CN113089885A - 一种冷弯型钢轻型组合剪力墙 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷弯型钢轻型组合剪力墙，属于结构工程技术领域。所述组合剪力墙由多个钢管单元依次连接构成；所述钢管单元由冷弯型钢拼接构成，具有空腔；所述空腔内浇注混凝土。所述钢管单元可由一个卷边帽型钢和一个卷边平钢板拼接而成，或则由一个卷边U型钢和一个卷边平钢板拼接而成，或则由一个卷边勺型钢和一个卷边平钢板拼接而成，或则由一个矩形钢管和两个卷边平钢板拼接而成。本发明所提出的轻型组合剪力墙，能充分利用剪力墙的轴压性能；混凝土的用量少，构件自重轻，便于构件运输；空腔和内部混凝土承受轴力和弯矩，空腔间的连接钢板承受剪力，使构件受力明确；相邻混凝土之间有大量空间剩余，可用于室内装修等用途。

Description

一种冷弯型钢轻型组合剪力墙
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，具体涉及一种冷弯型钢轻型组合剪力墙。
背景技术
剪力墙结构承载能力高，抗侧刚度大，具备良好的整体性能和抗震性能，被广泛应用于中高层民用建筑。
钢筋混凝土剪力墙是最早应用的剪力墙单元，其使用热度至今仍然不减，但由于混凝土材料具有脆性破坏的特征，在地震作用下延性不佳。钢板剪力墙用钢板代替混凝土，相较钢筋混凝土剪力墙在承载力和延性方面均有所提高，并具有良好的滞回性能和耗能能力。但受到经济性能的限制，钢板厚度不宜过大，远小于剪力墙的宽度和高度，需采取一些措施，防止钢板墙过早出现屈曲而不屈服，以充分发挥钢板剪力墙力学性能，如设置加劲肋、混凝土盖板或采用波形钢板等，使施工过程变得复杂，生产效率降低。之后迅速发展起来的钢板与混凝土所组成的各种形式的组合剪力墙，因其能通过组合效应，充分发挥钢和混凝土两种材料各自的优势，在高层建筑市场中应用比较活跃。其中，以平钢板-混凝土组合墙、钢管束-混凝土组合墙和波形钢板-混凝土组合墙在工程建设中应用最多。由于高层建筑中轴向荷载由上往下逐层传递，低楼层的剪力墙受到的轴向荷载远大于高楼层的剪力墙；同时受到施工效率的影响，钢—混凝土组合剪力墙的墙体厚度不宜过小。这就容易导致高楼层处的组合剪力墙的轴压性能得不到充分利用，造成材料的浪费，也制约了组合剪力墙在中低层建筑中的使用；剪力墙自重过大，增大了高层建筑底部承担的竖向荷载，进而使剪力墙的厚度进一步增大，建筑成本提高。
鉴于上述问题，有必要设计一种轻型组合剪力墙，在保证承载力和延性的同时，充分发挥结构的承载性能，提高材料利用效率，降低建设成本。
发明内容
为改善现有普通钢—混凝土组合剪力墙存在的轴压性能没有充分利用、材料利用率低等缺点，本发明提出了一种冷弯薄壁型钢组合剪力墙，适用于中低层结构以及高层结构中的较高楼层。
一种冷弯型钢轻型组合剪力墙，包括：多个依次连接的钢管单元；
所述的钢管单元采用冷弯型钢拼接构成，所述的钢管单元具有空腔，所述空腔内浇注混凝土。
所述冷弯型钢拼接时采用全焊接连接。
所述混凝土可以是普通混凝土、高强混凝土、轻骨料混凝土或自密实混凝土。
本发明所提出的轻型组合剪力墙，能充分利用剪力墙的轴压性能；混凝土的用量少，构件自重轻，便于构件运输；空腔和内部混凝土承受轴力和弯矩，空腔间的连接钢板承受剪力，使构件受力明确；相邻混凝土之间有大量空间剩余，可用于室内装修等用途。
所述钢管单元包括四种形式：
形式一：所述的钢管单元由一个卷边帽型钢和一个卷边平钢板拼接而成，所述的卷边帽型钢的左右卷边(即两侧的卷边)分别为第一卷边和第二卷边；所述卷边平钢板的宽度与卷边帽型钢的开口净宽相等；所述的卷边帽型钢开口处拼接所述卷边平钢板，所述的卷边平钢板的卷边与所述卷边帽型钢开口相对，每个钢管单元的第二卷边拼接下一个钢管单元的第一卷边；
形式二：所述的钢管单元由一个卷边U型钢和一个卷边平钢板拼接而成，所述的卷边平钢板的左右卷边(两侧的卷边)分别为第三卷边和第四卷边；所述的卷边平钢板的宽度大于所述卷边U型钢的开口；所述卷边U型钢开口处拼接所述卷边平钢板，所述的卷边平钢板的卷边与所述U型钢开口相对，每个钢管单元的第四卷边拼接下一个钢管单元的第三卷边；
形式三：所述的钢管单元由一个卷边勺型钢和一个卷边平钢板拼接而成，所述的卷边勺型钢的左右卷边(两侧的卷边)分别为第五卷边和第六卷边，所述的卷边平钢板的左右卷边(两侧的卷边)分别为第七卷边和第八卷边；所述的卷边平钢板的宽度大于所述卷边勺型钢的开口；所述的卷边勺型钢开口处拼接所述卷边平钢板；所述的卷边平钢板的卷边与所述卷边勺型钢开口相对，第七卷边紧贴所述卷边勺型钢开口，每个钢管单元的第八卷边拼接下一个钢管单元的第五卷边；
形式四：所述的钢管单元由一个矩形钢管和两个卷边平钢板拼接而成；两个卷边平钢板位于所述矩形钢管两侧，两个卷边平钢板的底部与所述矩形钢管外边缘平齐，两个卷边平钢板(即左右平钢板)分别为第一钢板和第二钢板，所述的第一钢板的左端卷边(即靠近所述矩形钢管的卷边)和第二钢板的右端卷边(即靠近所述矩形钢管的卷边)分别为第九卷边和第十卷边，每个钢管单元的第十卷边拼接下一个钢管单元的第九卷边。
本发明提出的冷弯型钢轻型组合剪力墙，通过冷弯型钢拼接构成带空腔的钢管单元，并在空腔内浇注混凝土，具备以下优点：
(1)通过冷弯型钢的拼接，使得相邻空腔通过连接钢板连接，不再紧密相邻，减少了混凝土的使用，使构件自重降低，不仅便于构件运输和安装，同时降低了建筑成本，提高了材料利用率。
(2)冷弯型钢拼接形成的空腔以及空腔内填充的混凝土承受竖向荷载，空腔间的连接钢板承受水平荷载，使构件受力明确。
(3)组合剪力墙构件中，冷弯型钢工厂化制作和拼接，现场装配化施工，混凝土浇筑方便，不需支模，便于产业化。
(4)相邻混凝土之间有大量空间剩余，可用于室内装修设计，增大室内使用面积。
附图说明
图1为冷弯型钢轻型组合剪力墙构件的整体截面图：钢管单元采用形式一；
图2-1为钢管单元构成图：采用形式一；
图2-2为钢管单元的截面分解示意图：采用形式一；
图3-1为钢管单元构成图：采用形式二；
图3-2为钢管单元的截面分解示意图：采用形式二；
图4-1为钢管单元构成图：采用形式三；
图4-2为钢管单元的截面分解示意图：采用形式三；
图5-1为钢管单元构成图：采用形式四；
图5-2为钢管单元的截面分解示意图：采用形式四。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种冷弯型钢轻型组合剪力墙，包含冷弯型钢和核心混凝土；冷弯型钢轻型组合剪力墙由多个钢管单元1依次连接构成；钢管单元1由冷弯型钢拼接构成，具有空腔，空腔内浇注混凝土2。
如图1所示，冷弯型钢拼接时采用全焊接连接。
如图1所示，核心混凝土2可以是普通混凝土、高强混凝土、轻骨料混凝土或自密实混凝土。
如图2-1及2-2所示，钢管单元1形式一由一个卷边帽型钢3和一个卷边平钢板4拼接而成，卷边帽型钢3的左右卷边分别为第一卷边3-1和第二卷边3-2；卷边平钢板4的宽度与卷边帽型钢3的开口净宽相等；帽型钢3开口处拼接卷边平钢板4，卷边平钢板4的卷边与帽型钢3开口相对，每个钢管单元的第二卷边3-2拼接下一个钢管单元1的第一卷边3-1。
Figure BDA0002993031130000041
表示角焊缝。
如图3-1及3-2所示，钢管单元1形式二由一个卷边U型钢5和一个卷边平钢板6拼接而成，卷边平钢板6的左右卷边分别为第三卷边6-1和第四卷边6-2；卷边平钢板6的宽度大于卷边U型钢5的开口；U型钢5开口处拼接卷边平钢板6，卷边平钢板6的卷边与U型钢5开口相对，每个钢管单元的第四卷边6-2拼接下一个钢管单元的第三卷边6-1。
如图4-1及4-2所示，钢管单元形式三由一个卷边勺型钢7和一个卷边平钢板8拼接而成，卷边勺型钢7的左右卷边分别为第五卷边7-1和第六卷边7-2，卷边平钢板的左右卷边分别为第七卷边8-1和第八卷边8-2；卷边平钢板8的宽度大于卷边勺型钢7的开口；勺型钢7开口处拼接卷边平钢板8；卷边平钢板8的卷边与勺型钢7开口相对，第七卷边8-1紧贴勺型钢7开口，每个钢管单元的第八卷边8-2拼接下一个钢管单元的第五卷边7-1。
如图5-1及5-2所示，钢管单元1形式四由一个矩形钢管9和两个卷边平钢板10拼接而成；两个平钢板10位于矩形钢管9两侧，底部与矩形钢管9外边缘平齐，左右平钢板分别为第一钢板10-1和第二钢板10-2，第一钢板10-1的左端卷边和第二钢板10-2的右端卷边分别为第九卷边10-3和第十卷边10-4，每个钢管单元的第十卷边10-4拼接下一个钢管单元的第九卷边10-3。
本发明提出的冷弯型钢轻型组合剪力墙，相比于传统钢管束组合剪力墙，其用冷弯型钢拼接形成的连接钢板代替了部分钢管混凝土单元，使混凝土的用量减少约60％，构件自重下降超过50％，所需要的自然焊接量可下降40％，降低材料成本的同时缩短生产工期；同时其抗剪承载力没有明显降低，仍有钢管束组合剪力墙的90％以上。因此，本发明提出的冷弯型钢轻型组合剪力墙可在保持构件承载性能的同时，大大降低材料成本和提高生产效率，具备在剪力墙体系中推广应用的潜质。

Claims (6)

1.一种冷弯型钢轻型组合剪力墙，其特征在于，包括：多个依次连接的钢管单元；
所述的钢管单元采用冷弯型钢拼接构成，所述的钢管单元具有空腔，所述空腔内浇注混凝土。
2.根据权利要求1所述的冷弯型钢轻型组合剪力墙，其特征在于，所述冷弯型钢拼接时采用全焊接连接。
3.根据权利要求1所述的冷弯型钢轻型组合剪力墙，其特征在于，所述的钢管单元由一个卷边帽型钢和一个卷边平钢板拼接而成，所述的卷边帽型钢两侧的卷边分别为第一卷边和第二卷边；所述卷边平钢板的宽度与卷边帽型钢的开口净宽相等；所述的卷边帽型钢开口处拼接所述卷边平钢板，所述的卷边平钢板的卷边与所述卷边帽型钢开口相对，每个钢管单元的第二卷边拼接下一个钢管单元的第一卷边。
4.根据权利要求1所述的冷弯型钢轻型组合剪力墙，其特征在于，所述的钢管单元由一个卷边U型钢和一个卷边平钢板拼接而成，所述的卷边平钢板两侧的卷边分别为第三卷边和第四卷边；所述的卷边平钢板的宽度大于所述卷边U型钢的开口；所述卷边U型钢开口处拼接所述卷边平钢板，所述的卷边平钢板的卷边与所述U型钢开口相对，每个钢管单元的第四卷边拼接下一个钢管单元的第三卷边。
5.根据权利要求1所述的冷弯型钢轻型组合剪力墙，其特征在于，所述的钢管单元由一个卷边勺型钢和一个卷边平钢板拼接而成，所述的卷边勺型钢两侧的卷边分别为第五卷边和第六卷边，所述的卷边平钢板两侧的卷边分别为第七卷边和第八卷边；所述的卷边平钢板的宽度大于所述卷边勺型钢的开口；所述的卷边勺型钢开口处拼接所述卷边平钢板；所述的卷边平钢板的卷边与所述卷边勺型钢开口相对，第七卷边紧贴所述卷边勺型钢开口，每个钢管单元的第八卷边拼接下一个钢管单元的第五卷边。
6.根据权利要求1所述的冷弯型钢轻型组合剪力墙，其特征在于，所述的钢管单元由一个矩形钢管和两个卷边平钢板拼接而成；两个卷边平钢板位于所述矩形钢管两侧，两个卷边平钢板的底部与所述矩形钢管外边缘平齐，两个卷边平钢板分别为第一钢板和第二钢板，所述的第一钢板上靠近所述矩形钢管的卷边和第二钢板上靠近所述矩形钢管的卷边分别为第九卷边和第十卷边，每个钢管单元的第十卷边拼接下一个钢管单元的第九卷边。
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