CN114215223A - 一种带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，这种组合剪力墙由外边框方钢管型钢再生砼柱、内嵌双闭口压型钢板、外侧开口压型钢板以及内灌再生混凝土组成。这种带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙具有较好的整体性和抗震性能，由内侧焊有栓钉的外侧开口压型钢板、内嵌双闭口压型钢板、外侧和内嵌压型钢板之间灌注的再生砼、左右钢管约束型钢再生砼外边框柱、上下横梁等组成。该种剪力墙不但外内压型钢板能增强对其内再生砼的约束效果，还能提供较大的平面外刚度，可抑制剪力墙中压型钢板的平面外屈曲，很大程度上提高该种剪力墙的承载能力和抗震性能。

Description

一种带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域中的一种带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件。
背景技术
罕遇地震往往会带来巨大的损失，随着高层建筑不断增多，保证建筑强震作用下的可靠性就显得十分重要。剪力墙的抗震性能对于高层建筑的安全可靠有着至关重要的作用，剪力墙及由剪力墙组成的筒体是高层建筑结构抗震的第一道防线，或重要组成部分，是一种被广泛使用的抗侧力构件，其在强震作用下的动力性能对整个建筑结构的可靠性有着很大影响。通常砼剪力墙构件存在强震作用下易开裂破损、延性较差、滞回性能和耗能能力不佳的问题，这对整体建筑结构抗震性能十分不利。在现有技术中，钢板混凝土组合剪力墙在受力过程中内部混凝土变形易使钢板隆起，有可能对焊接部位造成损害，影响剪力墙使用。
为解决天然粗骨料开采会给环境带来不利影响，以及城镇化过程中、城市旧城改造和大地震中等所产生数量惊人的建筑垃圾和废弃建筑物问题，再生砼材料作为一种绿色环保材料逐渐受到重视。
发明内容
本发明的目的在于克服钢筋混凝土剪力墙在地震作用下延性较差、承载能力不高、抗震性能不好和角部混凝土易压碎发生脆性破坏的问题，提供一种节能环保、承载能力高、变形能力强以及抗震性能优良的带边框内嵌双闭口压型钢板和外侧压型钢板约束再生砼装配式组合剪力墙。
为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案：
根据本发明实施例，提供一种带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，包括采用内侧焊有栓钉的外侧开口压型钢板与外侧焊有栓钉的内嵌双闭口压型钢板共同约束外内压型钢板之间灌注再生砼；剪力墙左右两端设置有钢管约束型钢再生砼外边框柱；左边框柱(1)和右边框柱(9)中钢管上下端部断开不连接，并留有一定缝隙(15)、(15’)；上下横梁左右端部与左右侧边框柱中钢管之间通过外套钢管、端板和高强度螺栓采用外套管端板式半刚性连接；内侧焊有栓钉的外侧开口压型钢板、内嵌闭口压型钢板左右两端部与左右侧边框柱中钢管的连接采用焊缝连接，外内压型钢板上下端部与上下梁顶底部之间断开不连接；其特征在于：包括内侧焊有栓钉(7’)的外侧开口压型钢板(6)与焊有栓钉(7)的内嵌双闭口压型钢板(8)共同约束外内压型钢板之间的再生砼(4)；剪力墙中设置有左侧外边框钢管约束型钢再生砼柱(1)、右侧外边框钢管约束型钢再生砼柱(9)、上横梁(5)和下横梁(10)；其中，内侧焊有栓钉(7’)的外侧开口压型钢板(6)与焊有栓钉(7)的内嵌闭口压型钢板(8)两端边框柱的钢管采用焊缝连接，内外侧压型钢板(6)、(8)与上横梁(5)、下横梁(10)断开不连接；上下横梁(5)、(10)与左右侧边框柱(1)、(9)之间的连接通过外套管(11)、高强度螺栓(12)、端板(13)采用外套管端板式的半刚性连接；外侧开口压型钢板(6)与上横梁(5)、下横梁(10)断开，并留一定缝隙(14)、(14’)而不连接；内嵌双闭口压型钢板(8)与上横梁(5)、下横梁(10)不断开，与上横梁(5)、下横梁(10)采用焊缝连接。进一步地，所述外侧开口压型钢板(6)与内嵌双闭口压型钢板(8)共同约束外内压型钢板之间灌注再生砼(4)，再生砼(4)包括取代率为0％-100％的所有再生砼。
根据本发明实施例，进一步地，所述外侧开口压型钢板(6)与内嵌双闭口压型钢板(8)共同约束外内压型钢板之间灌注再生砼(4)，再生砼(4)包括取代率为0％-100％的所有再生砼。
根据本发明实施例，进一步地，所述外侧压型钢板(6)与上横梁(5)、下横梁(10)断开，并留一定缝隙(14)、(14’)而不连接；内嵌双闭口压型钢板(8)不断开，与上横梁(5)、下横梁(10)采用焊缝连接；左边框柱(1)和右边框柱(9)中钢管上下端部断开不连接，并留有一定缝隙(15)、(15’)。
根据本发明实施例，进一步地，所述外侧开口压型钢板(6)的内侧焊有栓钉(7’)，所述内嵌闭口压型钢板(8)的内侧焊有栓钉(7)。
根据本发明实施例，进一步地，所述外侧开口压型钢板(6)优先采用开口压型钢板，内嵌闭口压型钢板(8)优先采用闭口压型钢板，它们的厚度和槽宽均不能小于一定值。
根据本发明实施例，进一步地，所述左边框柱(1)和右边框柱(9)分别采用钢管约束型钢再生砼柱，其中钢管(2)内置型钢优先采用十字型钢(3)或H型钢(3’)，钢管内灌注再生砼(4)，再生砼(4)包括取代率为0％-100％的所有再生砼。
根据本发明实施例，进一步地，所述上横梁(5)、下横梁(10)均优先采用H型钢梁。
根据本发明实施例，进一步地，所述上下横梁(5)、(10)左右端部与左右侧边框柱(1)、(9)中钢管之间通过外套钢管(11)、高强度螺栓(12)和端板(13)采用外套管端板式半刚性连接。
根据本发明实施例，进一步地，边框柱中钢管(1)、(9)、型钢(3)或(3’)，上横梁(5)、下横梁(10)的H型钢梁在工厂制作，左右边框柱(1)、(9)与四片内外压型钢板(6)、(8)的八条焊缝(16)、(16’)、(17)、(17’)连接在工厂完成，由此形成了边框柱(1)、(9)-上下横梁(5)、(10)-外内压型钢板(6)、(8)组成的两层或三层(每层具有五个空腔)钢结构骨架，在施工现场吊装后，采用泵送再生砼在每层具有五个空腔内浇筑再生砼，形成两层或三层的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件。
根据本发明实施例，进一步地，边框柱中钢管(1)、(9)、型钢(3)或(3’)，上横梁(5)、下横梁(10)的H型钢梁在工厂制作，左右边框柱(1)、(9)与四片内外压型钢板(6)、(8)的八条焊缝(16)、(16’)、(17)、(17’)连接在工厂完成，由此形成了边框柱(1)、(9)-上下横梁(5)、(10)-外内压型钢板(6)、(8)组成的一层具有五个空腔的钢结构骨架，在工厂在五个空腔内浇筑泵送再生砼，形成一层的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙预制构件。
本发明实施例的有益效果至少包括：
1)本发明中剪力墙由其内侧焊有栓钉(7’)的外侧双开口压型钢板(6)、外侧焊有栓钉(7)的内嵌双闭口压型钢板(8)、外内压型钢板(6)、(8)之间灌注再生砼(4)、左右钢管约束型钢再生砼外边框柱(1)、(9)，以及上、下横梁(5)、(10)等组成，既可通过外侧双开口压型钢板(6)与内嵌双闭口压型钢板(8)增强对其中再生砼的约束作用，又可防止外侧压型钢板(6)过早地发生屈曲失稳。再生砼(4)填充于钢材(包括钢管与压型钢板)之内，使得钢材与再生砼两种材料之间受力性能的优势互补，从而提高了内填再生砼的受力性能和变形能力，同时提高该种剪力墙在强震作用下的延性、滞回性能及耗能能力。
2)该种剪力墙中外侧开口压型钢板(6)上、下部位与上、下横梁(5)、(10)断开，并保持一定的缝隙(14)、(14’)而不连接；内嵌压型钢板(8)上、下部位与上、下横梁(5)、(10)不断开，与上横梁(5)、下横梁(10)采用焊缝连接；左右侧边框柱(1)、(9)中钢管与上、下横梁(5)、(10)断开，并保持一定的缝隙(15)、(15’)而不连接，竖向荷载作用下压型钢板及边框柱中钢管不会发生受压屈曲。压型钢板可在工厂制作成型，既方便运输，又可作为永久性施工模板，方便再生砼的浇筑，简化现场施工工序，有利于节约施工成本，另外，该种剪力墙是一种不会开裂的剪力墙构件。
3)外、内侧四个压型钢板(6)、(8)与左右侧钢管约束型钢再生砼外边框柱(1)、(9)之间采用八条焊缝连接(16、16’)、(17、17’)，前后外侧开口压型钢板(8)的内侧焊有栓钉(7’)，内嵌闭口压型钢板(8)的外侧焊有栓钉(7)，增强了内外侧压型钢板与再生砼之间的机械咬合力，也提高了该种剪力墙的整体性能，从而很好地满足了高层建筑结构对剪力墙“高轴压、高延性、薄墙体”的设计需求。
4)该种剪力墙构件的左右侧边框柱(1)、(9)采用的是钢管约束型钢再生砼边框柱，既具体良好的抗压承载力、变形能力和抗震性能，又可增加剪力墙的整体性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1为本发明的一层带边框外内压型钢板约束再生砼剪力墙预制构件示意图；
图2为本发明的水平A-A截面平面示意图；
图3为本发明的两层或三层的带边框的外内压型钢板(6)、(8)约束再生砼剪力墙构件的示意图；
图4为本发明的左外边框柱(1)与上下横梁(5)、(10)单边之间连接的示意正视图；
图5为本发明左或右外边框柱(1)或(9)与上下横梁(5)、(10)双边连接正视示意图；
图6为本发明采用十型钢(3)的左外边框柱(1)与左侧上下横梁之间连接俯视示意图；
图7为本发明采用H型钢(3’)的左或右钢管约束型钢再生砼边框柱示意图。
图1～图7中的附图标记：
1、左侧钢管约束型钢再生砼外边框柱(1)、(9)；
2、左侧钢管约束型钢再生砼外边框柱(1)、(9)中的钢管；
3、左侧钢管约束型钢再生砼外边框柱中设置的十字型钢(3)或H型钢(3’)；
4、左侧钢管约束型钢再生砼外边框柱中再生砼(4)；
5、上、下横梁(H型钢梁)(5)、(10)内侧焊有栓钉(7’)的外侧开口压型钢板(6)；
6、内嵌双闭口压型钢板(8)上焊接的栓钉(7)；外侧压型钢板(6)上焊接的栓钉(7’)；
7、剪力墙中内嵌闭口压型钢板(6)；
8、右侧钢管约束型钢再生砼外边框柱(1)；
9、外套管端板式半刚性连接中的外套管(11)；
10、外套管端板式半刚性连接用高强度螺栓(12)；
11、外套管端板式半刚性连接中上下横梁左右端部焊接的端板(13)；
12、压型钢板与上梁之间缝隙(14)；
13、压型钢板与下梁之间缝隙(14’)；
14、钢管柱上端断开缝隙(15)；钢管柱下端断开缝隙(15’)；
15、外侧压型钢板(6)与左右边框柱(1)、(9)的钢管焊缝(16、16’)；
16、内侧压型钢板(8)与左右边框柱(1)、(9)的钢管焊缝(17、17’)。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1-图7，本发明专利提供一种技术方案：一种带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件包括左右侧钢管约束型钢再生砼外边框柱(1)、(9)，外边框柱(1)、(9)中内置十字型钢(3)或H型钢(3’)，外边框柱钢管内灌注再生砼(4)；内侧焊有栓钉的外侧开口压型钢板(6)、内嵌闭口压型钢板(8)与左右侧钢管约束型钢再生砼外边框柱(1)、(9)中钢管通过焊缝进行连接，形成外内压型钢板之间与左右侧边框柱(5)、(10)钢管内五个空腔，其中前后内侧焊有栓钉(7’)的外侧开口压型钢板(6)与焊接栓钉(7)的内嵌双闭口压型钢板(8)之间形成三个空腔，左、右侧边框柱钢管内各形成一个空腔；上横梁(5)和下横梁(10)为H型钢梁，上横梁(5)和下横梁(10)左右端与左右侧钢管约束型钢再生砼边框柱的连接采用半刚性连接：左右侧边框柱钢管(1)、(9)与外套管(11)之间先焊接，再通过高强度螺栓(12)把上、下横梁(5)、(10)左右端部焊接的端板(13)与外套管(11)进行连接。
本发明专利中：所述内侧焊有栓钉(7’)的外侧开口压型钢板(6)与上横梁(5)、下横梁(10)断开不连接，并留有一定缝隙(14、14’)；外侧焊有栓钉(7)的内嵌闭口压型钢板(8)与上横梁(5)、下横梁(10)不断开，与上横梁(5)、下横梁(10)采用焊缝连接；左边框柱(1)和右边框柱(9)中钢管上下端部断开不连接，并留有一定缝隙(15、15’)。
本发明专利中：内侧焊有栓钉(7’)的外侧开口压型钢板(6)、外侧焊有栓钉(7)内嵌闭口压型钢板(8)厚度、最小槽宽不应小于一定取值。
本发明专利中剪力墙由其外侧双开口压型钢板、内嵌双闭口压型钢板、外内压型钢板之间灌注再生砼、左右钢管约束型钢再生砼外边框柱以及上、下横梁等组成，不但其能提供较大的平面外刚度，而且可抑制外侧压型钢板平面外的鼓曲，从而使外内压型钢板增强了对其内再生砼的约束作用，提高了内填再生砼受力性能和变形能力，减少角部再生砼局部压碎开裂，使剪力墙的延性、滞回性能及耗能能力得到大幅度的提高，在高层建筑结构中具有较好的应用前景。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于，包括：采用内侧焊有栓钉的外侧开口压型钢板与外侧焊有栓钉的内嵌双闭口压型钢板共同约束外内压型钢板之间灌注再生砼；剪力墙左右两端设置有钢管约束型钢再生砼外边框柱；左边框柱(1)和右边框柱(9)中钢管上下端部断开不连接，并留有一定缝隙(15)、(15’)；上下横梁左右端部与左右侧边框柱中钢管之间通过外套钢管、端板和高强度螺栓采用外套管端板式半刚性连接；内侧焊有栓钉的外侧开口压型钢板、内嵌闭口压型钢板左右两端部与左右侧边框柱中钢管的连接采用焊缝连接，外内压型钢板上下端部与上下梁顶底部之间断开不连接；其特征在于：包括内侧焊有栓钉(7’)的外侧开口压型钢板(6)与焊有栓钉(7)的内嵌双闭口压型钢板(8)共同约束外内压型钢板之间的再生砼(4)；剪力墙中设置有左侧外边框钢管约束型钢再生砼柱(1)、右侧外边框钢管约束型钢再生砼柱(9)、上横梁(5)和下横梁(10)；其中，内侧焊有栓钉(7’)的外侧开口压型钢板(6)与焊有栓钉(7)的内嵌闭口压型钢板(8)两端边框柱的钢管采用焊缝连接，内外侧压型钢板(6)、(8)与上横梁(5)、下横梁(10)断开不连接；上下横梁(5)、(10)与左右侧边框柱(1)、(9)之间的连接通过外套管(11)、高强度螺栓(12)、端板(13)采用外套管端板式的半刚性连接；外侧开口压型钢板(6)与上横梁(5)、下横梁(10)断开，并留一定缝隙(14)、(14’)而不连接；内嵌双闭口压型钢板(8)与上横梁(5)、下横梁(10)不断开，与上横梁(5)、下横梁(10)采用焊缝连接。
2.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：所述外侧开口压型钢板(6)与内嵌双闭口压型钢板(8)共同约束外内压型钢板之间灌注再生砼(4)，再生砼(4)包括取代率为0％-100％的所有再生砼。
3.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：所述外侧压型钢板(6)与上横梁(5)、下横梁(10)断开，并留一定缝隙(14)、(14’)而不连接；内嵌双闭口压型钢板(8)不断开，与上横梁(5)、下横梁(10)采用焊缝连接；左边框柱(1)和右边框柱(9)中钢管上下端部断开不连接，并留有一定缝隙(15)、(15’)。
4.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：所述外侧开口压型钢板(6)的内侧焊有栓钉(7’)，所述内嵌闭口压型钢板(8)的内侧焊有栓钉(7)。
5.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：所述外侧开口压型钢板(6)优先采用开口压型钢板，内嵌闭口压型钢板(8)优先采用闭口压型钢板，它们的厚度和槽宽均不能小于一定值。
6.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：所述左边框柱(1)和右边框柱(9)分别采用钢管约束型钢再生砼柱，其中钢管(2)内置型钢优先采用十字型钢(3)或H型钢(3’)，钢管内灌注再生砼(4)，再生砼(4)包括取代率为0％-100％的所有再生砼。
7.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：所述上横梁(5)、下横梁(10)均优先采用H型钢梁。
8.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：所述上下横梁(5)、(10)左右端部与左右侧边框柱(1)、(9)中钢管之间通过外套钢管(11)、高强度螺栓(12)和端板(13)采用外套管端板式半刚性连接。
9.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：边框柱中钢管(1)、(9)、型钢(3)或(3’)，上横梁(5)、下横梁(10)的H型钢梁在工厂制作，左右边框柱(1)、(9)与四片内外压型钢板(6)、(8)的八条焊缝(16)、(16’)、(17)、(17’)连接在工厂完成，由此形成了边框柱(1)、(9)-上下横梁(5)、(10)-外内压型钢板(6)、(8)组成的两层或三层(每层具有五个空腔)钢结构骨架，在施工现场吊装后，采用泵送再生砼在每层具有五个空腔内浇筑再生砼，形成两层或三层的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件。
10.根据权利要求1所述的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙构件，其特征在于：边框柱中钢管(1)、(9)、型钢(3)或(3’)，上横梁(5)、下横梁(10)的H型钢梁在工厂制作，左右边框柱(1)、(9)与四片内外压型钢板(6)、(8)的八条焊缝(16)、(16’)、(17)、(17’)连接在工厂完成，由此形成了边框柱(1)、(9)-上下横梁(5)、(10)-外内压型钢板(6)、(8)组成的一层具有五个空腔的钢结构骨架，在工厂在五个空腔内浇筑泵送再生砼，形成一层的带边框的外内压型钢板约束再生砼剪力墙预制构件。
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