1.本发明涉及一种自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体，属于结构工程技术领域。特别是指一种兼具自复位、耗能支撑多种功能的波纹钢板覆面冷弯型钢剪力墙体。


背景技术：

2.冷弯型钢结构体系是近三十年余年发展形成的一种新型结构体系，目前在国外应用广泛，与传统的热轧型钢和钢筋混凝土结构相比，冷弯型钢结构具有轻质高强，抗震性能好，保温性能好，绿色环保等优点。在我国钢铁产量稳居世界首位，但钢材用量在建筑业的占比远远低于发达国家，同时住建部在《“十三五”装配式建筑行动方案》明确指出，到2022年，全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15％以上。因此，发展装配式冷弯型钢结构住宅，不仅可以有效改善我国钢材产能过剩的问题，还能促进住宅结构形式的转型。
3.同时在我国人多地少的国情前提下，冷弯型钢结构体系的主要趋势由低层向中高层建筑体系去发展。冷弯型钢剪力墙是该结构体系抵抗竖向和水平荷载的重要结构单元，目前针对于墙体面板类型主要包含胶合板、osb板以及平钢板，而这三种面板和墙体龙骨组合而成的冷弯型钢剪力墙考虑承载力方面还不适宜在中高层冷弯型钢体系中使用。而波纹钢板覆面墙体的抗剪承载力明显高于前三种面板类型的墙体，其墙体为冷弯型钢结构在中高层建筑领域应用的首选方案，然而其墙体的延性、抗震性能相对较差。
4.因此，有必要在该类墙体中加入自复位耗能支撑装置，使其墙体既保证高承载力，又具有良好的抗震减震性能，这种具有自复位耗能支撑装置的波纹钢板覆面冷弯型钢剪力墙体在中高层建筑领域发展具有十分广阔的应用前景。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提出了一种自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体，其质量轻强度高，可实现工厂标准化生产，施工安装简单，具有高性能和经济性，而且具有自复位和减震耗能功能，来代替传统冷弯型钢剪力墙，最重要的是该类墙体可促进冷弯型钢结构在中高层建筑领域的推广应用。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体，其包括墙体龙骨、连接于所述墙体龙骨至少一侧的墙体面板，以及安装于所述墙体龙骨中的自复位耗能支撑单元；
8.所述自复位耗能支撑单元包括第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件的第一端连接于外槽，所述第二支撑件的第一端连接于摩擦件，所述摩擦件滑动摩擦于所述外槽的内壁，所述摩擦件的两侧与所述外槽之间设有沿滑动方向串联的弹簧组，所述第一支撑件和所述第二支撑件的第二端分别与所述墙体龙骨连接。
9.较佳地，所述墙体龙骨包括左右两侧的边立柱、上下两端的导轨以及中立柱，所述导轨的两端与所述边立柱连接，所述中立柱的两端与所述导轨连接。
10.较佳地，所述墙体龙骨的两侧边立柱的两对对角之间分别连接有一组所述自复位
耗能支撑单元，所述中立柱的中间位置开设有供两组所述自复位耗能支撑单元交叉通过的开口。
11.较佳地，所述墙体龙骨的两侧边立柱的底端与所述中立柱的顶端之间分别连接有一组所述自复位耗能支撑单元。
12.较佳地，所述自复位耗能支撑单元的两端与所述墙体龙骨的对应角部之间分别采用抗拔件连接。
13.较佳地，所述抗拔件内固定有卡槽螺杆，所述第一支撑件和所述第二支撑件的第二端分别通过轴承与所述卡槽螺杆转动连接。
14.较佳地，所述抗拔件上连接有抗剪螺栓，所述抗拔件与对应位置的上下所述导轨上开设有供所述抗剪螺栓穿出的孔洞。
15.较佳地，所述摩擦件包括h型钢和摩擦板，两块所述摩擦板采用高强螺栓分别连接于所述h型钢的两翼缘的外侧与所述外槽的两槽壁之间，所述槽壁上沿所述摩擦件的滑动方向开设有螺栓滑道，所述高强螺栓连接于所述螺栓滑道中。
16.较佳地，所述第一支撑件和所述第二支撑件为第二端处设有花篮螺栓的螺纹圆钢，所述第二支撑件的第一端连接于所述h型钢的腹板的一侧，所述腹板的另一侧与所述外槽之间连接伸缩杆，所述伸缩杆上套设有所述弹簧组，所述腹板与所述外槽之间的所述第二支撑件的第一端上套设有所述弹簧组。
17.较佳地，所述墙体面板采用波纹钢板。
18.由于采用上述技术方案，使得本发明取得的技术效果是：
19.1、将自复位耗能装置和冷弯型钢剪力墙组装到一起抵抗地震荷载，提高剪力墙的竖向和横向承载力，优化了墙体的耗能和变形能力，减少地震给冷弯型钢结构造成的破坏，从而降低财产的损失。
20.2、自复位耗能装置采用的碟形弹簧组和摩擦板，两者的安装和更换简单，而且当部分构件损坏时，可将其个别构件进行拆卸更换，这最大程度地降低后期的维修费用。
21.3、墙体在实际工程中可根据实际情况随意改变墙体整体的大小，同时自复位耗能支撑通过调节花篮螺栓来适应墙体的尺寸，这不仅便于工厂流水线预制加工，而且可满足各种冷弯型钢结构要求，不受限制，构件在工厂实现标准化生产，保证生产精度和效率，节约人力资源，极大地推进冷弯型钢结构产业化和装配化的实现。
22.4、本发明的自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体全部材料采用钢，不仅具有强度高、实用性强，而且具有保温防火、集成化、装配化程度高以及绿色环保等优点。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例1的一种内置对角自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体的波纹钢板与龙骨连接螺钉布置示意图。
25.图2是本发明实施例1的一种内置对角自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体示意
图。
26.图3是本发明实施例1的一种内置对角自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体分解示意图。
27.图4是本发明实施例1的中立柱的正视图。
28.图5是本发明实施例1和实施例2的边立柱的示意图，其中，上方为正视图，下方为俯视图。
29.图6是本发明实施例1和实施例2的自复位耗能支撑示意图。
30.图7是本发明实施例1和实施例2的自复位耗能支撑分解示意图。
31.图8是本发明实施例1和实施例2的自复位耗能支撑与底部抗拔件连接示意图，其中，实施例1的自复位耗能支撑与顶部和底部的抗拔件连接类似。
32.图9是本发明实施例1和实施例2的自复位耗能支撑与底部抗拔件连接分解示意图。
33.图10为本发明实施例2的一种人字交叉式自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体的波纹钢板与龙骨连接螺钉布置示意图。
34.图11是本发明实施例2的一种人字交叉式自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体示意图。
35.图12是本发明实施例2的一种人字交叉式自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体分解示意图。
36.图13是本发明实施例2的自复位耗能支撑与顶部抗拔件连接示意图。
37.图14是本发明实施例2的自复位耗能支撑与顶部抗拔件连接分解示意图。
38.图中：
39.1-墙体龙骨，1a-边立柱，1b-上下导轨，1c-中立柱，2-墙体面板，3-自复位耗能支撑单元，3a-外槽，3b-h型钢，3c-碟形弹簧组，3d-螺纹圆钢，3e-高强螺栓，3f-花篮螺栓，3g-杆端轴承，3h-摩擦板，3i-伸缩杆，4-抗剪螺栓，5-抗拔件，6-自攻螺钉，7-卡槽螺栓。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例1：
42.参阅图1～9，本实施例提供了一种内置对角自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体，该墙体可用于中高层冷弯型钢建筑领域中。该冷弯型钢剪力墙体主要是由墙体龙骨1、墙体面板2以及自复位耗能支撑单元3三部分组成的，除上述组成部分外，还有抗剪螺栓4、抗拔件5、自攻螺钉6和卡槽螺栓7，这些部分主要用于墙体内部以及墙体间的连接。
43.具体结合附图1～5，墙体龙骨1主要是由边立柱1a、上下导轨1b以及中立柱1c组成的，其边立柱1a和中立柱1c均采用c型钢，边立柱1a为两个c型钢背靠背并采用自攻螺钉6连接而成的，中立柱1c为单根c型钢，在中立柱腹板的中间位置留有开口，是为了自复位耗能支撑单元3中螺纹圆钢3d交叉通过；上下导轨1b采用u型钢，其截面与立柱的c型钢为配套截
面，边立柱1a和中立柱1c与上下导轨1b均采用自攻螺钉6连接固定。墙体面板2采用波纹钢板，同样采用自攻螺钉6与墙体龙骨1连接到一起形成蒙皮效应来抵抗横向荷载。
44.如图6～9所示，自复位耗能支撑单元3是由外槽3a、h型钢3b、碟形弹簧组3c、螺纹圆钢3d、高强螺栓3e、花篮螺栓3f、杆端轴承3g、摩擦板3h以及伸缩杆3i组成的。摩擦片3h固定h型钢3b两个翼缘上以及外槽3a内侧，在外槽3a两侧通过八个高强螺栓3e将h型钢3b与外槽3a夹紧，螺栓可在外槽3a的螺栓滑道内左右滑动，通过高强螺栓3e施加一定的预压力既将h型钢3b与外槽3a固定到一起，又可调节支撑的摩擦力的大小。螺纹圆钢3d一侧焊接在外槽3a外侧，另一侧的连接杆焊接在h型钢3b的腹板上，一是便于与螺纹圆钢3d相连，二是为了使摩擦复位单元3实现可拉、压功能。碟形弹簧组3c是分别在伸缩杆3i和螺纹圆钢3d上串联起来，个数根据所需摩擦滑移行程来确定的，碟形弹簧组3c分为左右两部分，分别放置在h型钢3b的腹板与外槽3a之间，其伸缩杆3i和螺纹圆钢3d还有限制碟形弹簧移动的作用，以防出现错位滑移。螺纹圆钢3d、花篮螺栓3f、杆端轴承3g三部分形成连接组合，且分为上下两部分；通过调节花篮螺栓3f可以调节螺纹圆钢3d的长度，从而使自复位耗能支撑单元3合适地安装到冷弯型钢剪力墙的对角上；其杆端轴承3g与墙体的抗拔件5上的卡槽螺杆7连接并被卡住，从而使自复位耗能支撑单元3在一定范围内具有旋转功能。
45.在剪力墙体对角处布置四个抗拔件5，两者之间通过多颗自攻螺钉6进行连接固定，在抗拔件5两侧面留有小圆孔来固定卡槽螺杆7，在抗拔件5的底端也留有大圆孔用放置抗剪螺栓4。其抗剪螺栓4与建筑基础或者其他墙体的上下导轨1b连接固定到一起，从而使冷弯型钢剪力墙发挥抵抗横向荷载作用。
46.上述实施例中的内置对角自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体的具体施工步骤如下：
47.s1、根据实际设计尺寸要求，选择c型钢、u型钢、抗拔件截面尺寸，确定自攻螺钉和高强螺栓的大小、间距、端距，制作抗拔件、边立柱、中立柱以及上下导轨，并在上下导轨和抗拔件上提前预留螺栓孔；
48.s2、将边立柱、中立柱以及上下导轨采用自攻螺钉进行拼接，组装成冷弯型钢龙骨框架，并通过自攻螺钉将抗拔件固定到剪力墙龙骨框架的四个对角处；
49.s3、将加工成型的外槽、h型钢、碟形弹簧组、螺纹圆钢、高强螺栓、花篮螺栓、杆端轴承、摩擦板以及伸缩杆等构件，在工程完成定位、前期连接、预留孔和防腐防火处理工作。
50.s4、将螺纹圆钢、花篮螺栓、杆端轴承组装两套，将其中一套与外槽焊接，而另一套和伸缩杆分别与h型钢的腹板进行焊接，通过结构胶将摩擦板固定到h型钢的两个翼缘上以及外槽的内侧，再将两个碟簧组分别横穿伸缩杆和螺纹圆钢上，最后将高强螺栓穿过h型钢的预留孔以及外槽的螺栓滑道，并通过调节高强螺栓的预紧力来控制自复位耗能支撑的摩擦力，来实现自复位且耗能的作用，至此完成自复位耗能支撑的安装。
51.s5、在抗拔件的两侧安装卡槽螺栓，并通过旋转花篮螺栓来调节自复位耗能支撑的整体长度，将自复位耗能支撑的杆端轴承横穿抗拔件的卡槽螺栓，调节卡槽螺栓上的螺母使自复位耗能支撑与剪力墙龙骨处于平行状态；
52.s6、重复s4、s5步骤操作，完成自复位耗能支撑在剪力墙对角布置的拼装；
53.s7、最后实际尺寸需要，在组装好的剪力墙龙骨上采用自攻螺钉将波纹钢板固定到一起，形成完整的冷弯型钢剪力墙体；
54.s8、冷弯型钢剪力墙完成后，在上下导轨的抗拔件底部通过抗剪螺栓与基础或者其他层的墙体连接，从而使冷弯型钢剪力墙连接组装到一起，完成冷弯型钢结构整体安装。
55.实施例2：
56.参阅图10～14所示，本实施例提供了一种人字交叉式自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体，该墙体可用于中高层冷弯型钢建筑领域中。该冷弯型钢剪力墙体主要是由墙体龙骨1、墙体面板2以及自复位耗能支撑单元3三部分组成的，除上述组成部分外，还有抗剪螺栓4、抗拔件5、自攻螺钉6和卡槽螺栓7，这些部分主要用于墙体内部以及墙体间的连接。
57.墙体龙骨1主要是由边立柱1a、上下导轨1b以及中立柱1c组成的，其边立柱1a和中立柱1c均采用c型钢，边立柱1a为两个c型钢背靠背并采用自攻螺钉6连接而成的，中立柱1c为单根c型钢，上下导轨1b采用u型钢，其截面与立柱的c型钢为配套截面，边立柱1a和中立柱1c与上下导轨1b均采用自攻螺钉6连接固定。墙体面板2采用波纹钢板，同样采用自攻螺钉6与墙体龙骨1连接到一起形成蒙皮效应来抵抗横向荷载。
58.参考图6和图7，自复位耗能支撑单元3是由外槽3a、h型钢3b、碟形弹簧组3c、螺纹圆钢3d、高强螺栓3e、花篮螺栓3f、杆端轴承3g、摩擦板3h以及伸缩杆3i组成的。摩擦片3h固定在h型钢3b两个翼缘上以及外槽3a内侧，在外槽3a两侧通过八个高强螺栓3e将h型钢3b与外槽3a夹紧，螺栓可在外槽3a的螺栓滑道内左右滑动，通过高强螺栓3e施加一定的预压力既将h型钢3b与外槽3a固定到一起，又可调节支撑的摩擦力的大小。螺纹圆钢3d一侧焊接在外槽3a外侧，另一侧的连接杆焊接在h型钢3b的腹板上，一是便于与螺纹圆钢3d相连，二是为了使摩擦复位单元3实现可拉、压功能。碟形弹簧组3c是分别在伸缩杆3i和螺纹圆钢3d上串联起来，个数根据所需摩擦滑移行程来确定的，碟形弹簧组3c分为左右两部分，分别放置在h型钢3b的腹板与外槽3a之间，其伸缩杆3i和螺纹圆钢3d还有限制碟形弹簧移动的作用，以防出现错位滑移。螺纹圆钢3d、花篮螺栓3f、杆端轴承3g三部分形成连接组合，且分为上下两部分；通过调节花篮螺栓3f可以调节螺纹圆钢3d的长度，从而使自复位耗能单元3合适地安装到冷弯型钢剪力墙的上；其杆端轴承3g与墙体的抗拔件5上卡槽螺杆7连接并被卡住，从而使自复位耗能支撑单元3在一定范围内具有旋转功能，其自复位耗能单元3与底部和顶部抗拔件5连接一致。
59.在剪力墙体底部角部和顶部中间立柱1c两侧分别布置两个抗拔件5，底部的抗拔件5通过多颗自攻螺钉6与边立柱1a连接固定，顶部两个抗拔件采用螺栓4将两者固定起来，在抗拔件5两侧留有小圆孔来固定卡槽螺杆7，在抗拔件5的底端也留有大圆孔用放置抗剪螺栓4。其抗剪螺栓4与建筑基础或者其他墙体的上下导轨1b连接固定到一起，从而使冷弯型钢剪力墙发挥抵抗横向荷载作用。
60.上述实施例中的人字交叉式自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体的具体施工步骤如下：
61.s1、根据实际设计尺寸要求，选择c型钢、u型钢、抗拔件截面尺寸，确定自攻螺钉和高强螺栓的大小、间距、端距，制作抗拔件、边立柱、中立柱以及上下导轨，并在上下导轨和抗拔件上提前预留螺栓孔；
62.s2、将边立柱、中立柱以及上下导轨采用自攻螺钉进行拼接，组装成冷弯型钢龙骨框架，分别通过自攻螺钉和螺栓将抗拔件固定到剪力墙龙骨框架的底部和顶部；
63.s3、将加工成型的外槽、h型钢、碟形弹簧组、螺纹圆钢、高强螺栓、花篮螺栓、杆端
轴承、摩擦板以及伸缩杆等构件，在工程完成定位、前期连接、预留孔和防腐防火处理工作。
64.s4、将螺纹圆钢、花篮螺栓、杆端轴承组装两套，将其中一套与外槽焊接，而另一套和伸缩杆分别与h型钢的腹板进行焊接，通过结构胶将摩擦板固定到h型钢的两个翼缘上以及外槽的内侧，再将两个碟簧组分别横穿伸缩杆和螺纹圆钢上，最后将高强螺栓穿过h型钢的预留孔以及外槽的螺栓滑道，并通过调节高强螺栓的预紧力来控制自复位耗能支撑的摩擦力，来实现自复位且耗能的作用，至此完成自复位耗能支撑的安装。
65.s5、在抗拔件的两侧安装卡槽螺栓，并通过旋转花篮螺栓来调节自复位耗能支撑的整体长度，将自复位耗能支撑的杆端轴承横穿抗拔件的卡槽螺栓，调节卡槽螺栓上的螺母使自复位耗能支撑与剪力墙龙骨处于平行状态；
66.s6、重复s4、s5步骤操作，完成自复位耗能支撑在剪力墙内拼装；
67.s7、最后实际尺寸需要，在组装好的剪力墙龙骨上采用自攻螺钉将波纹钢板固定到一起，形成完整的冷弯型钢剪力墙体；
68.s8、冷弯型钢剪力墙完成后，在上下导轨的抗拔件的底部通过抗剪螺栓与基础或者其他层的墙体连接，从而使冷弯型钢剪力墙连接组装到一起，完成冷弯型钢结构整体安装。
69.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
70.1、将自复位耗能装置和冷弯型钢剪力墙组装到一起抵抗地震荷载，提高剪力墙的竖向和横向承载力，优化了墙体的耗能和变形能力，减少地震给冷弯型钢结构造成的破坏，从而降低财产的损失。
71.2、自复位耗能装置采用的碟簧组和摩擦板，两者的安装和更换简单，而且当部分构件损坏时，可将其个别构件进行拆卸更换，这最大程度地降低后期的维修费用。
72.3、墙体在实际工程中可根据实际情况随意改变墙体整体的大小，同时自复位耗能支撑通过调节花篮螺栓来适应墙体的尺寸，这不仅便于工厂流水线预制加工，而且可满足各种冷弯型钢结构要求，不受限制，构件在工厂实现标准化生产，保证生产精度和效率，节约人力资源，极大地推进冷弯型钢结构产业化和装配化的实现。
73.4、本发明的内置对角或人字交叉式自复位耗能支撑的冷弯型钢剪力墙体全部材料采用钢，不仅具有强度高、实用性强，而且具有保温防火、集成化、装配化程度高以及绿色环保等优点。
74.本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。