CN104358329B - 一种钢板组合剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢板组合剪力墙，包括混凝土墙体和内嵌于混凝土墙体的钢板，所述钢板两侧均匀设置长栓钉，所述长栓钉之间均匀设置通用短栓钉。所述长栓钉的长度L为：d<L≤h‑a，其中d是通用短栓钉的长度，h是长栓钉所在侧混凝土墙体厚度，a是混凝土墙体中最外层钢筋网到墙体外表面的厚度。本发明利用长栓钉增强钢板与混凝土之间的机械咬合力和摩擦力，使长栓钉锚固区约束混凝土面积增加，有效避免钢板与两侧混凝土墙体脱开，增强二者的共同作用，并采用长短栓钉混合使用技术方案提高了钢板组合剪力墙整体性，传力明确，构造简单，施工方便，有利于提高连接质量，且构件整体延性好。

Description

一种钢板组合剪力墙

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，特别是涉及一种超厚钢板组合剪力墙。

背景技术

钢板组合剪力墙具有承载力高、自重轻、建造速度快和抗剪性能好等优点，尤其适用于高烈度区的高层和超高层建筑以及抗震加固工程。抗震性能方面的优越表现，使其在超高层建筑领域得到了广泛的应用。但国内外对钢板组合剪力墙的研究并不成熟，对于钢板与混凝土的连接方式，规范中尚未有相关计算规定，而钢板与混凝土连接构造直接影响到二者的共同作用以及结构的稳定性与安全性，同时也影响结构用钢量及经济性。

目前，已有的连接主要为钢板上均匀布置栓钉、混凝土中钢筋穿过钢板拉结等方式，但对于超厚钢板组合剪力墙，混凝土与钢材的协同性变差，以上连接形式均存在较大的局限性。其主要缺点是：钢板两侧的钢筋混凝土墙体较厚，而抗剪栓钉较短，不足以保证栓钉以外区域的混凝土与钢板的共同工作；钢筋穿钢板的连接方式要求在钢板上开洞，而开洞导致钢板削弱，同时，穿板钢筋均带有弯钩，钢筋穿钢板的施工难度高、施工质量难以保证、施工进度减慢并导致施工成本增加。

综上，为了合理确定钢板与混凝土的连接形式，验证超厚钢板组合剪力墙的安全性、可靠性与可实施性，使钢板混凝土组合结构体系做到技术先进、节省材料，达到最佳技术经济效果，急需创设一种合理有效的连接形式，以形成协同性能强的超厚钢板组合剪力墙。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种协同性能强的超厚钢板组合剪力墙，使其传力明确，构造简单，延性好，从而克服现有的钢板组合剪力墙的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超厚钢板组合剪力墙，包括混凝土墙体和内嵌于混凝土墙体的超厚钢板，所述超厚钢板两侧均匀设置长栓钉，所述长栓钉之间均匀设置通用短栓钉。

作为本发明的一种改进，所述长栓钉的长度L为：d<L≤h-a，其中d是通用短栓钉的长度，h是长栓钉所在侧混凝土墙体厚度，a是混凝土墙体中最外层钢筋网到墙体外表面的厚度。

所述长栓钉通过钢筋连接器与钢板固定连接。

所述长栓钉在所述剪力墙中纵横等间距设置，横向或纵向相邻长栓钉之间的间距根据长栓钉抗拔冲切面确定。

所述纵横相邻长栓钉之间的最小间距为：对角相邻的长栓钉的冲切锥底面线相切时纵横相邻长栓钉的间距。

当长栓钉抗拔冲切角θ为45°时，所述纵横相邻长栓钉之间的最小间距为1.414L，纵横相邻长栓钉之间等距设置2枚通用短栓钉。

所述纵横相邻长栓钉之间的最大间距为：纵横相邻设置的长栓钉的冲切锥底面线相切时其间距。

当长栓钉抗拔冲切角θ为45°时，所述纵横相邻长栓钉之间的最大间距为2L，纵横相邻长栓钉之间等距设置3枚通用短栓钉。

所述长栓钉之间均匀设置2～3枚通用短栓钉。

采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点：

(1)本发明采用超厚钢板上均匀布置抗拔长栓钉的技术方案，有效缓解现有技术中通用短栓钉末端与混凝土交界面处易发生开裂的问题。

(2)本发明中通用短栓钉保证了钢板附近混凝土与钢板之间的连接，增强二者连接界面处的抗滑移能力。

(3)本发明长短栓钉混合使用技术方案提高了钢板组合剪力墙整体性，传力明确，构造简单，施工方便，有利于提高连接质量，且构件整体延性好。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明超厚钢板组合剪力墙的构造平面图；

图2是长栓钉抗拔破坏面(锥体)冲切面示意图；

图3是长栓钉抗拔破坏面(锥体)冲切锥三维示意图；

图4是长栓钉按最小间距(s＝1.414L)布置时的剪力墙平面图；

图5是图4的A-A剖面投影图；

图6是图4的A-A剖面及长栓钉冲切面投影图；

图7是长栓钉按最大间距(s＝2L)布置时的剪力墙平面图；

图8是图7的I-I剖面投影图；

图9是图7的I-I剖面及长栓钉冲切面投影图。

具体实施方式

参照附图1可见，本发明超厚钢板组合剪力墙，包括钢筋混凝土墙体4和内嵌于混凝土墙体4的超厚钢板3，超厚钢板3两侧均匀设置长栓钉1，长栓钉1之间均匀设置通用短栓钉2。长栓钉1可通过钢筋连接器与钢板3固定连接，通用短栓钉2可通过焊接等方式与钢板3固定连接。

为保证长栓钉1的自由端在混凝土墙体4最外层钢筋网之内，且使长栓钉1不影响混凝土的浇筑，长栓钉1的长度L≤h-a，其中h表示长栓钉所在侧混凝土墙厚度，a表示最外层钢筋网到墙体外表面的厚度，且长栓钉1的长度L远大于通用短栓钉2的长度。

长栓钉1之间间距s的设定范围计算如下：

参照附图2和3，图2是长栓钉1抗拔破坏面(锥体)冲切面示意图，图3是长栓钉1抗拔破坏面(锥体)冲切锥三维示意图，其中6为冲切锥斜截面，7为冲切锥底面线，8为冲切锥投影区。

根据长栓钉1的冲切面确定相邻长栓钉之间的最小和最大间距，如附图4至6可见，当对角方向上相邻长栓钉1的冲切锥底面线相切时，混凝土均可被约束住，既能保证超厚钢板与混凝土交界面处无薄弱面，又能保证冲切锥重叠少，避免材料浪费，故确定此时相邻长栓钉的间距为最小间距。若取抗拔长栓钉冲切角θ为45°时，冲切锥投影区8的半径为长栓钉1的长度L，相邻长栓钉1之间的最小间距s＝1.414L，此时相邻的长栓钉1之间均匀设置2枚通用短栓钉2。

如附图7至9可见，当相邻的长栓钉1的冲切锥底面线相切时，混凝土均可被约束住，且保证超厚钢板与混凝土交界面处无薄弱面，故确定此时相邻长栓钉的间距为最大间距。若取抗拔长栓钉冲切角θ为45°时，相邻的长栓钉1之间的间距s＝2L，此时相邻的长栓钉1之间均匀设置3枚通用短栓钉2。

当然，本领域技术人员可根据本领域的技术标准和技术规程相应设置通用短栓钉的规格和间距大小。

本发明均采用常规构件形式对剪力墙连接件进行改造，加工制作简单，安装焊接方便。具体实施过程为：

(1)长栓钉1、普通栓钉2、内嵌钢板3在钢结构工厂加工制造完成；

(2)将制作好的钢板及栓钉运输到现场，先将钢板固定好，然后焊接短栓钉；

(3)在布置长栓钉位置处设置钢筋连接器，将长栓钉用钢筋连接器连接到钢板上；

(4)绑扎墙体钢筋后浇灌混凝土。

以上实施方法均采用常规的钢结构安装工艺，构件尺寸应满足上述内容中所述的设计原则。

本发明利用长栓钉增强钢板与混凝土之间的机械咬合力和摩擦力，使长栓钉锚固区约束混凝土面积增加，有效避免钢板与两侧混凝土墙体脱开，增强二者的共同作用，有效解决现有技术中超厚钢板组合剪力墙中钢板与混凝土协同性差的问题。本发明避免了现有技术中钢筋需要穿过钢板的连接方式，既不会削弱钢板的截面，有效提高了钢材使用率，又降低了施工难度，使工程质量能够得到保证。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种钢板组合剪力墙，包括混凝土墙体和内嵌于混凝土墙体的钢板，其特征在于，所述钢板两侧均匀设置长栓钉，所述长栓钉在所述剪力墙中纵横等间距设置，横向或纵向相邻长栓钉之间的间距根据长栓钉抗拔冲切面确定，所述长栓钉之间均匀设置2～3枚通用短栓钉；

其中，所述横向或纵向相邻长栓钉之间的最小间距为：对角相邻的长栓钉的冲切锥底面线相切时纵横相邻长栓钉的间距；

所述横向或纵向相邻长栓钉之间的最大间距为：纵横相邻设置的长栓钉的冲切锥底面线相切时其间距。

2.根据权利要求1所述的钢板组合剪力墙，其特征在于，所述长栓钉的长度L为：d<L≤h-a，其中d是通用短栓钉的长度，h是长栓钉所在侧混凝土墙体厚度，a是混凝土墙体中最外层钢筋网到墙体外表面的厚度。

3.根据权利要求1所述的钢板组合剪力墙，其特征在于，所述长栓钉通过钢筋连接器与钢板固定连接。

4.根据权利要求1所述的钢板组合剪力墙，其特征在于，当长栓钉抗拔冲切角θ为45°时，所述纵横相邻长栓钉之间的最小间距为1.414L，纵横相邻长栓钉之间等距设置2枚通用短栓钉。

5.根据权利要求1所述的钢板组合剪力墙，其特征在于，当长栓钉抗拔冲切角θ为45°时，所述纵横相邻长栓钉之间的最大间距为2L，纵横相邻长栓钉之间等距设置3枚通用短栓钉。