CN106049720A - 穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其中，穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙包括相对的墙体两侧钢板，墙体两端的连接钢板以及四面钢板围合起来的填充混凝土、开孔加劲肋、穿过开孔加劲肋的拉杆。所述钢板内侧面设置开孔加劲肋后由穿孔拉杆相连接。所述拉杆包括沿墙长方向、墙厚方向的拉杆。所述沿墙长方向的拉杆穿过所有墙长方向设置的加劲肋及两端的连接钢板。所述沿墙厚方向墙体两端的拉杆穿过墙厚方向设置的加劲肋及相对的墙体两侧钢板。所述沿墙厚方向其余部位的拉杆每隔2～5个加劲肋布置于相邻2个沿墙长方向设置的加劲肋中间，且与沿墙厚方向的拉杆以沿墙高适当间距交错布置。本发明能提高剪力墙的承载力和延性。

Description

穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙
技术领域
本发明涉及建筑结构，具体涉及一种新型利用穿孔肋拉杆约束的双层钢板混凝土剪力墙。
背景技术
对于高层建筑来说，建筑结构设计的控制荷载由竖向力过渡到侧向力，其抗侧力体系将成为工程设计的关键所在。传统的抗侧力结构，只能靠增加墙板的厚度来增加结构的承载力，当结构到达一定高度时，会使结构墙体过厚，过厚的墙体不仅使结构空间造成浪费、施工过程变复杂，且将使结构的自重加大、地震作用加大，外侧带有裂缝的混凝土还会影响建筑物的美观，另外还将导致建筑物成本及建筑规模难以控制。
双层钢板剪力墙能够有效的避免传统结构的缺点。钢板混凝土剪力墙钢能够充分发挥了钢筋混凝土结构抗侧刚度大和钢结构延性好的优势，避免钢筋混凝土结构延性差、耗能差和钢结构抗侧能力弱、易局部屈曲等缺点，比普通混凝土剪力墙具有更高的承载力和更好的延性。钢板混凝土剪力墙在高层建筑尤其是超高层建筑中的应用有明显的优势。
双层钢板混凝土剪力墙的钢板侧面对混凝土的约束作用小，受到混凝土挤压力过大时会向外变形鼓起，发生局部屈曲。通常通过加大钢板厚度的措施来提高钢板中部的约束力，从而提高剪力墙的承载力和变形能力，但该方法大幅度提高钢材用量，经济性极差。
有效地提高双层钢板混凝土剪力墙钢板的侧向刚度，延缓钢板与混凝土之间的粘结滑移，可以提升其抵抗局部屈曲的能力和对核心混凝土的约束作用，强化钢板与混凝土的一体性，从而提高承载力和延性。
设置拉杆双层钢板混凝土剪力墙采用在纵向每隔一定间距的横截面上设置横向水平约束拉杆的设计形式。这种形式的优点在于一杆连接，双侧对拉，大大增强了对核心混凝土的侧向约束，从而提高双层钢板混凝土剪力墙的承载力，但约束拉杆纵、横向之间为约束薄弱点，要避免这些部位局部屈曲的发生，全方位形成对核心混凝土的有效约束，必须加密约束拉杆布置，钻孔过多，拉杆用量大。
另一种方式是在钢板内侧设置加劲肋的形式对双层钢板混凝土剪力墙予以加强。这种形式加劲肋约束面外变形能力弱，加载后期与混凝土粘结失效容易导致脱离，为延缓或防止侧边的变形，需要较大的肋板刚度比，耗用钢材较多。而且，加劲肋未能形成对核心混凝土的环向约束，横向约束力弱于约束拉杆的对拉连接。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，充分利用钢材的强度，延缓或避免外围钢板的纵向、横向局部屈曲问题，延缓钢与之间的粘结滑移，形成对核心混凝土的环向约束，增强钢板与混凝土的一体性，从而提高双层钢板混凝土剪力墙的抗震性能，本发明提出了一种改善双层钢板混凝土剪力墙侧向刚度的设计思路及施工方法，即穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙。
穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙一体性强化技术是通过在加劲肋上开孔，约束拉杆穿孔而过，连接（焊接或螺栓连接）于与两侧钢板上。拉杆对开孔加劲肋形成有效的约束作用，进而约束钢板，减缓钢板的局部屈曲。
本发明采用如下技术方案：
穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙包括相对的墙体两侧钢板，墙体两端的连接钢板以及四面钢板围合起来的填充混凝土、开孔加劲肋、穿过开孔加劲肋的拉杆。所述钢板内侧面设置加劲肋后由拉杆相连接，拉杆穿过钢板及加劲肋位置进行开孔处理。所述拉杆为普通拉杆或钢筋，包括沿墙长方向的拉杆、沿墙厚方向的拉杆。所述沿墙长方向的拉杆穿过所有墙长方向设置的加劲肋及两端的连接钢板。所述沿墙厚方向墙体两端的拉杆穿过墙厚方向设置的加劲肋及相对的墙体两侧钢板。所述沿墙厚方向其余部位的拉杆以适当间距（一般每隔2～5个加劲肋）布置于相邻2个沿墙厚方向设置的加劲肋中间，且与沿墙厚方向的拉杆以沿墙高适当间距交错布置。所述加劲肋宜与钢板厚度相同，与钢板的连接采用焊接的连接形式。所述拉杆端部与钢板的第一种连接方式是采用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二种连接方式是在拉杆端部用钢筋套丝机进行套丝处理，穿过钢板开孔处采用螺栓连接。
本发明的中加劲肋将约束拉杆的点状约束传递为成加劲肋的线状约束，使加劲肋与连接钢板的拉杆相互协调、相互搭配，实现作用互补，在满足建筑结构安全的前提下，能大大降低拉杆和加劲肋数量，钢板开孔工作量，最大限度地用较薄的钢板厚度，以较少的拉杆、较小的加劲肋宽度，使钢板对核心混凝土约束作用更加均衡，延缓钢板与混凝土之间的粘结滑移，缓解约束拉杆之间区域钢板的局部面外变形，强化钢板与混凝土的一体性，有效地提高双层钢板混凝土剪力墙钢板的侧向刚度，提升其抵抗局部屈曲的能力和对核心混凝土的约束作用，从而提高双层钢板混凝土剪力墙的承载力和延性。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
(1)开孔加劲肋与约束拉杆的紧密结合，在增加极少用钢量又不增加施工难度，影响施工进度的情况下，在钢板侧面整个高度形成连续有效的约束作用，提高侧面约束能力，延缓或避免钢板与混凝土之间的滑移，最大限度的减缓约束拉杆之间的弹塑性屈曲，使钢板与混凝土的一体性得到显著强化。(2)在满足建筑结构安全的前提下，能较大限度地用较薄的钢板厚度，较小的加劲肋宽度，增强钢板与混凝土的一体性，实现较高的强度、刚度以及延性。(3)穿拉杆的约束力通过加劲肋将均匀传递给钢板，使拉杆的点状约束转变为线状约束，避免应力集中，钢板对核心混凝土的约束作用相对于单纯加设约束拉杆的双层钢板混凝土剪力墙更加连续和均匀，相对于单纯加设加劲肋的双层钢板混凝土剪力墙更能有效减少耗钢量，增强钢管与混凝土的一体性。(4)拉杆沿沿高度方向，加劲肋沿截面长度方向将钢板进行了分割，减小了钢板的高宽比和宽厚比，从而使其半屈曲波长大大减小。对于外围钢板，拉杆约束加劲肋提供了强有力的侧向约束，防止钢板过早的屈曲，有利于发挥其强度，同时，钢板又以拉杆为支点，以其抗弯刚度约束核心混凝土，使混凝土多轴受压提高其强度。(5)该构件易于与周围的其他钢构件相连接，可以充分发挥钢板和混凝土两种材料的力学性能，既有利于承担竖向荷载，又有利于承担水平荷载。
附图说明
图1为本发明的正立面图；
图2为本发明的侧面图；
图3为图1、图2的A-A剖面图；
图中所示：1-墙体两侧钢板2-拉杆与钢管壁连接处 3-加劲肋开孔处 4-墙厚方向设置的开孔加劲肋5-墙长方向设置的开孔加劲肋6-沿墙长方向的拉杆 7-沿墙厚方向的拉杆8-墙体两端的连接钢板9-混凝土。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
一种穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，包括相对的墙体两侧钢板1、墙体两端的连接钢板8、墙厚方向设置的开孔加劲肋4、墙长方向设置的开孔加劲肋5、沿墙长方向的拉杆6、沿墙厚方向的拉杆7以及四面钢板围合起来的填充混凝土9。所述开孔加劲肋为条带形钢板，其厚度宜与钢板厚度相同。所述加劲肋上拉杆穿过部位3应开孔，孔大小以恰能穿过拉杆为宜。所述加劲肋在钢板内部周边均匀布置，垂直于钢板采用焊接方法连接。所述拉杆采用普通拉杆或钢筋，垂直穿过钢板，在双层钢板混凝土剪力墙截面长度方向，厚度方向以适当间距沿墙高交错布置。所述拉杆端部与钢板连接处2的第一种连接方式是选用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二种连接方式是在拉杆端部用钢筋套丝机进行套丝处理，穿过钢管壁开孔处采用螺栓连接。
实施例1
一种穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙的制作步骤为：
（1）按照设计图纸要求确定相对的墙体两侧钢板1、墙体两端的连接钢板8、沿墙长方向的拉杆6、沿墙厚方向的拉杆7及开孔加劲肋的强度、尺寸、位置；
（2）制作双层钢板混凝土剪力墙的两侧钢板、连接钢板、加劲肋、拉杆；
（3）测量定位拉杆布置位置，在双层钢板混凝土剪力墙的双层钢板拉杆穿过位置钻孔；
（4）采用焊接方式方法将开孔加劲肋焊接在两侧钢板、连接钢板上；
（5）将墙体两端沿墙厚方向的拉杆7穿过沿墙厚方向设置的加劲肋4安装在墙体两侧钢板已钻好的孔内，其余部位沿墙厚方向的拉杆每隔4个加劲肋布置于相邻2个沿墙厚方向设置的加劲肋4中间，且与沿墙厚方向的拉杆以沿墙高适当间距交错布置。采用穿孔塞焊连接，或螺栓与墙体两侧钢板相连接；
（6）与沿墙厚方向的拉杆以沿墙高适当间距交错布置，将墙体沿墙长方向的拉杆6穿过所有沿墙长方向设置的加劲肋5安装在墙体两端的连接钢板已钻好的孔内，采用穿孔塞焊连接，或螺栓与墙体两端的连接钢板相连接；
（7）将混凝土9浇灌入四面钢板围合起来的空间内，并按施工要求进行养护。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其特征在于，包括相对的墙体两侧钢板，墙体两端的连接钢板以及四面钢板围合起来的填充混凝土、开孔加劲肋、穿过开孔加劲肋的拉杆。
2.根据权利要求1所述的穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其特征在于，所述开孔加劲肋为为条带形钢板，其厚度宜与钢板厚度相同，与钢板的连接采用焊接的连接形式，加劲肋上开孔部位在拉杆穿过处，孔大小以恰能穿过拉杆为宜。
3.根据权利要求1所述的穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其特征在于，所述拉杆为普通拉杆或钢筋，包括沿墙长方向的拉杆、沿墙厚方向的拉杆。
4.根据权利要求3所述的穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其特征在于，所述沿墙长方向的拉杆穿过所有墙长方向设置的加劲肋及两端的连接钢板。
5.根据权利要求3所述的穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其特征在于，所述沿墙厚方向墙体两端的拉杆穿过墙厚方向设置的加劲肋及相对的墙体两侧钢板，其余部位的拉杆以适当间距（一般每隔2～5个加劲肋）布置于相邻2个沿墙厚方向设置的加劲肋中间。
6.根据权利要求3所述的穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其特征在于，沿墙长方向的拉杆与沿墙厚方向的拉杆沿墙高以适当间距交错布置。
7.根据权利要求3所述的穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其特征在于，所述连接钢板的拉杆端部与钢板的第一种连接方式采用焊接，如穿孔塞焊等方式。
8.根据权利要求3所述的穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙，其特征在于，所述连接钢板的拉杆端部与钢板的第二种连接方式采用螺栓连接，即所采用拉杆的端部预先用钢筋套丝机进行套丝处理，穿过钢板开孔采用螺栓连接。
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