CN114232844A - 一种全装配式建筑的剪力墙体系及其墙板模块预制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式钢框‑钢板混凝土剪力墙结构体系及其墙板模块预制方法，体系包括若干钢框‑钢板混凝土一体化预制的剪力墙模块，剪力墙模块包括钢框架、柱板连接架和钢筋混凝土墙板，钢框架包括两边柱和联系梁，两边柱之间对应层高位置处分别固定联系梁，边柱两侧对应联系梁位置处固定柱梁连接构件，钢框架内腔的竖向两侧对称固定有柱板连接架，钢筋混凝土墙板成型后，竖向两侧与边柱浇筑为一体，联系梁和柱板连接架嵌于其中，墙板的两端有其内竖向钢筋的伸出段；相邻模块的边柱拼接后通过紧固件固定。模块的板式结构便于运输，现场施工基本无湿作业，提高建筑质量，柱板体系之间、梁柱之间、墙板模块之间均可现场栓接组合，施工简单便捷。

Description

一种全装配式建筑的剪力墙体系及其墙板模块预制方法
技术领域
本发明属于预制装配式建筑领域，具体为一种全装配式建筑的剪力墙体系及其墙板模块预制方法。
背景技术
目前装配式钢结构建筑作为建筑工业化的一种主要形式，大力发展装配式钢结构建筑是促进建筑业持续发展的重要载体。它与传统钢筋混凝土建筑相比，具有强度高、施工速度快、节能环保、韧性好等优点，有利于我国建筑业的工业化的发展，同时提高了建筑工程的质量尤其是中高层建筑。
剪力墙是一种抗剪力构件，包括平面剪力墙和筒体剪力墙，主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载，防止结构的剪切破坏，常用于高层建筑中。目前剪力墙包括现浇剪力墙、预制装配剪力墙，常见类型可分为整体小开口整体墙、独立墙肢、整截面剪力墙、连肢剪力墙、壁式框架等。
现有的装配式剪力墙多数采用钢筋混凝土结构，通过支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土等工厂施工作业，但抗侧向力和抗剪强度较弱，且不方便设置布置门窗洞口，现场通过套管注浆连接或者浆锚连接，这一过程经济成本较高、工期较长、对接施工相对困难；少数高层建筑使用钢板剪力墙，提高了剪力墙对水平力的承载能力，但钢板剪力墙与钢梁的连接效果并不理想，墙、梁和柱的整体性和协同工作性能较差；由于围护结构、窗体等非主体结构为后期安装，使用过程中外墙经常有空鼓开裂等现象，窗户洞口尺寸误差较大安装后易漏水，未实现结构-装饰一体化；此外生产效率、经济成本以及结构整体性都有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装配效率高、现场作业少、结构性能有保证的钢框-钢板混凝土剪力墙结构体系及其墙板模块的预制方法。
本发明提供的这种装配式钢框-钢板混凝土剪力墙结构体系，包括若干钢框-钢板混凝土一体化预制的剪力墙模块，剪力墙模块包括钢框架、柱板连接架和钢筋混凝土墙板，钢框架包括两边柱和联系梁，两边柱之间对应层高位置处分别固定联系梁，边柱两侧对应联系梁位置处固定柱梁连接构件，钢框架内腔的竖向两侧对称固定有柱板连接架，钢筋混凝土墙板成型后，竖向两侧与边柱浇筑为一体，联系梁和柱板连接架嵌于其中，墙板的两端有其内竖向钢筋的伸出段；相邻剪力墙模块钢框柱的边柱拼接后通过紧固件连接固定。
上述技术方案的一种实施方式中，所述边柱为槽钢型结构，所述联系梁的工字钢型结构，两边柱以槽口相对布置，联系梁的两端分别焊接于边柱的槽口中。
上述技术方案的一种实施方式中，所述边柱和柱梁连接构件均采用槽钢制作，所述联系梁采用工字钢制作，所述柱梁连接构件的开口朝向与边柱朝向相同，其上下翼板和腹板上分别设置有紧固件安装孔。
上述技术方案的一种实施方式中，所述柱板连接架包括竖向钢板和其上垂直固定的多排多列圆钢柱，圆钢柱的中部穿过竖向钢板，竖向钢板的外侧焊接于所述边柱的腹板宽度方向中心面上。
上述技术方案的一种实施方式中，两联系梁之间的竖向钢板底部通过中部联系梁上侧的对夹板夹住后固定，最下面的竖向钢板顶部通过第一根联系梁下侧的对夹板夹住后固定。
上述技术方案的一种实施方式中，所述钢筋混凝土墙板内对应所述竖向钢板的两侧分别设置钢筋网架，它们的水平钢筋两端分别固定于所述边柱的翼板内表面，竖向钢筋与水平钢筋绑扎固定。
上述技术方案的一种实施方式中，所述钢筋混凝土墙板上设置有门窗孔洞；钢筋混凝土剪力墙板的外侧设置有围护结构层、内侧设置有装饰层。
本发明提供的上述剪力墙模块的预制方法，包括以下步骤：
(1)制作边柱和联系梁；
(2)将联系梁与边柱组装成钢框架；
(3)制作柱板连接架，并将它们与边柱及联系梁固定；
(4)制作钢筋混凝土墙板的内层钢筋网架和外层钢筋网架，根据需要预留门、窗孔洞；
(5)安装模板，浇筑钢筋混凝土墙板，养护脱模；
(6)根据设计要求设置围护结构、内墙装饰层以及门窗边框。本发明提供的这种上述剪力墙模块的预制方法，包括以下步骤：
(1)制作边柱和联系梁；
(2)将联系梁与边柱组装成钢框架；
(3)制作柱板连接架，并将它们与边柱及联系梁固定；
(4)制作钢筋混凝土墙板的内层钢筋网架和外层钢筋网架，根据需要预留门、窗孔洞；
(5)安装模板，浇筑钢筋混凝土墙板，养护脱模；
(6)根据设计要求设置围护结构、内墙装饰层以及门窗边框。
本发明跟现有技术相比，具有以下优势：
钢框柱和混凝土紧密相连，形成钢-混凝土组合柱，竖向承载力、侧向承载力和钢柱稳定性大幅提高，水平钢筋、开孔钢板、联系梁均与钢框柱连接在一起，整体工作性能较好，实现共同抗侧，将墙-柱-板集成化，加强了各部分之间的协同工作性能。
混凝土剪力墙内置竖向贯穿式的柱板连接架，共同承担侧向荷载，柱板连接架的圆钢柱将钢板和混凝土板相连，提高剪力墙抗剪承载力和钢板稳定性，在承载力相同的情况下减小了剪力墙的厚度，同时下部的竖向钢板外伸墙板连接板，便于现场装配拼接。
预制剪力墙的结构-装饰一体化，免除现场二次装修和湿作业，门窗边框或者边封以及门窗的安装都可根据实际需要在工厂内安装完成，有效缩短装修时间。
相邻剪力墙预制模块之间通过钢框架的边柱拼接后，边柱上的柱梁连接构架和梁板两侧构件腹板贴合，然后通过穿过腹板的高强螺栓连接高强螺母紧固，现场装配操作简单。由于剪力强模块为工厂整体预制，能保证其横平竖直及混凝土厚度和保护层厚度，所以剪力墙模块装配后能保证整个墙体的质量。
剪力墙模块的工厂整体预制，加工进度不受天气和季节影响，板式结构便于运输，且现场基本无湿作业，尽可能避免了新旧混凝土粘结界面的出现，不同的柱板体系之间、梁柱之间、墙板之间均可现场栓接组合，施工简单便捷。
附图说明
图1为本发明一个实施例中剪力墙模块的钢框架结构示意图(未示出墙板连接板)。
图2为本实施例中剪力墙模块未浇筑混凝土前的结构示意图(钢筋网架竖向钢筋的伸出段未示出)。
图3为本实施例中剪力墙模块的结构示意图(钢筋网架竖向钢筋的伸出段未示出)。
图4为本实施例中相邻剪力墙模块的装配示意图(未示出墙板连接板)。
图5为图4中中柱节点处的放大结构示意图。
具体实施方式
本实施例公开的这种装配式钢框-钢板混凝土剪力墙结构体系，包括若干钢框-钢板混凝土一体化预制的剪力墙模块，相邻剪力墙模块的钢框柱拼接后通过紧固件连接固定。
如图1所示，本实施例的剪力墙模块对应的高度为两层楼高。剪力墙模块的钢框架主要包括边柱1、联系梁2，边柱1采用槽钢制作，联系梁2采用工字钢制作。
图1所示钢框架的高度为两层楼高，两边柱1以槽口相对布置，它们之间对应层高位置处固定有联系梁2，联系梁的两端分别焊接于两边柱槽钢的槽口中，工字钢的翼板宽度小于槽钢的槽口宽度。
边柱的上端对应联系梁的上表面焊接矩形板3作为墙柱连接构件，边柱上端两侧对称焊接柱梁连接构件4，柱梁连接构件为槽钢段，柱梁连接构件4和矩形板3上均设置有螺栓安装孔。
矩形板3的外侧与边柱1的腹板外表面平齐，两端对称伸出于边柱1的翼板外，伸出段对称设置螺栓安装孔。矩形板3的宽度大于边柱的翼板宽度。钢框架组装时，两边柱1以槽口相对布置，两边柱之间对应柱梁连接构件4位置处分别焊接固定于联系梁2，联系梁的腹板垂直于地面，矩形板3的上表面与联系梁2的上表面平齐。
边柱1的中部对应联系梁2位置处焊接柱梁连接构件4。柱梁连接构件用于现场连接预制梁板体系的主梁，梁板连接构件用于现场连接相邻剪力墙模块和梁板模块。
图2所示浇筑混凝土前的剪力墙模块结构中，钢框架的竖向两侧对称设置有四块竖向钢板5。上部两块竖向钢板5的外侧焊接于边柱1腹板的宽度方向中心面上，下端通过中部联系梁2上侧的一对夹板6夹住，再通过螺栓连接螺母锁紧。下部两块竖向钢板5的外侧与焊接于边柱1腹板的宽度方向中心面上，上端通过中部联系梁2下侧的一对夹板(图中未示出)夹住后，再通过螺栓连接螺母锁紧。
四块竖向钢板5上分别垂直固定有多排多列圆钢柱7。
如图1至图3所示，当剪力墙模块作为体系的底层时，其边柱两端端面设置矩形板3。边柱1顶部之间的联系梁2上侧设置有上层墙板连接板8。
当剪力墙模块作为体系的中间层时，边柱顶部的联系梁上侧设置有上层墙板连接板，钢框架内腔下部两块钢板的下端设置下层墙板连接板。
当剪力墙模块作为体系的顶层时，钢框架内腔下部两块竖向钢板的下端设置下层墙板连接板。
钢框架内腔中的竖向钢板5固定后，在边柱1之间铺设两层钢筋网架，两层钢筋网架的水平钢筋分别与边柱翼板的内表面固定，竖向钢筋与水平钢筋绑扎固定。注意钢筋网架在设计指定位置预留门窗孔洞位置。
钢筋网架铺设好后即可安装模板浇筑混凝土形成嵌有柱板连接架的钢筋混凝土墙板9。
混凝土养护成型后，墙板的竖向两侧与钢框架的边柱形成整体，钢框架内腔中竖向钢板和其上固定的圆钢柱作为柱板连接架，可保证整个剪力墙模块的整体性能。
混凝土成型脱模后形成具有两层钢筋网架的钢筋混凝土墙板，联系梁嵌于其中。
钢筋混凝土墙板的内侧和外侧分别装饰层和围护结构层(图中未示出)。
本实施例剪力墙模块的具体预制过程如下：
(1)制作边柱和联系梁，在中部联系梁两端的上侧和下侧对称焊接对夹板，对夹板上设置螺栓安装孔。
(2)将在两边柱之间对应层高位置处焊接联系梁形成钢框架。注意联系梁的腹板垂直于地面。
(3)制作钢框架内的竖向钢板，并在其上按设计要求固定圆钢柱。
(4)将上部两块竖向钢板的外侧焊接于边柱腹板的宽度方向中心面上，底部通过中部联系梁上侧的对夹板夹住固定，将下部两块竖向钢板的外侧焊接于边柱腹板的宽度方向中心面上，顶部通过中部联系梁下侧的对夹板夹住固定。
(5)制作钢筋混凝土墙板的钢筋网架，根据设计要求预留门、窗孔洞。
(6)在钢框架的内腔中固定钢筋钢架，两层钢筋网架的水平钢筋分别固定于边柱的翼板内表面。
(7)安装模板，以钢筋网架和柱板连接架作为骨架浇筑混凝土，振捣养护脱模。脱模后混凝土墙板的两侧分别与边柱翼板的外表面平齐。
(8)制作主梁连接构件、梁板连接构件及剪力墙连接构件并将它们根基设计要求焊接于钢框架上的指定位置。
(9)根据设计要求设置在混凝土墙板的外侧设置围护结构，内侧设置装饰层及门窗空洞处设置相应的边框。
本实施例的钢框柱和混凝土紧密相连，形成钢-混凝土组合柱，竖向承载力、侧向承载力和钢柱稳定性大幅提高，水平钢筋、开孔钢板、联系梁均与钢框柱连接在一起，整体工作性能较好，实现共同抗侧，将墙-柱-板集成化，加强了各部分之间的协同工作性能。
混凝土剪力墙内置竖向贯穿式的柱板连接架，共同承担侧向荷载，柱板连接架的圆钢柱将钢板和混凝土板相连，提高剪力墙抗剪承载力和钢板稳定性，在承载力相同的情况下减小了剪力墙的厚度，同时下部的竖向钢板外伸墙板连接板，便于现场装配拼接。
预制剪力墙的结构-装饰一体化，免除现场二次装修和湿作业，门窗边框或者边封以及门窗的安装都可根据实际需要在工厂内安装完成，有效缩短装修时间。
相邻剪力墙预制模块之间通过钢框架的边柱拼接后，边柱上的柱梁连接构架的腹板贴合，如图4、图5所示，然后通过穿过腹板的高强螺栓连接高强螺母紧固，现场装配操作简单。由于剪力强模块为工厂整体预制，能保证其横平竖直及混凝土厚度和保护层厚度，所以剪力墙模块装配后能保证整个墙体的质量。
剪力墙模块的工厂整体预制，加工进度不受天气和季节影响，板式结构便于运输，且现场基本无湿作业，尽可能避免了新旧混凝土粘结界面的出现，不同的柱板体系之间、梁柱之间、墙板之间均可现场栓接组合，施工简单便捷。

Claims (8)

1.一种全装配式建筑的剪力墙体系，其特征在于：本体系包括若干钢框-钢板混凝土一体化预制的剪力墙模块，剪力墙模块包括钢框架、柱板连接架和钢筋混凝土墙板，钢框架包括两边柱和联系梁，两边柱之间对应层高位置处分别固定联系梁，边柱两侧对应联系梁位置处固定柱梁连接构件，钢框架内腔的竖向两侧对称固定有柱板连接架，钢筋混凝土墙板成型后，竖向两侧与边柱浇筑为一体，联系梁和柱板连接架嵌于其中，墙板的两端有其内竖向钢筋的伸出段；相邻剪力墙模块钢框柱的边柱拼接后通过紧固件连接固定。
2.如权利要求1所述的全装配式建筑的剪力墙体系，其特征在于：所述边柱为槽钢型结构，所述联系梁的工字钢型结构，两边柱以槽口相对布置，联系梁的两端分别焊接于边柱的槽口中。
3.如权利要求2所述的全装配式建筑的剪力墙体系，其特征在于：所述边柱和柱梁连接构件均采用槽钢制作，所述联系梁采用工字钢制作，所述柱梁连接构件的开口朝向与边柱朝向相同，其上下翼板和腹板上分别设置有紧固件安装孔。
4.如权利要求2所述的全装配式建筑的剪力墙体系，其特征在于：所述柱板连接架包括竖向钢板和其上垂直固定的多排多列圆钢柱，圆钢柱的中部穿过竖向钢板，竖向钢板的外侧焊接于所述边柱的腹板宽度方向中心面上。
5.如权利要求4所述的全装配式建筑的剪力墙体系，其特征在于：两联系梁之间的竖向钢板底部通过中部联系梁上侧的对夹板夹住后固定，最下面的竖向钢板顶部通过第一根联系梁下侧的对夹板夹住后固定。
6.如权利要求1所述的全装配式建筑的剪力墙体系，其特征在于：所述钢筋混凝土墙板内对应所述竖向钢板的两侧分别设置钢筋网架，它们的水平钢筋两端分别固定于所述边柱的翼板内表面，竖向钢筋与水平钢筋绑扎固定。
7.如权利要求1所述的全装配式建筑的剪力墙体系，其特征在于：所述钢筋混凝土墙板上设置有门窗孔洞；钢筋混凝土剪力墙板的外侧设置有围护结构层、内侧设置有装饰层。
8.一种权利要求1-7之一所述剪力墙模块的预制方法，包括以下步骤：
(1)制作边柱和联系梁；
(2)将联系梁与边柱组装成钢框架；
(3)制作柱板连接架，并将它们与边柱及联系梁固定；
(4)制作钢筋混凝土墙板的内层钢筋网架和外层钢筋网架，根据需要预留门、窗孔洞；
(5)安装模板，浇筑钢筋混凝土墙板，养护脱模；
(6)根据设计要求设置围护结构、内墙装饰层以及门窗边框。
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