CN103643753A - 一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，包括混凝土墙体和内置在混凝土墙体的钢筋结构，其特征在于：钢筋结构为波峰焊接加强结构，包括波形钢板、水平分布筋结构和竖向分布筋结构，水平分布筋结构由若干对水平排列的钢筋构成，竖向分布筋结构由若干对竖向排列的钢筋构成；由水平分布筋结构和竖向分布筋结构连接构成混凝土墙体的框型支撑结构，波形钢板位于所述框型支撑结构内，波形钢板在波峰和波谷处与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋焊接连接，构成波形焊接加强型混合剪力支撑结构。本发明通过在钢筋混凝土剪力墙内放置波形钢板，波形钢板在波峰和波谷处与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋焊接连接。具有钢板与混凝土的整体性好，可以对混凝土提供更好的约束的有益效果。

Description

一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙

技术领域

本发明涉及一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，可用于大型综合性高层建筑。属于建筑构造设计领域。

背景技术

随着经济发展，高层、超高层建筑层出不穷，随着建筑物高度增加，作为建筑中的主要抗侧力构件——剪力墙如采用传统钢筋混凝土形式，则不仅厚度会太厚影响使用，而且经济性较差，安全性较低。因此钢-混凝土组合剪力墙应运而生。

现有技术中，钢-混凝土组合剪力墙主要有型钢-混凝土组合剪力墙、钢板-混凝土组合剪力墙、钢管-混凝土组合剪力墙、钢支撑-混凝土组合剪力墙等。其中钢板-混凝土组合剪力墙应用较为广泛。

目前，钢板-混凝土组合剪力墙又可以分为两种形式：一种是外包式钢板-混凝土组合剪力墙，其两侧为钢板内部为混凝土结构；外包钢板-混凝土组合剪力墙的钢板可以对内部混凝土提供较好约束，使混凝土成为约束混凝土，进而提高其延性和承载力。但由于外侧钢板没有混凝土约束，钢板容易发生局部失稳破坏。另一种是内置式钢板-混凝土组合剪力墙，其两侧为混凝土内部是钢板结构。内置钢板-混凝土组合剪力墙两侧混凝土在小震阶段可阻止内部钢板发生失稳，但在大震作用下，外侧混凝土会在反复作用下剥落，最终钢板仍可能会发生平面外失稳破坏；而且内藏钢板-混凝土组合剪力墙中的混凝土由于缺少钢板约束，混凝土延性并未得到明显提高。

在工程应用中，两种钢板-混凝土组合剪力墙的钢板多为平钢板，钢板与混凝土采用栓钉、对拉螺栓等抗剪件连接。栓钉与对拉螺栓均属于柔性抗剪连接件，需钢板与混凝土发生一定的相对滑移后，才可发挥作用。

由于平钢板平面外刚度较差，将钢板冲压为波形以提高钢板平面外承载力的方法已在工程中有所应用，比如波形腹板钢梁、波形屋面瓦、波形金属幕墙等。

例如：中国专利《一种波形钢板与混凝土组合剪力墙》（申请号201010233162.1）公布了一种由波形钢板、混凝土、钢筋网、抗剪栓钉、连接板组成，内嵌于边缘框架内的组合剪力墙形式。中国专利《波形钢板抗震剪力墙》（申请号20110283658.4）公布了一种两片波形钢板，两片波形钢板相向设置，波形相差180度，两片波形钢板内侧布有若干突出的钢构件，两片波形钢板通过浇筑混凝土连接在一起。中国专利《内置波形钢板的双钢板混凝土组合核心筒结构》（申请号201310157972.7）公布了一种由波形钢板与钢板条盖板焊接，构造格栅钢管墙板，格栅钢管内浇筑混凝土形成的剪力墙。所述虽然在一定程度上加强了外包钢板的刚度，但仍存在整体结构不合理、平面变形缝易造成地面不平整、金属盖板易松脱、存在安全隐患的缺陷。

发明内容

本发明的目的，是为了克服现有技术的平面变形缝易造成地面不平整、金属盖板易松脱、存在安全隐患的缺陷，提供一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，包括混凝土墙体和内置在混凝土墙体的钢筋结构，其结构特点在于：钢筋结构为波峰焊接加强结构，包括波形钢板、水平分布筋结构和竖向分布筋结构，水平分布筋结构由若干对水平排列的钢筋构成，竖向分布筋结构由若干对竖向排列的钢筋构成；由水平分布筋结构和竖向分布筋结构连接构成混凝土墙体的框型支撑结构，波形钢板位于所述框型支撑结构内，波形钢板在波峰和波谷处与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋焊接连接，构成波形焊接加强型混合剪力支撑结构。

本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到：

进一步地，在波形钢板的波峰和波谷处，波形钢板与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋之间可以存在间隙，该间隙通过焊接连接形成焊接连接结构。

进一步地，所述钢板-混凝土组合剪力墙可以呈矩形状，混凝土墙体和内置在混凝土墙体的钢筋结构呈矩形状。

进一步地，所述钢板-混凝土组合剪力墙可以包括矩形状部分和加粗部分，混凝土墙体和内置在混凝土墙体的钢筋结构包括呈矩形状部分及在矩形状部分的一端延伸出的加粗部分，在加粗部分内置有“工”字型钢加强件，在加粗部分中设有若干条端纵筋和若干条箍筋，波形钢板延伸到加粗部分与“工”字型钢加强件固定连接，即通过焊接连接形成焊接连接结构；由若干条端纵筋、若干条箍筋、“工”字型钢加强件和波形钢板形成加粗部分的波形焊接加强结构。

进一步地，所述钢板-混凝土组合剪力墙可以呈矩形状，混凝土墙体和内置在混凝土墙体的钢筋结构呈矩形状，在所述剪力墙的端部设有半波形钢板与波形钢板焊接，围合成一水滴形钢管柱，在该钢管柱内部浇捣混凝土形成钢管混凝土柱作为剪力墙端部暗柱。

进一步地，所述钢板-混凝土组合剪力墙可以呈直角弯折状，在拐角处设置“工”字型钢加强件，所述“工”字型钢加强件两侧分别与波形钢板焊接；阳角水平分布筋直接在水平方向弯折；阴角部位水平分布筋断开，分别伸入另一方向剪力墙内并满足锚固长度。用于L形剪力墙或用于核心筒的转角部位。

进一步地，所述钢板-混凝土组合剪力墙“T”形状，在交汇处设置“工”字型钢加强件，所述“工”字型钢加强件两侧分别与波形钢板焊接。用于T形剪力墙或用于核心筒的转角部位。

进一步地，所述竖向分布筋结构设置在水平分布筋结构2的内侧。

进一步地，波形钢板可以呈正弦波形、三角形波形、梯形波形或方波形。

本发明具有如下突出的有益效果：

1、本发明在钢筋混凝土剪力墙内放置波形钢板，由水平分布筋结构和竖向分布筋结构连接构成混凝土墙体的框型支撑结构，波形钢板位于所述框型支撑结构内，波形钢板在波峰和波谷处与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋焊接连接，构成波形焊接加强型混合剪力支撑结构。因此无需在波形钢板上设置栓钉等抗剪连接件，同时由于波形钢板已经对两侧钢筋起到了拉结作用，故剪力墙两侧钢筋间也不必再设置拉结钢筋。具有钢板与混凝土的整体性好，可以对混凝土提供更好的约束的有益效果。

2、本发明的波形钢板与水平钢筋焊接，钢筋握裹在混凝土内，最大程度的保证了钢板与钢筋混凝土的共同工作，可使混凝土更好的阻止钢板发生失稳现象；另一方面钢板自身的平面外刚度由于冲压为波形而得到了极大的提高，即使外侧混凝土在大震下剥落，仍可可保证钢板不发生平面外失稳破坏。同时焊接在波形钢板上的水平钢筋，可以阻止波形钢板受压后变平的趋势。

3、本发明当混凝土受到有效的侧向约束时，其延性和承载力都会得到极大提高。本发明中焊接在一起的波形钢板与水平分布筋形成半月形区域，可对混凝土形成有效约束，以提高混凝土的延性与强度。可以在一定程度上对混凝土起到类似外包钢板-混凝土组合剪力墙的约束作用，而钢板的防火防腐性能却优于外包钢板-组合剪力墙，同时有效解决了钢板-混凝土组合剪力墙中的钢板失稳问题。

4、本发明可以在钢板上省去栓钉等抗剪连接件，可以在两侧钢筋网之间省去拉结钢筋，使施工更加的快捷便利节约。本发明中的混凝土可由波形钢板与模板间半月形区域浇注振捣，相对将平钢板放置在钢筋混凝土剪力墙中部的普通内置钢板-混凝土组合剪力墙，本发明的混凝土浇捣空间更大，更宜保证混凝土质量。

附图说明

图1是本发明具体实施例1的结构示意图。

图2是本发明具体实施例1的截结构示意图。

图3是本发明具体实施例2的截结构示意图。

图4是本发明具体实施例3的截结构示意图。

图5是本发明具体实施例4的截结构示意图。

图6-1至图6-4是本发明采用的不同结构形式的波形钢板示意图。

具体实施方式

具体实施例1：

参照图1和图2，本实施例包括混凝土墙体5和内置在混凝土墙体5的钢筋结构，其特征在于：钢筋结构为波峰焊接加强结构，包括波形钢板1、水平分布筋结构2和竖向分布筋结构3，水平分布筋结构2由若干对水平排列的钢筋构成，竖向分布筋结构3由若干对竖向排列的钢筋构成；由水平分布筋结构2和竖向分布筋结构3连接构成混凝土墙体5的框型支撑结构，波形钢板1位于所述框型支撑结构内，波形钢板1在波峰和波谷处与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋焊接连接，构成波形焊接加强型混合剪力支撑结构。

本实施例中：

在波形钢板1的波峰和波谷处，波形钢板1与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋之间存在间隙，该间隙通过焊接连接形成焊接连接结构4。所述钢板-混凝土组合剪力墙呈矩形状，混凝土墙体5和内置在混凝土墙体5的钢筋结构呈矩形状。所述竖向分布筋结构3设置在水平分布筋结构2的内侧。

参照照图1、图2和图6-1，本实施例波形钢板1呈正弦波形。

波形钢板1可由工厂采用弯折成形或辊压成形。水平分布筋结构2与波形钢板1的连接可采用机械焊接，也可以手工现场焊接。如果在工厂先行将水平分布筋结构2焊接在波形钢板1上，可以大大节省现场工作量，也更易保证焊接质量，而且水平分布筋结构2还可以保证波形钢板1在运输过程中不被挤压变形。竖向分布筋结构3与波形钢板1的连接采用手工现场焊接。

具体实施例2：

参照图3，本实施例2的特点是：所述钢板-混凝土组合剪力墙包括矩形状部分和加粗部分，混凝土墙体5和内置在混凝土墙体5的钢筋结构包括呈矩形状部分及在矩形状部分的一端延伸出的加粗部分，在加粗部分内置有“工”字型钢加强件6，在加粗部分中设有若干条端纵筋8和若干条箍筋7，波形钢板1延伸到加粗部分与“工”字型钢加强件6固定连接，即通过焊接连接形成焊接连接结构4；由若干条端纵筋8、若干条箍筋7、“工”字型钢加强件6和波形钢板1形成加粗部分的波形焊接加强结构。本实施例可有效提高组合剪力墙的抗弯能力。其余同具体实施例1。

具体实施例3：

参照图4，本实施例3的特点是：所述钢板-混凝土组合剪力墙呈矩形状，混凝土墙体5和内置在混凝土墙体5的钢筋结构呈矩形状，在所述剪力墙的端部设有半波形钢板9与波形钢板1焊接，围合成一水滴形钢管柱，在该钢管柱内部浇捣混凝土5形成钢管混凝土柱作为剪力墙端部暗柱。

本实施例可以对内部混凝土提供更好的约束，而且与波形钢板1的过度也更为平滑。因此可以应用在延性需求更高的建筑中。

施工时，不同楼层间波形钢板1间可采用坡口对接焊方式连接。竖向分布筋结构3则由上至下插入绑扎。不同楼层竖向分布筋结构3宜采用搭接形式。在混凝土5浇捣前需在剪力墙两侧支模，混凝土5可由波形钢板1与模板间半月形区域浇注振捣。

其余同具体实施例1。

具体实施例4：

参照图5，本实施例4的特点是：所述钢板-混凝土组合剪力墙呈直角弯折状，在拐角处设置“工”字型钢加强件6，所述“工”字型钢加强件6两侧分别与波形钢板（1）焊接；阳角水平分布筋直接在水平方向弯折；阴角部位水平分布筋断开，分别伸入另一方向剪力墙内并满足锚固长度。用于L形剪力墙或用于核心筒的转角部位。其余同具体实施例1。

具体实施例5：

本实施例的特点是：所述钢板-混凝土组合剪力墙“T”形状，在交汇处设置“工”字型钢加强件6，所述“工”字型钢加强件6两侧分别与波形钢板1焊接。用于T形剪力墙或用于核心筒的转角部位。

其他具体实施例：

参照图6-2、图6-3和图6-4，本发明其他实施例的特点是：波形钢板1可以呈三角形波形、梯形波形或方波形。其余同具体实施例1至具体实施例5。

本发明在钢筋混凝土剪力墙内放置波形钢板，波形钢板波峰位置与钢筋混凝土剪力墙内的水平分布筋焊接；竖向分布筋放置于水平分布筋内侧。由于钢板与水平筋焊接，水平筋被混凝土握裹，可有效保证钢板与混凝土共同工作，故钢板上不再另设置栓钉等抗剪连接件。同时由于波形钢板已经对两侧钢筋起到了拉结作用，故剪力墙两侧钢筋间也不必再设置拉结钢筋。钢板呈波形平面外刚度较大，而且同混凝土通过水平钢筋可靠连接，故可有效防止钢板平面外失稳。焊接于波形钢板上的水平钢筋，也可以阻止波形钢板受压后曲面被拉平。波形钢板与焊接在一起的水平筋对混凝土构成环箍约束，可增加混凝土延性及强度。故本发明是一种施工简便，高承载力高延性的组合剪力墙形式。

本发明适用于所有高低跨建筑之间的变形缝，可以是裙楼与塔楼之间的变形缝，也可以是不同高度的裙楼高低跨之间的变形缝或者同一高度建筑不同屋面板标高之间的变形缝。

Claims (9)

1.一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，包括混凝土墙体（5）和内置在混凝土墙体（5）的钢筋结构，其特征在于：钢筋结构为波峰焊接加强结构，包括波形钢板（1）、水平分布筋结构（2）和竖向分布筋结构（3），水平分布筋结构（2）由若干对水平排列的钢筋构成，竖向分布筋结构（3）由若干对竖向排列的钢筋构成；由水平分布筋结构（2）和竖向分布筋结构（3）连接构成混凝土墙体（5）的框型支撑结构，波形钢板（1）位于所述框型支撑结构内，波形钢板（1）在波峰和波谷处与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋焊接连接，构成波形焊接加强型混合剪力支撑结构。

2.根据权利要求1所述的一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：在波形钢板（1）的波峰和波谷处，波形钢板（1）与框型支撑结构的水平分布筋或竖向分布筋之间存在间隙，该间隙通过焊接连接形成焊接连接结构（4）。

3.根据权利要求1或2所述的一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述钢板-混凝土组合剪力墙呈矩形状，混凝土墙体（5）和内置在混凝土墙体（5）的钢筋结构呈矩形状。

4.根据权利要求1或2所述的一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述钢板-混凝土组合剪力墙包括矩形状部分和加粗部分，混凝土墙体（5）和内置在混凝土墙体（5）的钢筋结构包括呈矩形状部分及在矩形状部分的一端延伸出的加粗部分，在加粗部分内置有“工”字型钢加强件（6），在加粗部分中设有若干条端纵筋（8）和若干条箍筋（7），波形钢板（1）延伸到加粗部分与“工”字型钢加强件（6）固定连接，即通过焊接连接形成焊接连接结构（4）；由若干条端纵筋（8）、若干条箍筋（7）、“工”字型钢加强件（6）和波形钢板（1）形成加粗部分的波形焊接加强结构。

5.根据权利要求1或2所述的一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述钢板-混凝土组合剪力墙呈矩形状，混凝土墙体（5）和内置在混凝土墙体（5）的钢筋结构呈矩形状，在所述剪力墙的端部设有半波形钢板（9）与波形钢板（1）焊接，围合成一水滴形钢管柱，在该钢管柱内部浇捣混凝土（5）形成钢管混凝土柱作为剪力墙端部暗柱。

6.根据权利要求1或2所述的一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述钢板-混凝土组合剪力墙呈直角弯折状，在拐角处设置“工”字型钢加强件（6），所述“工”字型钢加强件（6）两侧分别与波形钢板（1）焊接；阳角水平分布筋直接在水平方向弯折；阴角部位水平分布筋断开，分别伸入另一方向剪力墙内并满足锚固长度。

7.根据权利要求1或2所述的一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述钢板-混凝土组合剪力墙“T”形状，在交汇处设置“工”字型钢加强件6，所述“工”字型钢加强件（6）两侧分别与波形钢板（1）焊接。用于T形剪力墙或用于核心筒的转角部位。

8.根据权利要求1或2所述的一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述竖向分布筋结构（3）设置在水平分布筋结构（2）的内侧。

9.根据权利要求1或2所述的一种波形焊接加强型钢板-混凝土组合剪力墙，其特征在于：波形钢板（1）呈正弦波形、三角形波形、梯形波形或方波形。

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