CN104790560A - 一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系 - Google Patents

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刘伟庆
刘建正
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Abstract

本发明公开了一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，包括钢梁、钢柱、预制混凝土剪力墙、耳板和耗能钢板件；所述钢梁和钢柱组成钢框架，钢框架的四个内角设有耳板，耳板与钢梁焊接；所述预制混凝土剪力墙四角均倒角，并在倒角处预埋耗能钢板件，所述耗能钢板件包括连接板、锚固板和硫化橡胶层，所述连接板的两侧通过硫化橡胶层分别与锚固板的侧面粘结在一起，所述预制混凝土剪力墙通过耗能钢板件上的连接板与耳板连接。本发明能够实现工厂内工业化生产、现场快速装配化施工；同时震后修复方便，具有较好的抗侧力性能、延性及耗能性能与经济性能。

Description

一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系
技术领域
本发明涉及一种建筑结构工程技术领域，具体涉及一种可工业化生产、抗震性能良好、便于维修更换的装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系。
背景技术
传统的钢框架结构体系具有自重轻，强度高，延性好，抗震性能好等特点，但作为高层结构抗侧力体系时，其抗侧刚度较低，进而要求很大的梁柱截面以控制结构侧移，经济性很差。因此，传统钢框架结构需要与其他抗侧力体系相结合，常见的结构体系有钢框架-支撑、钢框架-钢筋混凝土核心筒、钢框架-钢板剪力墙等。上述抗侧体系均能增加结构抗侧刚度，但存在构造复杂、装配化施工不便、维护成本高等缺点；钢框架内填现浇钢筋混凝土剪力墙结构由于施工周期长、现场作业量大、质量较难控制等各种不利因素的影响，造成其成本较高，同时由于混凝土剪力墙与钢框架的延性及刚度严重不匹配，很容易造成混凝土的过早开裂或压碎，不利于后期地震能量的消耗。
钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构是新出现的一种结构形式，在国内外均有一定发展，其界面连接一般为沿墙体周边与钢框架梁柱进行连接，从而依靠界面连接件抗剪和混凝土抗压来抵抗水平作用力，因此由连接件滑移和混凝土压碎或开裂致使其延性和耗能性能受到影响，节点传力效率不高，同时偏于冗余的节点体系也使整个结构体系的安装效率不高、震后修复加固存在一定困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，能够实现工厂内工业化生产、现场快速装配化施工；同时震后修复方便，具有较好的抗侧力性能、延性及耗能性能与经济性能。
本发明采用的技术方案为：一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，包括钢梁、钢柱、预制混凝土剪力墙、耳板和耗能钢板件；
所述钢梁和钢柱组成钢框架，钢框架的四个内角设有耳板，耳板与钢梁焊接；
所述预制混凝土剪力墙四角均倒角，并在倒角处预埋耗能钢板件，所述耗能钢板件包括连接板、锚固板和硫化橡胶层，所述连接板的两侧通过硫化橡胶层分别与锚固板的侧面粘结在一起，形成的叠合部分由中间一层连接板、外侧两层锚固板、以及它们之间两层硫化橡胶层组成，所述锚固板采用预开孔、焊接栓钉、焊接栓杆、焊接锚筋方式在预制混凝土剪力墙内部进行锚固，所述连接板周边与预制混凝土剪力墙邻近部位，采用软质发泡材料或泡沫封闭，保证成型后混凝土与连接板之间具有一定空隙，从而实现连接板在外荷载作用下的自由滑移；
所述预制混凝土剪力墙通过耗能钢板件上的连接板与耳板连接；连接板与耳板设有连接螺栓；所述预制混凝土剪力墙与钢梁、钢柱之间留有5-100mm间隙，便于安装并考虑受力变形需要。
作为优选，所述耳板采用高强度钢材，所述硫化橡胶层厚度为1-5mm，橡胶材料为丁苯橡胶、天然橡胶或混合橡胶。
作为优选，所述连接板由T形钢一和T形钢二组成，两T形钢通过高强螺栓或焊缝在翼缘部位连接；与耳板相连接的T形钢二采用低强度钢，其受力破坏后可替换。
作为优选，所述硫化橡胶层与连接板或锚固板之间采用硫化工艺粘结成整体。
本发明预制混凝土剪力墙与钢框架之间的连接部位在四个角部，从而形成类似于X撑的体系，可同时承受较大拉压荷载。
有益效果：
1、本发明一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，完全达到工厂化预制，现场快速安装的效果，施工方便、节能环保、劳动效率高、成本低、极大提高了建筑工业化水平，可广泛应用于高层建筑预制混凝土剪力墙结构的抗震设计领域中。
2、本发明引入耗能钢板件，提供较好的延性性能，有效解决了钢筋混凝土墙体与钢框架之间的延性和刚度的不匹配问题；同时，通过预埋钢板件在混凝土墙体内的均匀锚固力实现荷载的传递，墙体四周的倒角可有效降低应力集中、避免混凝土的过早压碎，进一步提高了结构的延性和抗震性能。
3、本发明受力高效、传力明确、设计简单，有利于高层建筑结构技术推广和应用。
4、本发明提出的一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，震后修复和更换简单方便且成本低，符合建筑结构功能性要求和产业化要求。
附图说明
图1为本发明一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明钢框架示意图；
图4为本发明预制混凝土剪力墙示意图；
图5为本发明耳板示意图；
图6为本发明耗能钢板件(含开孔)示意图；
图7为图6的1-1剖面图；
图8为本发明耗能钢板件(焊接栓钉或栓杆)示意图；
图9为本发明耗能钢板件(焊接栓钉)剖面图；
图10为本发明耗能钢板件(焊接栓杆)剖面图；
图11为本发明耗能钢板件(焊接锚筋)示意图；
图12为图11的1-1剖面图；
图13为本发明连接板由两T形钢组成结构体系示意图；
图14为图13改进形式中墙体与钢框架之间连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1-12所示，一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，包括钢梁2、钢柱1、预制混凝土剪力墙3、耳板4和耗能钢板件5；
所述钢梁2和钢柱1组成钢框架，钢框架的四个内角设有耳板4，耳板4与钢梁2焊接，之间设有连接焊缝6；
所述预制混凝土剪力墙3四角均倒角，并在倒角处预埋耗能钢板件5，所述耗能钢板件5包括连接板5-1、锚固板5-2和硫化橡胶层5-3，所述连接板5-1的两侧通过硫化橡胶层5-3分别与锚固板5-2的侧面粘结在一起，形成的叠合部分由中间一层连接板5-1、外侧两层锚固板5-2、以及它们之间两层硫化橡胶层5-3组成，所述锚固板5-2采用预开孔5-5、焊接栓钉5-6、焊接栓杆5-7、焊接锚筋5-8方式在预制混凝土剪力墙3内部进行锚固，所述连接板5-1周边与预制混凝土剪力墙3邻近部位，采用软质发泡材料或泡沫封闭，保证成型后混凝土与连接板之间具有一定空隙，从而实现连接板在外荷载作用下的自由滑移；
所述预制混凝土剪力墙3通过耗能钢板件5上的连接板5-1与耳板4连接；连接板5-1上设有连接板螺栓孔5-4，耳板4上设有耳板螺栓孔4-1，两个螺栓孔内设有连接螺栓7，所述预制混凝土剪力墙3与钢梁2、钢柱1之间留有5-100mm间隙，便于安装并考虑受力变形需要。
所述耳板4采用高强度钢材，所述硫化橡胶层5-3厚度为1-5mm，橡胶材料为丁苯橡胶、天然橡胶或混合橡胶。所述硫化橡胶层5-3与连接板5-1或锚固板5-2之间采用硫化工艺粘结成整体。
实施例2
如图13-14所示，本实施例区别在于：所述连接板5-1由T形钢一5-9和T形钢二5-10组成，两T形钢通过高强螺栓或焊缝在翼缘部位连接；与耳板相连接的T形钢二采用低强度钢，其受力破坏后可替换。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，其特征在于：包括钢梁、钢柱、预制混凝土剪力墙、耳板和耗能钢板件；
所述钢梁和钢柱组成钢框架，钢框架的四个内角设有耳板，耳板与钢梁焊接；
所述预制混凝土剪力墙四角均倒角，并在倒角处预埋耗能钢板件，所述耗能钢板件包括连接板、锚固板和硫化橡胶层，所述连接板的两侧通过硫化橡胶层分别与锚固板的侧面粘结在一起，形成的叠合部分由中间一层连接板、外侧两层锚固板、以及它们之间两层硫化橡胶层组成，所述锚固板采用预开孔、焊接栓钉、焊接栓杆、焊接锚筋方式在预制混凝土剪力墙内部进行锚固，所述连接板周边与预制混凝土剪力墙邻近部位，采用软质发泡材料或泡沫封闭；
所述预制混凝土剪力墙通过耗能钢板件上的连接板与耳板连接；连接板与耳板设有连接螺栓；所述预制混凝土剪力墙与钢梁、钢柱之间留有5-100mm间隙。
2.根据权利要求1所述的一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，其特征在于：所述耳板采用高强度钢材，所述硫化橡胶层厚度为1-5mm，橡胶材料为丁苯橡胶、天然橡胶或混合橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，其特征在于：所述连接板由T形钢一和T形钢二组成，与耳板相连接的T形钢二采用低强度钢。
4.根据权利要求1所述的一种装配式钢框架内填预制混凝土剪力墙结构体系，其特征在于：所述硫化橡胶层与连接板或锚固板之间采用硫化工艺粘结成整体。
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