CN117005578B - 钢筋网架钢板组合剪力墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢筋网架钢板组合剪力墙，其包括：剪力墙钢板，其包括两个端柱方钢管，所述两个端柱方钢管之间连接有墙身双钢板，其包括两片矩形钢板，两片矩形钢板平行间隔设置，每片矩形钢板内部相对的侧面各连接有一个钢筋网架，两个钢筋网架对称，两个钢筋网架之间嵌挂有多个对拉支架，所述钢筋网架包括钢筋网片，其平行于所述矩形钢板，所述钢筋网片与其相近一侧的矩形钢板侧壁之间，矩阵式连接有多个支架腹筋，所述剪力墙钢板内部填充有混凝土，本发明还公开了一种钢筋网架钢板组合剪力墙的安装方法，本钢筋网架钢板组合剪力墙墙体表面无突出结构且钢板上无开孔，内部焊接量小，钢板与混凝土协同受力的效果好，力学性能优秀。
Description
技术领域
本发明涉及装配式建筑施工领域。更具体地说，本发明涉及一种钢筋网架钢板组合剪力墙。
背景技术
随着社会经济持续发展，城镇化水平不断提升，高层及超高层的建筑日趋增多，内包混凝土的钢板组合剪力墙作为一种有着优秀耗能性能、承载力高的抗震构件也得到了更多的应用，目前钢板组合剪力墙常采用的结构方式有对拉螺栓式钢板组合剪力墙，内部缀板式钢板组合剪力墙、栓钉式钢板组合剪力墙等。
根据相关科研机构一系列的承载力试验研究可知，由于钢板组合剪力墙所采用的外包钢板厚度小、高宽大的特点，未有良好拉结约束的墙体表面钢板易在受力时发生未达其设计承载力先板体屈曲的情况，在此时钢板与混凝土过早的脱离，表面钢板既无法发挥自身承载能力，也无法进一步约束其内部的混凝土，钢板剪力墙无法协同受力并发挥出理论上的效果，钢板的初始变形或钢板上约束点不足均可使得钢板提前屈曲，而内部大段焊接所带来的残留应力、混凝土凝固时膨胀均可一定程度导致钢板带有初始形变，故需要在减少钢板内表面焊接的同时采取对拉措施解决此种情况。
在授权号为CN206599883U的专利中公开了一种桁架式组合钢板墙，其中利用弦杆钢筋对钢板和成型后混凝土之间形成整体性，并且利用了螺栓对拉的模式避免了钢板组合剪力墙内混凝土凝结时钢板受力变形的情况，但此种模式若保留对拉螺栓，则在钢板墙表面会有螺母的凸起，不便于建筑内墙常规的抹灰做法，且此种墙体钢板所连接的单层桁架设置较分散，混凝土近外侧钢板处配筋率较低，钢板与混凝土协同工作性较低，对拉螺栓在钢板和墙体上所开有的洞孔作为薄弱环节，易在受力下因为应力集中导致孔洞周边提前撕裂、变形从而导致墙体构件提前破坏。
除采用螺栓对拉模式之外，钢板组合剪力墙常规做法中还会采取钢板内侧双面焊接拉结件或缀板的方法避免墙体外有突出的构件，但墙体钢板拼接完成后双钢板的内部空间很小，非特殊焊接操作方法难以施工，且若采取内焊对拉件的操作则大量的焊接不仅导致了钢板上残留初始应力较大，还导致了焊接点周边为了留出操作空间，拉结点必须设置较疏散，钢板与混凝土的结合较弱，因此有必要发明一种适用于墙体外壁平整无突出构件，内部构造措施能有效约束墙身钢板的钢板组合剪力墙形式。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种钢筋网架钢板组合剪力墙，其满足装配式建筑的工厂加工、现场安装的特点，且墙体两面平整适合作为建筑墙体使用，内部构造措施能有效约束墙身钢板不发生变形的钢板组合剪力墙形式。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种钢筋网架钢板组合剪力墙，其包括：
剪力墙钢板，其包括两个端柱方钢管，所述两个端柱方钢管之间连接有墙身双钢板，其包括两片矩形钢板，两片矩形钢板平行间隔设置，每片矩形钢板内部相对的一侧面各连接有一个钢筋网架，两个钢筋网架对称，单个钢筋网架的厚度小于两片矩形钢板之间净距的一半，两个钢筋网架之间间隔嵌挂有多个对拉支架，所述钢筋网架包括钢筋网片，其平行于矩形钢板，所述钢筋网片与其相近一侧的矩形钢板侧壁之间矩阵式连接有多个支架腹筋，两个端柱方钢管内部及其与墙身双钢板所围成的区域内部填充有混凝土。
优选的是，所述两个端柱方钢管的横截面均为矩形环状，端柱方钢管的上下两端开敞，所述墙身双钢板的两个外侧壁分别与所连接的端柱方钢管的两外侧壁齐平。
优选的是，所述钢筋网片包括多根垂直等间隔设置的纵向弦杆筋和多根水平等间隔设置的横向弦杆筋，所述钢筋网片在正立面投影中任两个相邻的纵向弦杆筋和任两个相邻的横向弦杆筋所围成的区域内有一个支架腹筋。
优选的是，所述对拉支架包括支架竖筋，其上间隔设置有多个垂直于所述墙身双钢板的U形拉筋，U形拉筋包括平直钢筋段，其两端垂直向下设置有弯折钢筋段，所述平直钢筋段的两端分别穿过两侧的钢筋网片，使两端的弯折钢筋段分别卡嵌在两张钢筋网片外侧形成对拉。
优选的是，每两个相邻的U形拉筋之间的间隔等同于每两个相邻横向弦杆筋的间隔，所述平直钢筋段长度等于两个所述钢筋网架之间的间隔与两倍横向弦杆筋直径之和。
优选的是，上述钢筋网架钢板组合剪力墙的安装过程为：
步骤一、用计算机放样，利用钢板激光切割机对商品钢卷进行切割，裁切出相应尺寸钢板，根据图纸将端柱方钢管拼装完成。利用钢筋调直机、钢筋弯折切割机对所需的钢筋网片、支架腹筋和对拉支架的全部单根状钢筋材料进行出料并完成弯折；
步骤二、根据设计间隔平面码放好钢筋网片及对拉支架所需钢筋材料，利用自动焊接机对码放好钢筋的交叉点进行焊接形成钢筋网片和对拉支架，再将完成后的钢筋网片平铺，将已加工好的支架腹筋按设计需求码放在钢筋网片之上，利用自动焊接机器人对支架腹筋与钢筋网片的连接点进行焊接，完成后将已连接有支架腹筋的钢筋网片放置在单片矩形钢板上，之后对支架腹筋与矩形钢板的接触点进行焊接；
步骤三、根据设计墙厚，将两个已经单面连接有钢筋网片的矩形钢板相对竖立并对齐码放，在矩形钢板两侧将端柱方钢管进行焊接，将对拉支架先沿自身支架竖筋的轴旋转一定角度从相对的钢筋网片之间竖直伸入进墙身双钢板中，到适当位置后沿支架竖筋的轴旋转使得其上的U形拉筋的平直钢筋段垂直于矩形钢板与钢筋网片，随后竖直放下使得所有U形拉筋两端的弯折钢筋段卡嵌在两侧的钢筋网片上；
步骤四、运用载具将已组装完成的墙体从钢结构加工厂运输至施工现场工作面上，调整好位置，之后浇筑混凝土至剪力墙钢板中。
本发明至少包括以下有益效果：
第一、本发明采用的钢筋网架与墙身双钢板之间的连接点密集，墙身钢板平面外抗弯刚度大，且在内部含钢量不大于其他形式墙体的同时，在混凝土靠近钢板的区域配筋率较高，在墙体内部混凝土凝固之后钢板可与混凝土较好协同工作，不会轻易发生钢板混凝土受力后脱离的现象。
第二、本发明采用的钢筋网架之间通过在墙身双钢板拼合后插入并旋转嵌合对拉支架的操作完成对拉，此方式无需墙身双钢板拼合后内部的二次焊接，大大节省了墙体生产的工时。
第三、本发明的钢筋网架与墙身双钢板之间采用的连接措施均为点焊，无大面积大长度的焊接，避免了墙身双钢板上带有不均匀的初始应力。
第四、本发明的墙身双钢板上无开洞，表面无额外的对拉措施构件，便于后期墙体常规的抹灰装修工艺。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一种技术方案中钢筋网架钢板组合剪力墙的结构示意图；
图2为本发明的一种技术方案中钢筋网架钢板组合剪力墙的正立面剖面图；
图3为本发明的一种技术方案中钢筋网架钢板组合剪力墙的俯视图；
图4为本发明的一种技术方案中钢筋网架钢板组合剪力墙的侧立面剖面图；
图5为本发明的一种技术方案中单个支架腹筋的拼装示意图；
图6为本发明的一种技术方案中单边钢筋网片与其上支架腹筋的示意图；
图7为本发明的一种技术方案中对拉支架图；
图8为本发明的一种技术方案中对拉支架与钢筋网片、支架腹筋示意图；
图9为本发明的一种技术方案中采用支架腹筋间隔布置的墙体正立面剖面；
图10为本发明的一种技术方案中省略对拉支架的钢筋网架钢板组合剪力墙的俯视图；
图11为本发明的一种技术方案中省略钢筋网片的钢筋网架钢板组合剪力墙的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。
如图1~8所示，本发明提供了钢筋网架钢板组合剪力墙，包括：
剪力墙钢板(1)，其包括两个端柱方钢管(12)，所述两个端柱方钢管(12)之间连接有墙身双钢板(11)，其包括两片矩形钢板(110)，两片矩形钢板(110)平行间隔设置，每片矩形钢板(110)内部相对的一侧面各连接有一个钢筋网架(2)，两个钢筋网架(2)对称，单个钢筋网架(2)的厚度小于两片矩形钢板(110)之间净距的一半，两个钢筋网架(2)之间间隔嵌挂有多个对拉支架(3)，所述钢筋网架(2)包括钢筋网片(21)，其平行于矩形钢板(110)，所述钢筋网片(21)与其相近一侧的矩形钢板(110)侧壁之间矩阵式连接有多个支架腹筋(22)，两个端柱方钢管(12)内部及其与墙身双钢板(11)所围成的区域内部填充有混凝土(4)。
本技术方案中，所述墙身双钢板(11)的两外侧壁之间的距离即为墙体的结构设计厚度，所述矩形钢板(110)为平直未开洞的钢板，矩形钢板(110)与两侧的端柱方钢管(12)之间采用焊接连接，端柱方钢管(12)除自身受力外，也可对墙身双钢板(11)的两侧起到一定约束作用，矩形钢板(110)与支架腹筋(22)之间通过点焊连接，支架腹筋(22)埋设在混凝土(4)中时可将墙身双钢板(11)与钢板附近的混凝土(4)表层区域更好的结合起来，并提高混凝土(4)靠近外钢板区域的含钢量，缓解了矩形钢板(110)受力后易发生屈曲和混凝土(4)靠近外钢板区域受约束程度低较易受力剥落的情况，加强墙身钢板平面外抗弯刚度，每个支架腹筋(22)未与矩形钢板(110)连接的端点与相近的钢筋网片(21)连接，组合对称的两个钢筋网架(2)之间有多个对拉支架(3)拉接，对拉支架(3)可在混凝土(4)凝固的过程中通过拉住两张钢筋网架(21)的方式限制墙身双钢板(11)的受力形变，且此举动避免了常规采用螺栓对拉方式的钢板组合剪力墙需在其外钢板上开洞并且混凝土凝固后墙体外遗留对拉措施构件的情况，也节省了采用内部焊接对拉件工艺的钢板组合墙体需在墙体两侧钢板拼合后在双钢板内部二次焊接的施工流程。
在另一种技术方案中，所述两个端柱方钢管(12)的横截面均为矩形环状，且上下两端开敞，所述墙身双钢板(11)的两个外侧壁分别与所连接的端柱方钢管(12)两外侧壁齐平，端柱方钢管(12)横截面的一边的宽度等于墙体结构设计厚度，任一端柱方钢管(12)除一侧立面连接有一个墙身双钢板(11)外，也可按设计要求在其他侧立面连接其他墙身双钢板(11)使得自身成为另一剪力墙钢板(1)中的端柱方钢管(12)，端柱方钢管(12)也可为获得更好的力学性能或满足建筑要求而设计成其他形状，例如圆管形等。
在另一种技术方案中，所述钢筋网片(21)包括多根垂直等间隔设置的纵向弦杆筋(211)和多根水平等间隔设置的横向弦杆筋(212)，所述钢筋网片(21)在正立面投影中任两个相邻的纵向弦杆筋(211)和任两个相邻的横向弦杆筋(212)所围成的区域内有一个支架腹筋(22)，钢筋网片(21)与其上的支架腹筋(22)焊接形成的钢筋网架(2)为一个整体构件，便于生产加工和吊装运输操作。
在本技术方案中，如图9所示，在满足力学性能的条件下，可通过优化支架腹筋(22)在钢筋网片(21)和矩形钢板(110)之间的位置，如采用间隔设置支架腹筋(22)的方式来减少支架腹筋(22)的数量，达到节约成本的目的。
在另一种技术方案中，所述支架腹筋(22)外形呈中心凸起的X形，其由两根对称的弯折筋(220)组成，所述弯折筋(220)呈几字形，两个弯折筋(220)的中部弯折顶点连接，所述支架腹筋(22)的中心点连接相近一侧的矩形钢板(110)，所述支架腹筋(22)的各个端点与相近的所述钢筋网片(21)连接，本技术方案中支架腹筋(22)正立面投影上呈十字形，可选的是所述支架腹筋(22)其端点与钢筋网片(21)上纵向弦杆筋(211)和横向弦杆筋(212)的交叉点点焊连接，支架腹筋(22)也可由单根或多根钢筋弯折组合成其他立体形状。
在另一种技术方案中，所述对拉支架(3)包括支架竖筋(31)，其上间隔设置有多个垂直于所述墙身双钢板(11)的U形拉筋(32)，U形拉筋(32)包括平直钢筋段(320)，其两端垂直向下设置有弯折钢筋段(321)，所述平直钢筋段(320)的两端分别穿过两侧的钢筋网片(21)，使两端的弯折钢筋段(321)分别卡嵌在两张钢筋网片(21)外侧形成对拉，所述平直钢筋段(320)的中点位置连接于支架竖筋(31)，U形拉筋(32)在钢筋网片(21)上的拉结点可为横向弦杆筋(212)和纵向弦杆筋(211)的交汇处，也可为钢筋网片(21)其他位置。
在另一种技术方案中，竖向相邻的两个U形拉筋(32)之间的间隔等同于每相邻的两个横向弦杆筋(212)的间隔，所述平直钢筋段(320)长度等于两个所述钢筋网片(21)之间的间隔与两倍横向弦杆筋(212)直径之和，U形拉筋(32)可较易嵌挂在钢筋网片(21)上，且嵌挂点分布均匀，从而较大程度限制了墙身双钢板(11)在各类受力情况下的表面形变。
在另一种技术方案中，钢筋网架钢板组合剪力墙的安装过程为：
步骤一、用计算机放样，利用钢板激光切割机对商品钢卷进行切割，裁切出相应尺寸钢板，根据图纸将端柱方钢管(12)拼装完成。利用钢筋调直机、钢筋弯折切割机对所需的钢筋网片(21)、支架腹筋(22)和对拉支架(3)的全部单根状钢筋材料进行出料并完成弯折；
步骤二、根据设计间隔平面码放好钢筋网片(21)及对拉支架(3)所需钢筋材料，利用自动焊接机对码放好钢筋的交叉点进行焊接形成钢筋网片(21)和对拉支架(3)，再将完成后的钢筋网片(21)平铺，将已加工好的支架腹筋(22)按设计需求码放在钢筋网片(21)之上，利用自动焊接机器人对支架腹筋(22)与钢筋网片(21)的连接点进行焊接，完成后将已连接有支架腹筋(22)的钢筋网片(21)放置在单片矩形钢板(110)上，之后对支架腹筋(22)与矩形钢板(110)的接触点进行焊接；
步骤三、根据设计墙厚，将两个已经单面连接有钢筋网片(21)的矩形钢板(110)相对竖立并对齐码放，在矩形钢板(110)两侧将端柱方钢管(12)进行焊接，将对拉支架(3)先沿自身支架竖筋(31)的轴旋转一定角度从相对的钢筋网片(21)之间竖直伸入进墙身双钢板(11)中，到适当位置后沿支架竖筋(31)的轴旋转使得其上的U形拉筋(32)的平直钢筋段(320)垂直于矩形钢板(110)与钢筋网片(21)，随后竖直放下使得所有U形拉筋(32)两端的弯折钢筋段(321)卡嵌在两侧的钢筋网片(21)上；
步骤四、运用载具将已组装完成的墙体从钢结构加工厂运输至施工现场工作面上，调整好位置，浇筑混凝土(4)至剪力墙钢板(1)中。
上述技术方案中，步骤一至步骤三均在钢结构加工厂中完成，制作剪力墙钢板(1)、钢筋网架(2)所应用到的材料均为可于市场获得的成品钢材，也可为横截面具有特殊形状的型钢，剪力墙钢板(1)所采用的矩形钢板(110)和端柱方钢管(12)连接处采用剖口焊接。
上述技术方案中，如图10所示，当剪力墙钢板(1)宽度相较厚度较小，或墙体设计受力较小时，可减少对拉支架(3)的数量或省略对拉支架(3)的设置，此时墙身双钢板(11)与端柱方钢管(12)连接处焊缝已可以较好地对矩形钢板(11)进行约束使其在混凝土(4)浇筑过程中以及养护过程中不发生变形。
上述技术方案中，如图11所示，省略钢筋网片(21)，同时将矩阵式排列的支架腹筋(22)翻转，使得支架腹筋(22)在排列形式、正立面投影中位置不变化的同时，其中心点向墙身双钢板(11)内，各端点连接近端矩形钢板(110)，U形拉筋(32)的两个弯折钢筋段(321)分别卡嵌在两侧相对称的支架腹筋(22)的中心点处，此方式可在不大量增加焊接操作的同时减少钢筋用量。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.钢筋网架钢板组合剪力墙，其特征在于，包括：
剪力墙钢板，其包括两个端柱方钢管，所述两个端柱方钢管之间连接有墙身双钢板，其包括两片矩形钢板，两片矩形钢板平行间隔设置，每片矩形钢板内部相对的一侧面各连接有一个钢筋网架，两个钢筋网架对称，单个钢筋网架的厚度小于两片矩形钢板之间净距的一半，两个钢筋网架之间间隔嵌挂有多个对拉支架，所述钢筋网架包括钢筋网片，其平行于矩形钢板，所述钢筋网片与其相近一侧的矩形钢板侧壁之间矩阵式连接有多个支架腹筋，两个端柱方钢管内部及其与墙身双钢板所围成的区域内部填充有混凝土；
所述对拉支架包括支架竖筋，其上间隔设置有多个垂直于所述墙身双钢板的U形拉筋，U形拉筋包括平直钢筋段，其两端垂直向下设置有弯折钢筋段，所述平直钢筋段的两端分别穿过两侧的钢筋网片，使两端的弯折钢筋段分别卡嵌在两张钢筋网片外侧形成对拉；
所述支架腹筋外形呈中心凸起的X形，其由两根对称的弯折筋组成，所述弯折筋呈几字形，两个弯折筋的中部弯折顶点连接。
2.如权利要求1所述的钢筋网架钢板组合剪力墙，其特征在于，所述两个端柱方钢管的横截面均为矩形环状，端柱方钢管的上下两端开敞，所述墙身双钢板的两个外侧壁分别与所连接的端柱方钢管的两外侧壁齐平。
3.如权利要求1所述的钢筋网架钢板组合剪力墙，其特征在于，所述钢筋网片包括多根垂直等间隔设置的纵向弦杆筋和多根水平等间隔设置的横向弦杆筋，所述钢筋网片在正立面投影中任两个相邻的纵向弦杆筋和任两个相邻的横向弦杆筋所围成的区域内有一个支架腹筋。
4.如权利要求1所述的钢筋网架钢板组合剪力墙，其特征在于，所述支架腹筋的中心点连接相近一侧的矩形钢板，所述支架腹筋的各个端点与相近的所述钢筋网片连接。
5.如权利要求4所述的钢筋网架钢板组合剪力墙，其特征在于，每两个相邻的U形拉筋之间的间隔等同于每两个相邻横向弦杆筋的间隔，所述平直钢筋段长度等于两个所述钢筋网架之间的间隔与两倍横向弦杆筋直径之和。
6.如权利要求5所述的钢筋网架钢板组合剪力墙的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、用计算机放样，利用钢板激光切割机对商品钢卷进行切割，裁切出相应尺寸钢板，根据图纸将端柱方钢管拼装完成，利用钢筋调直机、钢筋弯折切割机对所需的钢筋网片、支架腹筋和对拉支架的全部单根状钢筋材料进行出料并完成弯折；
步骤二、根据设计间隔平面码放好钢筋网片及对拉支架所需钢筋材料，利用自动焊接机对码放好钢筋的交叉点进行焊接形成钢筋网片和对拉支架，再将完成后的钢筋网片平铺，将已加工好的支架腹筋按设计需求码放在钢筋网片之上，利用自动焊接机器人对支架腹筋与钢筋网片的连接点进行焊接，完成后将已连接有支架腹筋的钢筋网片放置在单片矩形钢板上，之后对支架腹筋与矩形钢板的接触点进行焊接；
步骤三、根据设计墙厚，将两个已经单面连接有钢筋网片的矩形钢板相对竖立并对齐码放，在矩形钢板两侧将端柱方钢管进行焊接，将对拉支架先沿自身支架竖筋的轴旋转一定角度从相对的钢筋网片之间竖直伸入进墙身双钢板中，到适当位置后沿支架竖筋的轴旋转使得其上的U形拉筋的平直钢筋段垂直于矩形钢板与钢筋网片，随后竖直放下使得所有U形拉筋两端的弯折钢筋段卡嵌在两侧的钢筋网片上；
步骤四、运用载具将已组装完成的墙体从钢结构加工厂运输至施工现场工作面上，调整好位置，之后浇筑混凝土至剪力墙钢板中。
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