CN109537775A - 应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法 - Google Patents

应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法 Download PDF

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Abstract

应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法，属于建筑工程技术领域，包括局部波纹薄壁钢管、局部波纹、预制混凝土空心墙板、后浇混凝土以及边缘构件预制段等构成。本发明的局部波纹薄壁钢管可实现一管多用，采用局部波纹薄壁钢管作为预制混凝土空心墙板空心孔的一次性成孔模具，层间剪力墙竖向分布钢筋利用局部波纹薄壁钢管代替，显著提高剪力墙的抗压、抗弯、抗剪、耗能、延性等结构性能；而且局部波纹薄壁钢管在主要剪切面一侧具有波纹，可以阻止局部波纹薄壁钢管与混凝土的竖向界面在水平荷载作用下出现剪切滑移，从而进一步提高混凝土剪力墙的结构性能。具有制备生产方便、品质优良、施工高效、节省成本以及节能环保等优点。

Description

应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，特别是涉及到应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法。
背景技术
目前，装配式混凝土剪力墙竖向分布钢筋的连接方法，主要有以下几种方式：
《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ 355-2015中的连接方法，是当前装配式混凝土结构钢筋的主要连接方法，但这种技术由于检验困难、受人为因素影响较大而备受质疑，业界认为质量不稳定、不可靠；而且混凝土剪力墙竖向分布钢筋量多且直径细，造成连接成本过高；为了促进装配式建筑的推广，《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014将《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010规定的同侧钢筋间距由200～300加大到了600，一定程度上降低了结构的可靠性。
《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》JGJ 108-96，这种钢筋连接技术，对于装配式混凝土结构的钢筋连接，仅适用于有操作空间的条件下，对水平钢筋连接可以适用，对于竖向钢筋连接并不实用，而装配式混凝土结构钢筋连接的难点就在于竖向钢筋的连接。
公开号CN103485548B，装配式空心混凝土叠合剪力墙竖向钢筋连接方法，通过以下步骤实现。步骤一、将剪力墙墙板中的竖向分布钢筋向上甩出，预留外甩钢筋，在构件下部设置槽孔，方便上下层构件安装对接时钢筋对位搭接连接；步骤二、构件上部外甩钢筋安装时穿过楼层位置；步骤三、将上一层的空心混凝土剪力墙构件对应构件竖向孔洞，将下一层剪力墙构件的外甩钢筋插入孔洞中，在预留安装槽孔位置处将外甩钢筋与构件内的竖向钢筋实现搭接连接；步骤四、灌芯浇筑空心部位的混凝土，完成构件的安装，使构件形成一个整体。该发明使装配式空心混凝土剪力墙竖向钢筋的连接变得简单、质量易于保证、提高生产率，可保证房屋建设质量以及降低建设成本。但这种技术方案存在着预制混凝土剪力墙顶部的外甩钢筋较长、占用生产的空间较大、外甩钢筋增加了生产预制墙板的难度、降低了生产效率、预制墙板的外轮廓尺寸较大、运输不便，预制空心孔抽芯困难、增加工序、生产效率低等不足之处。
申请号201710373977.1的发明专利申请文件，公开了一种预制装配式双钢管混凝土剪力墙及其装配方法，包括埋设在混凝土墙内的外钢管；埋设在混凝土墙内的由拉结钢筋、竖向分布钢筋和水平分布钢筋交织构成的钢筋网；所述外钢管的上下端，部分伸出混凝土墙的上部和下部；所述外钢管的内部套设有内钢管；所述内钢管内部填充有高强混凝土柱；所述外钢管与内钢管伸出混凝土墙的部分，通过横向螺栓径向贯穿固定，用于防止两者之间轴向和周向的相对运动。本双钢管混凝土剪力墙具有竖向连接快捷可靠、施工工艺简单、水平抗剪承载力高、整体性好、面外稳定性高、抗震性能好、施工工期短、大部分构件可标准化生产。但是，这种方法存在的问题是：用钢量过大，成本增高；双钢管之间、内管与混凝土之间的工作状态性能难以清楚，应用有障碍；与国家现行工程建设技术标准相差甚远，存在技术瓶颈。
授权公开号CN202073208U的实用新型专利授权说明书，公开了一种钢管混凝土剪力墙，包括钢管、钢管内混凝土、抗剪环筋、外包混凝土、横向钢筋、纵向钢筋和拉结钢筋；钢管每隔2倍～6倍钢管直径的间距成行均匀布置，钢管内填充钢管内混凝土，从钢管的底端往上计，每隔500mm～1000mm的间距在钢管的圆周贴焊抗剪环筋；在钢管的前后两侧设有由多根横向钢筋和多根纵向钢筋组成的钢筋网；钢管的前后两侧的钢筋网之间通过拉结钢筋拉结；钢管的前后两侧的钢筋网之间灌注外包混凝土。该实用新型与现有剪力墙相比，其初始刚度大、承载能力高,破坏时承载力和刚度衰减较慢、延性好、可以避免底部剪切滑移破坏，具有较好的抗震性能等优点,适用于超高层建筑结构。但这种专利技术存在的问题是：钢管仅用于提高剪力墙的性能，并无其他用途，而且仅适用于现浇混凝土结构。
申请号201210393319.6的发明专利申请说明书，公开了一种钢管混凝土组合剪力墙及其施工过程，剪力墙包括沿剪力墙截面均匀分布的钢管、填充在钢管内的钢管内混凝土、浇注在钢管外的钢管外混凝土、设置在钢管外的方形箍筋、设置在钢管前后两侧竖向分布钢筋和水平分布钢筋、拉结在钢管与竖向分布钢筋和水平分布钢筋间的拉结钢筋以及设置在两侧边缘约束构件位置的纵向钢筋；在普通钢筋混凝土剪力墙中嵌入钢管，利用钢管的约束作用提高混凝土的承载力，进而在设计轴力相同的情况下减小构件的截面尺寸，减小结构自重,降低地震作用，为建筑物提供更多的使用面积；利用钢管混凝土的高承载力和高延性，有效地提高剪力墙的抗弯承载力、抗剪承载力、破坏延性等抗震性能。但这种技术存在的问题是：钢管仅用于提高剪力墙的性能，并无其他用途，而且仅适用于现浇混凝土结构。
申请号201810460366.5的发明专利申请说明书，公开了一种基于多用途薄壁钢管的装配式混凝土剪力墙及其建造方法，实现薄壁钢管一管多用：采用薄壁钢管作为预制混凝土空心墙板空心孔的一次性成孔模具，从而取消传统的抽芯工序，规避了传统抽芯工序中抽芯困难的问题，显著提高预制生产效率；层间剪力墙竖向分布钢筋利用薄壁钢管代替，减少钢筋用量，楼层处采用连接钢筋实现上下层之间的搭接连接，连接方便且可靠，预制空心混凝土墙板竖向端部无需预留“胡子筋”而为生产带来便利；部分钢管混凝土，可以显著提高剪力墙的结构性能，包括抗压、抗弯、抗剪、耗能、延性等。具有预制生产方便、建造品质优良、施工高效、节省人工、节材降耗、节能环保以及建造成本低等优点。但是，由于薄壁钢管与混凝土的竖向界面在水平荷载作用下可能存在剪切滑移问题，可能影响结构性能，尚有待于对其进行改进太高。
为了解决这些存在的问题，急需提出新的技术方案。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法，不仅实现薄壁钢管一管多用，而且由于薄壁钢管在主要剪切面一侧具有波纹，可以阻止薄壁钢管与混凝土的竖向界面在水平荷载作用下出现剪切滑移，从而进一步提高混凝土剪力墙的结构性能。
局部波纹薄壁钢管，其特征是：局部波纹薄壁钢管的壁厚为0.2mm～3mm，相对称的两侧各四分之一圆位置处设置有局部波纹，局部波纹为内凹或外凸式波纹，且每条波纹的间距及高度为3mm～30mm。
应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法，其特征是：应用所述的局部波纹薄壁钢管，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、制备局部波纹薄壁钢管
局部波纹薄壁钢管采用薄钢板制备，根据设计钢管直径尺寸剪裁带钢的宽度，采用直缝焊接钢管的设备和生产工艺生产，将待制备钢管圆形截面相对两侧各四分之一圆部分对应的轧机轧辊的表面设置有凸凹齿槽，在轧机上连续轧制，生产出的薄壁钢管为局部波纹薄壁钢管；
步骤二、制备预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段；
按照传统的预制混凝土剪力墙构件的方式制备预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段，清理模台、支边模、绑扎钢筋、置入局部波纹薄壁钢管、放吊钉、安装施工用连接件后浇筑混凝土，经振捣、养护、脱模后完成预制混凝土空心墙板以及具有空心孔的边缘构件预制段的制备，局部波纹薄壁钢管的局部波纹分布的法线方向平行于剪力墙的平面内方向；
步骤三、安装首层预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段
在装配式混凝土剪力墙的初始装配端位置，从基础中外甩或从底部现浇混凝土剪力墙中置入首层连接钢筋，包括竖向分布底部插筋和边缘构件纵向受力钢筋的底部插筋，根据设计要求预留向上外甩的钢筋长度；安装预制混凝土空心墙板，竖向分布底部插筋插入预制混凝土空心墙板的空心孔中；安装边缘构件预制段，先将边缘构件纵向受力钢筋和边缘构件纵向受力钢筋的底部插筋通过直螺纹连接套筒连接后插入边缘构件预制段的空心孔中，下落安装预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段；预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段的板腿架空预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段的底部，通过斜支撑固定好预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段后，在其底部侧面支模封闭；在楼盖板的模板或叠合板底板安装完后，从上面将竖向分布连接钢筋插入预制混凝土空心墙板的空心孔中；
步骤四、浇筑后浇混凝土
完成剩余钢筋的绑扎和模板支撑后，向预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段的空心孔中浇筑后浇混凝土，后浇混凝土填充于空心孔及经板腿架空的底部空隙，后浇混凝土经养护达到设计强度后，首层应用局部波纹薄壁钢管制备的装配式混凝土剪力墙建造完成；
步骤五、装配上部各层预制混凝土空心墙板以及边缘构件预制段
重复步骤三和步骤四，逐层布设竖向分布连接钢筋，并浇筑后浇混凝土至顶层；布设顶层竖向分布连接钢筋，顶层的竖向分布连接钢筋只锚入混凝土板中，浇筑顶层后浇混凝土，顶层后浇混凝土经养护达到设计强度后，应用局部波纹薄壁钢管制备的装配式混凝土剪力墙建造全部完成。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法，不仅实现薄壁钢管一管多用，而且由于薄壁钢管在主要剪切面一侧具有波纹，可以阻止薄壁钢管与混凝土的竖向界面在水平荷载作用下出现剪切滑移，从而进一步提高混凝土剪力墙的结构性能。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明局部波纹薄壁钢管的横向剖面示意图。
图2为本发明局部波纹薄壁钢管的局部波纹面的侧视立面示意图。
图3为本发明局部波纹薄壁钢管的局部波纹面的正视立面示意图。
图4为本发明局部波纹薄壁钢管的A-A截面示意图。
图5为本发明局部波纹薄壁钢管的B-B截面示意图。
图6为本发明局部波纹薄壁钢管的C-C截面示意图。
图7为本发明局部波纹薄壁钢管的D-D截面示意图。
图8为本发明预制混凝土空心墙板的水平剖面示意图。
图9为本发明预制混凝土空心墙板的立面示意图。
图10为本发明预制混凝土空心墙板的竖向剖面示意图。
图11为本发明装配式混凝土剪力墙墙身部分完成的竖向剖面示意图。
图12为本发明装配式混凝土剪力墙墙身部分完成的水平剖面示意图。
图13为本发明边缘构件预制段的水平剖面示意图。
图14为本发明边缘构件预制段的立面示意图。
图15为本发明边缘构件预制段的竖向剖面示意图。
图16为本发明边缘构件预制段装配完成的竖向剖面示意图。
图17为本发明边缘构件预制段装配完成的水平剖面示意图。
图中1-局部波纹薄壁钢管、2-局部波纹、3-预制混凝土空心墙板、4-后浇混凝土、5-边缘构件预制段。
具体实施方式
应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法，其中，局部波纹薄壁钢管1，如图1～图7所示，局部波纹薄壁钢管1的钢管厚度为0.2mm～3mm，相对称的两侧各四分之一圆位置处设置有局部波纹2，局部波纹2为内凹或外凸式波纹，且每条波纹的间距及高度为3mm～30mm。
如图8～图10所示，所述预制混凝土空心墙板3设置有竖向空心孔洞，是在预制混凝土剪力墙时，应用局部波纹薄壁钢管1制备具有空心孔洞的预制混凝土剪力墙板；
如图11和图12所示，所述后浇混凝土4是在预制混凝土构件安装完后，在现场向预制混凝土空心墙板3的空心孔洞中和其底部浇筑的混凝土；
如图13～图15所示，所述边缘构件预制段5，是剪力墙洞口边缘的边缘构件以预制装配方式建造时，应用局部波纹薄壁钢管1以预制的方式制备的具有洞口、没有边缘构件纵向钢筋的预制混凝土剪力墙边缘构件。
应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法，如图1～图17所示，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、制备局部波纹薄壁钢管1
局部波纹薄壁钢管1采用薄钢板制备，根据设计钢管直径尺寸剪裁带钢的宽度，采用直缝焊接钢管的设备和生产工艺生产，将待制备钢管圆形截面相对两侧各四分之一圆部分对应的轧机轧辊的表面设置有凸凹齿槽，在轧机上连续轧制，生产出的薄壁钢管为局部波纹薄壁钢管1；
步骤二、制备预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5；
按照传统的预制混凝土剪力墙构件的方式制备预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5，清理模台、支边模、绑扎钢筋、置入局部波纹薄壁钢管1、放吊钉、安装施工用连接件后浇筑混凝土，经振捣、养护、脱模后完成预制混凝土空心墙板3以及具有空心孔的边缘构件预制段5的制备，局部波纹薄壁钢管1的局部波纹2分布的法线方向平行于剪力墙的平面内方向；
步骤三、安装首层预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5
在装配式混凝土剪力墙的初始装配端位置，从基础中外甩或从底部现浇混凝土剪力墙中置入首层连接钢筋，包括竖向分布底部插筋和边缘构件纵向受力钢筋的底部插筋，根据设计要求预留向上外甩的钢筋长度；安装预制混凝土空心墙板3，竖向分布底部插筋插入预制混凝土空心墙板3的空心孔中；安装边缘构件预制段5，先将边缘构件纵向受力钢筋和边缘构件纵向受力钢筋的底部插筋通过直螺纹连接套筒连接后插入边缘构件预制段5的空心孔中，下落安装预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5；预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5的板腿架空预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5的底部，通过斜支撑固定好预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5后，在其底部侧面支模封闭；在楼盖板的模板或叠合板底板安装完后，从上面将竖向分布连接钢筋插入预制混凝土空心墙板3的空心孔中；
步骤四、浇筑后浇混凝土4
完成剩余钢筋的绑扎和模板支撑后，向预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5的空心孔中浇筑后浇混凝土4，后浇混凝土4填充于空心孔及经板腿架空的底部空隙，后浇混凝土4经养护达到设计强度后，首层应用局部波纹薄壁钢管1制备的装配式混凝土剪力墙建造完成；
步骤五、装配上部各层预制混凝土空心墙板3以及边缘构件预制段5
重复步骤三和步骤四，逐层布设竖向分布连接钢筋，并浇筑后浇混凝土(4)至顶层；布设顶层竖向分布连接钢筋，顶层的竖向分布连接钢筋只锚入混凝土板中，浇筑顶层后浇混凝土4，顶层后浇混凝土4经养护达到设计强度后，应用局部波纹薄壁钢管1制备的装配式混凝土剪力墙建造全部完成。

Claims (2)

1.局部波纹薄壁钢管，其特征是：局部波纹薄壁钢管(1)的钢管厚度为0.2mm～3mm，相对称的两侧各四分之一圆位置处设置有局部波纹(2)，局部波纹(2)为内凹或外凸式波纹，且每条波纹的间距及高度为3mm～30mm。
2.应用局部波纹薄壁钢管制备装配式混凝土剪力墙的方法，其特征是：应用权利要求1所述的局部波纹薄壁钢管，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、制备局部波纹薄壁钢管(1)
局部波纹薄壁钢管(1)采用薄钢板制备，根据设计钢管直径尺寸剪裁带钢的宽度，采用直缝焊接钢管的设备和生产工艺生产，将待制备钢管圆形截面相对两侧各四分之一圆部分对应的轧机轧辊的表面设置有凸凹齿槽，在轧机上连续轧制，生产出的薄壁钢管为局部波纹薄壁钢管(1)；
步骤二、制备预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)；
按照传统的预制混凝土剪力墙构件的方式制备预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)，清理模台、支边模、绑扎钢筋、置入局部波纹薄壁钢管(1)、放吊钉、安装施工用连接件后浇筑混凝土，经振捣、养护、脱模后完成预制混凝土空心墙板(3)以及具有空心孔的边缘构件预制段(5)的制备，局部波纹薄壁钢管(1)的局部波纹(2)分布的法线方向平行于剪力墙的平面内方向；
步骤三、安装首层预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)
在装配式混凝土剪力墙的初始装配端位置，从基础中外甩或从底部现浇混凝土剪力墙中置入首层连接钢筋，包括竖向分布底部插筋和边缘构件纵向受力钢筋的底部插筋，根据设计要求预留向上外甩的钢筋长度；安装预制混凝土空心墙板(3)，竖向分布底部插筋插入预制混凝土空心墙板(3)的空心孔中；安装边缘构件预制段(5)，先将边缘构件纵向受力钢筋和边缘构件纵向受力钢筋的底部插筋通过直螺纹连接套筒连接后插入边缘构件预制段(5)的空心孔中，下落安装预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)；预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)的板腿架空预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)的底部，通过斜支撑固定好预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)后，在其底部侧面支模封闭；在楼盖板的模板或叠合板底板安装完后，从上面将竖向分布连接钢筋插入预制混凝土空心墙板(3)的空心孔中；
步骤四、浇筑后浇混凝土(4)
完成剩余钢筋的绑扎和模板支撑后，向预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)的空心孔中浇筑后浇混凝土(4)，后浇混凝土(4)填充于空心孔及经板腿架空的底部空隙，后浇混凝土(4)经养护达到设计强度后，首层应用局部波纹薄壁钢管(1)制备的装配式混凝土剪力墙建造完成；
步骤五、装配上部各层预制混凝土空心墙板(3)以及边缘构件预制段(5)
重复步骤三和步骤四，逐层布设竖向分布连接钢筋，并浇筑后浇混凝土(4)至顶层；布设顶层竖向分布连接钢筋，顶层的竖向分布连接钢筋只锚入混凝土板中，浇筑顶层后浇混凝土(4)，顶层后浇混凝土(4)经养护达到设计强度后，应用局部波纹薄壁钢管(1)制备的装配式混凝土剪力墙建造全部完成。
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