CN116497976B - 双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构及连接施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双钢板‑混凝土组合剪力墙连接节点结构，涉及剪力墙连接结构技术领域，包括：双钢板‑混凝土组合剪力墙、水平端板、成型钢筋笼以及钢筋混凝土叠合楼板，所述成型钢筋笼适于插入上下的所述双钢板‑混凝土组合剪力墙以将上部双钢板‑混凝土组合剪力墙、下部双钢板‑混凝土组合剪力墙固定连接。本发明还提供了一种双钢板‑混凝土组合剪力墙连接的施工方法。通过本发明专利，可以提高连接节点处的受力性能，施工更加便捷。
Description
技术领域
本发明涉及剪力墙连接结构技术领域，具体而言，涉及一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构及连接施工方法。
背景技术
随着我国经济社会的发展，高性能结构工程正逐步成为行业内的趋势。双钢板-混凝土组合剪力墙作为一种新型高效的组合建筑结构形式，在近些年取得了迅猛发展。双钢板-混凝土组合剪力墙由两侧的外包钢板和中间的内填混凝土组成，并通过一定的连接构造保证钢板与混凝土协同工作，它能充分发挥混凝土和钢板两者的材料性能，同时具有良好的施工条件及抗震性能。双钢板-混凝土组合剪力墙应用在超高层建筑中可以在保证结构安全性的同时有效减小结构尺寸和自重，产生了良好的经济效益。双钢板-混凝土组合剪力墙的连接节点作为整个结构设计的关键一环，其水平接缝直接影响结构的受力性能，然而传统施工方法中存在现场焊接工作量大、质量难以保证、生产效率低等缺点，限制了其在高层建筑中的推广应用，同时也与发展高性能结构工程的目标背道而驰；另外，现有的上下双钢板-混凝土组合剪力墙的连接通常直接采用钢筋连接，导致其在竖向上的构件之间载荷集中在连接点处，使得连接点处的受力集中，往往需要更多的钢筋或者加固件来保证连接强度，从而提高了施工成本。
发明内容
本发明公开了一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，结构简单，操作便利，旨在改善现有的双钢板-混凝土组合剪力墙的连接节点载荷受力集中，施工过程焊接工作量较大的问题。
本发明采用了如下方案：
本申请提供了一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，包括：双钢板-混凝土组合剪力墙、水平端板、成型钢筋笼以及钢筋混凝土叠合楼板，其中，所述双钢板-混凝土组合剪力墙包括上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙，所述双钢板-混凝土组合剪力墙内部的上下边缘区域设置有多个适于约束混凝土的横向加劲肋；所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙的下端以及所述下部双钢板-混凝土组合剪力墙的上端分别固定设置有所述水平端板；所述水平端板上设置有若干个通孔，所述成型钢筋笼的上下两端适于通过所述通孔插入所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙下端的水平端板以及下部双钢板-混凝土组合剪力墙上端的水平端板内，以将所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙固定连接；所述钢筋混凝土叠合楼板固定在所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙与下部双钢板-混凝土组合剪力墙的连接处，且在所述连接处浇筑有高性能混凝土。
进一步地，所述成型钢筋笼包括纵向受力钢筋和水平分布箍筋，其中，所述水平分布箍筋适于固定所述纵向受力钢筋，所述纵向受力钢筋适于插入所述水平端板的通孔内以将所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙固定连接。
进一步地，定义所述纵向受力钢筋的直径为d，定义所述纵向受力钢筋伸入所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的锚固长度为D，则D≥20d。
进一步地，所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙与下部双钢板-混凝土组合剪力墙均包括有内部中空的外包钢板，所述外包钢板之间设置有对拉螺杆，并所述对拉螺杆两端通过高强螺栓连接。
进一步地，所述外包钢板内部的上下边缘区域设置有多个横向加劲肋，所述横向加劲肋焊接在外包钢板的内表面并开有若干个孔洞。
进一步地，所述水平端板的中间部分中空以适于与所述外包钢板的内部连通。
进一步地，将所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的上下两端均设置有所述水平端板。
进一步地，所述水平端板通过焊接的形式固定在所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的上下两端。
本发明还提供了一种双钢板-混凝土组合剪力墙的连接施工方法，包括上述任意一项所述的双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，包括如下步骤：
S1、将外包钢板焊接形成内部中空的预制构件，外包钢板之间设有对拉螺杆并通过高强螺栓连接，并在预制构件的上下边缘区域设置横向加劲肋，然后在所述外包钢板的两端焊接所述水平端板以形成上部双钢板-混凝土组合剪力墙的预制构件和下部双钢板-混凝土组合剪力墙的预制构件；
S2、将下部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件吊装到位，再使成型钢筋笼下部的纵向受力钢筋穿过水平端板伸入下部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件内部，然后在下部双钢板-混凝土组合剪力墙的内部核心区域浇筑普通现浇混凝土；
S3、搭设钢筋混凝土叠合楼板预制构件，并在钢筋混凝土叠合楼板预制构件与上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的水平接缝区域内浇筑高性能混凝土，然后在钢筋混凝土叠合楼板预制构件内浇筑混凝土层；
S4、将上部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件吊装到位，并使成型钢筋笼上部的纵向受力钢筋穿过上部双钢板-混凝土组合剪力墙下端的水平端板以伸入上部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件内部，然后在上部双钢板-混凝土组合剪力墙的内部核心区域浇筑普通现浇混凝土。
有益效果：
本发明提出的双钢板-混凝土组合剪力墙之间的竖向连接节点的突出特点是将水平端板焊接于双钢板剪力墙构件外包钢板的两端，水平端板内部中空且两端开有孔洞，水平端板内部中空便于施工；在阶段浇筑混凝土，两端开有孔洞便于施工阶段与成型钢筋笼进行连接，并能够将竖向连接钢筋承受的拉拔力通过端板传递给外包的钢板。该连接构造增强了钢筋的锚固作用，增强了连接结构的整体性，可以保证双钢板-混凝土组合剪力墙竖向构件之间的荷载的传递，具有良好的受力性能。同时，在所述双钢板-混凝土组合剪力墙内设置横向加劲肋可以起到约束混凝土的作用，在节点受力区可以和成型钢筋笼一同抵抗拉拔作用，与双钢板-混凝土组合剪力墙共同作为受力的整体。该连接节点构造简单、施工方便，可以方便地实现双钢板-混凝土组合剪力墙竖向构件的连接。本发明改善了双钢板-混凝土组合剪力墙竖向构件的连接受力性能，在高层建筑中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构的竖向连接节点的立面透视图；
图2为本发明实施例一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构的内部横向加劲肋结构示意图；
图3为本发明实施例一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构的水平端板结构示意图；
图4为本发明实施例一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构的竖向连接节点区域横截面剖面图；
图5为本发明实施例一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构的成型钢筋笼结构示意图。
图标：双钢板-混凝土组合剪力墙1；水平端板2；成型钢筋笼3；钢筋混凝土叠合楼板4；外包钢板11；横向加劲肋12；普通混凝土13；高性能混凝土14；纵向受力钢筋31；水平分布箍筋32。
具体实施方式
实施例
结合图1所示，本发明实施例提供了一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，包括：双钢板-混凝土组合剪力墙1、水平端板2、成型钢筋笼3以及钢筋混凝土叠合楼板4，其中，所述双钢板-混凝土组合剪力墙1包括上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙，所述双钢板-混凝土组合剪力墙1内部的上下边缘区域设置有多个适于约束混凝土的横向加劲肋12；所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙的下端以及所述下部双钢板-混凝土组合剪力墙的上端分别固定设置有所述水平端板2；所述水平端板2上设置有若干个通孔，所述成型钢筋笼3的上下两端适于通过所述通孔插入所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙下端的水平端板2以及下部双钢板-混凝土组合剪力墙上端的水平端板2内，以将所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙固定连接；所述钢筋混凝土叠合楼板4固定在所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙与下部双钢板-混凝土组合剪力墙的连接处，且在所述连接处浇筑有高性能混凝土14。
继续结合图1所示，本实施例中，连接节点结构的两端包括上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙，且成型钢筋笼3与钢筋混凝土叠合楼板4设置于所述连接节点结构的位置处，即所述连接节点结构通过所述成型钢筋笼3连接所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙以及钢筋混凝土叠合楼板4，以将三者固定。
结合图1、图4以及图5所示，具体地，本实施例中，所述成型钢筋笼3包括纵向受力钢筋31和水平分布箍筋32，其中，所述水平分布箍筋32适于固定所述纵向受力钢筋31，所述纵向受力钢筋31适于插入所述水平端板2的通孔内以将所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙固定连接。这里所述水平分布箍筋32设置有若干层，例如设置有至少两层的水平分布箍筋32，以将多个纵向受力钢筋31固定，所述水平分布箍筋32将所述纵向受力钢筋31分隔成上下两部分，以分别用于连接上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙。所述水平分布箍筋32的区域内通过浇筑高性能混凝土14进一步地固定连接上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙。这里定义所述纵向受力钢筋31的直径为d，定义所述纵向受力钢筋31伸入所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的锚固长度为D，则D≥20d。本实施例中，所述水平分布箍筋32与纵向受力钢筋31采用高强钢。
结合图1所示，所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙和下部双钢板-混凝土组合剪力墙结构相同，其都包括有内部中空的外包钢板11，所述外包钢板11之间设置有对拉螺杆，并所述对拉螺杆两端通过高强螺栓连接，从而将外包钢板11拉紧，以提高浇筑混凝土后组合剪力墙的强度。这里对拉螺杆拉紧前后两个外包钢板11，且多个所述对拉螺杆其呈阵列式排布，使双钢板-混凝土组合剪力墙1的整体抗拉抗剪能力均匀。进一步设置，所述外包钢板11内部的上下边缘区域设置有多个横向加劲肋12，所述横向加劲肋12焊接在外包钢板11的内表面并开有若干个孔洞。这里在横向加劲肋12上开设孔洞，可以使得在外包钢板11内浇筑普通混凝土13时，普通混凝土13可以通过孔洞流动，从而便于施工阶段浇筑内部混凝土，使内部的普通混凝土13均匀。
结合图1以及图3所示，本实施例所述水平端板2的形状与双钢板-混凝土组合剪力墙1的外包钢板11围成的形状近似，其边缘通过焊接的方式固定在所述外包钢板11的上下两端，所述水平端板2的中间部分中空以适于与所述外包钢板11的内部连通。这里所述水平端板2的主体上设置有若干个通孔，所述通孔适于成型钢筋笼3的纵向受力钢筋31插入，每个纵向受力钢筋31对应其中一个通孔，即所述通孔一方面可以起到导向作用，另一方面还可以起到固定和限位作用，其与纵向受力钢筋31接触，可以传递纵向受力钢筋31受到的载荷，并将该载荷传递至双钢板-混凝土组合剪力墙1上，即使得连接节点结构处受到的载荷传递至双钢板-混凝土组合剪力墙1，提高连接节点的连接受力性能。
结合图1所示，本实施例所述钢筋混凝土叠合楼板4包括预制混凝土楼板、楼板受力钢筋、楼板分布钢筋、现浇混凝土层，其中钢筋混凝土叠合楼板4与双钢板-混凝土组合剪力墙1的水平接缝区域内浇筑有高性能混凝土14。所述钢筋混凝土叠合楼板4固定在所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙与下部双钢板-混凝土组合剪力墙的连接处，且在所述连接处浇筑有高性能混凝土14。钢筋混凝土叠合楼板4为现有的结构方案，其通过楼板受力钢筋、楼板分布钢筋在连接节点处与成型钢筋笼3连接，并通过现浇混凝土层形成钢筋混凝土叠合楼板4。这里钢筋混凝土叠合楼板4在连接节点处浇筑所述高性能混凝土14，从而将成型钢筋笼3、上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙以及钢筋混凝土叠合楼板4四者固定连接，还可以使水平端板2不发生屈曲。
本实施例中，通过该连接节点结构充分发挥了双钢板-混凝土组合剪力墙1结构的整体受力特性，当结构承受较大荷载作用时，连接节点处的竖向连接钢筋将自身承受的较大拉拔力一部分传递给上、下部双钢板-混凝土组合剪力墙内部的混凝土，另一部分则通过水平端板2传递给外包钢板11，同时剪力墙内的混凝土又受到外包钢板11内部横向加劲肋12的约束，使得双钢板-混凝土组合剪力墙1内部的混凝土和外侧的外包钢板11共同受力抵抗外部荷载，充分发挥了混凝土和钢板两者的材料性能，可以保证双钢板-混凝土组合剪力墙1之间的竖向可靠连接及荷载有效传递。此外，所述钢筋混凝土叠合楼板4与双钢板-混凝土组合剪力墙1的水平接缝（即连接节点）区域内浇筑的高性能混凝土14还可以进一步约束水平端板2不发生屈曲，进一步保证了连接节点的受力可靠性。
本发明还提供了一种双钢板-混凝土组合剪力墙的连接施工方法，包括如下步骤：
S1、将外包钢板11焊接形成内部中空的预制构件，外包钢板11之间设有对拉螺杆并通过高强螺栓连接，并在预制构件的上下边缘区域设置横向加劲肋12，然后在所述外包钢板11的两端焊接所述水平端板2以形成上部双钢板-混凝土组合剪力墙的预制构件和下部双钢板-混凝土组合剪力墙的预制构件；
S2、将下部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件吊装到位，再使成型钢筋笼3下部的纵向受力钢筋31穿过水平端板2伸入下部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件内部，然后在下部双钢板-混凝土组合剪力墙的内部核心区域浇筑普通混凝土13；
S3、搭设钢筋混凝土叠合楼板4预制构件，并在钢筋混凝土叠合楼板4预制构件与上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的水平接缝区域内浇筑高性能混凝土14，然后在钢筋混凝土叠合楼板4预制构件内浇筑混凝土层；
S4、将上部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件吊装到位，并使成型钢筋笼3上部的纵向受力钢筋31穿过上部双钢板-混凝土组合剪力墙下端的水平端板2以伸入上部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件内部，然后在上部双钢板-混凝土组合剪力墙的内部核心区域浇筑普通混凝土13。
如图1、图2、图3所示，上述步骤中，步骤S1为工厂预制阶段：首先，依据双钢板-混凝土组合剪力墙1的设计方案加工钢材，并将双钢板-混凝土组合剪力墙1的外包钢板11焊接形成内部中空的预制构件，外包钢板11之间设有对拉螺杆并通过高强螺栓连接（双钢板-混凝土组合剪力墙1的构造形式设计人员可以依据工程实际需要进行调整）；然后，在预制构件上下边缘区域内部设置横向加劲肋12，横向加劲肋12焊接在外包钢板11的内表面，并开有圆状孔洞以便于施工阶段浇筑内部混凝土；最后，将水平端板2焊接于双钢板-混凝土组合剪力墙1的外包钢板11的两端，水平端板2内部中空且两端开有孔洞以便于施工阶段与成型钢筋笼3进行连接。双钢板-混凝土组合剪力墙1的外包钢板11和横向加劲肋12、水平端板2连成整体即完成工厂的预制阶段。
如图1、图4、图5所示，步骤S2/S3/S4为现场施工阶段：首先，将下部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件吊装到位；然后，成型钢筋笼3穿过水平端板2伸入下部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件内部，并在下部双钢板-混凝土组合剪力墙的内部核心区域浇筑普通混凝土13；再然后，在连接节点处搭设钢筋混凝土叠合楼板4，并在水平接缝区域内浇筑高性能混凝土14，以及在钢筋混凝土叠合楼板4现浇混凝土层；最后，将上部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件吊装到位并使成型钢筋笼3穿过水平端板2伸入上部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件内部，在上部双钢板-混凝土组合剪力墙内部核心区域浇筑普通现混凝土，待混凝土强度达到要求时即完成现场施工阶段。
本施工方法操作简单，且施工便捷，施工时无需过多地使用加固件在连接节点处进行加固，可以降低施工成本。
应当理解的是：以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。
上面对实施方式中所使用的附图介绍仅示出了本发明的某些实施例，不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
Claims (7)
1.一种双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，其特征在于，包括：双钢板-混凝土组合剪力墙、水平端板、成型钢筋笼以及钢筋混凝土叠合楼板，其中，所述双钢板-混凝土组合剪力墙包括上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙；所述双钢板-混凝土组合剪力墙内部的上下边缘区域设置有多个适于约束混凝土的横向加劲肋；在所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙的下端以及所述下部双钢板-混凝土组合剪力墙的上端分别固定设置有所述水平端板；所述水平端板上设置有若干个通孔，所述成型钢筋笼的上下两端适于通过所述通孔插入所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙下端的水平端板以及下部双钢板-混凝土组合剪力墙上端的水平端板内，以将所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙固定连接；所述钢筋混凝土叠合楼板固定在所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙与下部双钢板-混凝土组合剪力墙的连接处，且在所述连接处浇筑有高性能混凝土；所述成型钢筋笼包括纵向受力钢筋和水平分布箍筋，其中，所述水平分布箍筋适于固定所述纵向受力钢筋，所述纵向受力钢筋适于插入所述水平端板的通孔内以将所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙固定连接；将所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的上下两端均设置有所述水平端板。
2.根据权利要求1所述的双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，其特征在于，定义所述纵向受力钢筋的直径为d，定义所述纵向受力钢筋伸入所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的锚固长度为D，则D≥20d。
3.根据权利要求1所述的双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，其特征在于，所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙与下部双钢板-混凝土组合剪力墙均包括有内部中空的外包钢板，所述外包钢板之间设置有对拉螺杆，并所述对拉螺杆两端通过高强螺栓连接。
4.根据权利要求3所述的双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，其特征在于，所述横向加劲肋焊接在外包钢板的内表面上下边缘区域，并开有若干个孔洞。
5.根据权利要求4所述的双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，其特征在于，所述水平端板的中间部分中空以适于与所述外包钢板的内部连通。
6.根据权利要求5所述的双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，其特征在于，所述水平端板通过焊接的形式固定在所述上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的上下两端。
7.一种双钢板-混凝土组合剪力墙的连接施工方法，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的双钢板-混凝土组合剪力墙连接节点结构，包括如下步骤：
S1、将外包钢板焊接形成内部中空的预制构件，外包钢板之间设有对拉螺杆并通过高强螺栓连接，并在预制构件的上下边缘区域设置横向加劲肋，然后在所述外包钢板的两端焊接所述水平端板以形成上部双钢板-混凝土组合剪力墙的预制构件和下部双钢板-混凝土组合剪力墙的预制构件；
S2、将下部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件吊装到位，再使成型钢筋笼下部的纵向受力钢筋穿过水平端板伸入下部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件内部，然后在下部双钢板-混凝土组合剪力墙的内部核心区域浇筑普通现浇混凝土；
S3、搭设钢筋混凝土叠合楼板预制构件，并在钢筋混凝土叠合楼板预制构件与上部双钢板-混凝土组合剪力墙、下部双钢板-混凝土组合剪力墙的水平接缝区域内浇筑高性能混凝土，然后在钢筋混凝土叠合楼板预制构件内浇筑混凝土层；
S4、将上部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件吊装到位，并使成型钢筋笼上部的纵向受力钢筋穿过上部双钢板-混凝土组合剪力墙下端的水平端板以伸入上部双钢板-混凝土组合剪力墙预制构件内部，然后在上部双钢板-混凝土组合剪力墙的内部核心区域浇筑普通现浇混凝土。
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