CN105350687A - 钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，包括内有钢筋网片(8)的钢筋混凝土墙体(2)和设置在钢筋混凝土墙体两侧的钢管混凝土柱(1)，钢管混凝土柱与钢筋混凝土墙体之间有连接件(6)，该连接件一头固定在所述钢管混凝土柱(1)上，另一头锚固在所述钢筋混凝土墙体(2)内，所述钢筋混凝土墙体(2)上开设有缝(9)和/或洞口(10)，在洞口(10)内可根据需要设置耗能减震装置(11)。本发明在保证结构抗侧刚度满足的前提下，通过开缝、开洞增大组合剪力墙延性，提高其变形能力，通过设置耗能减震装置提高其耗能能力，改善结构在大震作用下的抗震性能，通过不同的参数设计满足性能化结构设计的要求。

Description

钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙

技术领域

本发明属于混凝土建筑构件的技术领域，具体涉及一种钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙。

背景技术

剪力墙(shearwall)又称抗震墙或抗风墙、结构墙。剪力墙是房屋或构筑物中主要承受地震作用或风荷载等水平作用的结构构件，可防止结构产生过大的变形，避免剪切破坏，从而大量地应用于建筑结构中。现有剪力墙一般为钢筋混凝土造，因其抗侧刚度大，用以承担各类水平荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平位移。

普通钢筋混凝土剪力墙的变形能力和耗能能力较差，当其用于高层和超高层建筑中时，往往需要很大的截面尺寸来满足刚度和变形的要求；在强烈地震作用下，容易开裂，发生脆性破坏，影响整体结构的抗震性能。近年来，全球强震频发，造成的建筑损失巨大，如何进一步提高剪力墙在强烈地震作用下的变形能力和耗能能力，使其具有更优良的抗震性能，具有非常明确的科学意义及重要的实用价值。为了提高剪力墙的抗震性能，各种形式的组合剪力墙不断涌现，其中包括带钢管混凝土边框的组合剪力墙。这种钢管混凝土边框剪力墙能将钢筋混凝土剪力墙侧向刚度大的优势与钢管混凝土边框柱抗震延性好的优势相结合，提高剪力墙的承载能力和抗震性能，如，公开号为CN102561553A发明专利申请所公开的预制钢管混凝土边框剪力墙。

为了进一步提高钢管混凝土边框剪力墙的整体抗震性能，授权公告号为CN202380607U发明专利申请公开了一种“底部带软钢套管钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙”，该剪力墙的特征是，钢管混凝土柱的底部套设一软钢套管，并在软钢套管与钢管(内管)之间嵌入高韧性复合材料；同时，在钢筋混凝土墙体内增设两块钢板。该发明所述的剪力墙的抗震性能和底部的抗剪切滑移效果明显提高，但是，其有益效果是以损耗大量钢材为代价的。此外，上述发明所述方案在钢管混凝土柱的底部套设一软钢套管显然会降低建筑空间的使用率。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其具有承载力高、抗剪切刚度大、变形能力好和耗能能力强的优点，而且节约钢材，可满足性能化设计的要求。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，包括钢筋混凝土墙体和设置在所述钢筋混凝土墙体两侧的钢管混凝土柱，所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土墙体之间设有连接件，所述连接件一头固定在所述钢管混凝土柱上，另一头锚固在所述钢筋混凝土墙体内，所述钢筋混凝土墙体上开设有缝和/或洞口，并根据需要可在洞口内设置耗能减震装置。

其中，所述缝为竖向缝或水平缝。

其中，所述缝部分或全部贯穿所述钢筋混凝土墙体。

其中，所述耗能减震装置为防屈曲支撑器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、黏弹阻尼器和混合阻尼器中的至少一种。

其中，所述的钢管混凝土柱由正方形的钢管、设置在所述钢管内的纤维增强复合材料管、设置在所述纤维增强复合材料管内以及钢管与纤维增强复合材料管之间的混凝土组成。

其中，所述纤维增强复合材料管的横截面形状为圆形、椭圆形或带圆角的多边形，设置在钢管中央。

其中，所述纤维增强复合材料管为碳纤维增强复合材料管、玻璃纤维增强复合材料管、芳纶纤维增强复合材料管、玄武岩纤维管或混杂纤维增强复合材料管。

其中，所述连接件为U形锚筋，其弯曲部位套在所述纤维增强复合材料管上，两侧的钢筋穿过钢管后锚固在所述钢筋混凝土墙体内。

其中，所述U形锚筋两侧的钢筋末端分别弯曲形成锚钩，所述锚钩钩在所述钢筋混凝土墙体内的钢筋网片上。

由于采用了上述的结构，本发明较现有技术具有以下有益效果：

1、在保证结构抗侧刚度的前提下，通过开缝、开洞增大组合剪力墙的延性，同时提高其变形能力；

2、通过设置耗能减震装置，增大结构的耗能减震能力，改善了强震作用下组合剪力墙的抗震性能；

3、通过调整开缝条数和尺寸、洞口尺寸、耗能减震装置设置方式及性能参数，从而满足结构的性能化设计；

4、在满足承载力(包括抗剪切能力)及变形能力的要求下，与其他剪力墙相比，可明显减小截面尺寸，从而既可增加建筑空间的使用率，又节约钢材，减轻自重，降低综合造价。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙的实施例一的结构示意图。

图2是图1中的I-I剖面图。

图3是图2中右侧连接件部位的放大图。

图4是图1中的A-A剖面图。

图5是钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙的实施例二的结构示意图。

图6是图5中的B-B剖面图。

图7是钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙的实施例三的结构示意图。

图8是图7中的C-C剖面图。

图9是钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙的实施例四的结构示意图。

图10是图9中的D-D剖面图。

图11是钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙的实施例五的结构示意图。

图12是图11中的E-E剖面图。

图13是钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙的实施例六的结构示意图。

图14是图13中的F-F剖面图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

参见图1～4(图2为I-I剖面图，图4为A-A剖面图)，本实施例的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，包括钢筋混凝土墙体2和设置在所述钢筋混凝土墙体2两侧的钢管混凝土柱1。所述的钢管混凝土柱1由正方形的钢管3、设置在所述钢管3内的纤维增强复合材料管4、设置在所述纤维增强复合材料管4内以及钢管3与纤维增强复合材料管4之间的混凝土5组成。所述纤维增强复合材料管4为圆管，设置在钢管3中央，所述纤维增强复合材料管4为玻璃纤维增强复合材料管(简称GFRP管)，纤维增强复合材料管4也可以是碳纤维增强复合材料管(简称CFRP管)、芳纶纤维增强复合材料管(简称AFRP管)，玄武岩纤维管(简称BFRP管)或混杂纤维增强复合材料管(简称HFRP管)，还可是热膨胀系数与混凝土相近的其它材料管。由于在钢管混凝土柱内增设纤维增强复合材料管形成了多重约束效应，使钢管混凝土柱内部混凝土的约束效果得到改善，增强了边框柱的竖向承载力及变形能力，使该墙体具有一定的二阶刚度，从而降低了结构的二阶效应，可在满足承载力的要求下使墙体具有更小的截面尺寸及更好的延性。所述钢管混凝土柱1与钢筋混凝土墙体2之间设有连接件6，所述连接件6一头固定在所述钢管混凝土柱1上，另一头锚固在所述钢筋混凝土墙体2内。具体的，所述连接件6为U形锚筋，其弯曲部位套在所述纤维增强复合材料管4上，两侧的钢筋穿过钢管3后锚固在所述钢筋混凝土墙体2内，所述U形锚筋两侧的钢筋末端分别弯曲形成锚钩7，所述锚钩7钩在所述钢筋混凝土墙体2内的钢筋网片8上，以增加U形锚筋锚固在钢筋混凝土墙体2内的可靠性。

所述钢筋混凝土墙体2上开设有一条缝9，所述缝9为水平缝。根据不同的性能要求，缝9可部分或者全部贯穿钢筋混凝土墙体2，所开缝的尺寸，可根据该组合墙的性能需要确定(如竖向承载能力及水平变形能力)。为保证墙体整体性和变形能力，可设置水平或竖向钢筋贯穿墙体(即在开缝处根据需要全部或者部分贯穿)。

实施例二

参见图5、图6(图6为B-B剖面图)，本实施例与实施例一不同的是，所述钢筋混凝土墙体2上开设有两条缝9，两条缝9均为水平缝，开缝尺寸如图所示。

本实施例上述以外的部分可参照实施例一实施。

实施例三

参见图7、图8(图8为C-C剖面图)，本实施例与实施例一不同的是，所述钢筋混凝土墙体2上开设的缝9为竖向缝，开缝尺寸如图所示。

本实施例上述以外的部分可参照实施例一实施。

实施例四

参见图9、图10(图10为D-D剖面图)，本实施例与实施例一不同的是，所述钢筋混凝土墙体2上开设有两条缝9，且两条缝9均为竖向缝，开缝尺寸如图所示。

本实施例上述以外的部分可参照实施例一实施。

实施例五

参见图11、图12(图12为E-E剖面图)，本实施例与实施例一不同的是，本实施例的钢筋混凝土墙体2上没有开设缝9，而是在钢筋混凝土墙体2上开设有洞口10，洞口10为矩形，洞口10尺寸如图所示。所开洞口10的尺寸，可根据该组合墙的性能需要确定(如竖向承载能力及水平变形能力)。

本实施例上述以外的部分可参照实施例一实施。

实施例六

参见图13、图14(图14为F-F剖面图)，本实施例与实施例五不同的是，在洞口10内设置有耗能减震装置11，耗能减震装置11通过连接件与钢筋混凝土墙体相连，耗能减震装置11的两端连接于洞口10的两个对角。通过设置耗能减震装置，可增大结构的耗能减震能力，改善了强震作用下组合剪力墙的抗震性能。所述耗能减震装置11为防屈曲支撑器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、黏弹阻尼器和混合阻尼器中的至少一种。可根据不同的性能要求，调整所设置耗能减震装置的性能参数。

本实施例上述以外的部分可参照实施例一实施。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，包括内有钢筋网片(8)的钢筋混凝土墙体(2)和设置在所述钢筋混凝土墙体(2)两侧的钢管混凝土柱(1)，所述钢管混凝土柱(1)与钢筋混凝土墙体(2)之间设有连接件(6)，所述连接件(6)一头固定在所述钢管混凝土柱(1)上，另一头锚固在所述钢筋混凝土墙体(2)内，其特征在于，所述钢筋混凝土墙体(2)上开设有缝(9)和/或洞口(10)。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于，所述缝(9)为竖向缝或水平缝。

3.根据权利要求1所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于，所述缝(9)部分或全部贯穿所述钢筋混凝土墙体(2)。

4.根据权利要求1所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于，所述洞口(10)内设置有耗能减震装置(11)。

5.根据权利要求4所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于，所述耗能减震装置(11)为防屈曲支撑器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、黏弹阻尼器和混合阻尼器中的至少一种。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于：所述钢管混凝土柱(1)由正方形的钢管(3)、设置在所述钢管(3)内的纤维增强复合材料管(4)、设置在所述纤维增强复合材料管(4)内以及钢管(3)与纤维增强复合材料管(4)之间的混凝土(5)组成。

7.根据权利要求6所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于：所述纤维增强复合材料管(4)的横截面形状为圆形、椭圆形或带圆角的多边形，设置在钢管(3)中央。

8.根据权利要求7所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于：所述纤维增强复合材料管(4)为碳纤维增强复合材料管、玻璃纤维增强复合材料管、芳纶纤维增强复合材料管、玄武岩纤维管或混杂纤维增强复合材料管。

9.根据权利要求7所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于：所述连接件(6)为U形锚筋，其弯曲部位套在所述纤维增强复合材料管(4)上，两侧的钢筋穿过钢管(3)后锚固在所述钢筋混凝土墙体(2)内。

10.根据权利要求9所述的钢管混凝土边框组合开缝或开洞剪力墙，其特征在于：所述U形锚筋两侧的钢筋末端分别弯曲形成锚钩(7)，所述锚钩(7)钩在所述钢筋混凝土墙体(2)内的钢筋网片(8)上。