、本发明针对目前冷弯薄壁型钢结构无法自复位的问题,提供一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体。

    2、为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:

    3、一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,包括墙体骨架和墙体骨架表面连接的墙面板,所述墙体骨架通过水平导轨和竖直的端柱、中柱连接形成格栅式框架结构,所述墙体骨架的格栅式框架的对角之间连接有组合索,所述组合索包括形状记忆合金段。

    4、本发明面临地震时,墙体骨架受较小外力时,具有弹性的组合索能有效地控制冷弯薄壁型钢墙体的变形;当墙体骨架受较大外力发生形变,交叉设置的组合索发生拉伸变形,组合索由于超弹性效应仍会回到初始位置,并对墙体骨架产生自复位力,实现钢墙体的自复位功能。

    5、进一步,所述导轨、端柱、中柱均采用冷弯薄壁u型槽钢。u型槽钢结构紧凑,节省材料;u型槽钢的横截面形状使得其具有较高的抗弯强度,因此在承受相同荷载的情况下,所需的材料较少,减轻了结构的自重;u型槽钢的u型结构使其具有较好的抗震性能,能有效抵抗地震等自然灾害对结构的影响;u型槽钢的u型结构使得它具有较好的安装性能,可以降低施工难度,提高工程效率。

    6、进一步,所述端柱通过两个冷弯薄壁u型槽钢翼板对翼板连接形成空腔方柱,再通过腰板对腰板连接冷弯薄壁u型槽钢,在空腔方柱的首尾两端内部各设有一个木垫块。木垫块用于桥接两个翼板对翼板的槽钢的同时还具有减震吸能作用。

    7、进一步,所述中柱包括两个对称设置的冷弯薄壁u型槽钢,两个u型槽钢翼板之间留有间隙,翼板之间连接有多组缀板。由于中柱的缀板间隔设置有多组,中柱上形成的多个孔洞供组合索交叉穿过。

    8、进一步,所述端柱与导轨连接处一侧设有抗拔件,所述抗拔件通过第一背板、第一底板,和两个第一侧板焊接形成,所述第一背板与端柱间设有第一橡胶板,通过自攻螺钉将第一背板、第一橡胶板固定在端柱上,所述第一底板通过抗拔螺栓与导轨固定连接。抗拔件用于固定端柱和导轨。

    9、进一步,所述第一背板远离第一橡胶板的一侧连接有定位板,定位板上方抵接有锚固件,所述组合索贯穿锚固件且组合索穿出部分通过螺母紧固。锚固件的设置有利于螺母更好的张紧组合索。

    10、进一步,所述组合索包括两端的钢段和中间的形状记忆合金段,所述形状记忆合金段由形状记忆合金丝线绞合为束而成,并锚固入钢段内。由于形状记忆合金-钢段所构成的组合索具有超弹性效应,保证冷弯薄壁型钢墙体变形后仍会回到初始位置。

    11、进一步,所述钢段贯穿端柱、抗拔件,钢段设有外螺纹与螺母配合。

    12、进一步,所述端柱远离抗拔件一侧设有连接件,所述连接件通过第二背板、第二底板,和两个第二侧板焊接形成,第二背板与端柱间设有第二橡胶板,通过自攻螺钉将第二背板、第二橡胶板固定在端柱上,第一底板和第二底板均通过抗拔螺栓与导轨固定连接。连接件进一步加强了端柱与导轨的连接强度。

    13、进一步,所述墙面板为osb板、石膏板、硅酸钙板、水泥纤维板或镁晶板中任一种。

    14、本发明的有益效果:本发明与传统冷弯薄壁型钢墙体相比,具有以下优点:

    15、本发明抗侧刚度大,抗剪承载力强。面临有感地震(小于4.5级)时,冷弯薄壁型钢墙体和组合索共同抵抗剪力,使结构具有良好的抗侧刚度;面临中强地震(大于4.5级)时,组合索材具备较好的变形和耗能能力,显著减小了主体结构构件损伤。

    16、本发明减震效果好,具备自复位功能。结构的变形集中在形状记忆合金-钢组合索,有效地控制了冷弯薄壁型钢墙体的变形。由于形状记忆合金-钢组合索的超弹性效应,冷弯薄壁型钢墙体会回到初始位置,结构震后残余变形小。

    17、本发明构造简单,便于施工和检修,形状记忆合金-钢组合索可更换且具有很高的性价比优势,具有模块化建筑的发展潜力。



    技术特征:

    1.一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,包括墙体骨架和墙体骨架表面连接的墙面板(70),所述墙体骨架通过水平的导轨(30)、竖直的端柱(10)和中柱(20)连接形成格栅式框架结构,所述墙体骨架的格栅式框架的对角之间连接有组合索(60),所述组合索(60)包括形状记忆合金段。

    2.根据权利要求1所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述端柱(10)设有贯穿的孔洞供组合索穿入;所述端柱(10)包括三个冷弯薄壁u型槽钢(11),其中两个冷弯薄壁u型槽钢(11)槽口对槽口连接形成空腔方柱,方柱与另一个冷弯薄壁u型槽钢(11)背靠背连接,方柱的两端内部各设有一个木垫块(12)。

    3.根据权利要求1所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述端柱(10)靠近中柱(20)一侧与导轨(30)连接处设有连接件(50),所述连接件(50)通过第二背板(51)、第二底板(52)和两个第二侧板(53)焊接形成,第二背板(51)与端柱(10)间设有第二橡胶板(54),通过自攻螺钉(55)将第二背板(51)、第二橡胶板(54)固定在端柱(10)上,第一底板(42)和第二底板(52)均通过抗拔螺栓(47)与导轨(30)固定连接。

    4.根据权利要求1所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述端柱(10)远离中柱(20)一侧与导轨(30)连接处设有抗拔件(40),所述抗拔件(40)通过第一背板(41)、第一底板(42)和两个第一侧板(43)焊接形成,所述第一背板(41)与端柱(10)间设有第一橡胶板(44),通过自攻螺钉(55)将第一背板(41)、第一橡胶板(44)固定在端柱(10)上,所述第一底板(42)通过抗拔螺栓(47)与导轨(30)固定连接。

    5.根据权利要求4所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述第一背板(41)远离橡胶板的一侧连接有定位板(46),定位板(46)上方抵接有锚固块(45),所述锚固块(45)、第一背板(41)和第一橡胶板(44)均设有贯穿的孔洞供组合索(60)穿入。

    6.根据权利要求5所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述组合索(60)依次穿入端柱(10)、抗拔件(40)和锚固块(45),所述组合索(60)穿出锚固块(45)的部分通过螺母(63)紧固。

    7.根据权利要求1所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述形状记忆合金段的两端设有钢段,所述形状记忆合金段锚固入钢段内。

    8.根据权利要求1所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述导轨(30)为冷弯薄壁u型槽钢(11)。

    9.根据权利要求1所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述中柱(20)包括两个冷弯薄壁u型槽钢(11),两个u型槽钢(11)槽口对槽口通过多个缀板(21)连接,两个u型槽钢(11)的翼板间形成间隙供组合索(60)穿过。

    10.根据权利要求1所述的一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,其特征在于,所述墙面板(70)为osb板、石膏板、硅酸钙板、水泥纤维板或镁晶板中任一种。


    技术总结
    本发明涉及结构工程技术领域,具体涉及一种具有震后自复位功能的冷弯薄壁型钢墙体,包括墙体骨架和墙体骨架表面连接的墙面板,所述墙体骨架通过水平导轨和竖直的端柱、中柱连接形成格栅式框架结构,所述墙体骨架的格栅式框架的对角之间连接有组合索,所述组合索包括形状记忆合金段。本发明的墙体骨架面临地震时,交叉设置的组合索能有效地控制冷弯薄壁型钢墙体的变形,且利用形状记忆合金的超弹性效应,冷弯薄壁型钢墙体即使变形后仍会回到初始位置,实现钢墙体的自复位功能。

    技术研发人员:石宇,段炼,冉晓伟,张小月
    受保护的技术使用者:重庆大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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