CN112252522B - 一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与rc框架梁的连接节点 - Google Patents

一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与rc框架梁的连接节点 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，包括竖向波纹钢板剪力墙和RC框架梁，采用预埋预埋件于RC框架梁内部与RC框架梁相连，采用鱼尾板与竖向波纹钢板剪力墙相连，采用可更换狗骨梁控制耗能。这种连接节点使其与波纹钢板剪力墙连接节点承载力高、刚度大，可实现大承载力竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的有效连接，保证竖向波纹钢板剪力墙受力性能的发挥。连接部分以及可更换狗骨梁全部采用热轧型钢，焊接工作量小，加工制作较为方便，可在工厂中预先制作、焊接，且箍筋、受力筋的排列和绑扎也很方便，同时也避免了混凝土浇筑困难。

Description

一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点
技术领域
本发明涉及建筑结构节点连接技术领域，具体涉及一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点。
背景技术
虽然建筑行业正向着预制化、装配化的方向发展，但钢筋混凝土框架结构依然是我国目前应用最广泛的一种结构形式。对于钢筋混凝土框架结构，通常采用剪力墙来提高它的抗侧刚度。相对于钢板剪力墙，混凝土剪力墙自重大、脚部混凝土易开裂、耗能能力以及延性较差。
具有一系列优点的钢板剪力墙可作为抗侧力构件来提高框架结构的承载力、抗侧刚度、耗能能力和延性，进而提高结构的抗震性能。目前,实际工程中的钢板剪力墙常采用钢墙板与周边框架梁、柱都连接的形式,但这种连接方式使得墙板对框架柱产生较大的附加弯矩和轴力,使柱受力复杂,甚至先于剪力墙板发生破坏,不符合“强柱弱梁”和“多道抗震体系”的抗震理念,同时不利于门窗洞口的设置。为此,采用两边连接钢板剪力墙,剪力墙钢板只与框架梁连接,对柱不产生附加弯矩,从而获得较好的塑性和滞回性能,更符合“强柱弱梁”的抗震理念。但是，墙板侧边不与边框柱连接将导致内部拉力场仅部分有效锚固于边框梁上，无法充分发展，显著削弱了结构的整体承载力和抗侧刚度。为使墙板拉力场发展更为充分，需在板边设置约束构件，且其刚度需满足最小阈值要求；这样的约束构件一般截面较大，不仅造价较高，施工复杂，且会侵占部分洞口空间。竖向波纹钢板剪力墙是近十年来提出的采用波纹钢板作为内嵌墙板的1种新型钢板剪力墙结构，其中竖向波纹钢板剪力墙指波纹沿水平方向延伸，即波纹在墙板表面形成竖向的“肋”.通过波折的方式，显著提高了内嵌墙板的屈曲强度，解决了传统平钢墙板在侧向力或重力荷载作用下易屈曲的问题，提升了施工效率，且提高了抗侧刚度、承载力及耗能能力。
而现目前两边连接竖向波纹钢板剪力墙在RC框架中应用非常关键的问题之一就是如何连接墙板和梁的问题，目前工程上多采用预埋钢筋、栓钉等形式，但现实工程中，竖向波纹钢板剪力墙的刚度和承载力较高，常用的连接方式难以实现较高的刚度和承载力，从而无法保证竖向波纹钢板剪力墙正常的受力性能发挥，同时施工方式也较为复杂，人力成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，包括竖向波纹钢板剪力墙和RC框架梁。
所述竖向波纹钢板剪力墙包括竖向波纹钢板和边缘约束构件，竖向波纹钢板整体为竖直的矩形板，两个边缘约束构件分别连接在竖向波纹钢板的两个竖直边缘上。
所述竖向波纹钢板剪力墙的上下端均连接有RC框架梁，RC框架梁包括两个梁端、两个耗能段和连接段。
所述连接段包括鱼尾板、第一钢筋笼、两个开孔钢板预埋件和两个第一转换钢板，鱼尾板、第一钢筋笼和开孔钢板预埋件的长度方向均与竖向波纹钢板的波长方向一致。
所述开孔钢板预埋件的横截面呈T字形，两个开孔钢板预埋件的翼缘均水平且间隔布置，一个开孔钢板预埋件的翼缘位于另一个开孔钢板预埋件的翼缘的正上方，每个开孔钢板预埋件翼缘面向另一个开孔钢板预埋件的侧壁上连接有腹板，每个腹板上均设置有若干用于安装第一钢筋笼的箍筋的缺口，若干缺口沿开孔钢板预埋件的长度方向等间距布置。
两个所述开孔钢板预埋件的端部通过第一转换钢板焊接固定。
所述第一钢筋笼安装在两个开孔钢板预埋件的翼缘之间，第一钢筋笼上的若干箍筋分别穿过两个开孔钢板预埋件翼缘的若干缺口，两个开孔钢板预埋件的翼缘之间填充有混凝土。
所述耗能段包括狗骨梁和焊接在狗骨梁两端的两个第二转换钢板，两个耗能段分别设置在连接段的两端，每个耗能段的一个第二转换钢板与连接段的第一转换钢板连接。
每个所述耗能段远离连接段的一端均设置有梁端，梁端包括第二钢筋笼、预埋型钢和第三转换钢板。所述预埋型钢的一端与第三转换钢板焊接，另一端伸入第二钢筋笼，第三转换钢板与第二转换钢板连接。所述第二钢筋笼的外表面包裹有混凝土。
最上方的所述RC框架梁与竖向波纹钢板剪力墙的上端之间连接有鱼尾板，该鱼尾板的上边缘连接到开孔钢板预埋件的下表面，该鱼尾板与竖向波纹钢板的上端以及两个边缘约束构件的上端连接。
最下方的所述RC框架梁与竖向波纹钢板剪力墙的下端之间连接有鱼尾板，该鱼尾板的下边缘连接到开孔钢板预埋件的上表面，该鱼尾板与竖向波纹钢板的下端以及两个边缘约束构件的下端连接。
施工时，先在工厂加工出所述耗能段和竖向波纹钢板剪力墙，并将预埋型钢与第三转换钢板焊接，将鱼尾板、开孔钢板预埋件和第一转换钢板焊接，加工好的零部件吊装至现场的设计位置。在现场，绑扎所述第一钢筋笼，将最上端的鱼尾板与竖向波纹钢板剪力墙的上端连接，将最下端的鱼尾板与竖向波纹钢板剪力墙的下端连接，再将耗能段与连接段连接，将梁端与耗能段连接，最后浇筑梁端和连接段的混凝土。
进一步，所述第一转换钢板与第二转换钢板通过若干高强螺栓连接，第二转换钢板与第三转换钢板通过若干高强螺栓连接。
进一步，所述鱼尾板与开孔钢板预埋件通过全熔透坡口对接焊缝连接。
进一步，所述竖向波纹钢板和边缘约束构件采用高强度焊条焊接或高强螺栓连接。
本发明的有益效果在于：
1.本发明解决了钢筋混凝土框架梁与竖向波纹钢板墙相连接的关键问题，可方便实现框架梁与竖向波纹钢板剪力墙的连接，且能够保证竖向波纹钢板剪力墙受力性能的充分发挥；
2.本发明全部采用热轧型钢，减少现场焊接施工工艺，保证施工质量，可以加快施工速度；
3.本发明的失效模式是可控的，结构在受到地震等较大的往复荷载时，狗骨梁作为耗能段会先于其他主体构件破坏；地震结束后，拆除变形较大的狗骨梁，换上新的狗骨梁并重新焊接，即可简便快捷地完成耗能段的更换。
附图说明
图1为本发明连接节点的立体图；
图2为本发明连接节点的正视图；
图3为RC框架梁的立体图；
图4为RC框架梁的正视图；
图5为图4中的A-A剖视图。
图中：RC框架梁1、梁端101、第二钢筋笼1011、预埋型钢1012、第三转换钢板1013、耗能段102、狗骨梁1021、第二转换钢板1022、连接段103、鱼尾板1031、第一钢筋笼1032、开孔钢板预埋件1033、第一转换钢板1034、竖向波纹钢板2和边缘约束构件3。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，包括竖向波纹钢板剪力墙和RC框架梁1。
参见图1或2，所述竖向波纹钢板剪力墙包括竖向波纹钢板2和边缘约束构件3，竖向波纹钢板2整体为竖直的矩形板，波长方向呈水平状，两个边缘约束构件3分别连接在竖向波纹钢板2的两个竖直边缘上，且采用高强度焊条焊接或高强螺栓连接。所述竖向波纹钢板2的波纹沿水平方向延伸，即波纹在墙板表面形成竖向的“肋”。所述边缘约束构件3竖向布置在竖向波纹钢板剪力墙的两侧传递墙体内部剪力。
所述竖向波纹钢板剪力墙的上下端均连接有RC框架梁1，RC框架梁1包括两个梁端101、两个耗能段102和连接段103。
参见图2或4，所述连接段103包括鱼尾板1031、第一钢筋笼1032、两个开孔钢板预埋件1033和两个第一转换钢板1034，鱼尾板1031、第一钢筋笼1032和开孔钢板预埋件1033的长度方向均与竖向波纹钢板2的波长方向一致。
参见图5，所述开孔钢板预埋件1033的横截面呈T字形，两个开孔钢板预埋件1033的翼缘均水平且间隔布置，一个开孔钢板预埋件1033的翼缘位于另一个开孔钢板预埋件1033的翼缘的正上方，每个开孔钢板预埋件1033翼缘面向另一个开孔钢板预埋件1033的侧壁上连接有腹板，每个腹板上均设置有若干用于安装第一钢筋笼1032的箍筋的缺口，若干缺口沿开孔钢板预埋件1033的长度方向等间距布置。所述开孔钢板预埋件1033的开孔间距、开孔直径可结合梁中的箍筋间距、直径以及相应位置的梁截面的抗剪承载力需求确定，开孔为不完全封闭的缺口，留出一个矩形口方便放置箍筋。
两个所述开孔钢板预埋件1033的端部通过第一转换钢板1034焊接固定。
所述第一钢筋笼1032安装在两个开孔钢板预埋件1033的翼缘之间，第一钢筋笼1032上的若干箍筋分别穿过两个开孔钢板预埋件1033翼缘的若干缺口，两个开孔钢板预埋件1033的翼缘之间填充有混凝土。
参见图3，所述耗能段102包括狗骨梁1021和焊接在狗骨梁1021两端的两个第二转换钢板1022，两个耗能段102分别设置在连接段103的两端，每个耗能段102的一个第二转换钢板1022与连接段103的第一转换钢板1034连接，且通过若干高强螺栓连接。所述狗骨梁1021两端配备的第二转换钢板1022，既方便构件之间的连接，又方便以后更换，结构在受往复荷载时，耗能段先于柱、钢板墙发生破坏。
每个所述耗能段102远离连接段103的一端均设置有梁端101，梁端101包括第二钢筋笼1011、预埋型钢1012和第三转换钢板1013。所述预埋型钢1012的一端与第三转换钢板1013焊接，另一端伸入第二钢筋笼1011，第三转换钢板1013与第二转换钢板1022连接，且通过若干高强螺栓连接。所述第二钢筋笼1011的外表面包裹有混凝土。
参见图1或2，最上方的所述RC框架梁1与竖向波纹钢板剪力墙的上端之间连接有鱼尾板1031，该鱼尾板1031的上边缘通过全熔透坡口对接焊缝连接到开孔钢板预埋件1033的下表面，该鱼尾板1031与竖向波纹钢板2的上端以及两个边缘约束构件3的上端连接。
最下方的所述RC框架梁1与竖向波纹钢板剪力墙的下端之间连接有鱼尾板1031，该鱼尾板1031的下边缘连接到开孔钢板预埋件1033的上表面，该鱼尾板1031与竖向波纹钢板2的下端以及两个边缘约束构件3的下端连接。所述鱼尾板1031与竖向波纹钢板2可采用角钢和高强螺栓进行连接。
施工时，先在工厂加工出所述耗能段102和竖向波纹钢板剪力墙，并将预埋型钢1012与第三转换钢板1013焊接，将鱼尾板1031、开孔钢板预埋件1033和第一转换钢板1034焊接，加工好的零部件吊装至现场的设计位置。在现场，绑扎所述第一钢筋笼1032，将最上端的鱼尾板1031与竖向波纹钢板剪力墙的上端连接，将最下端的鱼尾板1031与竖向波纹钢板剪力墙的下端连接，再将耗能段102与连接段103连接，将梁端101与耗能段102连接，最后浇筑梁端101和连接段103的混凝土。
地震发生时，所述耗能段102控制RC框架梁1的耗能，地震结束后，拆除变形较大的狗骨梁1021，换上新的狗骨梁1021并重新焊接，即可简便快捷地完成耗能段102的更换。
进一步，所述开孔钢板预埋件1033翼缘的宽度通过满足混凝土局部受压承载力确定，局部荷载可按竖向波纹钢板剪力墙达到极限抗拉强度计算，上下均布置竖向波纹钢板剪力墙的中间层梁应考虑两端竖向波纹钢板剪力墙传递的荷载。
所述狗骨梁1021作为可更换的耗能构件，其腹板以及翼缘的厚度以及其翼缘削弱深度的取值可根据实际工程对应情况计算取值。
所述竖向波纹钢板剪力墙按照剪切屈服先于屈服的原则进行设计，具体波纹参数结构承载力和抗侧刚度的需要确定。
综上所述，本实施例提供的一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，采用预埋预埋件于所述RC框架梁1内部与RC框架梁1相连，采用鱼尾板1031与竖向波纹钢板剪力墙相连，采用可更换狗骨梁1021控制耗能。这种连接节点使其与竖向波纹钢板剪力墙连接节点承载力高、刚度大，可实现大承载力竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁1的有效连接，保证竖向波纹钢板剪力墙受力性能的发挥。采用所述竖向波纹钢板剪力墙的原因，是因为相较于两边连接横向波纹钢板墙而言，两边连接竖向波纹钢板剪力墙具有更好的抗震性能。连接部分以及可更换狗骨梁全部采用热轧型钢，焊接工作量小，加工制作较为方便，可在工厂中预先制作、焊接，且箍筋、受力筋的排列和绑扎也很方便，同时也避免了混凝土浇筑困难。
实施例2：
本实施例公开了一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，包括竖向波纹钢板剪力墙和RC框架梁1。
参见图1或2，所述竖向波纹钢板剪力墙包括竖向波纹钢板2和边缘约束构件3，竖向波纹钢板2整体为竖直的矩形板，两个边缘约束构件3分别连接在竖向波纹钢板2的两个竖直边缘上。
所述竖向波纹钢板剪力墙的上下端均连接有RC框架梁1，RC框架梁1包括两个梁端101、两个耗能段102和连接段103。
参见图2或4，所述连接段103包括鱼尾板1031、第一钢筋笼1032、两个开孔钢板预埋件1033和两个第一转换钢板1034，鱼尾板1031、第一钢筋笼1032和开孔钢板预埋件1033的长度方向均与竖向波纹钢板2的波长方向一致。
参见图5，所述开孔钢板预埋件1033的横截面呈T字形，两个开孔钢板预埋件1033的翼缘均水平且间隔布置，一个开孔钢板预埋件1033的翼缘位于另一个开孔钢板预埋件1033的翼缘的正上方，每个开孔钢板预埋件1033翼缘面向另一个开孔钢板预埋件1033的侧壁上连接有腹板，每个腹板上均设置有若干用于安装第一钢筋笼1032的箍筋的缺口，若干缺口沿开孔钢板预埋件1033的长度方向等间距布置。
两个所述开孔钢板预埋件1033的端部通过第一转换钢板1034焊接固定。
所述第一钢筋笼1032安装在两个开孔钢板预埋件1033的翼缘之间，第一钢筋笼1032上的若干箍筋分别穿过两个开孔钢板预埋件1033翼缘的若干缺口，两个开孔钢板预埋件1033的翼缘之间填充有混凝土。
参见图3，所述耗能段102包括狗骨梁1021和焊接在狗骨梁1021两端的两个第二转换钢板1022，两个耗能段102分别设置在连接段103的两端，每个耗能段102的一个第二转换钢板1022与连接段103的第一转换钢板1034连接。
每个所述耗能段102远离连接段103的一端均设置有梁端101，梁端101包括第二钢筋笼1011、预埋型钢1012和第三转换钢板1013。所述预埋型钢1012的一端与第三转换钢板1013焊接，另一端伸入第二钢筋笼1011，第三转换钢板1013与第二转换钢板1022连接。所述第二钢筋笼1011的外表面包裹有混凝土。
参见图1或2，最上方的所述RC框架梁1与竖向波纹钢板剪力墙的上端之间连接有鱼尾板1031，该鱼尾板1031的上边缘连接到开孔钢板预埋件1033的下表面，该鱼尾板1031与竖向波纹钢板2的上端以及两个边缘约束构件3的上端连接。
最下方的所述RC框架梁1与竖向波纹钢板剪力墙的下端之间连接有鱼尾板1031，该鱼尾板1031的下边缘连接到开孔钢板预埋件1033的上表面，该鱼尾板1031与竖向波纹钢板2的下端以及两个边缘约束构件3的下端连接。
施工时，先在工厂加工出所述耗能段102和竖向波纹钢板剪力墙，并将预埋型钢1012与第三转换钢板1013焊接，将鱼尾板1031、开孔钢板预埋件1033和第一转换钢板1034焊接，加工好的零部件吊装至现场的设计位置。在现场，绑扎所述第一钢筋笼1032，将最上端的鱼尾板1031与竖向波纹钢板剪力墙的上端连接，将最下端的鱼尾板1031与竖向波纹钢板剪力墙的下端连接，再将耗能段102与连接段103连接，将梁端101与耗能段102连接，最后浇筑梁端101和连接段103的混凝土。
实施例3：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述第一转换钢板1034与第二转换钢板1022通过若干高强螺栓连接，第二转换钢板1022与第三转换钢板1013通过若干高强螺栓连接。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述鱼尾板1031与开孔钢板预埋件1033通过全熔透坡口对接焊缝连接。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例4，进一步，所述竖向波纹钢板2和边缘约束构件3采用高强度焊条焊接或高强螺栓连接。

Claims (4)

1.一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，其特征在于：包括所述竖向波纹钢板剪力墙和RC框架梁(1)；
所述竖向波纹钢板剪力墙包括竖向波纹钢板(2)和边缘约束构件(3)，竖向波纹钢板(2)整体为竖直的矩形板，两个边缘约束构件(3)分别连接在竖向波纹钢板(2)的两个竖直边缘上；
所述竖向波纹钢板剪力墙的上下端均连接有RC框架梁(1)，RC框架梁(1)包括两个梁端(101)、两个耗能段(102)和连接段(103)；
所述连接段(103)包括鱼尾板(1031)、第一钢筋笼(1032)、两个开孔钢板预埋件(1033)和两个第一转换钢板(1034)，鱼尾板(1031)、第一钢筋笼(1032)和开孔钢板预埋件(1033)的长度方向均与竖向波纹钢板(2)的波长方向一致；
所述开孔钢板预埋件(1033)的横截面呈T字形，两个开孔钢板预埋件(1033)的翼缘均水平且间隔布置，一个开孔钢板预埋件(1033)的翼缘位于另一个开孔钢板预埋件(1033)的翼缘的正上方，每个开孔钢板预埋件(1033)翼缘面向另一个开孔钢板预埋件(1033)的侧壁上连接有腹板，每个腹板上均设置有若干用于安装第一钢筋笼(1032)的箍筋的缺口，若干缺口沿开孔钢板预埋件(1033)的长度方向等间距布置；
两个所述开孔钢板预埋件(1033)的端部通过第一转换钢板(1034)焊接固定；
所述第一钢筋笼(1032)安装在两个开孔钢板预埋件(1033)的翼缘之间，第一钢筋笼(1032)上的若干箍筋分别穿过两个开孔钢板预埋件(1033)翼缘的若干缺口，两个开孔钢板预埋件(1033)的翼缘之间填充有混凝土；
所述耗能段(102)包括狗骨梁(1021)和焊接在狗骨梁(1021)两端的两个第二转换钢板(1022)，两个耗能段(102)分别设置在连接段(103)的两端，每个耗能段(102)的一个第二转换钢板(1022)与连接段(103)的第一转换钢板(1034)连接；
每个所述耗能段(102)远离连接段(103)的一端均设置有梁端(101)，梁端(101)包括第二钢筋笼(1011)、预埋型钢(1012)和第三转换钢板(1013)；所述预埋型钢(1012)的一端与第三转换钢板(1013)焊接，另一端伸入第二钢筋笼(1011)，第三转换钢板(1013)与第二转换钢板(1022)连接；所述第二钢筋笼(1011)的外表面包裹有混凝土；
最上方的所述RC框架梁(1)与竖向波纹钢板剪力墙的上端之间连接有鱼尾板(1031)，该鱼尾板(1031)的上边缘连接到开孔钢板预埋件(1033)的下表面，该鱼尾板(1031)与竖向波纹钢板(2)的上端以及两个边缘约束构件(3)的上端连接；
最下方的所述RC框架梁(1)与竖向波纹钢板剪力墙的下端之间连接有鱼尾板(1031)，该鱼尾板(1031)的下边缘连接到开孔钢板预埋件(1033)的上表面，该鱼尾板(1031)与竖向波纹钢板(2)的下端以及两个边缘约束构件(3)的下端连接；
施工时，先在工厂加工出所述耗能段(102)和竖向波纹钢板剪力墙，并将预埋型钢(1012)与第三转换钢板(1013)焊接，将鱼尾板(1031)、开孔钢板预埋件(1033)和第一转换钢板(1034)焊接，加工好的零部件吊装至现场的设计位置；在现场，绑扎所述第一钢筋笼(1032)，将最上端的鱼尾板(1031)与竖向波纹钢板剪力墙的上端连接，将最下端的鱼尾板(1031)与竖向波纹钢板剪力墙的下端连接，再将耗能段(102)与连接段(103)连接，将梁端(101)与耗能段(102)连接，最后浇筑梁端(101)和连接段(103)的混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，其特征在于：所述第一转换钢板(1034)与第二转换钢板(1022)通过若干高强螺栓连接，第二转换钢板(1022)与第三转换钢板(1013)通过若干高强螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，其特征在于：所述鱼尾板(1031)与开孔钢板预埋件(1033)通过全熔透坡口对接焊缝连接。
4.根据权利要求1所述的一种两边连接竖向波纹钢板剪力墙与RC框架梁的连接节点，其特征在于：所述竖向波纹钢板(2)和边缘约束构件(3)采用高强度焊条焊接或高强螺栓连接。
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