附录五 内藏钢板支撑剪力墙的设计

(一)一般规定

内藏钢板支撑剪力墙是以钢板为基本支撑,外包钢筋混凝土墙板的预制构件。它只在支撑节点处与钢框架相连,而且混凝土墙板与框架梁柱间留有间隙,因此实际上仍是一种支撑,其设计原则如下:

1.内藏钢板支撑的基本设计原则可参照普通钢支撑。它与普通钢支撑一样,可以是人字形支撑、交叉支撑或单斜杆支撑。若选用单斜杆支撑,宜在相应柱间成对对称布置。

2.内藏钢板支撑按其与框架的连接,可做成中心支撑,也可做成偏心支撑。在高烈度地震区,宜采用偏心支撑。

3.内藏钢板支撑的净截面面积,应根据所承受的剪力按强度条件选择,不考虑屈曲。

(二)构造要求

1.混凝土墙板截面尺寸应满足下式:

 

  (附5.1)

 

     

 

  (附5.2)

 

 

式中

:设计荷载下墙板所承受的剪力;

 

:墙板厚度;

 

:墙板高度;

 

:支撑钢板厚度;

 

:墙板长度;

 

:墙板的混凝土轴心抗压强度设计值,按现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GBJ10)的规定采用,混凝土的强度等级应不小于C20;

 

1.内藏钢板支撑宜采用与框架结构相同的钢材,支撑钢板的宽厚比以15左右为宜。适当选用较小宽厚比可有效提高支撑的抗屈曲能力。支撑钢板的厚度不应小于16mm。

3.混凝土墙板内应设双层钢筋网,每层双向配筋的最小配筋率为0.4%,且不应小于。双层钢筋网之间应适当设置连系钢筋,尤其在支撑钢板端部墙板边缘处应加强双层钢筋网之间的连系钢筋网的保护层厚度c不应小于15mm。墙板四周宜设置不小于的周边钢筋。

4.内藏钢板支撑混凝土板中,在钢板支撑端部离墙板边缘1.5倍支撑钢板宽度的范围内,应设置加强构造钢筋。加强构造钢筋可从下列几种形式中选用:(1)麻花形钢筋(附图5.1);(2)螺旋形钢筋;(3)加密的钢箍。

 

附图 5.1 麻花形钢筋

 

附图 5.2 钢箍的布置(a)正确布置;(b)错误布置

 

附图 5.3 钢箍的钢筋骨架

 

当支撑钢板端部与钢板不垂直时,应注意使支撑钢板端部的加强构造钢筋在靠近墙板边缘附近与墙板边缘平行布置,不得形成空白区,以免支撑钢板端部失稳(附图5.2)。

当墙板厚度与支撑钢板的厚度相比较小时,为了提高墙板对支撑的侧向约束,也可沿钢板支撑全长在墙板内设带状钢筋骨架(图5.3)。

墙板对支撑端部的侧向约束较小,为了提高支撑钢板端部的抗屈曲能力,可在支撑钢板端部长度等于其宽度的范围内,沿支撑方向设置构造加劲肋。

5.在支撑钢板端部1.5倍宽度范围内不得焊接钢筋、钢板或采用任何有利于提高局部粘结力的措施。当平卧浇捣混凝土墙板时,应避免钢板自重引起支撑的初始弯曲。

6.支撑端部的节点构造,应力求截面变化平缓,传力均匀,以避免应力集中。

内藏钢板支撑剪力墙仅在节点处与框架结构相连。墙板上部宜用节点板和高强度螺栓与上框架梁下翼缘处的连接板在施工现场连接,支撑钢板的下端与下框架梁的上翼缘在现场用焊缝连接(附录5.4)。

用高强度螺栓连接时,每个节点的高强度螺栓不宜少于4个,螺栓布置应符合现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17)的要求。

7.剪力墙下端的缝隙在浇筑楼板时应该用混凝土填充;剪力墙上部与上框架梁之间的间隙以及两侧与框架柱之间的间隙,宜用隔音的弹性绝缘材料填充,并用轻型金属架及耐火板材复盖。

8.剪力墙与框架柱的间隙α,应满足下列要求:

 

  (附5.3)

 

式中

:荷载标准下框架的层间位移容许值。

(三)强度和刚度计算

1.内藏钢板支撑的受剪承载力V可按下式计算:

 

  (附5.4)

 

式中

:支撑斜杆数,单斜杆支撑n=1,人字支撑和交叉支撑n=2;

 

:支撑杆的倾角;

 

:支撑杆截面面积;

 

:支撑钢材的抗拉、抗压强度设计值。

 

2.支撑钢板屈服前,内藏钢板剪力墙的刚度,可近似地按下式计算:

 

  (附5.5)

 

式中

:钢材弹性模量;

 

:钢与混凝土弹性模量之比,

 

:墙板厚度;

 

:墙板有效宽度系数,单斜杆支撑为1.08,人字支撑及交叉支撑为1.77。

 

3.支撑钢板屈服后,内藏钢板支撑剪力墙刚度,可近似取:

 

  (附5.6)

 

附图5.4 内藏钢板剪力墙板与框架的连接

 

4.内藏钢板支撑剪力墙连接节点的最大承载力,应大于支撑屈服承载力的20%,以避免在地震作用下连接节点先于支撑杆件破坏。

(四)与框架的连接

内藏钢板支撑剪力墙板与四周梁柱之间均留有25mm空隙,上节点通过钢板用高强度螺栓与上钢梁下翼缘连接板相连,下节点与下钢梁上翼缘连接件用全熔透坡口焊缝连接(附图5.4)。