CN117107920B - 一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点及其施工方法。组合剪力墙包括剪力墙混凝土和间隔设置的外包钢板，剪力墙混凝土设置在外包钢板之间；外包钢板的内侧间隔焊接有纵向隔舱和横向隔舱，纵向和横向隔舱相互垂直布置；外包钢板的外侧焊接有π型板，钢筋混凝土楼板的纵向钢筋分别间隔焊接于π型板的上下肢板。本申请具有更好的强度和刚度，施工性能优异。

Description

一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点及其施工方法

技术领域

本申请涉及一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点及其施工方法。

背景技术

组合剪力墙是一种将混凝土浇筑在钢板之间形成的新型抗侧力结构构件，其能够充分发挥钢板与混凝土之间的协同效能，实现钢结构与混凝土结构的有效结合。除了性能优异以外，此种结构的剪力墙还具有施工快捷、施工质量高的技术优势，因此得到广泛的应用。

申请号为201910768971.3的中国专利申请公开了一种蜂窝型隔板错列布置的钢板组合剪力墙及制备方法，包括两块平行布置的外包钢板，两块外包钢板之间设有两组呈对称分布的蜂窝型隔板组，且蜂窝型隔板组与外包钢板相互垂直；蜂窝型隔板组包括多块并排分布的隔板，每块隔板上均设有一组呈上下均匀分布的蜂窝孔；相邻隔板上的蜂窝孔之间呈错位排布；隔板包括两块经焊接固定的分隔单板，每块分隔单板上均设有一组上下均布的半蜂窝口。该专利中的蜂窝型隔板组均是沿着钢板组合剪力墙的高度方向竖直设置，而横向方向没有设置任何的隔板，因此承载力和刚度仍然有限。此外，该专利中的隔板是由两块分隔单板焊接固定，故而增加了施工难度，降低了结构的整体性和完整性。

发明内容

本申请的目的是设计一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点及其施工方法，其能够使得结构的整体承载力更好，具有更好的强度和刚度，施工性能更加优异。

本申请涉及一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点，所述组合剪力墙为双钢板混凝土组合剪力墙，所述楼板为钢筋混凝土楼板；所述双钢板混凝土组合剪力墙包括间隔设置的外包钢板，所述外包钢板的内侧间隔焊接有纵向隔板和横向隔板，所述纵向隔板和所述横向隔板均为开孔隔板，所述纵向隔板沿着组合剪力墙的高度方向竖向设置，所述横向隔板沿着组合剪力墙的延伸方向水平设置；所述外包钢板、所述纵向隔板和所述横向隔板组合形成隔舱式结构，所述隔舱式结构的内部填充有混凝土；所述隔舱式组合剪力墙与所述楼板的连接节点设有π型板，所述π型板焊接在所述外包钢板的外侧，所述π型板沿组合剪力墙的延伸方向横向设置在所述横向隔板所在的位置处；所述π型板包括顶板和两个平行设置的肢板，所述外包钢板和所述π型板的顶板之间焊接连接；所述钢筋混凝土楼板的两排纵向钢筋分别焊接于所述π型板的两个肢板的相对内表面上，所述钢筋混凝土楼板的横向钢筋与所述纵向钢筋垂直设置。

其中，所述π型板的顶板和肢板的厚度相同，所述外包钢板、所述纵向隔板、所述横向隔板和所述π型板采用相同强度的钢板，所述π型板的厚度T_p可以采用以下经验公式计算：

T_p＝λ₁max(T₁,T₂,T₃)+λ₂ min(T₄,T₅)

其中，λ₁+λ₂＝1,

式中，λ₁和λ₂为影响系数；S_p为π型板的两个肢板的间距，单位为mm；W_p为π型板的顶板宽度，单位为mm；L_p为π型板肢板的伸出长度，单位为mm；L_hg为横隔板长度，单位为mm；W_hg为横隔板宽度，单位为mm；L_eh为横隔板开孔长度，单位为mm；W_eh为横隔板开孔宽度，单位为mm；T_p为π型板的厚度，单位为mm；T_s为外包钢板的厚度，单位为mm；T_hg为横隔板的厚度，单位为mm；f_y为各钢板部件的强度，单位为N/mm²；α_p为π型板的顶板有效厚度相关系数，取值范围为0.05-0.15；D_z为混凝土楼板中的纵筋直径，单位为mm；S_z为纵筋的间距，单位为mm；f_r为纵筋的强度，单位为N/mm²；θ_z为π型板的塑性扩散角。

本申请还涉及一种建筑物，具有组合剪力墙和钢筋混凝土楼板，所述组合剪力墙和所述钢筋混凝土楼板之间采用连接节点连接，所述连接节点为如上所述的连接节点。

本申请还涉及一种组合剪力墙与楼板的连接节点的施工方法，所述连接节点为如上所述的连接节点，包括以下步骤：

(1)在工厂加工外包钢板，通过焊缝将纵向隔板焊接于外包钢板内侧；

(2)定位横向隔板位置，并将横向隔板与纵向隔板和外包钢板进行焊接；

(3)定位π型板位置，并将π型板的顶板与外包钢板进行焊接；

(4)外包钢板、纵向隔板、横向隔板以及π型板加工完成后，在施工现场进行拼装；

(5)布置楼板内纵向钢筋和横向钢筋，并将纵向钢筋与π型板的两道肢板进行焊接；

(6)浇筑剪力墙和楼板内的混凝土。

根据本申请的一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点及其施工方法，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与钢筋混凝土楼板的连接。本发明有效提高了隔舱式双钢板组合剪力墙与钢筋混凝土楼板连接的可靠性，同时也显著提高了剪力墙中外包钢板的稳定性，使得双钢板组合剪力墙结构在建筑领域有更广泛的应用前景。另外，本申请还提出了π型板参数设计的经验公式，填补了设计领域的空白，使其不仅能够满足强度的基本要求，而且还可以节约外伸肢板的材料成本和现场的装配成本，实现结构合理、成本更低、计算简便的有益效果。

附图说明

图1是本申请的组合剪力墙与楼板的连接节点的剖视图。

图2是本申请的组合剪力墙与楼板的连接示意图。

图3是楼板纵筋与π型板的连接示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、纵向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了对照附图便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-3所示，显示了本申请的一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点的示意图。本申请的组合剪力墙为双钢板混凝土组合剪力墙，楼板为钢筋混凝土楼板；双钢板混凝土组合剪力墙包括间隔设置的外包钢板1，外包钢板1的内侧间隔焊接有纵向隔板3和横向隔板4，纵向隔板3和横向隔板4均为开孔隔板，纵向隔板3沿着组合剪力墙的高度方向竖向设置，横向隔板4沿着组合剪力墙的延伸方向水平设置；外包钢板1、纵向隔板3和横向隔板4组合形成隔舱式结构，隔舱式结构的内部填充有混凝土2，形成隔舱式组合剪力墙。隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点设有π型板5，π型板5焊接在外包钢板1的外侧，π型板5沿组合剪力墙的延伸方向横向设置在横向隔板4所在的位置处。π型板5包括顶板和两个平行设置的肢板，外包钢板1和π型板5的顶板之间焊接连接；钢筋混凝土楼板的两排纵向钢筋6分别焊接于π型板5的两个肢板的相对内表面上，钢筋混凝土楼板的横向钢筋7与纵向钢筋6垂直设置。其中，纵向隔板3和横向隔板4与外包钢板1的内侧之间可以采用双边角焊缝焊接连接，π型板5和外包钢板1之间也可以采用双边角焊缝焊接连接。π型板5的顶板和肢板的厚度可以相同，外包钢板1、纵向隔板3、横向隔板4和π型板5等各钢板部件可以采用相同强度的钢板。

本申请中通过在外包钢板的内侧间隔焊接有纵向隔板和横向隔板以形成隔舱式组合剪力墙结构，使得组合剪力墙的强度和刚度更大，整体性能更加优异；本申请在隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点处设有π型板，并将楼板的纵筋间隔焊接在横向布置的π型板上，使得组合剪力墙与楼板的连接节点强度更加稳固、一体化程度高，楼板承载力的传输路径更加合理，可以将楼板的承载力通过纵筋和π型板依次传递给外包钢板、隔板和剪力墙内的混凝土，避免了受力构件出现损伤或出现疲劳断裂的问题，增强了结构的强度和可靠度。

本申请还涉及一种建筑物，具有如上所述的隔舱式组合剪力墙和钢筋混凝土楼板，组合剪力墙和钢筋混凝土楼板之间采用如上所述的连接节点连接。

本申请还涉及一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点的施工方法，连接节点为上述的连接节点，包括以下步骤：

(1)在工厂加工外包钢板，通过焊缝将纵向隔板焊接于外包钢板内侧；

(2)定位横向隔板位置，并将横向隔板与纵向隔板和外包钢板进行焊接；

(3)定位π型板位置，并将π型板的顶板与外包钢板进行焊接；

(4)外包钢板、纵向隔板、横向隔板以及π型板加工完成后，在施工现场进行拼装；

(5)布置楼板内纵向钢筋和横向钢筋，并将纵向钢筋与π型板的两道肢板进行焊接；

(6)浇筑剪力墙和楼板内的混凝土。

本申请的连接节点中，π型板是非常重要的部件，其承担着将钢筋混凝土楼板所受的作用力引导并传递到组合剪力墙的外包钢板，并最终传递到组合剪力墙内的纵横向隔板及混凝土中的作用。π型板的延伸长度需要跟组合剪力墙的外包钢板的长度一致，π型板的上下肢板的间距与楼板的厚度有关，肢板伸出的长度和楼板的纵向钢筋的焊接长度有关，故而不具有很大范围的可选择性。有可能进行优化调整的参数主要包括π型板的厚度，其不仅影响连接节点的强度，而且还涉及到与外包钢板之间焊接连接的工艺和焊缝尺寸的选取等。因此，对该参数的取值进行优化设计，可以使得该连接节点不仅能够满足结构强度和延性的要求，而且还可以节省材料并缩减施工难度。

本申请通过提出以下关于π型板厚度设计的经验公式，用于满足节点的设计要求。为简化计算，各钢结构部件均采用相同强度的钢板。为了满足结构承载力和延性破坏的需求，π型板厚度T_p可以满足以下经验公式：

T_p＝λ₁max(T₁,T₂,T₃)+λ₂min(T₄,T₅)

其中λ₁+λ₂＝1,

式中，λ₁和λ₂为影响系数，无量纲，通常范围为0.2～0.8，λ₂的取值越大则安全系数越高；S_p为π型板的两个肢板的间距，单位为mm；W_p为π型板的顶板宽度，单位为mm；L_p为π型板肢板的伸出长度，单位为mm；L_hg为横隔板长度，单位为mm；W_hg为横隔板宽度，单位为mm；L_eh为横隔板开孔长度，单位为mm；W_eh为横隔板开孔宽度，单位为mm；T_p为π型板的厚度，单位为mm；T_s为外包钢板的厚度，单位为mm；T_hg为横隔板的厚度，单位为mm；f_y为各钢板部件的强度，单位为N/mm²；α_p为π型板的顶板有效厚度相关系数，无量纲，可以取样通过试验获得,通常取值0.05-0.15；D_z为混凝土楼板中的纵筋直径，单位为mm；S_z为纵筋的间距，单位为mm；f_r为纵筋的强度，单位为N/mm²；θ_z为π型板的塑性扩散角，单位为度(°)，可以取样通过试验获得，通常范围为30°～60°。

实际计算过程中，由于T₁和T₂表达式中出现了待求板厚T_p,因此需要迭代进行求解。通常而言，对于W_p≥100mm的较宽顶板，可以直接取作1。实际算例结果如下表所示，其中，λ₁取作0.3，λ₂取作0.7。

在上述算例中，算例2和算例1相比，楼板钢筋纵筋直径由10mm变为16mm，此时对应的情况是楼板的设计承载力由小变大，故而π型板厚度计算值会变大。算例3和算例1相比，外包钢板厚度和横隔板厚度由20mm变为30mm，此时对应于剪力墙墙体所受荷载增加，考虑相对厚度的需求，对应于π型板厚度计算值会变大。算例4和算例1相比，π型板的肢板伸出长度降低，即面积变小，此时肢板应力扩散不充分，需要提高相应的π型板厚度，因此π型板厚度计算值会变大。此外，π型板包裹在混凝土内不存在稳定性问题，仅需满足承载力需求即可。根据本申请上述公式可以合理选择π型板的厚度，实现结构合理、成本更低、计算快捷的技术效果。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (2)

1.一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点，所述组合剪力墙为双钢板混凝土组合剪力墙，所述楼板为钢筋混凝土楼板；其特征在于，所述双钢板混凝土组合剪力墙包括间隔设置的外包钢板，所述外包钢板的内侧间隔焊接有纵向隔板和横向隔板，所述纵向隔板和所述横向隔板均为开孔隔板，所述纵向隔板沿着组合剪力墙的高度方向竖向设置，所述横向隔板沿着组合剪力墙的延伸方向水平设置；所述外包钢板、所述纵向隔板和所述横向隔板组合形成隔舱式结构，所述隔舱式结构的内部填充有混凝土；

所述隔舱式组合剪力墙与所述楼板的连接节点设有π型板，所述π型板焊接在所述外包钢板的外侧，所述π型板沿组合剪力墙的延伸方向横向设置在所述横向隔板所在的位置处；所述π型板包括顶板和两个平行设置的肢板，所述外包钢板和所述π型板的顶板之间焊接连接；所述钢筋混凝土楼板的两排纵向钢筋分别焊接于所述π型板的两个肢板的相对内表面上，所述钢筋混凝土楼板的横向钢筋与所述纵向钢筋垂直设置；

所述π型板的顶板和肢板的厚度相同，所述外包钢板、所述纵向隔板、所述横向隔板和所述π型板采用相同强度的钢板；

其中，所述π型板的厚度T_p采用以下经验公式迭代计算：

T_p＝λ₁max(T₁,T₂,T₃)+λ₂min(T₄,T₅)

其中，λ₁+λ₂＝1,

式中，λ₁和λ₂为影响系数；S_p为π型板的两个肢板的间距，单位为mm；W_p为π型板的顶板宽度，单位为mm；L_p为π型板肢板的伸出长度，单位为mm；L_hg为横隔板长度，单位为mm；W_hg为横隔板宽度，单位为mm；L_eh为横隔板开孔长度，单位为mm；W_eh为横隔板开孔宽度，单位为mm；T_p为π型板的厚度，单位为mm；T_s为外包钢板的厚度，单位为mm；T_hg为横隔板的厚度，单位为mm；f_y为各钢板部件的强度，单位为N/mm²；α_p为π型板的顶板有效厚度相关系数，取值范围为0.05-0.15；D_z为混凝土楼板中的纵筋直径，单位为mm；S_z为纵筋的间距，单位为mm；f_r为纵筋的强度，单位为N/mm²；θ_z为π型板的塑性扩散角。

2.一种建筑物，具有组合剪力墙和钢筋混凝土楼板，所述组合剪力墙和所述钢筋混凝土楼板之间采用连接节点连接，其特征在于，所述连接节点为根据权利要求1所述的一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点。