CN105178440A - 具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙及横梁构造 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙及横梁构造，包括混凝土墙体和内置在混凝土墙体内腔的钢筋框架结构，其特征在于：在混凝土墙体的两端型钢外包结构，所述型钢外包结构由型钢和对拉锚杆构成，型钢包裹在混凝土墙体的端部外表面并通过对拉锚杆与混凝土墙体和钢筋框架结构固定连接；钢筋框架结构是由内置在钢板、竖向分布筋和水平分布筋组成的刚性框架结构，水平分布筋的两端各通过铨钉与内置在钢板的两端固定连接，竖向分布筋与水平分布筋捆绑连接，形成刚性框架结构；内置在钢板的两端与型钢的腹板接触，型钢的两个翼缘通过对拉锚杆固定混凝土墙体和钢筋框架结构上，形成端部外包结构。本发明具有防火性能好、钢板防屈曲性能好、造价低和延性水平高的有益效果。

Description

具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙及横梁构造

技术领域

本发明涉及一种混合剪力墙，尤其是一种具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙及横梁构造。属于建筑结构技术领域。

背景技术

随着建筑技术及社会需求的发展，高层、超高层建筑层出不穷，由于建筑物高度增加，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-混凝土组合剪力墙又分为两种结构形式：一是两侧为钢板，内部为混凝土的外包式钢板-混凝土组合剪力墙；二是两侧为混凝土，中部是钢板的内置式钢板-混凝土组合剪力墙。

外包式钢板-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，存在如下缺陷：(1)钢板容易发生局部失稳破坏；(2)用钢量较大、造价较高；(3)须涂刷防火涂料才能保证防火性能，自身防火性能差。

内置式钢板-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，但存在如下缺陷：(1)受到震动击时，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；(2)由于混凝土缺少钢板约束，混凝土延性差，剪力墙整体抗震不足。

根据试验研究，组合剪力墙端部的承载力对剪力墙延性有着重大影响，通过提高该区域型钢配钢率或者提升对该处混凝土的约束，使混凝土成为三向约束受力状态，均可大幅度提高剪力墙延性水平。

发明内容

本发明的目的之一，是为了解决现有外包式钢板-混凝土组合剪力墙存在钢板容易发生局部失稳破坏、用钢量较大、造价较高和自身防火性能差的问题，提供一种具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙。具有防火性能好、钢板防屈曲性能好、造价低和延性水平高的特点。

本发明的目的之二，是为了提供一种具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造。

本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：

具有端部外包结构的内置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内腔的钢筋框架结构，其特征在于：在混凝土墙体的两端型钢外包结构，所述型钢外包结构由型钢和对拉锚杆构成，型钢包裹在混凝土墙体的端部外表面并通过对拉锚杆与混凝土墙体和钢筋框架结构固定连接；钢筋框架结构是由内置在钢板、竖向分布筋和水平分布筋组成的刚性框架结构，水平分布筋的两端各通过铨钉与内置在钢板的两端固定连接，竖向分布筋与水平分布筋捆绑连接，形成刚性框架结构；内置在钢板的两端与型钢的腹板接触，型钢的两个翼缘通过对拉锚杆固定混凝土墙体和钢筋框架结构上，形成端部外包结构。

本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到：

进一步地，所述型钢为“凹”型钢，型钢的腹板包裹混凝土墙体的端面，型钢的两翼包裹混凝土墙体的侧面，型钢的两翼通过对拉锚杆与混凝土墙体和钢筋框架结构固定连接。

进一步地，所述水平分布筋的两端呈弯钩形，相同水平面的二条水平分布筋的弯钩部通过铨钉与内置在钢板连接在一起，水平分布筋的腹部两端通过铨钉与型钢的翼缘连接在一起，构成刚性框体结构。

进一步地，所述内置在钢板通过均匀分布的铨钉固定在混凝土墙体的中央位置。

进一步地，内置钢板通过栓钉与水平分布筋焊接连接，型钢的腹板与内置钢板的端部焊接连接，竖向分布筋与通过绑扎与水平分布筋固定连接，构成钢筋框架结构。

本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：

具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造，其结构特点在于：在端部外包结构处连接钢筋混凝土梁，形成与钢筋混凝土梁楼面系统连接结构；外接钢筋混凝土梁与端部外包结构连接时，将端部外包结构处的型钢翼缘截去，在型钢的腹板外侧贴焊有加强钢板、形成组合加强结，端部外包结构处设有混凝土环梁，该混凝土环梁中设有环梁钢筋，钢筋混凝土梁中设有梁内纵筋；所述环梁钢筋由若干要纵向钢筋和若干根水平环状钢筋构成，型钢的腹板和加强钢板上设置开孔，使梁内纵筋穿过型钢的腹板和加强钢板深入混凝土墙体和钢筋框架结构内，形成内置钢板混凝土组合剪力墙与钢筋混凝土梁楼面系统连接的横梁构造。

本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到：

进一步地，钢筋混凝土梁的后部穿过混凝土环梁并深入混凝土墙体内，与混凝土墙体连接成一体；钢筋混凝土梁的前部设有水平分布钢筋。

进一步地，在端部外包结构处连接钢梁，形成与钢梁楼面系统连接结构；外接钢梁与端部外包结构连接时，钢梁直接焊接在型钢上，钢梁的翼缘采用开坡口全熔透焊接；钢梁的腹板与型钢采用角焊缝焊接；在剪力墙内部的内置钢板两侧，对应钢梁的翼缘位置设置钢梁翼缘伸入段以保证钢梁承担的弯矩有效的传递给剪力墙；在钢梁翼缘伸入段上设置钢梁栓钉以保证钢梁和混凝土的耦合；形成内置钢板混凝土组合剪力墙与钢梁楼面系统连接的横梁构造。

本发明具有如下突出的有益效果：

1、本发明涉及的内置钢板混凝土组合剪力墙，由于在混凝土墙体的两端设置型钢外包结构，该外包结构通过型钢进行围合，利用对拉锚杆穿过内置钢板、型钢的翼缘进行拧紧，即通过提高混凝土墙体的两端的区域配钢率，提升对混凝土墙体的两端处混凝土的约束，使混凝土形成三向约束受力状态，因此，能够解决现有外包式钢板-混凝土组合剪力墙存在钢板容易发生局部失稳破坏、用钢量较大、造价较高和自身防火性能差的问题，可大幅度提高剪力墙延性水平，具有防火性能好、钢板防屈曲性能好、造价低和延性水平高的有益效果。

2、本发明涉及的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造，在端部外包结构处连接钢筋混凝土梁，形成与钢筋混凝土梁楼面系统连接结构；外接钢筋混凝土梁与端部外包结构连接时，将端部外包结构处的型钢翼缘截去，在型钢的腹板外侧贴焊有加强钢板、形成组合加强结，型钢的腹板和加强钢板上设置开孔，使梁内纵筋穿过型钢的腹板(12)和加强钢板深入混凝土墙体和钢筋框架结构内，形成内置钢板混凝土组合剪力墙与钢筋混凝土梁楼面系统连接的横梁构造；或者在端部外包结构处连接钢梁，形成与钢梁楼面系统连接结构；外接钢梁与端部外包结构连接时，钢梁直接焊接在型钢上，钢梁的翼缘采用开坡口全熔透焊接；钢梁的腹板与型钢采用角焊缝焊接，形成内置钢板混凝土组合剪力墙与钢梁楼面系统连接的横梁构造；可大幅度提高剪力墙延性的重点部位进行外包围合，在保留内置钢板混凝土组合剪力墙优点的同时结合了外包钢板组合剪力墙高延性的优点，可应用于超高层建筑或位于高烈度区的高层建筑。

附图说明

图1为本发明涉及的内置钢板混凝土组合剪力墙的具体实施例1结构示意图。

图2为本发明涉及的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造的一种结构示意图。

图3为图2的截面结构示意图。

图4为本发明涉及的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造的另一种结构示意图。

具体实施方式

具体实施例1：

参照图1，本实施例涉及的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙，包括混凝土墙体20和内置在混凝土墙体20内腔的钢筋框架结构，在混凝土墙体20的两端型钢外包结构，所述型钢外包结构由型钢1和对拉锚杆3构成，型钢1包裹在混凝土墙体20的端部外表面并通过对拉锚杆3与混凝土墙体20和钢筋框架结构固定连接；钢筋框架结构是由内置在钢板2、竖向分布筋5和水平分布筋6组成的刚性框架结构，水平分布筋6的两端各通过铨钉4与内置在钢板2的两端固定连接，竖向分布筋5与水平分布筋6捆绑连接，形成刚性框架结构；内置在钢板2的两端与型钢1的腹板12接触，型钢1的两个翼缘通过对拉锚杆3固定混凝土墙体20和钢筋框架结构上，形成端部外包结构。

本实施例中：

所述型钢1为“凹”型钢，型钢1的腹板包裹混凝土墙体20的端面，型钢1的两翼包裹混凝土墙体20的侧面，型钢1的两翼通过对拉锚杆3与混凝土墙体20和钢筋框架结构固定连接。

所述水平分布筋6的两端呈弯钩形，相同水平面的二条水平分布筋6的弯钩部通过铨钉4与内置在钢板2连接在一起，水平分布筋6的腹部两端通过铨钉4与型钢1的翼缘连接在一起，构成刚性框体结构。

所述内置在钢板2通过均匀分布的铨钉4固定在混凝土墙体20的中央位置。

内置钢板2通过栓钉4与水平分布筋6焊接连接，型钢1的腹板12与内置钢板2的端部焊接连接，竖向分布筋5与通过绑扎与水平分布筋6固定连接，构成钢筋框架结构。

作为应用实例1，本发涉及的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造，在端部外包结构处连接钢筋混凝土梁9，形成与钢筋混凝土梁楼面系统连接结构；外接钢筋混凝土梁9端部外包结构连接时，将端部外包结构处的型钢1翼缘截去，在型钢1的腹板12外侧贴焊有加强钢板11、形成组合加强结，端部外包结构处设有混凝土环梁7，该混凝土环梁7中设有环梁钢筋8，钢筋混凝土梁9中设有梁内纵筋10；所述环梁钢筋8由若干要纵向钢筋和若干根水平环状钢筋构成，型钢1的腹板12和加强钢板11上设置开孔，使梁内纵筋10穿过型钢1的腹板12和加强钢板11深入混凝土墙体20和钢筋框架结构内，形成内置钢板混凝土组合剪力墙与钢筋混凝土梁楼面系统连接的横梁构造。

钢筋混凝土梁9的后部穿过混凝土环梁7并深入混凝土墙体20内，与混凝土墙体20连接成一体；钢筋混凝土梁9的前部设有水平分布钢筋。

作为应用实例2，本发涉及的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造，在端部外包结构处连接钢梁13，形成与钢梁楼面系统连接结构；外接钢梁13与端部外包结构连接时，钢梁13直接焊接在型钢1上，钢梁13的翼缘采用开坡口全熔透焊接；钢梁13的腹板与型钢1采用角焊缝焊接；在剪力墙内部的内置钢板2两侧，对应钢梁1的翼缘位置设置钢梁翼缘伸入段14以保证钢梁13承担的弯矩有效的传递给剪力墙；在钢梁13翼缘伸入段14上设置钢梁栓钉15以保证钢梁13和混凝土的耦合；形成内置钢板混凝土组合剪力墙与钢梁楼面系统连接的横梁构造。

本发明的施工原理：

在安装过程中，参见图1，型钢1与内置钢板2在工厂组装焊接成型，栓钉4也在工厂焊接在凹形钢1及内置钢板2上。型钢1及内置钢板2沿高度方向分段运输至现场。不同层的凹形钢1及内置钢板2与下一层对应位置凹形钢1及内置钢板2以水平剖口焊缝焊接。不同层剪力墙竖向分布筋5留出搭接接头，互相搭接。将剪力墙水平分布筋6就位后与剪力墙竖向分布筋5绑扎。拉锚杆3穿过凹形钢1及内置钢板2并拧紧。支模后浇捣混凝土完成剪力墙施工钢筋混凝土墙身单元施工。

参见图2、图3，当本发明与钢筋混凝土梁楼面系统连接时，在钢筋混凝土梁9与型钢1连接的位置将型钢1的翼缘截去，图2为翼缘截去截去前的状态，此时仅保留型钢的腹板12。在型钢的腹板12上贴焊加强钢板11予以补强。同时在原围合位置设置混凝土环梁7以代替凹形钢1对剪力墙端部混凝土的约束并传递钢筋混凝土梁的剪力，混凝土环梁7内设置钢筋8。该钢筋8与混凝土环梁7侧面轮廓相似并具有伸入并焊接于钢筋基本框架内的部分，该钢筋8内侧均匀分布竖向分布筋。该混凝土环梁7围合钢筋基本框架端部和板组合；在型钢1的腹板12和加强钢板11上开孔，让钢筋混凝土梁9的梁内纵筋10穿过锚入到剪力墙内。

参见图4，当本发明与钢梁楼面系统连接时，钢梁13直接焊接与凹形钢1上，钢梁翼缘采用开坡口全熔透焊接；钢梁腹板可与凹形钢采用角焊缝焊接。在剪力墙内部的内置钢板2两侧，对应钢梁翼缘位置设置钢梁翼缘伸入段14以保证钢梁13所承担的弯矩有效的传递给剪力墙。在钢梁翼缘伸入段14上设置钢梁栓钉15以保证和混凝土的耦合。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术人员在本发明揭露的范围内,根据本发明技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都属于本发明的保护范围。本发明中没有详细叙述的内容均为本领域现有技术范围。

Claims (8)

1.具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙，包括混凝土墙体(20)和内置在混凝土墙体(20)内腔的钢筋框架结构，其特征在于：在混凝土墙体(20)的两端型钢外包结构，所述型钢外包结构由型钢(1)和对拉锚杆(3)构成，型钢(1)包裹在混凝土墙体(20)的端部外表面并通过对拉锚杆(3)与混凝土墙体(20)和钢筋框架结构固定连接；钢筋框架结构是由内置在钢板(2)、竖向分布筋(5)和水平分布筋(6)组成的刚性框架结构，水平分布筋(6)的两端各通过铨钉(4)与内置在钢板(2)的两端固定连接，竖向分布筋(5)与水平分布筋(6)捆绑连接，形成刚性框架结构；内置在钢板(2)的两端与型钢(1)的腹板(12)接触，型钢(1)的两个翼缘通过对拉锚杆(3)固定混凝土墙体(20)和钢筋框架结构上，形成端部外包结构。

2.根据权利要求1所述的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述型钢(1)为“凹”型钢，型钢(1)的腹板包裹混凝土墙体(20)的端面，型钢(1)的两翼包裹混凝土墙体(20)的侧面，型钢(1)的两翼通过对拉锚杆(3)与混凝土墙体(20)和钢筋框架结构固定连接。

3.根据权利要求1所述的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述水平分布筋(6)的两端呈弯钩形，相同水平面的二条水平分布筋(6)的弯钩部通过铨钉(4)与内置在钢板(2)连接在一起，水平分布筋(6)的腹部两端通过铨钉(4)与型钢(1)的翼缘连接在一起，构成刚性框体结构。

4.根据权利要求1所述的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述内置在钢板(2)通过均匀分布的铨钉(4)固定在混凝土墙体(20)的中央位置。

5.根据权利要求1所述的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：内置钢板(2)通过栓钉(4)与水平分布筋(6)焊接连接，型钢(1)的腹板(12)与内置钢板(2)的端部焊接连接，竖向分布筋(5)与通过绑扎与水平分布筋(6)固定连接，构成钢筋框架结构。

6.根据权利要求1所述的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造，其特征在于：在端部外包结构处连接钢筋混凝土梁(9)，形成与钢筋混凝土梁楼面系统连接结构；外接钢筋混凝土梁(9)与端部外包结构连接时，将端部外包结构处的型钢(1)翼缘截去，在型钢(1)的腹板(12)外侧贴焊有加强钢板(11)、形成组合加强结，端部外包结构处设有混凝土环梁(7)，该混凝土环梁(7)中设有环梁钢筋(8)，钢筋混凝土梁(9)中设有梁内纵筋(10)；所述环梁钢筋(8)由若干要纵向钢筋和若干根水平环状钢筋构成，型钢(1)的腹板(12)和加强钢板(11)上设置开孔，使梁内纵筋(10)穿过型钢(1)的腹板(12)和加强钢板(11)深入混凝土墙体(20)和钢筋框架结构内，形成内置钢板混凝土组合剪力墙与钢筋混凝土梁楼面系统连接的横梁构造。

7.根据权利要求6所述的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造，其特征在于：钢筋混凝土梁(9)的后部穿过混凝土环梁(7)并深入混凝土墙体(20)内，与混凝土墙体(20)连接成一体；钢筋混凝土梁(9)的前部设有水平分布钢筋。

8.根据权利要求1所述的具有端部外包结构的内置钢板混凝土组合剪力墙的横梁构造，其特征在于：在端部外包结构处连接钢梁(13)，形成与钢梁楼面系统连接结构；外接钢梁(13)与端部外包结构连接时，钢梁(13)直接焊接在型钢(1)上，钢梁(13)的翼缘采用开坡口全熔透焊接；钢梁(13)的腹板与型钢(1)采用角焊缝焊接；在剪力墙内部的内置钢板(2)两侧，对应钢梁(1)的翼缘位置设置钢梁翼缘伸入段(14)以保证钢梁(13)承担的弯矩有效的传递给剪力墙；在钢梁(13)翼缘伸入段(14)上设置钢梁栓钉(15)以保证钢梁(13)和混凝土的耦合。