CN110439141A - 一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构 - Google Patents

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谭平
米鹏
张亚飞
陈洋洋
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Abstract

本发明公开一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，包括相连接的第一型钢连接器和第二型钢连接器，第一型钢连接器和第二型钢连接器分别预埋于相邻两个剪力墙墙体内；第一型钢连接器和第二型钢连接器的连接处分别设有“一字型”螺栓孔，第一型钢连接器上的“一字型”螺栓孔和第二型钢连接器上的“一字型”螺栓孔交叉形成“十字型”的可调式连接孔。本可容差型钢连接结构的结构原理虽然简单，但在剪力墙安装结构中并未有在先使用或公开，该结构可完成两个剪力墙墙体之间在横向、纵向的位置调节和锁紧固定，具有很高的容差能力和较大的调整施工误差的能力，便于剪力墙墙体的安装，可大幅度降低施工难度，加快了施工速度，提高了建筑工业化水平。

Description

一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构
技术领域
本发明涉及装配式混凝土建筑技术领域，特别涉及一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构。
背景技术
装配式建筑具有节省资源、环保、节约工期等众多优点。目前我国大力发展装配式建筑，剪力墙结构具有承载力高、抗震性能好等特点，因而是一种被广泛使用的结构形式。从现有大量的试验以及研究结果可以发现：装配式剪力墙的破坏主要表现为墙体的底部两端一定范围内的混凝土压碎的破坏形式，并且竖向连接位置往往会产生横向贯通缝甚至发生提离的现象，与期望达到的“强连接，弱构件”模式不符。而一般情况下，剪力墙中配置型钢的位置处混凝土损伤较小，其裂缝细而密是比较理想的模式，型钢连接也是一种比较方便的连接方式。但在目前常用的剪力墙中，其截面含钢量较少，新旧混凝土界面之间的粘结力不足，容易致使剪力墙连接区域的抗剪能力不够，甚至发生较大的剪切滑移变形，不利于结构安全。另外，无论是在构件的制作还是施工安装过程中，误差不可避免，对于精确的圆孔螺栓连接，过大的误差将导致构件无法连接，为施工带来较大的难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，该连接结构原理简单，但抗剪能力强，且有利于施工操作和施工误差调节。
本发明的技术方案为：一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，包括相连接的第一型钢连接器和第二型钢连接器，第一型钢连接器和第二型钢连接器分别预埋于相邻两个剪力墙墙体内；第一型钢连接器和第二型钢连接器的连接处分别设有“一字型”螺栓孔，第一型钢连接器上的“一字型”螺栓孔和第二型钢连接器上的“一字型”螺栓孔交叉形成“十字型”的可调式连接孔。
所述剪力墙墙体上安装有多个第一型钢连接器或多个第二型钢连接器，相邻的两个第一型钢连接器或相邻的两个第二型钢连接器之间还设有若干辅助钢筋。辅助钢筋的设置，可有效增强两个剪力墙墙体连接区域内的抗剪切能力，保证该连接区域内各构件的抗剪能力。
所述辅助钢筋也预埋于剪力墙墙体内，辅助钢筋伸出剪力墙墙体的长度小于后浇区域的高度，相邻两个剪力墙墙体的辅助钢筋之间重叠长度为后浇区域高度的1/3至2/3。相邻两个剪力墙墙体之间，其辅助钢筋一一对应且通过电焊进行固定连接。
所述第一型钢连接器和第二型钢连接器的主体结构相同，分别包括矩形钢管和连接钢板，矩形钢管预埋于剪力墙墙体内，连接钢板伸入矩形钢管内并与矩形钢管固定连接，连接钢板伸出剪力墙墙体的部分开设有“一字型”螺栓孔。其中，连接钢板伸入矩形钢管之处，连接钢板与矩形钢管之间通过焊接固定。在第一型钢连接器和第二型钢连接器的制作过程中，相对应的两个链接钢板在相应矩形钢管内的位置应适当错开，以便施工时两个链接钢板的对应重合和连接。
所述矩形钢管的宽度B＝hw-2(c+dg+D)，其中为hw剪力墙墙体的厚度，c为保护层厚度，dg为箍筋的直径，D为暗柱区域内受力筋的直径。其中，保护层及箍筋为传统剪力墙的常用结构。
所述剪力墙墙体内设有暗柱区域，暗柱区域内分布有多根受力筋，矩形钢管的外周与各受力筋固定连接。其中，暗柱区域的高度一般为剪力墙墙体高度的1/4左右，通过暗柱区域内受力筋与矩形钢管外壁的焊接固定来保证传力。
所述受力筋与矩形钢管之间通过焊接固定，受力筋与矩形钢管的连接长度应大于l＝N/(fh)，其中，N为受力筋的屈服力，f为焊缝的强度，h为焊缝的有效高度(焊缝是受力筋与矩形钢管之间、连接钢板与矩形钢管之间焊接形成的)。连接钢板的截面面积需要通过受力筋传力进行计算，进而求得最小壁厚t。因为受力一致：力＝强度×面积，因此连接钢板要承担的力应该比受力筋大才不会破坏，所以面积应该大。
所述相邻两个剪力墙墙体呈上下连接的方式设置，剪力墙墙体的高度为楼层高度减去后浇区域的高度，两个剪力墙墙体之间形成一个后浇区域，第一型钢连接器和第二型钢连接器在后浇区域内进行固定连接。该后浇区域有利于调整楼层结构在高度上的施工误差，并提供螺栓施工的工作空间，后浇区域中微膨胀的细石混凝土进行浇筑，并在后浇区域内分布有间距约为50mm左右的箍筋，以增加该区域的约束能力。除此之外，后浇区域内的细石混凝土可有效保护第一连接器、第二连接器及辅助钢筋不受腐蚀，后浇区域整体体量较小，现场湿作业不多，操作简便，施工质量易于保证。第一型钢连接器和第二型钢连接器中，连接钢板伸出剪力墙墙体的长度比后浇区域的高度一般小20mm左右，以方便施工。
所述第一型钢连接器和第二型钢连接器上分别设有若干个“一字型”螺栓孔；第一型钢连接器上的各个“一字型”螺栓孔呈横向设置，第二型钢连接器上的各个“一字型”螺栓孔呈纵向设置。第一型钢连接器和第二型钢连接器上的“一字型”螺栓孔一一对应，形成的可调式连接孔，可实现在面内的横向和纵向都能调整施工误差，具有很高的容差能力，可大幅度满足工程需求，在合理设计保证受力的基础上，可较大程度地提高施工速度。其中，各“一字型”螺栓孔的中心距及端距应该满足设计规范，各“一字型”螺栓孔的长度L、宽度B以及半径R，均应根据实际所采用螺栓的螺杆直径以及所规范要求的容差能力进行确定。
所述第一型钢连接器和第二型钢连接器之间，在“十字型”的可调式连接孔处通过螺栓固定连接。其中，螺栓采用8.8级的高强度螺栓。
上述用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构应用时，其原理是：在相邻两个剪力墙墙体的连接处分别预埋第一型钢连接器和第二型钢连接器，且第一型钢连接器和第二型钢连接器的连接之处形成后浇区域，通过在第一型钢连接器和第二型钢连接器上分别设置若干“一字型”螺栓孔，第一型钢连接器和第二型钢连接器上的“一字型”螺栓孔一一对应形成“十字型”的可调式连接孔，通过调节这两个“一字型”螺栓孔的相对位置，再利用螺栓锁紧连接，即可完成两个剪力墙墙体之间在横向、纵向的位置调节和锁紧固定，具有很高的容差能力，且便于剪力墙墙体的安装和施工；此外，在后浇区域中，两个剪力墙墙体还分别预埋有辅助钢筋且一一对应固定连接，可有效提高两个剪力墙墙体的抗剪切能力。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构是在传统剪力墙的基础上进行改进的，通过在用于连接相邻两个剪力墙墙体的型钢连接器上设置“十字型”的可调式连接孔，其结构原理虽然简单，但在剪力墙安装结构中并未有在先使用或公开，利用该可调式连接孔，可完成两个剪力墙墙体之间在横向、纵向的位置调节和锁紧固定，具有很高的容差能力，具有较大的调整施工误差的能力，且便于剪力墙墙体的安装，可大幅度降低施工难度，扩大预制型剪力墙的应用范围。
本用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构中，相邻的两个剪力墙墙体内还设有辅助钢筋且一一对应固定连接，这些辅助钢筋可有效增强两个剪力墙墙体连接区域内的抗剪切能力，保证该连接区域内各构件的抗剪能力。
本用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构中，第一型钢连接器和第二型钢连接器的连接之处形成后浇区域，该后浇区域内采用微膨胀的细石混凝土进行浇注。一方面，该后浇区域的设置有利于调整楼层结构在高度上的施工误差，并提供螺栓在第一型钢连接器和第二型钢连接器上施工的工作空间；另一方面，后浇区域内的细石混凝土可有效保护第一连接器、第二连接器及辅助钢筋等结构件不受腐蚀，后浇区域整体体量较小，现场湿作业不多，操作简便，施工质量易于保证，且能够达到快速的工业化施工水平。
附图说明
图1为本用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构的整体结构示意图。
图2为第一型钢连接器或第二型钢连接器预埋于剪力墙墙体时的结构示意图。
图3为两个剪力墙墙体连接时所形成后浇区域的结构示意图。
图4为“一字型”螺栓孔呈横向设置时的结构示意图。
图5为“一字型”螺栓孔呈纵向设置时的结构示意图。
图6为可调式连接孔处所设螺栓的结构示意图。
图7为图1中两个剪力墙墙体安装时的平面状态示意图。
上述各图中，各标号所示构件如下：1为剪力墙墙体，2为第一型钢连接器，3为第二型钢连接器，4为“一字型”螺栓孔，5为辅助钢筋，6为矩形钢管，7为连接钢板，8为受力筋，9为后浇区域，10为螺栓。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，应用于竖向连接的两个剪力墙内，如图3所示，两个剪力墙之间形成后浇区域9。
如图1或图7所示，可容差型钢连接结构包括相连接的第一型钢连接器2和第二型钢连接器3，第一型钢连接器和第二型钢连接器分别预埋于相邻两个剪力墙墙体1内；第一型钢连接器和第二型钢连接器的连接处分别设有“一字型”螺栓孔4，第一型钢连接器上的“一字型”螺栓孔和第二型钢连接器上的“一字型”螺栓孔交叉形成“十字型”的可调式连接孔。同时，相邻的两个第一型钢连接器或相邻的两个第二型钢连接器之间还设有若干辅助钢筋5，这些辅助钢筋位于后浇区域内。各部分的具体结构如下：
如图2所示，第一型钢连接器和第二型钢连接器的主体结构相同，分别包括矩形钢管6和连接钢板7，矩形钢管预埋于剪力墙墙体内，连接钢板伸入矩形钢管内并与矩形钢管固定连接，连接钢板伸出剪力墙墙体的部分开设有“一字型”螺栓孔。其中，连接钢板伸入矩形钢管之处，连接钢板与矩形钢管之间通过焊接固定。在第一型钢连接器和第二型钢连接器的制作过程中，相对应的两个链接钢板在相应矩形钢管内的位置应适当错开，以便施工时两个链接钢板的对应重合和连接。剪力墙墙体内设有暗柱区域，暗柱区域内分布有多根受力筋8，矩形钢管的外周与各受力筋焊接连接。其中，暗柱区域内矩形钢管的高度一般为剪力墙墙体高度的1/4左右，通过暗柱区域内受力筋8与矩形钢管外壁的焊接固定来保证传力。在设计过程中，矩形钢管的宽度B＝hw-2(c+dg+D)，其中为hw剪力墙墙体的厚度，c为保护层厚度，dg为箍筋的直径，D为暗柱区域内受力筋的直径。其中，保护层和箍筋均为传统剪力墙的常用结构。受力筋与矩形钢管之间通过焊接固定，受力筋与矩形钢管的连接长度应大于l＝N/(fh)，其中，N为连接钢筋的屈服力，f为焊缝的强度，h为焊缝的有效高度。连接钢板7的截面面积需要通过受力筋传力进行计算，，进而求得最小壁厚t。因为受力一致：力＝强度×面积，因此连接钢板要承担的力应该比受力筋大才不会破坏，所以面积应该大。
第一型钢连接器和第二型钢连接器上分别设有若干个“一字型”螺栓孔；第一型钢连接器上的各个“一字型”螺栓孔呈横向设置(如图4所示)，第二型钢连接器上的各个“一字型”螺栓孔呈纵向设置(如图5所示)。第一型钢连接器和第二型钢连接器上的“一字型”螺栓孔一一对应，形成的可调式连接孔，可实现在面内的横向和纵向都能调整施工误差，具有很高的容差能力，可大幅度满足工程需求，在合理设计保证受力的基础上，可较大程度地提高施工速度。其中，各“一字型”螺栓孔的中心距及端距应该满足设计规范，各“一字型”螺栓孔的长度L、宽度B以及半径R(如图4或图5所示)，均应根据实际所采用螺栓的螺杆直径以及所规范要求的容差能力进行确定。第一型钢连接器和第二型钢连接器之间，在“十字型”的可调式连接孔处通过螺栓10(如图6所示)固定连接。其中，螺栓采用8.8级的高强度螺栓。
如图1所示，剪力墙墙体上安装有多个第一型钢连接器或多个第二型钢连接器，相邻的两个第一型钢连接器或相邻的两个第二型钢连接器之间还设有若干辅助钢筋，相邻两个剪力墙墙体之间，其辅助钢筋一一对应且通过电焊进行固定连接。辅助钢筋的设置，可有效增强两个剪力墙墙体连接区域内的抗剪切能力，保证该连接区域内各构件的抗剪能力。辅助钢筋也预埋于剪力墙墙体内，辅助钢筋伸出剪力墙墙体的长度小于后浇区域的高度，在本实施例中，该长度选择为100mm，相邻两个剪力墙墙体的辅助钢筋之间重叠长度为50mm(根据剪力墙的实际需要，一般可在后浇区域高度的1/3至2/3之间进行选择)。
相邻两个剪力墙墙体呈上下连接的方式设置，本实施例中，剪力墙墙体的高度为楼层高度减去150mm，两个剪力墙墙体之间形成一个宽度为150mm的后浇区域9(如图3所示)，第一型钢连接器和第二型钢连接器在后浇区域内进行固定连接。该后浇区域有利于调整楼层结构在高度上的施工误差，并提供螺栓施工的工作空间，后浇区域中微膨胀的细石混凝土进行浇筑，并在后加区域内分布有间距约为50mm左右的箍筋以增加该区域的约束能力。除此之外，后浇区域内的细石混凝土可有效保护第一连接器、第二连接器及辅助钢筋不受腐蚀，后浇区域整体体量较小，现场湿作业不多，操作简便，施工质量易于保证。第一型钢连接器和第二型钢连接器中，连接钢板伸出剪力墙墙体的长度比后浇区域的高度一般小20mm左右，以方便施工。
上述用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构应用时，其原理是：在相邻两个剪力墙墙体的连接处分别预埋第一型钢连接器和第二型钢连接器，且第一型钢连接器和第二型钢连接器的连接之处形成后浇区域，通过在第一型钢连接器和第二型钢连接器上分别设置若干“一字型”螺栓孔，第一型钢连接器和第二型钢连接器上的“一字型”螺栓孔一一对应形成“十字型”的可调式连接孔，通过调节这两个“一字型”螺栓孔的相对位置，再利用螺栓锁紧连接，即可完成两个剪力墙墙体之间在横向、纵向的位置调节和锁紧固定，具有很高的容差能力，且便于剪力墙墙体的安装和施工；此外，在后浇区域中，两个剪力墙墙体还分别预埋有辅助钢筋且一一对应固定连接，可有效提高两个剪力墙墙体的抗剪切能力。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，包括相连接的第一型钢连接器和第二型钢连接器，第一型钢连接器和第二型钢连接器分别预埋于相邻两个剪力墙墙体内；第一型钢连接器和第二型钢连接器的连接处分别设有“一字型”螺栓孔，第一型钢连接器上的“一字型”螺栓孔和第二型钢连接器上的“一字型”螺栓孔交叉形成“十字型”的可调式连接孔。
2.根据权利要求1所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述相邻两个剪力墙墙体呈上下连接的方式设置，两个剪力墙墙体之间形成一个后浇区域，剪力墙墙体的高度为楼层高度减去后浇区域的高度，第一型钢连接器和第二型钢连接器在后浇区域内进行固定连接。
3.根据权利要求2所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述剪力墙墙体上安装有多个第一型钢连接器或多个第二型钢连接器，相邻的两个第一型钢连接器或相邻的两个第二型钢连接器之间还设有若干辅助钢筋。
4.根据权利要求3所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述辅助钢筋伸出剪力墙墙体的长度小于后浇区域的高度，相邻两个剪力墙墙体的辅助钢筋之间重叠长度为后浇区域高度的1/3至2/3。
5.根据权利要求1所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述第一型钢连接器和第二型钢连接器的主体结构相同，分别包括矩形钢管和连接钢板，矩形钢管预埋于剪力墙墙体内，连接钢板伸入矩形钢管内并与矩形钢管焊接连接，连接钢板伸出剪力墙墙体的部分开设有“一字型”螺栓孔。
6.根据权利要求5所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述矩形钢管的宽度B＝hw-2(c+dg+D)，其中为hw剪力墙墙体的厚度，c为保护层厚度，dg为箍筋的直径，D为暗柱内受力筋的直径。
7.根据权利要求5所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述剪力墙墙体内设有暗柱区域，暗柱区域内分布有多根受力筋，矩形钢管的外周与各受力筋固定连接。
8.根据权利要求7所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述受力筋与矩形钢管之间通过焊接固定，受力筋与矩形钢管的连接长度应大于l＝N/(fh)，其中，N为受力筋的屈服力，f为焊缝的强度，h为焊缝的有效高度。
9.根据权利要求1所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述第一型钢连接器和第二型钢连接器上分别设有若干个“一字型”螺栓孔；第一型钢连接器上的各个“一字型”螺栓孔呈横向设置，第二型钢连接器上的各个“一字型”螺栓孔呈纵向设置。
10.根据权利要求1所述一种用于装配式剪力墙的可容差型钢连接结构，其特征在于，所述第一型钢连接器和第二型钢连接器之间，在“十字型”的可调式连接孔处通过螺栓固定连接。
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