CN101435231A - 叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叠合边框－钢撑－混凝土组合剪力墙及其制作方法。这种剪力墙由边框和剪力墙板构成，在剪力墙板中配置双向分布钢筋网，在钢筋网之间设拉结钢筋(11)，在两排钢筋网之间加配型钢暗支撑(2)，其特征在于：边框梁中设置型钢梁(4)，剪力墙两端的边框柱设置为钢管混凝土叠合柱(3)，型钢梁(4)、钢管混凝土叠合柱(3)、型钢暗支撑(2)组合，在混凝土剪力墙内部形成内藏钢桁架；这种型钢暗支撑组合可呈人字、X形或八字形。本发明的剪力墙比现有剪力墙的初始刚度大、承载能力高、承载力和刚度衰减慢、整体抗震耗能性能好，后期抗震性能相对稳定，底部剪切滑移破坏减轻。

Description

叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙及其制作方法

技术领域

本发明是一种叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙及其制作方法，属于一种剪力墙及其制作方法。

背景技术

随着社会生产的发展和人们生活的需要，高层建筑越来越多。量大面广的钢筋混凝土高层建筑通常由梁、柱、楼板和剪力墙及筒体构成。剪力墙和由剪力墙组成的筒体是高层建筑抗震的核心部分，剪力墙结构的抗震性能对于高层建筑的安全可靠有着至关重要的作用。特别是近年来，追求个性化的大型复杂高层建筑日益增多，对剪力墙及由剪力墙组成的筒体的抗震性能要求也越来越高。现有的钢筋混凝土剪力墙在地震作用下延性较差，容易发生脆性破坏，这对整体结构的抗震性能十分不利。

钢管混凝土叠合柱是近几年发展起来的一种竖向抗侧力构件。叠合柱由核心钢管高强混凝土和外围钢筋混凝土叠合而成。通过核心钢管混凝土和外围混凝土分阶段施工，使叠合柱具有核心钢管混凝土的轴压比高、外围混凝土的轴压比低的特点。采用叠合柱可以实现大轴压比，从而减小柱的截面尺寸，增大建筑物的使用面积，取得较好的经济效益，同时还能在较大程度上改善柱的抗震性能。尽管钢管混凝土叠合柱具有较好的耗能能力，但是当将其作为剪力墙的边框柱时，由于剪力墙中钢筋混凝土墙板作为第一道防线延性较差，影响了整个剪力墙以至整个结构的抗侧力能力，即抗震能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如何显著提高有边框剪力墙延性、抗震耗能能力的技术问题。为了解决这一问题，本发明提出了一种叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙以及相应的制作方法。

本发明采用的技术方案是：一种叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，由外框和剪力墙板构成，外框由边框柱和边框梁组成，剪力墙板中钢筋配置采用两片双向分布的钢筋网，并在钢筋网之间设置拉结钢筋；在剪力墙的两片钢筋网之间加配型钢暗支撑，其特征在于：边框梁中设置型钢梁，剪力墙两端的边框柱设置为钢管混凝土叠合柱，钢管混凝土叠合柱通过在常规混凝土柱的中心增设钢管混凝土芯柱构成；型钢梁、钢管混凝土叠合柱、型钢暗支撑组合，形成内藏钢桁架。

所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，其特征在于：钢管混凝土叠合柱内的钢管混凝土芯柱为圆形或矩形。

所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，其特征在于：在剪力墙板钢筋网内固装的型钢暗支撑呈人字形，其上端伸入上部边框梁中，与边框梁中的型钢梁连接，下端伸入下部边框梁与钢管混凝土叠合柱的节点中，与钢管混凝土叠合柱、下部边框梁中型钢梁同时连接；人字形型钢暗支撑、边框梁中的型钢梁和剪力墙两端的钢管混凝土叠合柱组合，形成内藏钢桁架。

所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，其特征在于：在剪力墙板钢筋网内固装的型钢暗支撑呈X形，其上端伸入上部边框梁和钢管混凝土叠合柱的节点中，与钢管混凝土叠合柱、上部边框梁中型钢梁同时连接，下端伸入下部边框梁与钢管混凝土叠合柱的节点中，与钢管混凝土叠合柱、下部边框梁中型钢梁同时连接；X形型钢暗支撑、剪力墙两端的钢管混凝土叠合柱和边框梁中的型钢梁组合，形成内藏钢桁架。

所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，其特征在于：在剪力墙板钢筋网内固装的型钢暗支撑呈八字形，其上端伸入上部边框梁中，与边框梁中的型钢梁连接，下端伸入下部边框梁与钢管混凝土叠合柱的节点中，与钢管混凝土叠合柱、下部边框梁中型钢梁同时连接，八字形型钢暗支撑、边框梁中的型钢梁和剪力墙两端的钢管混凝土叠合柱组合，在混凝土剪力墙内部形成内藏钢桁架。

根据本发明的技术方案，采用叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙的制作方法，其顺序如下：

1)制作钢管混凝土叠合柱的钢管，配置边框梁和钢管混凝土叠合柱节点处的预制构件，在钢管壁预焊竖板，以备墙板横向钢筋锚固；

2)制作边框梁中的型钢梁，型钢梁与钢管混凝土叠合柱进行可靠刚性连接；

3)配置型钢暗支撑，钢暗支撑上、下端分别与边框梁中的型钢梁、钢管混凝土叠合柱焊接；

4)型钢暗支撑、钢管混凝土叠合柱、型钢梁共同构成内藏钢桁架，并在钢管混凝土叠合柱(3)外侧均匀绑扎叠合柱箍筋；

5)配置剪力墙的墙板横向钢筋和墙板竖向钢筋，墙板横向钢筋与钢管混凝土叠合柱的预焊竖板焊接；

6)在剪力墙板和边框梁外侧留一定保护层厚度，支模板；

7)进行钢管内的混凝土、钢管混凝土叠合柱混凝土、剪力墙板与边框梁混凝土的浇筑，成型后即为叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙。

本发明中，作为抗震第一道防线的钢筋混凝土剪力墙板部分，其内藏钢桁架的斜支撑对提高剪力墙的抗剪承载力、延性以及耗能能力十分有利，也利于剪力墙和钢管混凝土叠合柱二者承受的荷载重分布，将剪力墙承担的一部分压力转移到钢管混凝土叠合柱中，减少剪力墙中的轴压比，从而使剪力墙可以设计的较薄，增加建筑的使用面积。当剪力墙板在抗震中破坏后，型钢暗支撑与上、下边框梁、钢管混凝土叠合柱形成的桁架结构是一个几何不变体系，钢桁架自身能够形成很好的传力体系，从而保持结构的整体稳定性。与普通钢管混凝土边框剪力墙相比，承载能力提高，承载力和刚度衰减变慢，后期抗震性能相对稳定，底部剪切滑移破坏减轻。

由于剪力墙是建筑结构的核心抗侧力部件，提高了剪力墙的抗震能力，也就提高了结构的整体抗震能力，当建筑物遭遇强烈地震时，可减轻其震害，防止其倒塌。

附图说明

图1是叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙中的型钢暗支撑呈人字形设置时，一个剪力墙结构单元的结构配筋示意图；

图2是图1中A—A剖面放大示意图；

图3是图1中B—B剖面放大示意图；

图4是叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙中的型钢暗支撑呈X形设置时，一个剪力墙结构单元的结构配筋示意图；

图5是叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙中的型钢暗支撑呈八字形设置时，一个剪力墙结构单元的结构配筋示意图；

图6是叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙中的型钢暗支撑呈人字形组合设置时，一个剪力墙结构单元的结构配筋示意图；

图7是叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙中的型钢暗支撑呈X形组合设置时，一个剪力墙结构单元的结构配筋示意图；

图8是叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙中的型钢暗支撑呈八字形组合设置时，一个剪力墙结构单元的结构配筋示意图；

图中，2-型钢暗支撑，3-钢管混凝土叠合柱，4-型钢梁，5-墙板横向钢筋，6-墙板竖向钢筋，7-纵筋，8-矩形箍筋，9-钢管，10-叠合柱箍筋  11-拉接钢筋。

具体实施方式

实施例1

叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙一个结构单元的结构配筋示意图如图1、图2和图3所示。钢管混凝土叠合柱3内设置钢管混凝土芯柱；剪力墙边框梁为型钢梁4外围布置纵筋7，沿梁纵筋7均匀地绑扎着矩形箍筋8，边框梁的矩形箍筋8均匀分布至梁端；剪力墙板的配筋是：在墙板宽度方向的两侧沿横向及竖向分别均匀地布置剪力墙板横向钢筋5和竖向钢筋6，并在交叉点绑扎固定，形成两片钢筋网，横向钢筋5和竖向钢筋6的两端分别与钢管混凝土叠合柱3的钢管混凝土芯柱柱上的竖板焊接锚固，并在边框梁中锚固；剪力墙两片钢筋网之间用间距小于或等于600mm的拉接钢筋11相连。型钢暗支撑2上端伸入上部边框梁与梁中型钢梁4连接，其下端伸入边框柱和下部边框梁的节点中，与钢管混凝土叠合柱3、下部边框梁中型钢梁4连接，形成内藏钢桁架。最后将钢管混凝土叠合柱3、边框梁及剪力墙板整体一次浇捣混凝土成型，即构成叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙。

制作方法：

1.制作钢管混凝土叠合柱3的钢管9，配置边框梁和钢管混凝土叠合柱3节点处的预制构件，包括在边框梁和钢管混凝土叠合柱3节点处钢管9内设隔板，钢管混凝土叠合柱3外焊短钢梁，并在钢管壁预焊竖板，以备横向钢筋5焊接锚固；

2.制作边框梁中的型钢梁4，型钢梁4的边缘与钢管混凝土叠合柱3预设短钢梁的翼缘焊接，型钢梁的腹板与短钢梁的腹板用双夹板高强度螺栓摩擦型连接；

3.配置型钢暗支撑2，上、下端分别与边框梁中的型钢梁4、钢管混凝土叠合柱3焊接；

4.型钢暗支撑2、钢管混凝土叠合柱3、型钢梁4共同构成内藏钢桁架，并在钢管混凝土叠合柱外侧均匀绑扎叠合柱箍筋10；

5.配置剪力墙的墙板横向钢筋5和墙板竖向钢筋6，墙板横向钢筋5与钢管混凝土叠合柱3的竖板焊接；

6.在剪力墙板和边框梁外侧留一定保护层厚度，支模板；

7.浇筑钢管内的混凝土、钢管混凝土叠合柱3混凝土、剪力墙板与边框梁的混凝土，成型后即为叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙。

实施例2

叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙的第二种结构形式如图4所示，是在剪力墙板两片钢筋网内侧设置X形型钢暗支撑2，其上端伸入钢管混凝土叠合柱3与上部边框梁的节点中，与钢管混凝土叠合柱3、上部边框梁中型钢梁4连接。下端伸入钢管混凝土叠合柱3和下部边框梁的节点中，与钢管混凝土叠合柱3、下部边框梁中型钢梁4连接。其它方面与第一种形式相同。

实施例3

叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙的第三种结构形式如图5所示，是在剪力墙板两片钢筋网内侧设置八字形型钢暗支撑2，其上端伸入上部边框梁与梁中型钢梁4连接，其下端伸入钢管混凝土叠合柱3和下部边框梁的节点中，与钢管混凝土叠合柱3、下部边框梁中型钢梁4连接。其它方面与第一种形式相同。

实施例4、5、6

当剪力墙高宽比较小于1时，采用多个复合暗支撑网状布置效果较好。

叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙的第四、五、六种结构形式分别如图6、图7、图8所示，此时剪力墙高宽比均较小于1，墙板中内藏钢桁架的方式可选上述三种方式之一，其它结构与第一种方式相同。

Claims (6)

1.一种叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，由外框和剪力墙板构成，外框由边框柱和边框梁组成，剪力墙板中钢筋配置采用两片双向分布的钢筋网，并在钢筋网之间设置拉结钢筋(11)；在剪力墙的两片钢筋网之间加配型钢暗支撑(2)，其特征在于：边框梁中设置型钢梁(4)，剪力墙两端的边框柱设置为钢管混凝土叠合柱(3)，钢管混凝土叠合柱(3)通过在常规混凝土柱的中心增设钢管混凝土芯柱构成；型钢梁(4)、钢管混凝土叠合柱(3)、型钢暗支撑(2)组合，形成内藏钢桁架。

2.根据权利要求1所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，其特征在于：钢管混凝土叠合柱(3)内的钢管混凝土芯柱为圆形或矩形。

3.根据权利要求1所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，其特征在于：在剪力墙板钢筋网内固装的型钢暗支撑(2)呈人字形，其上端伸入上部边框梁中，与边框梁中的型钢梁(4)连接，下端伸入下部边框梁与钢管混凝土叠合柱(3)的节点中，与钢管混凝土叠合柱(3)、下部边框梁中型钢梁(4)同时连接；人字形型钢暗支撑(2)、边框梁中的型钢梁(4)和剪力墙两端的钢管混凝土叠合柱(3)组合，形成内藏钢桁架。

4.根据权利要求1所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，其特征在于：在剪力墙板钢筋网内固装的型钢暗支撑(2)呈X形，其上端伸入上部边框梁和钢管混凝土叠合柱(3)的节点中，与钢管混凝土叠合柱(3)、上部边框梁中型钢梁(4)同时连接，下端伸入下部边框梁与钢管混凝土叠合柱(3)的节点中，与钢管混凝土叠合柱(3)、下部边框梁中型钢梁(4)同时连接；X形型钢暗支撑(2)、剪力墙两端的钢管混凝土叠合柱(3)和边框梁中的型钢梁(4)组合，形成内藏钢桁架。

5.根据权利要求1所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙，其特征在于：在剪力墙板钢筋网内固装的型钢暗支撑(2)呈八字形，其上端伸入上部边框梁中，与边框梁中的型钢梁(4)连接，下端伸入下部边框梁与钢管混凝土叠合柱(3)的节点中，与钢管混凝土叠合柱(3)、下部边框梁中型钢梁(4)同时连接，八字形型钢暗支撑(2)、边框梁中的型钢梁(4)和剪力墙两端的钢管混凝土叠合柱(3)组合，在混凝土剪力墙内部形成内藏钢桁架。

6.一种根据权利要求3-5中任意一项权利要求所述的叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙的制作方法，是一种剪力墙的制作方法，其特征在于：制作顺序如下：

1)制作钢管混凝土叠合柱(3)的钢管(9)，配置边框梁和钢管混凝土叠合柱(3)节点处的预制构件，在钢管壁预焊竖板，以备墙板横向钢筋(5)锚固；

2)制作边框梁中的型钢梁(4)，型钢梁(4)与钢管混凝土叠合柱(3)进行可靠刚性连接；

3)配置型钢暗支撑(2)，型钢暗支撑(2)上、下端分别与边框梁中的型钢梁(4)、钢管混凝土叠合柱(3)焊接；

4)型钢暗支撑(2)、钢管混凝土叠合柱(3)、型钢梁(4)共同构成内藏钢桁架，并在钢管混凝土叠合柱(3)外侧均匀绑扎叠合柱箍筋(10)；

5)配置剪力墙的墙板横向钢筋(5)和墙板竖向钢筋(6)，墙板横向钢筋(5)与钢管混凝土叠合柱(3)的竖板焊接；

6)在剪力墙板和边框梁外侧留一定保护层厚度，支模板；

7)进行钢管(9)内的混凝土、钢管混凝土叠合柱(3)混凝土、剪力墙板与边框梁混凝土的浇筑，成型后即为叠合边框-钢撑-混凝土组合剪力墙。

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