CN101457559A - 钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种剪力墙，特别涉及钢桁架－钢板－混凝土组合剪力墙及其制作方法。在剪力墙的边框梁中设置型钢梁构成型钢－混凝土组合梁，剪力墙两端设置型钢混凝土柱，剪力墙中钢板上固结型钢斜支撑，型钢斜支撑在钢板平面内可呈人字形、八字形或X形布置。在钢板两侧配置横向和纵向分布钢筋组成的钢筋网，最后浇筑混凝土，组合成为钢板两侧外包钢筋混凝土墙。本发明的剪力墙不但很好地克服钢筋混凝土剪力墙自重大、角部混凝土易开裂、易碎等缺点，而且比现有剪力墙的初始刚度大、承载能力高，并且降低了刚度衰减速度，减弱了底部剪切滑移破坏程度，提高了整体抗震耗能性能。
Description
技术领域
本发明是一种剪力墙，特别涉及钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙及其制作方法。
技术背景
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。
由于高层建筑需要有较大的侧向刚度，因此剪力墙的设计，必须考虑抗侧力的设计。此外，剪力墙还要求有较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等特点。钢板剪力墙的出现不但很好的满足了上述要求，而且能够有效地克服钢筋混凝土剪力墙自重大、角部混凝土易开裂、易碎等缺点，已成为一种非常具有发展前景的高层抗侧力体系。然而单纯的钢板在剪力墙中由于截面尺寸小，造成抗侧力刚度的不足，难以满足高层建筑的抗侧刚度要求。
发明内容
本发明的目的在于克服了现有钢板剪力墙的上述缺陷，提供了钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙及其制作方法，本发明能够显著提高型钢混凝土柱剪力墙延性、抗震耗能能力。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本发明中的钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙，包括上下边框梁、与边框梁固结的边框柱和布置在边框梁和边框柱之间的钢板。所述边框梁为由型钢梁和浇注在型钢梁的混凝土构成型钢-混凝土组合梁。所述边框柱为由型钢和浇注在型钢外的混凝土构成的型钢混凝土柱，型钢混凝土柱的型钢与钢板及边框梁中的型钢梁连，在钢板平面上斜向固结型钢斜支撑，型钢斜支撑的上端与上边框梁固连，下端与下边框梁和边框柱同时连接，；在钢板的两侧分别布置钢筋网，所述的钢筋网包括沿水平方向布置的横向钢筋和沿竖直方向布置的纵向钢筋，在钢筋网上浇筑混凝土构成钢板混凝土组合结构。
钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙的制作方法，该方法是按以下顺序进行的：
1)配置型钢混凝土柱中的型钢；
2)配置钢板，并在钢板上预留孔洞或切割槽；
3)配置型钢斜支撑，将型钢斜支撑斜向布置在钢板平面内并与钢板固连；再将钢板、型钢斜支撑与型钢混凝土柱中的型钢固连；
4)配置上下边框梁中的型钢梁，将型钢梁与钢板、型钢斜支撑及型钢混凝土柱中的型钢进行刚性连接，构成钢桁架-钢板组合结构；
5)在型钢梁及型钢混凝土柱中的型钢外配置钢筋，并在钢筋外绑扎箍筋，组成钢筋网；箍筋穿过钢板上预留的孔洞或切割槽；
6)在钢板的两侧配置钢筋网，所述钢筋网由沿水平方向布置的横向钢筋和沿竖直方向布置的纵向钢筋组成；
7)在型钢混凝土柱中的型钢、型钢梁及钢板的钢筋网外侧预留保护层厚度，支模板；
8)浇筑型钢混凝土柱、边框梁和钢板部分的混凝土，成型后即为钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙。
所述的型钢斜支撑在钢板平面内呈人字形或八字形，其上端伸入上边框梁中与型钢梁固结，下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与下边框梁中的型钢梁和型钢混凝土柱中的型钢固连。
所述的型钢斜支撑在钢板平面内呈X形布置，其上端伸入上边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与上边框梁中的型钢梁及型钢混凝土柱中的型钢固连；下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与下边框梁中的型钢梁和型钢混凝土柱中的型钢固连。
本发明钢桁架-钢板-混凝土组合部分有利于提高剪力墙作为抗震第一道防线的抗剪承载力，延性以及耗能能力，并使剪力墙和型钢混凝土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型钢混凝土柱中，减少剪力墙中的轴压比，使得墙体部分可以采取较少的材料，从而增加建筑的使用面积。当墙板在抗震中破坏后，钢板及外包混凝土与上、下边框梁、型钢混凝土柱形成门架结构，从而保持结构的整体稳定性。型钢混凝土柱边框与普通型钢混凝土柱边框的剪力墙相比，可以提高承载能力，减慢承载力和刚度的衰减速度，使得墙体的后期抗震性能相对稳定，而且减轻了底部剪切滑移破坏。
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是本发明钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙中一个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是本发明钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙中型钢斜支撑呈X形时剪力墙一个结构单元的结构配筋示意图；
图5是本发明钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙中型钢斜支撑呈八字形时剪力墙一个结构单元的结构配筋示意图；
图中：1、钢桁架-钢板-混凝土组合结构，2、钢板，3、型钢混凝土柱，4、型钢梁，5、型钢混凝土柱纵筋，6、型钢混凝土柱矩形箍筋，7、边框梁的纵筋，8、边框梁的矩形箍筋，9、墙体的横向钢筋，10、墙体的纵向钢筋，11、型钢斜支撑。
具体实施方式
下面结合附图1～图5对本发明作进一步说明：
实施例1
钢桁架-钢板组合剪力墙一个结构单元的结构配筋示意图如图1～图3所示。本实施例包括边框梁、型钢混凝土柱3、钢板2和型钢斜支撑11组合而成。剪力墙两端设置型钢混凝土柱3，型钢混凝土柱3与边框梁固结，在边框梁和边框柱之间设置有钢板2，钢板2上预留孔洞或切割出槽，以便于型钢混凝土柱和边框梁的箍筋的绑扎。剪力墙边框梁中设置有型钢梁4，在型钢梁4的外围布置边框梁的纵筋7，沿边框梁的纵筋7均匀地绑扎着矩形箍筋8，边框梁的矩形箍筋8穿过钢板上的预留孔洞或切割槽均匀分布至梁端，在由纵筋7和矩形箍筋8组成的钢筋网上浇注混凝土，形成型钢-混凝土组合梁。型钢混凝土柱3内设置有型钢，该型钢与边框梁中的型钢梁4固结，在型钢梁4外布置型钢混凝土柱纵筋5，沿纵筋5均匀地绑扎着矩形箍筋6，型钢混凝土柱的矩形箍筋6也穿过钢板上的预留空洞或切割槽，在由纵筋5和箍筋6组成的钢筋网上浇注混凝土，构成型钢混凝土柱3。
在钢板平面上斜向固结型钢斜支撑2，型钢斜支撑2在钢板平面内呈人字形布置，其上端伸入上边框梁中与型钢梁4固结，下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中，与下边框梁中型钢梁4和型钢混凝土柱3中的型钢同时固结1。
在钢板2的两侧分别布置钢筋网，所述的钢筋网包括沿水平方向布置的墙体的横向钢筋9和沿竖直方向布置的墙体的纵向钢筋10，在钢筋网上浇筑混凝土构成钢板混凝土组合结构。
钢板混凝土组合结构、型钢斜支撑11、边框梁中的型钢梁4和剪力墙两端的型钢混凝土柱3组合，形成钢桁架-钢板-混凝土组合结构1。
钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙的制作方法，该方法包括以下步骤：
1)制作型钢混凝土柱3中的型钢，在梁柱节点处的型钢上焊短钢梁；
2)制作钢板1，并在钢板上预留孔洞或切割出槽，以便于型钢混凝土柱和边框梁的箍筋的绑扎；
3)配置型钢斜支撑11，型钢斜支撑11呈人字形布置布置在钢板平面上，并与钢板焊接或利用螺栓连接。再将钢板与型钢斜支撑11与型钢混凝土柱3中的型钢焊接。
4)制作边框梁中的型钢梁4，型钢梁4的缘与型钢混凝土柱边预设短钢梁的翼缘焊接，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。型钢梁4与型钢混凝土柱3及钢板1与型钢斜支撑11进行可靠刚性连接，构成钢桁架-钢板组合结构。其中，型钢斜支撑11在钢板平面内呈人字形布置，型钢斜支撑的上端伸入边框梁中，与上边框梁中的型钢梁4焊接。下端伸入型钢混凝土柱和下边框梁的节点中，与型钢混凝土柱3、下边框梁中型钢梁4焊接；
5)配置型钢混凝土柱3中的型钢混凝土柱纵筋5和配置边框梁中的边框梁的纵筋7，在型钢混凝土柱纵筋5和边框梁的纵筋7分别绑扎型钢混凝土柱矩形箍筋6和边框梁的矩形箍筋8，箍筋穿过钢板的预留孔洞或槽；
6)在钢板的两侧配置钢筋网，所述钢筋网由沿水平方向布置的横向钢筋和沿竖直方向布置的纵向钢筋组成；
7)在型钢混凝土柱中的型钢、型钢梁及钢板的钢筋网外侧预留保护层厚度，支模板；
8)浇筑型钢混凝土柱、边框梁和钢板部分的混凝土，成型后即为钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙。
实施例2
本实施例的结构形式如图4所示，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：型钢斜支撑11在钢板平面内呈X形布置，其上端伸入型钢混凝土柱3与上边框梁的节点中，与型钢混凝土柱3中的型钢、上边框梁中的型钢梁4同时连接。下端伸入型钢混凝土柱和下边框梁的节点中，与型钢混凝土柱3中的型钢、下边框梁中的型钢梁4同时连接。
实施例3
本实施例的结构形式如图5所示，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：型钢斜支撑11在钢板平面内呈八字形布置，其上端伸入上边框梁与梁中的型钢梁4固连，其下端伸入型钢混凝土柱3和下边框梁的节点中，与型钢混凝土柱3、下边框梁中的型钢梁4同时连接。
Claims (6)
1、钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙，包括上下边框梁、与边框梁固结的边框柱和布置在边框梁和边框柱之间的钢板；所述边框梁为由型钢梁和浇注在型钢梁的混凝土构成型钢-混凝土组合梁；其特征在于：所述边框柱为由型钢和浇注在型钢外的混凝土构成的型钢混凝土柱，型钢混凝土柱的型钢与钢板及边框梁中的型钢梁连，在钢板平面上斜向固结型钢斜支撑，型钢斜支撑的上端与上边框梁固连，下端与下边框梁和边框柱同时连接；在钢板的两侧分别布置钢筋网，所述的钢筋网包括沿水平方向布置的横向钢筋和沿竖直方向布置的纵向钢筋，在钢筋网上浇筑混凝土构成钢板混凝土组合结构。
2、根据权利要求1所述的钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的型钢斜支撑在钢板平面内呈人字形或八字形布置，其上端伸入上边框梁中与型钢梁固结，下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与下边框梁中的型钢梁和型钢混凝土柱中的型钢固连。
3、根据权利要求1所述的钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的型钢斜支撑在钢板平面内呈X形布置，其上端伸入上边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与上边框梁中的型钢梁及型钢混凝土柱中的型钢固连；下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与下边框梁中的型钢梁和型钢混凝土柱中的型钢固连。
4、如权利要求1所述的钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙的制作方法，其特征在于，该方法是按以下顺序进行的：
1)配置型钢混凝土柱中的型钢；
2)配置钢板，并在钢板上预留孔洞或切割槽；
3)配置型钢斜支撑，将型钢斜支撑斜向布置在钢板平面内并与钢板固连；再将钢板、型钢斜支撑与型钢混凝土柱中的型钢固连；
4)配置上下边框梁中的型钢梁，将型钢梁与钢板、型钢斜支撑及型钢混凝土柱中的型钢进行刚性连接，构成钢桁架-钢板组合结构；
5)在型钢梁及型钢混凝土柱中的型钢外配置钢筋，并在钢筋外绑扎箍筋，组成钢筋网；箍筋穿过钢板上预留的孔洞或切割槽；
6)在钢板的两侧配置钢筋网，所述钢筋网由沿水平方向布置的横向钢筋和沿竖直方向布置的纵向钢筋组成；
7)在型钢混凝土柱中的型钢、型钢梁及钢板的钢筋网外侧预留保护层厚度，支模板；
8)浇筑型钢混凝土柱、边框梁和钢板部分的混凝土，成型后即为钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙。
5、根据权利要求4所述的钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙的制作方法，其特征在于：步骤3)中所述的型钢斜支撑在钢板平面内呈人字形或八字形，其上端伸入上边框梁中与型钢梁固结，下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与下边框梁中的型钢梁和型钢混凝土柱中的型钢固连。
6、根据权利要求4所述的钢桁架-钢板-混凝土组合剪力墙的制作方法，其特征在于：步骤3)中所述的型钢斜支撑在钢板平面内呈X形布置，其上端伸入上边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与上边框梁中的型钢梁及型钢混凝土柱中的型钢固连；下端伸入下边框梁与型钢混凝土柱的节点中，同时与下边框梁中的型钢梁和型钢混凝土柱中的型钢固连。
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