CN109898704B - 一种带钢筋桁架钢板组合剪力墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带钢筋桁架钢板组合剪力墙，包括钢管混凝土端柱和连接在端柱之间的两块外侧钢板，所述外侧钢板用于外包现浇混凝土并与所述端柱构成所述钢板组合剪力墙，所述两块外侧钢板内侧具有水平设置的多组钢筋桁架，多组钢筋桁架沿墙身纵向平行设置，所述钢筋桁架包括由一条整根钢筋弯折构成的腹筋，所述腹筋的弯折部与一个所述外侧钢板的内侧贴焊，所述腹筋还连接有一条与所述外侧钢板平行的水平弦杆筋构成一榀水平桁架，本发明具有更强的墙身平面抗弯刚度，还可减少焊接工作量，加工、运输、吊装产生的累积变形小。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑结构，尤其涉及一种带钢筋桁架钢板组合剪力墙。
背景技术
超高层建筑结构对剪力墙强度及延性要求越来越高，而混凝土强度等级越高，其材料固有的脆性性质又带来不利影响，采用钢板组合剪力墙可以较好的解决这一问题，外侧钢板通过一些构造措施可以有效约束高强混凝土防止脆性破坏发生，而钢板本身又能大大提高剪力墙延性。
现有的钢板组合剪力墙中，加强外侧钢板对混凝土约束作用的构造方式主要有内置加劲肋和对拉螺栓两种形式，辅之以栓钉加强两种材料协同工作。内置加劲肋焊接工作量大，对于薄钢板容易形成焊接变形，矫正难度大，而且加劲肋受钢板宽厚比限制及施焊操作限制，一次加工钢板墙长度有限，对于较长的钢板墙需增加竖缝，进一步加大焊接工作量和矫正难度；对拉螺栓需在两侧钢板预留孔，削弱了钢板截面，而且对于高柔钢板墙运输、吊装过程中还需做足够的刚度加强措施才能满足变形、现场对位要求。
为提升钢板组合剪力墙的结构性能以及降低施工难度，申请号为201510358253.0的发明专利申请提供了一种《钢筋桁架加劲的钢混凝土组合剪力墙》，它的每个钢筋桁架包括两根架立钢筋和三根纵向钢筋，三根纵向钢筋竖向设置并且呈三角形布置，三根纵向钢筋与两根架立钢筋连接，两块钢板之间沿水平方向并列布置多个上述钢筋桁架，架立钢筋连接在钢板上，多个钢筋桁架与水平布置在两块钢板之间的水平方向的多根横向钢筋连接。该钢板剪力墙的钢筋桁架提高了钢板稳定承载力，防止钢板在施工和使用过程中过早产生局部屈曲。但其桁架竖向布置对提高钢板墙身在运输、吊装过程中的水平刚度要求贡献不大，而且钢筋桁架高度不足钢板净距一半，钢筋桁架抗弯刚度有限。
申请号为201721071792.7的中国专利公开了《一种钢筋双桁架对扣加劲的钢板混凝土组合剪力墙》，它的钢筋桁架包括相互连接的钢筋桁架弯折部、钢筋桁架加接部和钢筋桁架焊接部，钢筋桁架焊接部间隔固定在钢板的内表面，钢筋桁架连接部斜向连接钢筋桁架焊接部和钢筋桁架连接部。其钢筋桁架弯折部所在的平面与钢筋桁架连接部所在的平面垂直，钢筋桁架竖向平行设置，钢筋桁架连接部和钢筋桁架焊接部所在的平面与钢板垂直，钢筋桁架的高度为两块钢板间距与钢筋桁架直径之和的一半。其钢板组合剪力墙的桁架同样为竖向布置，该桁架设计虽进一步保证了钢板的稳定及其与混凝土间的粘结约束，解决了现浇混凝土施工过程中的爆板问题，但对钢筋桁架安装精度要求很高，而且其竖向布置方式对提高钢板墙身在运输、吊装过程中的水平刚度要求贡献不大。
发明内容
为克服现有带钢筋桁架钢板组合剪力墙的上述不足，本发明旨在提供一种构造简单、合理的钢板组合剪力墙结构，实现钢与高强混凝土两种材料协同工作的同时，通过充分发挥材料性能，提高钢板组合剪力墙的抗弯刚度使墙体具有更好的延性。
本发明提供的一种带钢筋桁架钢板组合剪力墙，包括钢管混凝土端柱和连接在端柱之间的两块外侧钢板，所述外侧钢板用于外包现浇混凝土并与所述端柱构成所述钢板组合剪力墙，其特征在于，所述两块外侧钢板内侧具有水平设置的多组钢筋桁架，多组钢筋桁架沿墙身纵向平行设置，所述钢筋桁架包括由一条整根钢筋弯折构成的腹筋，所述腹筋的弯折部与一块所述外侧钢板的内侧贴焊，所述钢筋桁架还包括水平弦杆筋，所述水平弦杆筋与所述外侧钢板平行设置，且所述腹筋与所述水平弦杆筋固定连接构成一榀水平桁架；或者所述钢筋桁架包括多根斜钢筋，多根所述斜钢筋的一端与一块所述外侧钢板的内侧贴焊，另一端连接一条与所述外侧钢板平行的水平弦杆筋构成一榀水平桁架。
作为一种改进设计，本发明所述的水平弦杆筋还与另一个所述外侧钢板的内侧贴焊。
在本发明的另一种实施方式中，本发明包括钢管混凝土端柱和连接在端柱之间的两块外侧钢板，所述外侧钢板用于外包现浇混凝土并与所述端柱构成所述钢板组合剪力墙，其特征在于，所述两块外侧钢板内侧具有水平设置的多组钢筋桁架，多组钢筋桁架沿墙身纵向平行设置，所述钢筋桁架包括由一条整根钢筋弯折构成的腹筋，所述腹筋的弯折部与所述两块外侧钢板的内侧贴焊连接构成一榀水平桁架；或者所述钢筋桁架包括多根斜钢筋，多根所述斜钢筋的两端分别与所述两块外侧钢板的内侧贴焊后连接构成一榀水平桁架。
本发明的上述各种设计中，每组钢筋桁架包括一对相对设置的钢筋桁架，每对钢筋桁架在水平投影方向形成多个箍筋对。
本发明的所述钢筋桁架为平面桁架或者空间桁架，所述的平面桁架在竖向平面的投影为一条直线段钢筋，所述的空间桁架在竖向平面的投影呈V字型。
本发明还可以根据设计强度需要，根据钢筋桁架的疏密程度在钢管混凝土柱或者两块外侧钢板的钢板内侧设置栓钉。
本发明具有以下优点：
本发明的钢板组合剪力墙采用水平向钢筋桁架形式，较之常规的约束拉杆形式、竖向肋板形式，以及竖向钢筋桁架形式，具有更强的墙身平面抗弯刚度，腹筋以及弦杆筋与钢板内侧贴焊构成的水平桁架，充分发挥了材料的力学性能，节省了钢材用量，构造更加简单，减少了焊接工作量，加工、运输、吊装产生的累积变形小，降低了现场拼装难度。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明实施例一中钢板组合剪力墙所采用的一对钢筋桁架的分解示意图；
图2为本发明实施例一中钢板组合剪力墙的水平剖面示意图；
图3为图2为平面桁架的竖向剖面的结构示意图；
图4为实施一中钢板组合剪力墙的水平剖面示意图(含现浇混凝土)；
图5为实施例一中钢板组合剪力墙的水平剖面示意图(含现浇混凝土和栓钉)；
图6为实施例二中图2作为空间桁架的竖向剖面的结构示意图；
图7为本发明实施例四中钢板组合剪力墙的水平剖面示意图；
图8为图7为平面桁架的竖向剖面的结构示意图；
图9为图7为空间桁架的竖向剖面的结构示意图；
图10为本发明实施四中钢板组合剪力墙的水平剖面示意图(含现浇混凝土)；
图11为本发明实施例四中钢板组合剪力墙的水平剖面示意图(含现浇混凝土和栓钉)；
图12为本发明实施五中钢板组合剪力墙的水平剖面示意图；
图13为图12为平面桁架的竖向剖面的结构示意图；
图14为图12为空间桁架的竖向剖面的结构示意图；
图15为本发明实施例五中钢板组合剪力墙的水平剖面示意图(含现浇混凝土)。
附图标记：
1-端柱；2-外侧钢板；3-现浇混凝土柱；4-弦杆筋；5-腹筋；6-栓钉。
具体实施方式
实施例一：
如图1－5所示，一种带钢筋桁架钢板组合剪力墙，包括钢管混凝土端柱1和连接在端柱1之间的两块外侧钢板2，外侧钢板2用于外包现浇混凝土形成现浇混凝土柱3，两块外侧钢板2、现浇混凝土柱3与端柱连接构成钢板组合剪力墙，两块外侧钢板2内侧具有水平设置的多组钢筋桁架，多组钢筋桁架沿纵向平行设置，如图1或2所示，钢筋桁架包括由一条整根钢筋弯折构成的腹筋5，腹筋5的一侧由弯折部与一块外侧钢板2的内侧贴焊，腹筋5另一侧还由弯折部连接有一条与外侧钢板2平行的水平弦杆筋4固定连接构成一榀水平桁架；
作为一种优选的实施例，水平的弦杆筋4还可与另一块外侧钢板2的内侧贴焊，也即钢筋桁架在水平方向的两侧都与外侧钢板的内侧贴焊，钢筋桁架的高度等于两块外侧钢板之间的净距。
作为一种优选实施例，为增强钢筋与混凝土的协同作用，每组钢筋桁架包括一对相对设置的钢筋桁架，每对钢筋桁架在水平投影方向形成多个箍筋对。
作为一种优选实施例，本实施例中采用的钢筋桁架为平面桁架，如图2所示为平面桁架的水平剖面示意图；其在竖向平面的剖视图如图3所示，平面桁架在竖向平面的投影为一条直线段钢筋。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于，本实例用空间桁架替换实施例一中的平面桁架，空间桁架的水平剖面示意图和平面桁架的水平剖面示意图图2相同，但其在竖向平面的剖视图如图6所示，空间桁架在竖向平面的投影呈V字型。
实施例三
本实施例中，与实施例一、二不同的是，钢筋桁架由多根斜钢筋和一根弦杆筋构成，每根斜钢筋的一端与一个外侧钢板的内侧贴焊，另一端连接一条与外侧钢板平行的水平弦杆筋构成一榀水平桁架。
实施例四：
如图7－11所示，本实施例中的钢筋桁架同样为水平方向设置桁架，也可分为水平桁架和空间桁架，其沿墙身的纵向剖面分别如图8和9所示，与实施例一、二不同之处在于，如图7所示，本实施例的钢筋桁架高度略短于实施例一或实施例二，钢筋桁架只有一侧与外侧钢板2的内侧贴焊，也即弦杆筋4与另一侧的外侧钢板之间有一定距离，并不与外侧钢板连接。其余设计内容与实施例一或实施例二相同。
实施例五：
如图12－15所示，本实施例的钢筋桁架同样为水平方向设置的桁架，可分为水平桁架和空间桁架，其沿墙身的纵向剖面分别如图13和14所示，与实施例一或实施例二的不同在于，本实施例的钢筋桁架不具有弦杆筋，钢筋桁架的高度等于两块外侧钢板之间的净距，钢筋桁架在水平方向的两侧均与钢板组合剪力墙的外侧钢板内侧贴焊，如图12所示。其余设计内容与实施例一或实施例二相同。
在上述各实施例中，抗弯刚度为E*I，其中E为弹性模量，I为材料横截面对弯曲中性轴的惯性矩，I＝b*h*h*h,其中b为钢筋桁架之间的间距，h为桁架高度，桁架高度h不同，其他参数一致的情况下，桁架的抗弯刚度呈指数级增长。本发明实施例一或实施例五中的桁架高度为申请号201510358253.0的发明专利《钢筋桁架加劲的钢混凝土组合剪力墙》所公开的竖向桁架的桁架高度2倍以上，抗弯刚度达采用该钢筋桁架的钢板剪力墙的8倍以上。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，本发明还可以根据设计强度需要，根据钢筋桁架的疏密程度在钢管混凝土柱或者两块外侧钢板的钢板内侧设置栓钉6。凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种带钢筋桁架钢板组合剪力墙，包括钢管混凝土端柱和连接在端柱之间的两块外侧钢板，所述外侧钢板用于外包现浇混凝土并与所述端柱构成所述钢板组合剪力墙，其特征在于，所述两块外侧钢板内侧具有水平设置的多组钢筋桁架，多组钢筋桁架沿墙身纵向平行设置，所述钢筋桁架包括由一条整根钢筋弯折构成的腹筋，所述腹筋的弯折部与一块所述外侧钢板的内侧贴焊，所述钢筋桁架还包括水平弦杆筋，所述水平弦杆筋与所述外侧钢板平行设置，且所述腹筋与所述水平弦杆筋固定连接构成一榀水平桁架，所述的水平弦杆筋还与另一块所述外侧钢板的内侧贴焊，每组所述钢筋桁架包括一对相对设置的钢筋桁架，每对钢筋桁架在水平投影方向形成多个箍筋对。
2.根据权利要求1所述的带钢筋桁架钢板组合剪力墙，其特征在于，所述钢筋桁架为平面桁架或者空间桁架，所述的平面桁架在竖向平面的投影为一条直线段钢筋，所述的空间桁架在竖向平面的投影呈V字型。
3.一种带钢筋桁架钢板组合剪力墙，包括钢管混凝土端柱和连接在端柱之间的两块外侧钢板，所述外侧钢板用于外包现浇混凝土并与所述端柱构成所述钢板组合剪力墙，其特征在于，所述两块外侧钢板内侧具有水平设置的多组钢筋桁架，多组钢筋桁架沿墙身纵向平行设置，所述钢筋桁架包括水平弦杆筋，所述水平弦杆筋与所述外侧钢板平行设置，所述钢筋桁架还包括多根斜钢筋，多根斜钢筋的一端与一个所述外侧钢板的内侧贴焊，另一端连接一条与所述外侧钢板平行的水平弦杆筋构成一榀水平桁架，所述的水平弦杆筋还与另一块所述外侧钢板的内侧贴焊；每组所述钢筋桁架包括一对相对设置的钢筋桁架，每对钢筋桁架在水平投影方向形成多个箍筋对。
4.根据权利要求3所述的带钢筋桁架钢板组合剪力墙，其特征在于，所述钢筋桁架为平面桁架或者空间桁架，所述的平面桁架在竖向平面的投影为一条直线段钢筋，所述的空间桁架在竖向平面的投影呈V字型。
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