高楼钢结构钢板剪力墙的设置与连接构造

1.构造要求

（1）墙板的构成和材料

1）钢板剪力墙是采用厚钢板制成，或采用带纵、横加劲肋的较厚钢板制成。

2）钢板剪力墙嵌置于钢框架的梁、柱框格内。

3）钢板剪力墙与钢框架的连接构造，应能保证钢板剪力墙仅参与承担水平剪力，而不参与承受楼层重力荷载及柱弹性压缩变形引起的压力。

4）在框架-墙板结构体系中，钢墙板的平面内侧向刚度远大于钢框架，整个结构体系的侧向变形性质和量值更多地取决于钢墙板。对于抗震设防结构，为了使钢墙板提前进入塑性变形阶段，以提高框架与墙板的同步工作程度，加大整个结构体系的塑性变形能力和延性，更多地吸收和耗散输入结构的地震能量，确保主体结构的安全，有必要使墙板的钢材屈服强度远低于框架的钢材屈服强度。

近来日本和我国台湾均已开发出用于吸震墙板的，具有极低屈服强度和极大塑性变形能力的LYP100钢（f_ay≤100MPa，强屈比＞3，伸长率δ≥50%），并实际应用于新竹国宾大楼。100MPa已接近钢材的本质强度（Intrinsic strength）60MPa，因此需要利用极低碳钢的吹炼技术，去除所有可能造成钢材强度提高的强化因子，以得到近乎纯铁的成分。

（2）加劲肋的构造要求

1）非抗震设防或按6度抗震设防的高层建筑钢结构，可采用带加劲肋或不带加劲肋的钢板剪力墙。

2）按7度及7度以上抗震设防的高层建筑钢结构，宜采用带纵向和横向加劲肋的钢板剪力墙，而且加劲肋宜双面设置。纵、横加劲肋可分别设置于钢板的两面（图5-49a）；必要时，钢板的双面均应设置纵、横加劲肋（图5-49b）。

图5-49 钢板剪力墙的加劲肋

a）单面的纵向和横向加劲肋 b）双面的纵、横向加劲肋

2.强度验算

（1）无肋钢板剪力墙

1）未设置加劲肋的钢板剪力墙，可按下列公式验算其抗剪强度及稳定性。

①抗剪强度

非抗震设计 τ≤f_v/γ₀

抗震设计 τ≤f_v/γ_RE

②受剪稳定性

式中 τ、τ_cr——钢板剪力墙的剪应力和临界剪应力；

γ₀——结构重要性系数，结构安全等级为一、二级时，分别取1.1和1.0；

γ_RE——承载力抗震调整系数，按国家标准GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》表5.4.2中的支撑一栏取值，γ_RE＝0.8；

l₁、l₂——所验算的钢板剪力墙所在楼层的梁和柱所包围区格的长边和短边尺寸；

t、f_v——钢板剪力墙的钢板厚度和钢材抗剪强度设计值。

2）屈曲后强度(www.xing528.com)

①非抗震设防的高层建筑钢结构所采用的钢板剪力墙，当有充分根据时，可利用其屈曲后强度。

②当利用钢板剪力墙的钢板屈曲后强度时，钢板屈曲后的张力应能传递至钢框架的梁和柱，且设计梁和柱的截面时，应计入张力场效应。

（2）有肋钢板剪力墙 配置纵向和横向加劲肋的钢板剪力墙，应按下列公式验算其强度和稳定性：

1）抗剪强度

非抗震设计 τ≤af_v/γ₀

抗震设计 τ≤af_v/γ_RE

2）局部稳定性

式中 a——调整系数，非抗震设防时，取1.0；抗震设防时，取0.9；

τ_cr，p——由纵向和横向加劲肋分隔成的区格内钢板的临界应力；

c₁、c₂——纵、横加劲肋所形成区格的长边和短边尺寸；

τ、f_v、t、γ₀、γ_RE——符号意义同前。

3）整体稳定性 对于高度h小于宽度b（图5-50）的有肋钢板剪力墙，其整体稳定性应按下式验算：

式中 τ_cr，t——有肋钢板剪力墙的整体临界应力；

D₁、D₂——分别为两个方向加劲肋提供的单位宽度“弯曲刚度”，两者之中，数值大者为D₁，数值小者为D₂。

图5-50 带纵、横加劲肋的钢板剪力墙

3.楼层倾斜率

采用钢板剪力墙的钢框架结构，楼层的倾斜率γ可按下式计算：

式中τ——钢板剪力墙的剪应力；

G——钢板剪力墙的钢材剪变模量，见第3章表3-4；

e_c——剪力墙两边框架柱在水平力作用下轴向伸长和压缩之和；

b——设置钢板剪力墙的开间宽度。