CN110528734A - 一种钢-混凝土组合短肢剪力墙 - Google Patents

一种钢-混凝土组合短肢剪力墙 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢‑混凝土组合短肢剪力墙，所述短肢剪力墙的端部及拐角处设有钢管柱，短肢剪力墙上的相邻钢管柱之间对称设有钢板，钢板两端与钢管柱固定连接，钢管柱内、以及钢板和钢管柱之间形成的空腔内均填充混凝土。本发明结构形式简单，方便工业化生产。本发明采用钢管、钢板与混凝土相结合的形式，能够提高结构的刚度，提高抗震性能，且钢管的用量减少，经济性良好。

Description

一种钢-混凝土组合短肢剪力墙
技术领域
本发明涉及短肢剪力墙，特别是涉及一种钢-混凝土组合短肢剪力墙。
背景技术
目前，短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm，截面高度与厚度之比大于4但不大于8的剪力墙。现有的短肢剪力墙大多为现浇钢筋混凝土结构或钢管束组合结构。传统的现浇钢筋混凝土短肢剪力墙结构在施工时，先按照图纸确定钢筋下料长度并绑扎钢筋，然后进行模板支撑，之后浇筑混凝土。在施工时墙体周围配置模板，就位准确后采用对拉螺栓进行固定。这种施工方法需要对拉螺栓精确的对孔，需要对拉螺栓的数量多，浇筑混凝土时不易振捣密实，影响混凝土的整体性；而且模板间浇筑混凝土时容易发生膨胀，模板易发生变形，对拉螺栓容易发生弯曲破坏。且对拉螺栓穿入模板，待混凝土短肢剪力墙成型后会在表面产生很多孔洞，需要采用防水砂浆将孔洞进行填充，施工复杂。待混凝土振捣静置一段时间后，强度达到要求时拆除模板。现浇钢筋混凝土短肢剪力墙施工工序较复杂，难以工业化生产，现场存在较多湿作业。
钢管束短肢剪力墙是由若干个U型或方形钢管拼接，之后在钢管中灌注混凝土而成的一种结构，如图1所示。该种结构需要根据墙体的厚度和长度来调整钢管的尺寸及数量，容易造成钢材的浪费。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种钢-混凝土组合短肢剪力墙，结构简单，且结构的刚度、抗震性能高，适于装配式施工，便于工业化生产。
技术方案：本发明提供的钢-混凝土组合短肢剪力墙，短肢剪力墙的端部及拐角处设有钢管柱，所述短肢剪力墙上的相邻钢管柱之间对称设有钢板，钢板两端分别与钢管柱固定连接，钢管柱内、以及钢板和钢管柱之间形成的空腔内均填充混凝土。其中，相邻钢管柱是沿着短肢剪力墙的方向上，距离最短的两个钢管柱；如端部与拐角处的两个钢管柱相邻，而两个均处于端部的钢管柱则并不相邻。
进一步地，所述钢板和钢管柱之间形成的空腔内设有钢筋笼。空腔内是否设置钢筋笼根据短肢剪力墙的受力情况判定，若短肢剪力墙受到的作用较大，单纯的素混凝土结构无法抵抗水平和竖向荷载时，需要在空腔内设置预先绑扎好的钢筋笼，用来提高结构的强度和刚度。
优选地，钢管柱与钢板之间采用焊接连接的方式进行固定连接。该结构在工业化应用中，可以与机器人焊接相结合，机械智能化程度高。
优选地，所述混凝土是普通混凝土、高强混凝土、纤维混凝土、自密实混凝土中的任一种。
优选地，所述短肢剪力墙的整体形状是T形、L形、十字形中的任一种。短肢剪力墙可以灵活布置，短肢剪力墙的形状与布置剪力墙的位置有关，例如：如果布置在房屋拐角处，则采用L形的短肢剪力墙较好。这时拐角处不用再布置柱，房屋内不会发生柱突出的现象，可以增大房屋的使用面积。
优选地，所述钢管柱采用U型钢管、方形钢管、矩形钢管的任一种。该结构的钢管柱可以根据实际需要进行更换选择。钢管柱内浇筑混凝土并根据强度要求来判断是否配置钢筋。同样地，若空腔内配筋后短肢剪力墙的强度仍不足，可在钢管柱内配置钢筋，用来提高短肢剪力墙的强度和刚度。
优选地，所述钢筋笼沿钢板方向均布在空腔内。
优选地，所述钢管柱内设有钢筋。钢管柱内可以根据实际强度要求，进而判断是否需要配置钢筋，若需要在钢管柱内配钢筋，可以在浇筑混凝土前配置钢筋。
发明原理：本发明采用钢-混凝土组合的形式，通过在短肢剪力墙的端部及拐角处设有钢管柱，钢管柱之间设有钢板，钢管柱内、以及钢板和钢管柱之间形成的空腔内均填充混凝土。该种短肢剪力墙具有良好的强度和刚度，在钢管柱之间设置钢板，节省了钢材的用量。而且在端部和拐角处设置钢管柱满足规范中对剪力墙设置边缘约束构件的要求。该种短肢剪力墙利于工业生产，钢管柱可以模数化制作生产，减少了现场湿作业。解决了现有技术施工工序复杂，钢材消耗量大的问题。
有益效果：
(1)本发明采用钢管、钢板与混凝土相结合的形式，与单纯的钢筋混凝土短肢剪力墙相比，钢-混凝土短肢剪力墙综合了钢结构和混凝土结构共同的优点，结构的刚度、强度和抗震性能均有提高；而且这种短肢剪力墙施工简单，不需要设置模板支撑，直接浇筑混凝土即可，方便在工程中应用；
(2)本发明的短肢剪力墙所需的钢管、钢板和钢筋笼可在工厂模数化生产，预制好后运送至施工现场将钢管和钢板进行焊接，然后进行后续浇筑混凝土等工作。这种短肢剪力墙便于工业化生产和装配式施工，减少现场的湿作业，缩短了施工工期；
(3)相较于现有技术的钢管束组合短肢剪力墙，本发明的钢管用量明显减少，经济性较佳；而且与钢管束组合短肢剪力墙相比，焊接的工作量较小，施工工期会缩短；
(4)本发明的短肢剪力墙结构，可以配合机器人焊接，对钢管柱和钢板之间进行焊接，机械化程度高，便于工业化大规模生产；且结构中需要焊接的地方不多，机器人焊接的焊接质量较为稳定，有效避免焊接的人为因素引起的焊接缺陷的不确定性，提高了剪力墙结构的强度稳定性。
附图说明
图1为传统的钢管束短肢剪力墙；
图2为本发明“T形”短肢剪力墙的结构示意图；
图3为“T形”短肢剪力墙的钢桁架支撑示意图；
图4为本发明“L形”短肢剪力墙的结构示意图；
图5为“L形”短肢剪力墙的钢桁架支撑示意图；
图6为本发明“十字形”短肢剪力墙的结构示意图；
图7为“十字形”短肢剪力墙的钢桁架支撑示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图2所示，本实施例以“T形”短肢剪力墙为例。
T形短肢剪力墙包括方形钢管柱1、钢板2、钢筋笼3。其中，短肢剪力墙的三个端部、以及中间的拐角处均设有钢管柱1，端部的钢管柱1形成端柱，中间拐角处的钢管柱1形成暗柱；六块钢板2分为三组，每组包括两块钢板2，分别连接短肢剪力墙的端部和拐角处的两个钢管柱1；钢板2对称设置，且钢板2的外表面与连接的钢管柱1的端面齐平，并采用焊接的方式固定连接钢板2与钢管柱1，焊接工艺可采用工业化机器人焊接，提供机械化水平。钢板2和钢管柱1之间形成的空腔内放置预先绑扎好的钢筋笼3，钢筋笼3沿钢板2方向均布在空腔内；钢管柱1内、以及空腔内均填充有混凝土4，混凝土4采用普通混凝土。其中，钢管柱1内可以根据实际强度要求，进而判断是否需要配置钢筋，若需要在钢管柱内配钢筋，可以在浇筑混凝土前配置钢筋。
钢-混凝土组合短肢剪力墙结构将传统混凝土结构中现浇短肢剪力墙替换为钢管、钢板及混凝土组合的短肢剪力墙。T形短肢剪力墙常布置在有隔墙交叉的位置处，可广泛应用在住宅等建筑中。
该T形短肢剪力墙的施工方法为：
(1)在工厂中预制钢管柱1、钢板2并预先下料并绑扎制作钢筋笼3后将钢管柱1及钢板2运输至施工现场；将钢管柱1设置在该T形短肢剪力墙的三个端部、以及中间的拐角处，将钢板2放置在钢管柱1之间，钢板2与钢管柱1之间采用人工组装和焊接(可配合机器人)；
(2)如图3所示，在T形钢-混凝土组合短肢剪力墙的两侧搭设钢桁架5，两侧的钢桁架5通过对拉螺栓6进行连接，使钢桁架5固定，对拉螺栓6位于端部钢管柱1的外侧；
(3)将预先绑好的钢筋笼3吊装至钢管柱1与钢板2形成的空腔内；
(4)在钢管柱1内部、以及钢管柱1和钢板2之间形成的空腔内浇筑混凝土4，混凝土4振捣静置一段时间后，剪力墙即施工完毕，拆除两侧的钢桁架5即可。
该施工方法在浇筑混凝土的过程中，为了保证钢板2的稳定性，在剪力墙的墙体两侧提前搭设钢桁架5。多个钢桁架5之间采用对拉螺栓6进行连接，从而对短肢剪力墙结构起到固定支撑的作用。
实施例2：
如图4所示，本实施例以“L形”短肢剪力墙为例。
L形短肢剪力墙包括方形钢管柱1、钢板2、钢筋笼3。其中，短肢剪力墙的两个端部、以及中间的拐角处均设有钢管柱1，端部的钢管柱1形成端柱，中间拐角处的钢管柱1形成暗柱；四块钢板2分为两组，每组包括两块钢板2，分别连接短肢剪力墙的端部和拐角处的两个钢管柱1；钢板2对称设置，钢板2与连接的钢管柱1的两端面齐平，并采用焊接的方式固定连接钢板2与钢管柱1。钢板2和钢管柱1之间形成的空腔内放置预先绑扎好的钢筋笼3，钢筋笼3沿钢板方向均布在空腔内；钢管柱1内、以及空腔内均填充有混凝土4，混凝土4采用高强混凝土。
本实施例的施工方法参照实施例1，具体施工方法为：
(1)在工厂中预制钢管柱1、钢板2，并预先下料并绑扎制作钢筋笼3，后将钢管柱1及钢板2运输至施工现场；将钢管柱1设置在该L形短肢剪力墙的两个端部、以及中间的拐角处，将四块钢板2分为两组，钢板2放置在钢管柱1之间，钢板2与钢管柱1之间采用人工组装和焊接(可配合机器人)；
(2)如图5所示，在L形钢-混凝土组合短肢剪力墙的两侧搭设钢桁架5，两侧的钢桁架5通过对拉螺栓6进行连接，使钢桁架5固定，对拉螺栓6位于端部钢管柱1的外侧，以及拐角处外侧；
(3)将预先绑好的钢筋笼3吊装至钢管柱1与钢板2形成的空腔内；
(4)在钢管柱1内部、以及钢管柱1和钢板2之间形成的空腔内浇筑混凝土4，混凝土4振捣静置一段时间后，剪力墙即施工完毕，拆除两侧的钢桁架5即可。
实施例3：
如图6所示，本实施例以“十字形”短肢剪力墙为例。
十字形短肢剪力墙包括方形钢管柱1、钢板2、钢筋笼3。其中，短肢剪力墙的四个端部、以及中间的拐角处均设有钢管柱1，端部的钢管柱1形成端柱，中间拐角处的钢管柱1形成暗柱；八块钢板2分为四组，每组包括两块钢板2，分别连接短肢剪力墙的端部和拐角处的两个钢管柱1；钢板2对称设置，钢板2与连接的钢管柱的两端面齐平，并采用焊接的方式固定连接钢板2与钢管柱1。钢板2和钢管柱1之间形成的空腔内放置预先绑扎好的钢筋笼3，钢筋笼3沿钢板方向均布在空腔内；钢管柱内、以及空腔内均填充有混凝土4，混凝土4采用纤维混凝土。
同样地，本实施例的十字形钢-混凝土组合短肢剪力墙的具体施工方法为：
(1)在工厂中预制钢管柱1、钢板2，并预先下料并绑扎制作钢筋笼3后将钢管柱1及钢板2运输至施工现场；将钢管柱1设置在该十字形短肢剪力墙的四个端部、以及中间的拐角处，将四块钢板2分为四组，钢板2放置在钢管柱1之间，钢板2与钢管柱1之间采用人工组装和焊接(可配合机器人)；
(2)如图7所示，在十字形钢-混凝土组合短肢剪力墙的两侧搭设钢桁架5，两侧的钢桁架5通过对拉螺栓6进行连接，使钢桁架5固定，对拉螺栓6位于端部钢管柱1的外侧；
(3)将预先绑好的钢筋笼3吊装至钢管柱1与钢板2形成的空腔内；
(4)在钢管柱1内部、以及钢管柱1和钢板2之间形成的空腔内浇筑混凝土4，混凝土混凝土4振捣静置一段时间后，剪力墙即施工完毕，拆除两侧的钢桁架5即可。

Claims (7)

1.一种钢-混凝土组合短肢剪力墙，其特征在于：所述短肢剪力墙的端部及拐角处设有钢管柱(1)，短肢剪力墙上的相邻钢管柱(1)之间对称设有钢板(2)，钢板(2)两端分别与钢管柱(1)固定连接，钢管柱(1)内、以及钢板(2)和钢管柱(1)之间形成的空腔内均填充混凝土(4)。
2.根据权利要求1所述的钢-混凝土组合短肢剪力墙，其特征在于：所述钢板(2)和钢管柱(1)之间形成的空腔内设有钢筋笼(3)。
3.根据权利要求1所述的钢-混凝土组合短肢剪力墙，其特征在于：钢管柱(1)与钢板(2)之间采用焊接固定连接。
4.根据权利要求1所述的钢-混凝土组合短肢剪力墙，其特征在于：所述混凝土(4)为普通混凝土、高强混凝土、纤维混凝土、自密实混凝土中的任一种。
5.根据权利要求1所述的钢-混凝土组合短肢剪力墙，其特征在于：所述短肢剪力墙的整体形状是T形、L形、十字形中的任一种。
6.根据权利要求1所述的钢-混凝土组合短肢剪力墙，其特征在于：所述钢管柱(1)为U型钢管、方形钢管、矩形钢管中的任一种。
7.根据权利要求2所述的钢-混凝土组合短肢剪力墙，其特征在于：所述钢筋笼(3)沿钢板(2)方向均布在空腔内。
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