CN106049708B - 一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构工程技术领域，涉及一种内置分段钢板‑高强混凝土组合剪力墙及其建造方法。本发明提供一种内置分段钢板‑高强混凝土组合剪力墙，还进一步提供一种上述剪力墙的建造及施工方法。本发明提供的组合剪力墙及其建造方法，通过分段布置钢板，可以方便混凝土的浇筑和拉结筋的布置，增强钢板与混凝土的协同工作能力，在保证承载力的同时，提高组合剪力墙的变形能力和耗能能力。相比于外包钢板的组合剪力墙，本发明提供的组合剪力墙具有更好的耐高温能力，在火灾发生时有更好的表现。同时，相较于整块钢板混凝土组合剪力墙，本发明通过减少分段钢板的数量来实现层间转换与过渡，使层间刚度过渡更平缓，构造也相对简单。

Description

一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙及其建造方法

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，涉及一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙及其建造方法。

背景技术

随着结构设计水平和施工技术的发展和进步，高层建筑的高度记录不断被刷新，建筑结构的抗侧力能力要求也越来越高。作为一种重要的抗侧力构件，剪力墙被广泛应用到高层和超高层建筑中。

高层建筑由于高度高自重大，剪力墙在承担水平荷载作用的同时，也需承担相当巨大的竖向荷载作用。传统的钢筋混凝土剪力墙需增加其横截面面积才能满足要求，但同时会减小建筑使用面积。组合剪力墙结合钢材及混凝土两种材料的优点，保证承载能力需求的同时并不会减小建筑的使用面积。混凝土的约束作用可以防止钢板过早屈曲；钢材具有较好的延性，可以增强剪力墙在大风及地震作用时的变形能力和耗能能力。由于高层建筑的高度越来越高，荷载也越来越大，为减小构件尺寸获得更多的使用空间，高强混凝土得到了广泛应用，有相当一部分高层建筑将高强混凝土应用到了组合剪力墙中。

目前钢板-混凝土组合剪力墙主要有内置钢板-混凝土剪力墙、外包钢板-混凝土剪力墙两种形式。相比于外包钢板-混凝土剪力墙，内置钢板-混凝土组合剪力墙具有用钢量小，耐火性能良好等优点。同时由于钢板内置，无需涂刷防腐及防火涂料，大大减少了日常的维护工作。根据混凝土的施工方式，内置钢板-混凝土组合剪力墙分为现浇混凝土板组合剪力墙和预制混凝土板组合剪力墙。预制混凝土板仅提供约束钢板的作用，而现浇混凝土可以使混凝土和钢板共同承担水平及竖向荷载作用，从而使剪力墙具有更高的承载力。

传统的内置钢板-混凝土组合剪力墙往往采用整块钢板，在钢板不开孔时，拉结筋不能连接位于钢板两侧的分布筋，使得连接形式复杂，有时甚至影响钢板与混凝土的整体受力；钢板开孔则增加了工作量，削弱了钢板，拉结筋不一定能顺利连接分布筋，给施工带来了较大难度；整块钢板则使剪力墙的混凝土分离，影响混凝土的浇筑，降低了剪力墙整体协同工作性能；更重要的是整块钢板的使用会大大增加剪力墙的刚度，在层间转换时，刚度过渡不易控制，进而会影响结构的抗震性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙及其建造方法，用于解决现有技术中缺乏性能优异的内置钢板-混凝土组合剪力墙的技术难题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙，包括有顶梁、墙体、底梁、钢板，所述顶梁、墙体、底梁由上到下连接为一体，所述钢板包括有多个分段钢板区段，所述分段钢板区段均竖向内嵌于顶梁、墙体、底梁内且相互平行，所述钢板板壁的前后两侧分别设有分布筋，所述分布筋在所述顶梁、墙体、底梁内，所述顶梁、墙体、底梁内还设有多根拉结筋，所述拉结筋贯穿所述分段钢板区段之间的间隙，所述拉结筋两端分别与钢板板壁前后两侧的分布筋相连。

优选地，所述顶梁、墙体、底梁通过现浇高强混凝土连接形成整体构件。

更优选地，所述高强混凝土为自密实混凝土，其骨料粒径≤25mm。所述高强混凝土应具有较好的流动性，满足标准《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283中的技术要求。

优选地，所述分段钢板区段均竖向内嵌于所述顶梁、墙体、底梁内的正中位置。所述顶梁、墙体、底梁内的正中位置是指所述分段钢板区段与所述顶梁、墙体、底梁的前后两侧的水平距离相等，所述分段钢板区段与所述顶梁、墙体、底梁的左右两侧的水平距离相等。

优选地，所述顶梁与底梁的截面高度为1.5～2倍墙体厚度，截面宽度为墙体厚度。所述顶梁与底梁内的配筋按构造配置且应符合一般框架梁相应抗震等级的最小配筋要求。所述顶梁与底梁内的箍筋的外皮与剪力墙竖向分布钢筋外皮平齐。

优选地，所述顶梁内设有顶部型钢，所述顶部型钢与所述多个分段钢板区段的上端相连接。

更优选地，所述顶部型钢与所述多个分段钢板区段的上端垂直连接。

更优选地，所述顶部型钢内嵌于顶梁，且所述顶部型钢与顶梁的几何形心重合。

优选地，所述底梁内设有底部型钢，所述底部型钢与所述多个分段钢板区段的下端相连接。

更优选地，所述底部型钢与所述多个分段钢板区段的下端垂直连接。

更优选地，所述底部型钢内嵌于底梁，且所述底部型钢与底梁的几何形心重合。

上述分段钢板区段、顶部型钢、底部型钢之间采用焊接连接。

优选地，所述分段钢板区段之间的间隙距离s≥300mm。所述分段钢板区段的间隙方便混凝土浇筑及拉结筋布置，间隙的大小应综合考虑钢筋分布及钢板分布来确定。

优选地，所述分段钢板区段的数量沿墙宽为1个/1000mm。本发明中，所述分段钢板区段的数量根据实际墙体尺寸及承载力要求确定，不局限于本发明给出的示意图中的数量。

优选地，所述分段钢板区段上设有加劲肋，所述加劲肋包括有水平加劲肋和竖向加劲肋，所述水平加劲肋和竖向加劲肋两两成对配置，水平加劲肋配置在分段钢板区段的板壁的前后两侧，竖向加劲肋配置在分段钢板区段的板壁的左右两侧。所述加劲肋防止钢板在运输、安装时失稳。

上述水平加劲肋、竖向加劲肋、分段钢板区段之间采用焊接连接。所述竖向加劲肋焊接在每块分段钢板区段的板壁的左右两侧，作用是防止平面外失稳。

更优选地，所述水平加劲肋的间距应使水平加劲肋之间钢板的长细比小于200。

更优选地，所述水平加劲肋和竖向加劲肋的外伸宽度按公式(1)进行计算，所述公式(1)为：其中，b_s为外伸宽度，mm；h₀为分段钢板区段宽度，mm。

更优选地，所述水平加劲肋和竖向加劲肋的厚度按公式(2)进行计算，所述公式(2)为：其中，t_s为厚度，mm；b_s为外伸宽度，mm。

优选地，所述分段钢板区段的板壁前后两侧设有栓钉，所述栓钉焊接在所述分段钢板区段的板壁的前后两面。所述栓钉保证分段钢板与混凝土的黏结。

更优选地，所述栓钉的长度≥4倍栓钉直径。

更优选地，所述栓钉的间距≥6倍栓钉直径，且≤300mm。

优选地，所述分布筋包括有水平分布筋和竖向分布筋，所述水平分布筋在所述钢板板壁的前后两侧对称分布，所述竖向分布筋在所述钢板板壁的前后两侧对称分布，位于所述钢板板壁同侧的水平分布筋和竖向分布筋交叉连接形成多个节点。

更优选地，所述位于所述钢板板壁同侧的水平分布筋与竖向分布筋相互垂直交叉连接形成多个节点。

更优选地，所述竖向分布筋上下两端分别伸入顶梁、底梁内锚固。

更优选地，所述拉结筋两端分别与所述钢板板壁的前后两侧对称分布的节点绑扎连接。所述拉结筋按照“隔一拉一”的原则设置。

更优选地，所述水平分布筋应绕过位于顶梁、墙体、底梁的左右两侧端部的分段钢板区段，绕过长度需满足钢筋锚固长度要求。

优选地，所述顶梁、墙体、底梁的左右两侧端部设有端柱纵筋和端柱箍筋，所述端柱纵筋和端柱箍筋形成端柱，并与所述分布筋相连接。所述端柱中的端柱纵筋和端柱箍筋的配置要求，应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3的规定。所述端柱箍筋穿透顶梁、墙体、底梁的左右两侧端部的分段钢板区段。

优选地，所述顶梁内还设有梁纵筋和梁箍筋，所述梁纵筋和梁箍筋在所述顶部型钢的外侧围成钢筋笼，并与所述分布筋相连接。

优选地，所述底梁内还设有梁纵筋和梁箍筋，所述梁纵筋和梁箍筋在所述底部型钢的外侧围成钢筋笼，并与所述分布筋相连接。

优选地，所述内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙与楼板相互垂直连接。

本发明第二方面提供一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙在结构工程中的用途。

优选地，所述结构工程为高层建筑剪力墙结构。

本发明第三方面提供一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙的建造方法，具体包括以下步骤：

1)对钢板进行预加工：将钢板切割成多个分段钢板区段，在分段钢板区段上焊接水平加劲肋、竖向加劲肋和栓钉，在多个分段钢板区段上端共同焊接顶部型钢，在多个分段钢板区段下端共同焊接底部型钢；

2)安装钢板：在底梁上绑扎梁纵筋和梁箍筋制作底梁钢筋笼，再将步骤1)中预加工后的分段钢板区段安装在底梁钢筋笼上，绑扎钢板板壁前后两侧的分布筋，并通过拉结筋进行连接，再在顶梁上绑扎梁纵筋和梁箍筋制作顶梁钢筋笼，同时在钢板板壁左右两端绑扎端柱纵筋和端柱箍筋制作端柱；

3)混凝土浇筑：依次采用混凝土浇筑底梁、墙体、顶梁，从而获得所需剪力墙。

优选地，所述一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙的建造方法，还包括以下条件：

A)在混凝土组合剪力墙建造中，所述内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙会偏心受压，所述剪力墙正截面受压承载力中所述混凝土、分段钢板区段、竖向分布筋、端柱纵筋、端柱中分段钢板区段上的竖向加劲肋的贡献按公式(3)、(4)进行计算，

所述公式(3)为：N≤α₁f_c(b_fh_f-b_wh_f+ξb_wh_w0)+f′_aA′_a+f′_yA′_s-σ_aA_a-σ_sA_s+N_sw+N_pw，

所述公式(4)为：

式(3)、(4)中，

N—剪力墙轴向压力设计值，N；

e—轴向力作用点到纵向受拉钢筋合力点的距离，mm；所述e按公式(5)进行计算，所述公式(5)为：其中，e₀—轴向压力对截面重心的偏心距，mm；

α₁—受压区混凝土压应力影响系数，按现行混凝土结构设计规范取值；

f_c—混凝土抗压强度设计值，N/mm²；

b_w、b_f—剪力墙腹板、边缘构件截面厚度，mm；

h_w、h_f—剪力墙截面、边缘构件截面高度，mm；

h_w0—剪力墙截面有效高度，mm；

f_a、f_a′—剪力墙端部竖向加劲肋的抗拉、抗压强度设计值，N/mm²；

f_y、f_y′—剪力墙受拉端、受压端配置的纵向钢筋抗拉、抗压强度设计值，N/mm²；

A_s、A′_s—剪力墙受拉端、受压端配置的纵向钢筋全部截面面积，mm²；

A_a、A′_a—剪力墙受拉端、受压端配置的竖向加劲肋全部截面面积，mm²；

ξ—相对受压区高度；所述ξ按公式(6)进行计算，所述公式(6)为：ξ＝x/h_w0，其中，x为受压区高度，mm；

当x≤ξ_bh_w0时，为大偏心构件，取σ_s＝f_y,σ_a＝f_a；

当x＞ξ_bh_w0时，为小偏心构件，取σ_s＝f_y(ξ-β₁)/(ξ_b-β₁)，σ_a＝f_a(ξ-β₁)/(ξ_b-β₁)；其中，ξ_b为相对界限受压区高度。上述ξ_b按公式(7)进行计算，所述公式(7)为：

E_s为钢材弹性模量，N/mm²；

σ_s、σ′_s—纵向钢筋受拉、受压应力，N/mm²；

σ_a、σ′_a—端柱中加劲肋受拉、受压应力，N/mm²；

a_s、a′_s—纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点至混凝土截面近边的距离，mm；

N_sw—剪力墙竖向分布钢筋所承担的轴向力，N。所述N_sw按公式(8)进行计算，所述公式(8)为：当ξ＞β₁时，取N_sw＝f_ywA_sw；

N_pw—剪力墙截面内配置钢板所承担的轴向力，N。所述N_pw按公式(9)进行计算，所述公式(9)为：当ξ＞β₁时，取N_pw＝f_pA_p；

M_sw—剪力墙截面配置分段钢板合力对受拉端柱截面重心的力矩，N·mm。所述M_sw按公式(10)进行计算，所述公式(10)为：当ξ＞β₁时，取M_sw＝0.5f_ywA_swh_sw；

M_pw—剪力墙竖向分布钢筋合力对受拉端柱截面重心的力矩，N·mm。所述M_pw按公式(11)进行计算，所述公式(11)为：当ξ＞β₁时，取M_pw＝0.5f_pA_ph_pw；

A_sw—剪力墙竖向分布钢筋全部截面面积，mm²；

f_yw—剪力墙竖向分布钢筋强度设计值，N/mm²；

A_p—剪力墙截面内配置的钢板截面面积，mm²；

f_p—剪力墙截面内配置钢板的抗拉强度设计值，N/mm²；

β₁—受压区混凝土应力图形影响系数，按现行混凝土结构设计规范取值；

ω_s—剪力墙截面竖向分布钢筋配置高度h_sw与截面有效高度h_w0的比值；

ω_p—剪力墙截面竖向分布钢筋配置高度h_pw与截面有效高度h_w0的比值；

B)在混凝土组合剪力墙建造中，所述内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙会偏心受压，所述剪力墙斜截面受剪承载力中所述混凝土、水平分布筋及分段钢板区段的贡献按公式(12)进行计算，

所述公式(12)为：

式中，

V—剪力墙截面剪力设计值，N；

λ—计算截面处的剪跨比，当λ＜1.5时，取λ＝1.5，当λ＞2.2时，取λ＝2.2；

f_t—混凝土轴心抗拉强度设计值，N/mm²；

b_w—剪力墙腹板截面厚度，mm；

h_w0—剪力墙截面有效高度，mm；

N—组合剪力墙的轴向压力设计值，N，当N>0.2f_cb_wh_w时，取0.2f_cb_wh_w；

A—组合剪力墙截面面积，mm²；

A_w—T形或者I形截面剪力墙腹板的面积，mm²，矩形时取A；

f_yv—横向钢筋抗拉强度设计值，N/mm²；

A_sh—配置在同一水平截面内的水平分布钢筋的全部截面面积，mm²；

s—剪力墙水平分布钢筋间距，mm；

f_p—剪力墙截面内配置钢板的强度设计值，N/mm²；

A_p—剪力墙截面内配置的钢板截面面积，mm²；

C)在混凝土组合剪力墙建造中，所述分段钢板区段的板壁前后两侧设置的栓钉数量按公式(13)进行计算，

所述公式(13)为：

式中，

n_f—钢板两侧应设置的栓钉总数量；

V_cw—组合剪力墙中钢筋混凝土部分承受的剪力值，N；所述V_cw按公式(14)进行计算，所述公式(14)为：

V_p—组合剪力墙中钢板部分承受的总剪力值，N；所述V_p按公式(15)进行计算，所述公式(15)为：V_p＝0.5f_pA_p；

—一个栓钉的抗剪承载力，N，按标准《钢结构设计规范》GB 50017相关规定计算。

如上所述，本发明的一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙及其建造方法，提出一种新型内置钢板-高强混凝土组合剪力墙，采用新的钢板布置方案，使混凝土、钢板及分布筋更好地协同工作，增强组合剪力墙的整体性，在保证承载力的同时使组合剪力墙具有适宜的刚度。本发明通过分段布置钢板，可以方便混凝土的浇筑和拉结筋的布置，在保证抗剪承载力的同时，增强了组合剪力墙的变形能力和耗能能力。通过高强混凝土的支撑，钢板不易发生屈曲，另外相较于外包钢板的组合剪力墙，该剪力墙具有较好的耐高温能力，在火灾发生时有良好的表现。相较于整块钢板混凝土组合剪力墙，本发明通过减少分段钢板的数量来实现层间转换与过渡，使层间刚度过渡更平缓，构造也相对简单。

附图说明

图1显示为本发明中分段钢板的结构示意图。

图2显示为本发明中现浇混凝土部分(包括墙体、顶梁、底梁)的结构示意图。

图3显示为本发明中一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙的侧视图。

图4显示为本发明中墙体横截面结构示意图。

图5显示为本发明中组合剪力墙正截面偏心受压承载力结构计算示意图。

图6显示为本发明中组合剪力墙的滞回曲线图6a、6b，其中，图6a为实施例1的滞回曲线，图6b为对比例1的滞回曲线。

附图标记

1 分段钢板区段

2 墙体

3 竖向加劲肋

4 栓钉

5 拉结筋

6 竖向分布筋

7 水平分布筋

8 水平加劲肋

9 顶部型钢

10 底部型钢

11 端柱箍筋

12 端柱纵筋

13 顶梁

14 底梁

15 梁纵筋

16 梁箍筋

17 楼板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-4所示，本发明提供一种内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙，包括有顶梁、墙体、底梁、钢板，所述顶梁、墙体、底梁由上到下连接为一体，所述钢板包括有多个分段钢板区段，所述分段钢板区段均竖向内嵌于顶梁、墙体、底梁内且相互平行，所述钢板板壁的前后两侧分别设有分布筋，所述分布筋在所述顶梁、墙体、底梁内，所述顶梁、墙体、底梁内还设有多根拉结筋，所述拉结筋贯穿所述分段钢板区段之间的间隙，所述拉结筋两端分别与钢板板壁前后两侧的分布筋相连。

在一个优选的实施例中，如图2所示，所述顶梁、墙体、底梁通过高强混凝土现浇连接形成整体构件。所述高强混凝土为自密实混凝土，其骨料粒径≤25mm。所述高强混凝土应具有较好的流动性，满足标准《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283中的技术要求。

在一个优选的实施例中，如图3所示，所述分段钢板区段均竖向内嵌于所述顶梁、墙体、底梁内的正中位置。

在一个优选的实施例中，所述顶梁与底梁的截面高度为1.5～2倍墙体厚度，截面宽度为墙体厚度。所述顶梁与底梁内的配筋按构造配置且应符合一般框架梁相应抗震等级的最小配筋要求。所述顶梁与底梁内的箍筋的外皮与剪力墙竖向分布钢筋外皮平齐。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述顶梁内设有顶部型钢，所述顶部型钢与所述多个分段钢板区段的上端相连接，优选为垂直连接。所述顶部型钢内嵌于顶梁，且所述顶部型钢与顶梁的几何形心重合。所述底梁内设有底部型钢，所述底部型钢与所述多个分段钢板区段的下端相连接，优选为垂直连接。所述底部型钢内嵌于底梁，且所述底部型钢与底梁的几何形心重合。

在一个优选的实施例中，如图4所示，所述分段钢板区段之间的间隙距离s≥300mm。所述分段钢板区段的数量沿墙宽为1个/1000mm。

在一个优选的实施例中，如图3-4所示，所述分段钢板上设有加劲肋，所述加劲肋包括有水平加劲肋和竖向加劲肋，所述水平加劲肋和竖向加劲肋两两成对配置，水平加劲肋配置在分段钢板区段的板壁的前后两侧，竖向加劲肋配置在分段钢板区段的板壁的左右两侧。所述水平加劲肋的间距应使水平加劲肋之间钢板的长细比小于200。所述竖向加劲肋通长布置。所述水平加劲肋和竖向加劲肋的外伸宽度按公式：进行计算；所述水平加劲肋和竖向加劲肋的厚度按公式：进行计算。

在一个优选的实施例中，如图1、3-4所示，所述分段钢板区段的板壁前后两侧设有栓钉，所述栓钉焊接在所述分段钢板区段的板壁的前后两面。所述栓钉的长度≥4倍栓钉直径。所述栓钉的间距≥6倍栓钉直径且≤300mm，所述栓钉之间的间距优选为300mm×300mm。

在一个优选的实施例中，如图2-4所示，所述分布筋包括有水平分布筋和竖向分布筋，所述水平分布筋在所述钢板板壁的前后两侧对称分布，所述竖向分布筋在所述钢板板壁的前后两侧对称分布，位于所述钢板板壁同侧的水平分布筋和竖向分布筋交叉连接形成多个节点。优选地，所述位于所述钢板板壁同侧的水平分布筋与竖向分布筋相互垂直交叉连接形成多个节点。所述竖向分布筋上下两端分别伸入顶梁、底梁内锚固。所述拉结筋两端分别与所述钢板板壁的前后两侧对称分布的节点绑扎连接。所述水平分布筋应绕过位于顶梁、墙体、底梁的左右两侧端部的分段钢板区段，绕过长度需满足钢筋锚固长度要求。

在一个优选的实施例中，如图4所示，所述顶梁、墙体、底梁的左右两侧端部设有端柱纵筋和端柱箍筋，所述端柱纵筋和端柱箍筋形成端柱，并与所述分布筋相连接。所述端柱箍筋穿透顶梁、墙体、底梁的左右两侧端部的分段钢板区段。

在一个优选的实施例中，如图3所示，所述顶梁内还设有梁纵筋和梁箍筋，所述梁纵筋和梁箍筋在所述顶部型钢的外侧围成钢筋笼，并与所述分布筋相连接。所述底梁内还设有梁纵筋和梁箍筋，所述梁纵筋和梁箍筋在所述底部型钢的外侧围成钢筋笼，并与所述分布筋相连接。所述内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙与楼板相互垂直连接。

本发明在建造内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙时，具体包括以下步骤：

1)对钢板进行预加工：将钢板切割成多个分段钢板区段，在分段钢板区段上焊接水平加劲肋、竖向加劲肋和栓钉，在多个分段钢板区段上端共同焊接顶部型钢，在多个分段钢板区段下端共同焊接底部型钢；

2)安装钢板：在底梁上绑扎梁纵筋和梁箍筋制作底梁钢筋笼，再将步骤1)中预加工后的钢板安装在底梁钢筋笼上，绑扎钢板板壁前后两侧的分布筋，并通过拉结筋进行连接，再在顶梁上绑扎梁纵筋和梁箍筋制作顶梁钢筋笼，同时在钢板板壁左右两端绑扎端柱纵筋和端柱箍筋制作端柱；

3)混凝土浇筑：依次采用混凝土浇筑底梁、墙体、顶梁，从而获得所需剪力墙。

在一个优选的实施例中，如图5所示，在建造内置分段钢板-高强混凝土组合剪力墙时，当组合剪力墙偏心受压时，按下述公式计算组合剪力墙(高强混凝土、分段钢板区段、竖向分布筋、端柱纵筋、端柱中分段钢板区段上的竖向加劲肋)的正截面受压承载力：

N≤α₁f_c(b_fh_f-b_wh_f+ξb_wh_w0)+f′_aA′_a+f′_yA′_s-σ_aA_a-σ_sA_s+N_sw+N_pw

按下述公式计算组合剪力墙(高强混凝土、分段钢板区段、水平分布筋)的斜截面受压承载力：

按下述公式计算分段钢板区段的板壁前后两侧设置的栓钉数量：

实施例1

通过模型试验，相似比选为1/3，设计并测试两个组合剪力墙。取3个分段钢板区段，尺寸规格均为3mm×172mm，分段钢板区段之间的间隙距离为100mm。在每块分段钢板区段上焊接加劲肋和栓钉，加劲肋包括有水平加劲肋和竖向加劲肋，水平加劲肋和竖向加劲肋两两成对配置，水平加劲肋和竖向加劲肋围接在分段钢板的外侧面上。竖向加劲肋尺寸规格为4mm×40mm，水平加劲肋的尺寸规格为4mm×20mm，间距为500mm，加劲肋之间钢板的长细比为70。栓钉焊接在水平加劲肋所在分段钢板的侧面上。栓钉之间的横向间距为100mm，纵向间距为100mm，栓钉的尺寸规格为4mm×20mm，栓钉的长度为5倍栓钉直径，栓钉的间距为25倍栓钉直径。在多个分段钢板区段上端共同焊接顶部型钢，在多个分段钢板区段下端共同焊接底部型钢，顶部与顶部型钢的尺寸规格均为H80mm×40mm×4mm×4mm。端柱纵筋为10C10mm，端柱箍筋为A6@100mm。

在底梁上绑扎钢筋制作底梁钢筋笼，梁纵筋为4C20mm，梁箍筋为A8@100mm。将预加工后的钢板安装在底梁钢筋笼上，绑扎钢板两侧的水平分布筋和竖向分布筋，拉结筋贯穿所述分段钢板之间的间隙，与钢板两侧的分布筋相连接。拉结筋按照“隔一拉一”的原则设置。分布筋的尺寸规格为A6@100mm。拉结筋的尺寸规格为A6@200mm。再在顶梁上绑扎钢筋制作顶梁钢筋笼，顶梁钢筋布置同底梁。最后，依次采用高强混凝土浇筑底梁、墙体、顶梁，从而获得所需剪力墙样品1#。

对比例1

取整块钢板3mm×712mm，在钢板板壁左右两侧焊接竖向加劲肋4mm×40mm，无水平加劲肋。拉结筋通过钢板穿孔，连接分布钢筋，拉结筋间距为200mm×200mm。其它包括栓钉布置、顶梁与底梁型钢布置及纵筋和箍筋布置、分布筋布置、端柱纵筋、端柱箍筋布置等与实施例1相同。截面含钢量包括钢板与竖向加劲肋，与实施例1相同。最后采用相同配比高强混凝土浇筑，从而获得剪力墙样品1*。

将实施例1与对比例1中获得的剪力墙样品1#与剪力墙样品1*，按照标准《建筑抗震试验规程》(JGJT 101-2015)进行性能测试，具体结果如表1，滞回曲线如图6a、6b所示。

表1

由表1可知，当组合剪力墙截面含钢量相同时，实施例1从屈服点到峰值点的刚度退化更小，延性更好，相比对比例1中样品，实施例1中样品的延性提高了28％。由图6可知，实施例1相比对比例1的滞回曲线更为饱满，在结构进入较高非线性阶段时有更好的表现。同时，实施例1由于钢板分段布置，减少了钢板的开孔，方便了拉结筋的布置，从而降低了施工难度，节省工期。

所以，本发明有效克服了现有技术中的一些缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (1)

1.一种钢板-混凝土组合剪力墙的建造方法，其特征在于，所述钢板-混凝土组合剪力墙，包括有顶梁、墙体、底梁、钢板，所述顶梁、墙体、底梁由上到下连接为一体，所述钢板包括有多个分段钢板区段，所述分段钢板区段均竖向内嵌于顶梁、墙体、底梁内且相互平行，所述钢板板壁的前后两侧分别设有分布筋，所述分布筋在所述顶梁、墙体、底梁内，所述顶梁、墙体、底梁内还设有多根拉结筋，所述拉结筋贯穿所述分段钢板区段之间的间隙，所述拉结筋两端分别与钢板板壁前后两侧的分布筋相连；

所述顶梁内设有顶部型钢，所述底梁内设有底部型钢；

所述分段钢板区段上设有加劲肋，所述加劲肋包括有水平加劲肋和竖向加劲肋，所述水平加劲肋和竖向加劲肋两两成对配置，水平加劲肋配置在分段钢板区段的板壁的前后两侧，竖向加劲肋配置在分段钢板区段的板壁的左右两侧；

所述分段钢板区段的板壁前后两侧设有栓钉，所述栓钉焊接在所述分段钢板区段的板壁的前后两面；

所述分布筋包括有水平分布筋和竖向分布筋，位于所述钢板板壁同侧的水平分布筋和竖向分布筋交叉连接形成多个节点；

所述顶梁内还设有梁纵筋和梁箍筋，所述梁纵筋和梁箍筋在所述顶部型钢的外侧围成钢筋笼，并与所述分布筋相连接；所述底梁内还设有梁纵筋和梁箍筋，所述梁纵筋和梁箍筋在所述底部型钢的外侧围成钢筋笼，并与所述分布筋相连接；

具体包括以下步骤：

1)对钢板进行预加工：将钢板切割成多个分段钢板区段，在分段钢板区段上焊接水平加劲肋、竖向加劲肋和栓钉，在多个分段钢板区段上端共同焊接顶部型钢，在多个分段钢板区段下端共同焊接底部型钢；

2)安装钢板：在底梁上绑扎梁纵筋和梁箍筋制作底梁钢筋笼，再将步骤1)中预加工后的分段钢板区段安装在底梁钢筋笼上，绑扎钢板板壁前后两侧的分布筋，并通过拉结筋进行连接，再在顶梁上绑扎梁纵筋和梁箍筋制作顶梁钢筋笼，同时在钢板板壁左右两端绑扎端柱纵筋和端柱箍筋制作端柱；

3)混凝土浇筑：依次采用混凝土浇筑底梁、墙体、顶梁，从而获得所需剪力墙；

还包括以下条件中任一项或多项：

A)在钢板-混凝土组合剪力墙建造中，所述剪力墙正截面受压承载力中所述混凝土、分段钢板区段、竖向分布筋、端柱纵筋、端柱中分段钢板区段上的竖向加劲肋的贡献按公式(I)、(II)进行计算，

所述公式(I)为：N≤α₁f_c(b_fh_f-b_wh_f+ξb_wh_w0)+f′_aA′_a+f′_yA′_s-σ_aA_a-σ_sA_s+N_sw+N_pw，

所述公式(II)为：

式(I)、(II)中，

N-剪力墙轴向压力设计值，N；

e-轴向力作用点到纵向受拉钢筋合力点的距离，mm；

α₁-受压区混凝土压应力影响系数；

b_w、b_f—剪力墙腹板、边缘构件截面厚度，mm；

h_w、h_f-剪力墙截面、边缘构件截面高度，mm；

h_w0-剪力墙截面有效高度，mm；

f_a、f_a′-剪力墙端部竖向加劲肋的抗拉、抗压强度设计值，N/mm²；

f_y、f_y′—剪力墙受拉端、受压端配置的纵向钢筋抗拉、抗压强度设计值，N/mm²；

A_s、A′_s—剪力墙受拉端、受压端配置的纵向钢筋全部截面面积，mm²；

A_a、A′_a-剪力墙受拉端、受压端配置的竖向加劲肋全部截面面积，mm²；

ξ—相对受压区高度；

σ_s、σ′_s—纵向钢筋受拉、受压应力，N/mm²；

σ_a、σ′_a—端柱中加劲肋受拉、受压应力，N/mm²；

a_s、a′_s—纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点至混凝土截面近边的距离，mm；

N_sw—剪力墙竖向分布钢筋所承担的轴向力，N；

N_pw—剪力墙截面内配置钢板所承担的轴向力，N；

M_sw—剪力墙截面配置分段钢板合力对受拉端柱截面重心的力矩，N·mm；

M_pw—剪力墙竖向分布钢筋合力对受拉端柱截面重心的力矩，N·mm；

B)在钢板-混凝土组合剪力墙建造中，所述剪力墙斜截面受剪承载力中所述混凝土、水平分布筋及分段钢板区段的贡献按公式(III)进行计算，所述公式(III)为：

式(III)中，

V—剪力墙截面剪力设计值，N；

λ—计算截面处的剪跨比；

f_t—混凝土轴心抗拉强度设计值，N/mm²；

b_w—剪力墙腹板截面厚度，mm；

h_w0—剪力墙截面有效高度，mm；

N—组合剪力墙的轴向压力设计值，N；

A—组合剪力墙截面面积，mm²；

A_w—T形或者I形截面剪力墙腹板的面积，mm²；

f_yv-横向钢筋抗拉强度设计值，N/mm²；

A_sh-配置在同一水平截面内的水平分布钢筋的全部截面面积，mm²；

s-剪力墙水平分布钢筋间距，mm；

f_p-剪力墙截面内配置钢板的强度设计值，N/mm²；

A_p-剪力墙截面内配置的钢板截面面积，mm²；

C)在钢板-混凝土组合剪力墙建造中，所述分段钢板区段的板壁前后两侧设置的栓钉数量按公式(IV)进行计算，所述公式(IV)为：

式(IV)中，

n_f—钢板两侧应设置的栓钉总数量；

V_cw—组合剪力墙中钢筋混凝土部分承受的剪力值，N；

V_p—组合剪力墙中钢板部分承受的总剪力值，N；

—一个栓钉的抗剪承载力，N。