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多维耗能减震型冷弯薄壁型 钢结构住宅体系

阅读：1060发布：2020-05-17

专利汇可以提供多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，该减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系包括底导轨、顶导轨、水平横撑、墙柱、耗能斜撑中部、耗能斜撑屈服段、耗能斜撑端部、刚性斜撑、自攻螺钉、摩擦垫片、覆面板、桁架上弦杆、桁架下弦杆、桁架柱、桁架斜撑、化学螺栓弹簧、螺栓弹簧、质量钢板、波纹钢板、钢筋网片、轻质混凝土板。波纹板- 轻质混凝土 -化学螺栓弹簧-螺栓弹簧-质量钢板共同组成了调谐质量耗能装置，有效提高冷弯薄壁型钢结构住宅体系楼盖系统的耗能减震能力。该结构体系的工厂化和集成化的模式突出，施工速度快，集轻质高强与耗能减震优势于一身，具有非常广阔的应用前景。，下面是多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系专利的具体信息内容。

权利要求

1.多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：
底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)通过自攻螺钉(9)相连组成冷弯薄壁型钢结构住宅墙体，自攻螺钉(9)与构件之间内衬摩擦垫片(10)，摩擦垫片(10)采用与型钢有较大摩擦系数的黄铜；摩擦垫片(10)与自攻螺钉(9)和相应构件之间可产生摩擦力；
冷弯薄壁型钢结构住宅墙体中的耗能斜撑为五段式的构造方式，由耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)组成，使用三种不同屈服强度的钢材；耗能斜撑端部(7)使用高强钢，耗能斜撑中部(5)使用普通钢，耗能斜撑屈服段(6)使用软钢，同时耗能斜撑屈服段(6)腹板部位均匀开椭圆孔；
质量钢板(18)上表面与波纹钢板(19)之间通过化学螺栓弹簧(16)相连，质量钢板(18)悬吊于冷弯薄壁型钢桁架体系下方；质量钢板(18)之间通过焊接成为一个整体，焊接在一起的质量钢板(18)侧表面与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体顶导轨(2)部位通过螺栓弹簧(17)相连；化学螺栓弹簧(16)为化学螺栓和弹簧的连接组合体，螺栓弹簧(17)为普通螺栓和弹簧的连接组合体；若干化学螺栓弹簧(16)和若干螺栓弹簧(17)均匀布置，并与质量钢板(18)、波纹钢板(19)、轻质混凝土板(21)组合成能一个完整的调谐质量耗能体系，在发生地震时多维调谐减震。
2.根据权利要求1所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：底导轨(1)、顶导轨(2)为壁厚为1.4mm-1.8mm 的冷弯薄壁U型钢；水平横撑(3)、墙柱(4)、耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)、刚性斜撑(8)为壁厚为1.0mm-1.2mm的冷弯薄壁C型钢；底导轨(1)、顶导轨(2)水平横撑(3)、墙柱(4)、刚性斜撑(8)的冷弯薄壁型钢的屈服强度为295MPa-550MPa；各冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的两侧，一侧设置单墙柱(4)，另一侧设置双墙柱(4)；
摩擦垫片(10)选用的材质与型钢之间在无润滑条件下的滑动摩擦系数大于0.17。
3.根据权利要求1所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：冷弯薄壁型钢结构住宅墙体中的耗能斜撑为五段式的构造方式，排列顺序为耗能斜撑端部(7)-耗能斜撑屈服段(6)-耗能斜撑中部(5)-耗能斜撑屈服段(6)-耗能斜撑端部(7)，各段之间连接方式为焊接；耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)分别使用三种不同屈服强度的钢材，耗能斜撑屈服段(6)选用软钢，软钢的屈服强度选用100MPa-
225MPa，耗能斜撑中部(5)选用普钢，普钢的屈服强度选用235MPa-275MPa，耗能斜撑端部(7)选用高强钢，高强钢的屈服强度选用345MPa-390MPa；耗能斜撑屈服段(6)的腹板部位均匀开椭圆孔，单行椭圆孔短边直径总和为耗能斜撑屈服段(6)腹板宽度的1/10-1/4，单列椭圆孔长边直径总和为耗能斜撑屈服段(6)腹板长度的2/5-7/10；
由耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)组成的耗能斜撑在于利用开孔耗能斜撑屈服段(6)易产生弯曲塑性变形，耗能能力强的特点，使耗能斜撑起到耗能减震的作用；耗能斜撑端部(7)可减轻节点的破坏，同时提高耗能斜撑屈服段(6)的耗能能力；
冷弯薄壁型钢结构住宅墙体中上部耗能斜撑与下部耗能斜撑呈K型分布，上部耗能斜撑与水平横撑(3)和墙柱(4)使用自攻螺钉(9)相连，下部耗能斜撑与底导轨(1)和墙柱(4)使用自攻螺钉(9)相连。
4.根据权利要求1所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：刚性斜撑(8)位于门窗洞口上下部位，可有效提高开洞口墙体的刚度；刚性斜撑(8)与底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)采用自攻螺钉(9)相连。
5.根据权利要求1所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：内外覆面板(11)与底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)的内外侧通过自攻螺钉(9)相连；覆面板(11)使用10mm-20mm的OSB板、硅酸钙板、石膏板；覆面板(11)与墙体骨架连接的螺钉间距为150mm-180mm。
6.根据权利要求1所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：冷弯薄壁型钢桁架体系由纵向桁架和横向桁架组成，桁架上弦杆(12)和桁架下弦杆(13)壁厚为1.6mm-2.5mm的冷弯薄壁U型钢；桁架柱(14)、桁架斜撑(15)为壁厚为1.0mm-1.5mm的冷弯薄壁C型钢；桁架中的冷弯薄壁型钢强度均为345MPa-550MPa；桁架上弦杆(12)、桁架下弦杆(13)、桁架柱(14)、桁架斜撑(15)之间的连接均采用自攻螺钉(9)；纵向桁架在冷弯薄壁型钢框架长度方向均匀布置，纵向桁架长度与冷弯薄壁型钢住宅框架宽度相同，纵向桁架之间在端部布置横向桁架，纵向桁架之间的间距为700mm-900mm；纵向桁架的桁架边柱(14)的翼缘与横向桁架的桁架边柱(14)的腹板通过自攻螺钉(9)相连；纵向桁架和横向桁架的桁架下弦杆(13)与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的顶导轨(2)腹板通过自攻螺钉(9)相连。
7.根据权利要求1所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：组合减震楼盖中，波纹钢板(19)通过自攻螺钉(9)与桁架上弦杆(12)相连；在波纹钢板(19)上布置钢筋网片(20)，在钢筋网片(20)上现浇轻质混凝土板(21)；波纹钢板(19)厚度为
1.5mm-3mm，屈服强度为235MPa。
8.根据权利要求1所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：若干质量钢板(18)通过若干化学螺栓弹簧(16)悬吊于桁架体系下方，化学螺栓弹簧(16)上端通过化学螺栓与波纹钢板(19)和轻质混凝土板(21)相连，化学螺栓弹簧(16)下端与质量钢板(18)的上表面焊接相连；若干质量钢板(18)之间通过焊接连接为一块质量钢板(18)；焊接在一起的质量钢板(18)侧表面通过螺栓弹簧(17)与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的顶导轨(2)翼缘和内覆面板(11)相连，墙体一侧螺栓弹簧(17)通过螺栓与墙体相连，质量钢板(18)一侧则通过焊接与螺栓弹簧(17)相连；质量钢板(18)的厚度为2mm-4mm，钢材的屈服强度为Q235；化学螺栓弹簧(16)为化学螺栓和弹簧的连接组合体，螺栓弹簧(17)为普通螺栓和弹簧的连接组合体；化学螺栓弹簧(16)与螺栓弹簧(17)中螺栓的型号为M10-M16；化学螺栓弹簧(16)布置于纵向桁架之间的中间部位，纵向间距为500mm-700mm，且化学螺栓弹簧(16)连接于波纹钢板(19)的波峰处；螺栓弹簧(17)之间的间距为900mm-1100mm。
9.根据权利要求1所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，其特征在于：质量钢板(18)与波纹钢板(19)之间根据冷弯薄壁型钢桁架体系的高度设置化学螺栓弹簧(16)的长度与刚度，质量钢板(18)与冷弯薄壁型钢桁架体系之间有间隙；质量钢板(18)与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体设置与化学螺栓弹簧(16)的长度与刚度相同的螺栓弹簧(17)；
化学螺栓弹簧(16)-螺栓弹簧(17)-质量钢板(18)-波纹钢板(19)-轻质混凝土板(21)组成的调谐质量耗能装置，调谐质量为冷弯薄壁型钢结构住宅总质量的2％-10％。

说明书全文

多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系

技术领域

[0001] 本发明涉及一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，属于装配式轻钢结构减震控制和建筑技术领域，尤其是指冷弯薄壁型钢结构住宅体系通过各种减震装置降低在风荷载及地震作用下结构对动力的响应，达到多维减震耗能的效果。

背景技术

[0002] 冷弯薄壁型钢结构住宅体系所使用的主要构件来源于冷轧热镀锌钢板，其是钢板或带钢在冷状态下弯曲成的各种断面形状的成品钢材，属于种高效截面钢材，主要的形状是C型或者是U型。冷弯薄壁型钢结构住宅体系主要是由屋盖、楼盖、外墙体、内部隔墙和楼梯等组成，屋盖和楼盖承受竖向荷载，墙体则承受水平荷载和竖向荷载。冷弯薄壁型钢结构住宅体系具有施工速度快、布局灵活、造型种类多、施工环境好、污染小、整体自重较轻和产业化程度高等优点，是符合可持续发展的节能环保住宅体系，具有广阔的研究前景。由于冷弯薄壁型钢结构住宅建造数量逐步增加，同时也向多高层住宅的广泛推广，但是其抗震能力的不足导致其在建设高层住宅时可靠性会降低，尤其是在强震区，只能用于低层结构，无法满足要求，若在抗震烈度设防较高地区应用冷弯薄壁型钢结构住宅体系，需要借助减震技术来提高其耗能能力，因此冷弯薄壁型钢结构住宅体系在减震控制方面的研究亟需开展。

[0003] 结构的减震控制是通过在结构内设置耗能构件或耗能减震装置等子系统，为结构提供较大的耗能机制来抵御地震产生的荷载，增加结构的抗震能力，有效减小结构的地震反应。按照有无外部能源输入，结构减震控制技术可分为主动控制、被动控制、半主动控制、混合控制等几种，其中，被动控制技术按照不同的减震机理又可分为消能阻尼器、调谐减震、基础隔震等，常见的减震装置也可分为调谐减震装置、摩擦减震装置、金属阻尼减震装置等。

[0004] 由于在冷弯薄壁型钢结构住宅体系中使用耗能减震装置的研究非常的少，而且大多数的减震耗能研究也是在一维或者是二维方向上，同时冷弯薄壁型钢结构住宅体系构件的内部空间非常的有限，因此如何在保证冷弯薄壁型钢结构住宅体系不改变其构造形式的前提下，又能通过增加耗能装置提高其在多维方向上的减震性能是亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 为了提高冷弯薄壁型钢结构住宅体系在地震作用下的减震耗能能力，本发明提供了一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，采用的是摩擦耗能、软钢耗能和调谐耗能等方式，既能实现在三维方向上的耗能减震，也不占据住宅有效使用面积。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

[0007] 多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，主要包括：底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)、耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)、刚性斜撑(8)、自攻螺钉(9)、摩擦垫片(10)、覆面板(11)、桁架上弦杆(12)、桁架下弦杆(13)、桁架柱(14)、桁架斜撑(15)、化学螺栓弹簧(16)、螺栓弹簧(17)、质量钢板(18)、波纹钢板(19)、钢筋网片(20)、轻质混凝土板(21)。

[0008] 冷弯薄壁型钢结构住宅墙体中的底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)通过自攻螺钉(9)相连，自攻螺钉(9)与构件之间内衬摩擦垫片(10)，摩擦垫片(10)采用与型钢有较大摩擦系数的黄铜；摩擦垫片(10)与自攻螺钉(9)和相应构件之间可产生摩擦力，有效实现摩擦耗能减震。

[0009] 冷弯薄壁型钢结构住宅墙体中的耗能斜撑为五段式的构造方式，由耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)组成，使用三种不同屈服强度的钢材；耗能斜撑端部(7)使用高强钢，耗能斜撑中部(5)使用普通钢，耗能斜撑屈服段(6)使用软钢，同时耗能斜撑屈服段(6)腹板部位均匀开椭圆孔，利用开孔耗能斜撑屈服段(6)易产生弯曲塑性变形、耗能能力强的特点，使耗能斜撑起到耗能减震的作用。

[0010] 质量钢板(18)上表面与波纹钢板(19)之间通过化学螺栓弹簧(16)相连，质量钢板(18)悬吊于冷弯薄壁型钢桁架体系下方；质量钢板(18)之间通过焊接成为一个整体，焊接在一起的质量钢板(18)侧表面与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体顶导轨(2)部位通过螺栓弹簧(17)相连；化学螺栓弹簧(16)为化学螺栓和弹簧的连接组合体，螺栓弹簧(17)为普通螺栓和弹簧的连接组合体；若干化学螺栓弹簧(16)和若干螺栓弹簧(17)均匀布置，并与质量钢板(18)、波纹钢板(19)、轻质混凝土板(21)组合成能一个完整的调谐质量耗能体系，在发生地震时实现多维的调谐减震效果。

[0011] 冷弯薄壁型钢结构住宅墙体中的底导轨(1)、顶导轨(2)为壁厚为1.4mm-1.8mm的冷弯薄壁U型钢；水平横撑(3)、墙柱(4)、耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)、刚性斜撑(8)为壁厚为1.0mm-1.2mm的冷弯薄壁C型钢；底导轨(1)、顶导轨(2)水平横撑(3)、墙柱(4)、刚性斜撑(8)的冷弯薄壁型钢的屈服强度为295MPa-550MPa。

[0012] 各冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的两侧，一侧设置单墙柱(4)，另一侧设置双墙柱(4)；墙体之间通过过自攻螺钉相连，一面墙的双柱与另一面墙的单柱一侧相连。

[0013] 各底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)之间相互连接组成冷弯薄壁型钢结构住宅墙体框架，在框架中布置耗能斜撑提高其刚度和耗能能力。

[0014] 各底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)之间采用自攻螺钉(9)内衬摩擦垫片(10)的连接方式相连，摩擦垫片(10)选用的材质与型钢之间在无润滑条件下的滑动摩擦系数应大于0.17，发生地震时，节点会发生转动，利用自攻螺钉(9)、摩擦垫片(10)与冷弯薄壁型钢构件之间的转动摩擦实现耗能，减小节点的剪切破坏，提高冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的抗剪承载力。

[0015] 耗能斜撑为五段式的构造方式，排列顺序为耗能斜撑端部(7)-耗能斜撑屈服段(6)-耗能斜撑中部(5)-耗能斜撑屈服段(6)-耗能斜撑端部(7)，各段之间连接方式为焊接。

[0016] 耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)分别使用三种不同屈服强度的钢材，耗能斜撑屈服段(6)选用软钢，软钢的屈服强度可选用100MPa-225MPa，耗能斜撑中部(5)选用普钢，普钢的屈服强度可选用235MPa-275MPa，耗能斜撑端部(7)选用高强钢，高强钢的屈服强度可选用345MPa-390MPa。

[0017] 耗能斜撑屈服段(6)的腹板部位均匀开椭圆孔，单行椭圆孔短边直径总和为耗能斜撑屈服段(6)腹板宽度的1/10-1/4，单列椭圆孔长边直径总和为耗能斜撑屈服段(6)腹板长度的2/5-7/10。

[0018] 由耗能斜撑中部(5)、耗能斜撑屈服段(6)、耗能斜撑端部(7)组成的耗能斜撑在于利用开孔耗能斜撑屈服段(6)易产生弯曲塑性变形，耗能能力强的特点，使耗能斜撑起到耗能减震的作用；耗能斜撑端部(7)可减轻节点的破坏，同时提高耗能斜撑屈服段(6)的耗能能力。

[0019] 冷弯薄壁型钢结构住宅墙体中上部耗能斜撑与下部耗能斜撑呈K型分布，上部耗能斜撑与水平横撑(3)和墙柱(4)使用自攻螺钉(9)相连，下部耗能斜撑与底导轨(1)和墙柱(4)使用自攻螺钉(9)相连。

[0020] 刚性斜撑(8)位于门窗洞口上下部位，可有效提高开洞口墙体的刚度；刚性斜撑(8)与底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)采用自攻螺钉(9)相连。

[0021] 内外覆面板(11)与底导轨(1)、顶导轨(2)、水平横撑(3)、墙柱(4)的内外侧通过自攻螺钉(9)相连；覆面板(11)可使用10mm-20mm的OSB板、硅酸钙板、石膏板；覆面板(11)与墙体骨架连接的螺钉间距为150mm-180mm。

[0022] 冷弯薄壁型钢桁架体系由纵向桁架和横向桁架组成，桁架中的桁架上弦杆(12)和桁架下弦杆(13)壁厚为1.6mm-2.5mm的冷弯薄壁U型钢；桁架柱(14)、桁架斜撑(15)为壁厚为1.0mm-1.5mm的冷弯薄壁C型钢；桁架中的冷弯薄壁型钢强度均为345MPa-550MPa；桁架上弦杆(12)、桁架下弦杆(13)、桁架柱(14)、桁架斜撑(15)之间的连接均采用自攻螺钉(9)。

[0023] 纵向桁架在冷弯薄壁型钢框架长度方向均匀布置，纵向桁架长度与冷弯薄壁型钢住宅框架宽度相同；纵向桁架之间在端部布置横向桁架，纵向桁架之间的间距为700mm-900mm；纵向桁架的桁架边柱(14)的翼缘与横向桁架的桁架边柱(14)的腹板通过自攻螺钉(9)相连；纵向桁架和横向桁架的桁架下弦杆(13)与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的顶导轨(2)腹板通过自攻螺钉(9)相连。

[0024] 波纹钢板(19)通过自攻螺钉(9)与桁架上弦杆(12)相连；在波纹钢板(19)上布置钢筋网片(20)，在钢筋网片(20)上现浇轻质混凝土板(21)；波纹钢板(19)厚度为1.5mm-3mm，屈服强度为235MPa。

[0025] 若干质量钢板(18)通过若干化学螺栓弹簧(16)悬吊于桁架体系下方，化学螺栓弹簧(16)上端通过化学螺栓与波纹钢板(19)和轻质混凝土板(21)相连，化学螺栓弹簧(16)下端与质量钢板(18)的上表面焊接相连；若干质量钢板(18)之间通过焊接连接为一块质量钢板(18)；焊接在一起的质量钢板(18)侧表面通过螺栓弹簧(17)与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的顶导轨(2)翼缘和内覆面板(11)相连，墙体一侧螺栓弹簧(17)通过螺栓与墙体相连，质量钢板(18)一侧则通过焊接与螺栓弹簧(17)相连。

[0026] 质量钢板(18)的厚度为2mm-4mm，钢材的屈服强度为Q235；化学螺栓弹簧(16)为化学螺栓和弹簧的连接组合体，螺栓弹簧(17)为普通螺栓和弹簧的连接组合体；化学螺栓弹簧(16)与螺栓弹簧(17)中螺栓的型号为M10-M16；化学螺栓弹簧(16)布置于纵向桁架之间的中间部位，纵向间距为500mm-700mm，且化学螺栓弹簧(16)连接于波纹钢板(19)的波峰处；单面墙体分布的螺栓弹簧(17)之间的间距为900mm-1100mm。

[0027] 质量钢板(18)与波纹钢板(19)之间根据冷弯薄壁型钢桁架体系的高度设置化学螺栓弹簧(16)的长度与刚度，质量钢板(18)与冷弯薄壁型钢桁架体系之间有一定的间隙；质量钢板(18)与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体设置与化学螺栓弹簧(16)的长度与刚度大致相同的螺栓弹簧(17)；化学螺栓弹簧(16)-螺栓弹簧(17)-质量钢板(18)-波纹钢板(19)-轻质混凝土板(21)组成的调谐质量耗能装置，调谐质量为冷弯薄壁型钢结构住宅总质量的
2％-10％，其整体频率与冷弯薄壁型钢结构住宅体系大致相同，在发生地震时，实现多维耗能减震的效果。

[0028] 与现有技术相比，本发明的优点如下：

[0029] 1)本发明中一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，在不改变原有冷弯薄壁型钢结构住宅体系构造形式基础之上，通过改变部分构件材料，以及增设部分耗能减震装置和构件来实现冷弯薄壁型钢结构住宅体系的耗能减震。

[0030] 2)本发明中一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，通过改变原有体系中的刚性斜撑的锻造形式，采用五段式构造方式，既可以通过开孔软钢的塑性变形能力强，增加其耗能能力，又可以通过耗能斜撑端部的高强钢提高节点刚度和软钢部位的塑性变形能力，同时也不改变节点使用自攻螺钉的连接方式。

[0031] 3)本发明中一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，通过在自攻螺钉与墙体构件之间增设黄铜摩擦垫片，由于黄铜与型钢之间有较大滑动摩擦系数，可进一步提升其摩擦耗能能力，使节点的抗剪承载力得到有效增加。

[0032] 4)本发明中一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，通过在楼盖系统中安装由若干螺栓弹簧、若干化学螺栓弹簧和质量钢板组合成的调谐质量减震装置，可以在地震时实现多维的耗能减震；同时竖向的化学螺栓弹簧位于冷弯薄壁型钢桁架体系的空隙处，节省空间。

[0033] 5)本发明中一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，在结构的墙体和楼盖均设置有不同形式的调谐质量减震装置，同时可以通过控制摩擦垫片材质、弹簧刚度和数量、耗能斜撑中钢材的型号及长度，使本发明适用于不同的抗震等级。

[0034] 6)本发明中一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系，构造简单，安装方便，符合装配式建筑特点，不占据可利用空间，成本低，工厂化程度高。附图说明

[0035] 图1为本发明的结构三维效果图；

[0036] 图2为本发明的开窗洞冷弯薄壁型钢结构住宅墙体结构示意图；

[0037] 图3为本发明的开门洞冷弯薄壁型钢结构住宅墙体结构示意图；

[0038] 图4为本发明的墙柱与顶导轨；耗能斜撑与墙柱的连接示意图；

[0039] 图5为本发明的耗能斜撑示意图；

[0040] 图6为本发明的冷弯薄壁型钢结构住宅墙体之间连接方式示意图；

[0041] 图7为本发明的冷弯薄壁型钢桁架体系结构示意图；

[0042] 图8为本发明的冷弯薄壁型钢桁架体系与冷弯薄壁型钢减震墙体连接示意图；

[0043] 图9为本发明的组合减震楼盖结构示意图；

[0044] 图10为图9的A-A剖视图。

[0045] 图中：1—底导轨、2—顶导轨、3—水平横撑、4—墙柱、5—耗能斜撑中部、6—耗能斜撑屈服段、7—耗能斜撑端部、8—刚性斜撑、9—自攻螺钉、10—摩擦垫片、11—覆面板、12—桁架上弦杆、13—桁架下弦杆、14—桁架柱、15—桁架斜撑、16—化学螺栓弹簧、17—螺栓弹簧、18—质量钢板、19—波纹钢板、20—钢筋网片、21—轻质混凝土板。

具体实施方式

[0046] 实施例1：

[0047] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：

[0048] 如图1所示，是本发明一种多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系的实施例，其主要包括：底导轨1、顶导轨2、水平横撑3、墙柱4、耗能斜撑中部5、耗能斜撑屈服段6、耗能斜撑端部7、刚性斜撑8、自攻螺钉9、摩擦垫片10、覆面板11、桁架上弦杆12、桁架下弦杆13、桁架柱14、桁架斜撑15、化学螺栓弹簧16、螺栓弹簧17、质量钢板18、波纹钢板19、钢筋网片20和轻质混凝土板21。

[0049] 具体实施步骤如下：

[0050] 1)本发明所述的多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系包括四面冷弯薄壁型钢墙体、冷弯薄壁型钢桁架体系和组合减震楼盖，住宅平面尺寸为4.2m×3.6m，层高为3.0m，单层，分别在四面冷弯薄壁型钢墙体和组合减震楼盖中设置摩擦耗能装置、软钢耗能装置和调谐耗能装置来实现冷弯薄壁型钢结构住宅体系的多维耗能减震。

[0051] 2)冷弯薄壁型钢减震墙体中的顶导轨、底导轨截面形式为U型钢，尺寸为92.2mm×41.3mm×1.6mm，屈服强度为Q350；水平横撑、墙柱、刚性斜撑截面形式为C型钢，尺寸为89mm×41.3mm×10mm×1mm，屈服强度为Q350；覆面板为OSB板，厚度为12mm。

[0052] 3)底导轨、顶导轨、水平横撑、墙柱之间通过自攻螺钉内衬摩擦垫片方式相连，摩擦垫片材料为与型钢之间在无润滑条件下的滑动摩擦系数为0.19的黄铜，黄铜摩擦垫片与自攻螺钉和构件之间可产生摩擦力，实现摩擦耗能减震。其他墙体型钢构件之间的连接均采用自攻螺钉连接；覆面板与墙体骨架之间采用自攻螺钉连接，螺钉间距位150mm。

[0053] 4)参考图5，耗能斜撑由三种不同屈服刚度的钢材采用五段式的构造形式锻造而成，截面形式截面形式为C型钢，尺寸为89mm×41.3mm×10mm×1mm；其中耗能斜撑中部选用普钢，屈服强度为Q235，耗能斜撑屈服段选用软钢，屈服强度为Q160，耗能斜撑端部选用高强钢，屈服强度为Q350；耗能斜撑中部、耗能斜撑屈服段、耗能斜撑端部的单段长度占耗能斜撑总长度的：2/5-3/5、2/5-1/2、1/6-1/5，各段钢材之间的连接采用焊接。在耗能斜撑屈服段的腹板部位均匀开椭圆孔，单行椭圆孔短边直径总和为耗能斜撑屈服段(6)腹板宽度的1/5，单列椭圆孔长边直径总和为耗能斜撑屈服段(6)腹板长度的3/5；开孔斜撑软钢具有易产生弯曲塑性变形，耗能能力强的特点，使耗能斜撑起到耗能减震的作用；耗能斜撑端部的高强钢可减轻节点的破坏，同时提高软钢部分的耗能能力。

[0054] 5)如图6所示，冷弯薄壁型钢结构住宅墙体之间通过自攻螺钉相连，一面墙的双柱与另一面墙的单柱一侧相连，发明所述自攻螺钉型号均为ST4.8级。

[0055] 6)参考图7-图8，冷弯薄壁型钢桁架体系包括纵向桁架和横向桁架组成，共有6个纵向桁架和10个横向桁架；纵向桁架在冷弯薄壁型钢框架长度方向均匀布置，纵向桁架长度与冷弯薄壁型钢框架宽度相同；纵向桁架之间在端部布置横向桁架；纵向桁架和横向桁架中的型钢构件均采用自攻螺钉相连，桁架之间连接采用自攻螺钉连接。

[0056] 7)参考图9-图10，组合减震楼盖包括若干螺栓弹簧、若干化学螺栓弹簧、波纹钢板、钢筋网片、混凝土板和若干质量钢板，若干质量钢板之间通过焊接成为一个整体，并通过若干化学螺栓弹簧悬吊于波纹钢板和桁架体系之下，焊接在一起的质量钢板的侧表面则通过若干螺栓弹簧与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的顶导轨部位相连。

[0057] 8)在冷弯薄壁型钢桁架体系之上依次铺设波纹钢板，波纹钢板通过自攻螺钉与桁架相连，在波纹钢板之上铺设钢筋网片，在钢筋网片上浇筑轻质混凝土。

[0058] 9)质量钢板型号为Q235，厚度为3mm；化学螺栓弹簧与质量钢板通过焊接连接，另一端则在波纹钢板波峰部位打入混凝土，通过化学螺栓相连，其中化学螺栓弹簧共均匀布置了30个，纵向间距为560mm；螺栓弹簧通过焊接与质量钢板侧表面相连，另一端与冷弯薄壁型钢结构住宅墙体的顶导轨翼缘和内覆面板相连，其中螺栓弹簧共均匀布置了18个，单面墙体分布的螺栓弹簧间距为970mm；化学螺栓弹簧是化学螺栓和弹簧的连接组合体，螺栓弹簧则为普通螺栓和弹簧的连接组合体，两种弹簧均可在任意弹簧生产厂家定制锻造而成，弹簧的刚度为200N/mm，螺栓的型号为M12。

[0059] 10)通过化学螺栓弹簧-螺栓弹簧-质量钢板-波纹钢板-轻质混凝土板组成的调谐质量减震装置，调谐质量为冷弯薄壁型钢结构住宅总质量的5％，调谐质量减震装置的整体频率与冷弯薄壁型钢结构住宅的整体频率一致，可有效实现冷弯薄壁型钢结构住宅体系的多维耗能减震。

[0060] 11)在冷弯薄壁型钢结构住宅体系中设置摩擦耗能、软钢耗能和调谐耗能等相应减震装置后，冷弯薄壁型钢结构住宅体系在小震下位移减震率为9.36％，中震下为16.89％，大震下为35.71％，证明摩擦耗能、软钢耗能和调谐耗能等相应减震装置可有效提高冷弯薄壁型钢结构住宅体系的抗震性能。

[0061] 以上为本发明的一个典型实施例，但本发明的实施不限于此。

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多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系

多维耗能减震型冷弯薄壁型钢结构住宅体系

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