CN206070756U - 组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑结构技术领域，具体涉及一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点。本连接耗能节点中的组合剪力墙为内部填充有混凝土的钢腔体结构单元，钢腔体结构单元的端部设置有便于与钢筋桁架组合梁相连接的边缘加强柱，所述钢筋桁架组合梁通过耗能金属板和金属连接件与所述边缘加强柱连接而形成混合连接耗能节点。本实用新型采用装配式金属连接件和耗能金属板将组合剪力墙和钢筋桁架组合梁连接，无现场焊接工作，连接安全可靠，装配化程度高，施工质量易于保证，且施工速度快，综合性价比高。在地震作用下可以实现节点区剪力和弯矩的有效传递，节点区域和剪力墙底部可以形成高延性和高耗能能力的塑性铰，提高结构的抗震耗能性能。

Description

组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点

技术领域

本实用新型属于建筑结构技术领域，具体涉及一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点。

背景技术

随着社会经济的发展，建筑高度的增加和建筑功能需求的提高，对剪力墙和连梁性能的要求也随之提高。为了改善传统钢筋混凝土剪力墙结构的延性、降低地震作用、加快施工速度和降低工程造价，国内外学者对组合剪力墙进行了大量的试验和理论研究，试验结果显示组合剪力墙除具有钢筋混凝土剪力墙的承载力高、刚度大等优点，还具有塑性和韧性好、施工快捷、自重轻，增加使用空间等显著特点。为解决结构中连梁跨高比小，受剪作用大，不少耗能性能较好的连梁被提出和应用于工程实践中，例如改进的钢筋混凝土连梁、钢连梁、型钢混凝土组合连梁、内置钢板-混凝土组合连梁、内藏钢桁架深连梁等。

对于钢筋混凝土剪力墙，上述连梁主要通过构造措施刚性地直接插入钢筋混凝土剪力墙中或与预埋于剪力墙中的预埋件焊接。施工作业复杂繁琐，节点区钢筋密集，混凝土不易浇筑密实；现场焊接工作量大且焊接难度高，焊接质量难以保证，在地震作用下焊缝处易撕裂，且节点延性不足，施工速度慢，经济性差。对于外包钢板组合剪力墙，上述连梁主要通过构造措施刚性地直接插入外包钢板组合剪力墙中或直接焊接于外包钢板组合剪力墙上或两种方式的结合。由于外包钢板组合剪力墙墙体比钢筋混凝土剪力墙墙体薄，连梁插入时的施工作业空间小，且锚固段的连梁一般焊接有抗剪连接件或预埋件等，更加大了施工作业难度，施工速度慢；外包钢板组合剪力墙的外包钢板厚度一般在4mm左右，钢板较薄，连梁直接焊接于薄钢板上时，焊接时易烧穿，焊接变形难控制，焊接区受力时易鼓曲撕裂，连梁上的弯矩和剪力很难有效传递到剪力墙上。

实用新型内容

为解决高层、超高层建筑中组合剪力墙与组合连梁施工便捷和可靠连接问题，本实用新型提出一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁混合连接耗能节点。本实用新型采用装配式金属连接件和耗能金属板将组合剪力墙和钢筋桁架组合梁连接，无现场焊接工作，连接安全可靠，装配化程度高，施工质量易于保证，且施工速度快，综合性价比高。在地震作用下可以实现节点区剪力和弯矩的有效传递，节点区域和剪力墙底部可以形成高延性和高耗能能力的塑性铰，提高结构的抗震耗能性能。

为实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：

一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，所述组合剪力墙为内部填充有混凝土的钢腔体结构单元，所述钢腔体结构单元的端部设置有便于与钢筋桁架组合梁相连接的边缘加强柱，所述钢筋桁架组合梁通过耗能金属板和金属连接件与所述边缘加强柱连接而形成混合连接耗能节点。

优选的，所述钢腔体结构单元包括钢骨架墙体结构单元和边缘加强柱；所述边缘加强柱包括端部侧边钢板、端部内隔钢板、封边钢板以及连接加强钢板构成，所述端部侧边钢板的一端与钢骨架墙体结构单元固接，另一端与封边钢板固接，从而钢骨架墙体结构单元、端部侧边钢板以及封边钢板共同构成便于容纳混凝土的腔体；所述端部内隔钢板和连接加强钢板固定设置在边缘加强柱内部，且端部内隔钢板和连接加强钢板上均设置有便于混凝土通过的通孔；所述耗能金属板的一侧板面与钢筋桁架组合梁焊接固定，耗能金属板的另一侧板面贴靠在所述封边钢板上，所述金属连接件穿插在耗能金属板、封边钢板以及所述边缘加强柱中，并使得边缘加强柱和钢筋桁架组合梁连接在一起。

优选的，所述端部内隔钢板的板面与封边钢板的板面平行，且端部内隔钢板的两端分别与两侧的端部侧边钢板焊接固定；两块连接加强钢板自上而下分别焊接固定在端部内隔钢板、端部侧边钢板和封边钢板围成的区域中，从而端部侧边钢板、端部内隔钢板、封边钢板和连接加强钢板共同围成一个连接加强区域；所述耗能金属板焊接固定在连接加强区域的外侧，所述金属连接件穿插在耗能金属板与封边钢板以及所述连接加强区域中。

优选的，所述耗能金属板、封边钢板以及端部内隔钢板上均设有便于与金属连接件连接的工艺孔；所述金属连接件穿插在耗能金属板、封边钢板以及端部内隔钢板上的工艺孔中，使得边缘加强柱和钢筋桁架组合梁连接在一起。

优选的，所述钢骨架墙体结构单元为由侧边钢板和内隔钢板构成的H型构件单元，所述内隔钢板的板面与端部内隔钢板的板面平行，所述侧边钢板与相对应的端部侧边钢板焊接固定在一起，且侧边钢板的外侧板面与相对应的端部侧边钢板的外侧板面相平齐；所述内隔钢板上设置有便于混凝土通过的通孔。

优选的，所述边缘加强柱的封边钢板、端部内隔钢板和端部侧边钢板三者板厚的最小值大于内隔钢板和侧边钢板二者板厚的最大值，且差值至少为2mm；两块连接加强钢板的位置分别与耗能金属板的上、下端平齐，且连接加强钢板板厚应大于等于端部封边钢板或端部内隔钢板二者板厚的最大值。

优选的，所述耗能金属板的宽度不大于组合剪力墙的墙体厚度；耗能金属板的厚度不小于8mm。

优选的，所述连接加强区域的沿着与钢筋桁架组合梁连接方向的腔室净宽度为80～150mm；所述端部侧边钢板的沿着与钢筋桁架组合梁连接方向的宽度至少为连接加强区域的腔室净宽度的2倍。

优选的，所述钢筋桁架组合梁包括H型钢梁和钢筋桁架楼承板；所述H型钢梁的朝向组合剪力墙的一端与耗能金属板焊接在一起；所述钢筋桁架楼承板设置在H型钢梁的上翼板上；所述钢筋桁架楼承板在其朝向组合剪力墙的一端设置有锚固金属板，锚固金属板的一端与所述封边钢板焊接固定，另一端与H型钢梁的上翼板焊接固定，所述钢筋桁架楼承板的上弦纵向受力钢筋和下弦纵向受力钢筋的端头与锚固金属板焊接固定。

本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型通过金属连接件和耗能金属板连接形成联肢剪力墙，能够彻底解决组合剪力墙和组合梁的可靠连接问题，实现了施工便捷化，提高了装配化程度，保证了现场施工质量，分析与设计简单，传力明确，节点区转动塑性变形集中，形成了耗能减震能力优越的混合连接节点。

2)本实用新型克服了连梁刚性插入钢筋混凝土剪力墙中或与预埋于剪力墙中的预埋件焊接时施工复杂繁琐、焊接质量难以保证、施工速度慢、节点延性不足以及经济性差的缺点；也克服了连梁刚性插入外包钢板组合剪力墙中或直接焊接于外包钢板组合剪力墙上或两种方式相结合时施工复杂、操作空间狭小、焊接区易烧穿、焊缝受力后易撕裂的缺点。

3)本实用新型中的边缘加强型组合剪力墙，通过加厚边缘加强柱钢板厚度和在耗能金属板上下端设置连接加强钢板的措施以加强节点区刚度和强度，避免因钢板过薄导致节点区受力后鼓曲撕裂，确保了金属连接件的安全可靠连接。

4)本实用新型中的边缘加强型组合剪力墙，与普通钢筋混凝土剪力墙相比，减小了墙体厚度、降低了结构自重、节省了模板；发挥了钢结构施工速度快、承载力高、延性及耗能能力良好的优势。

5)本实用新型中的边缘加强型组合剪力墙，采用内隔钢板、端部内隔钢板和封边钢板板拉结侧边钢板和端部侧边钢板，且在内隔钢板和端部内隔钢板上开设椭圆洞。内隔钢板相当于缀板、缀条，形成空间格构体，确保两侧边钢板和内填混凝土在荷载作用下连接紧密并且共同工作，同时钢腔体为内填混凝土提供侧向约束，有效改善内填混凝土强度及延性，混凝土则约束钢板，提高钢板的屈曲承载力，避免了采用栓钉对于两侧边钢板和内填混凝土约束效果不理想的状况。内隔钢板、端部内隔钢板和连接加强钢板上椭圆洞的设置便于混凝土的浇筑和密实钢腔单元体，且椭圆洞受力合理，避免了应力集中。

6)本实用新型中的边缘加强型组合剪力墙，便于加工制造，适宜工厂大批量生产，根据设计要求在工厂拼装焊接成H型构件单元和边缘加强柱，然后再拼装焊接成边缘加强型组合剪力墙，现场整体吊装，装配化程度高，有利于工业化、商品化的推广和应用。

7)本实用新型中的边缘加强型组合剪力墙可预先在工厂通过高频焊接形成钢腔体结构单元，耗能金属板预先在工厂通过角焊缝焊接于H型钢梁端部，工厂焊接便于焊接质量的确保和监控。施工现场采用金属连接件形成耗能节点，仅有少量简单易行的焊接工作(锚固金属板的焊接和相应的钢筋桁架上下弦纵向受力钢筋端头焊接)，施工简便易操作，易于保证混合连接耗能节点的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A剖面结构示意图。

图3为图1的B-B剖面结构示意图。

图4为图1的C-C剖面结构示意图。

图5为图1的D-D剖面结构示意图。

图中的标记含义如下：

10-边缘加强柱 11-端部侧边钢板 12-端部内隔钢板

13-封闭钢板 14-连接加强钢板 121/221-通孔 122-工艺孔

20-钢骨架墙体结构单元 21-侧边钢板 22-内隔钢板

30-H型钢梁

40-钢筋桁架楼承板 41-上弦纵向受力钢筋

42下弦纵向受力钢筋 43-锚固金属板 44-抗剪连接件

50-耗能金属板 51-金属连接件

60-混凝土

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1～5所示，一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，所述组合剪力墙为内部填充有混凝土60的钢腔体结构单元，所述钢腔体结构单元的端部设置有便于与钢筋桁架组合梁相连接的边缘加强柱10，所述钢筋桁架组合梁通过耗能金属板50和金属连接件51与所述边缘加强柱10连接而形成混合连接耗能节点。

如图1所示，所述钢腔体结构单元包括钢骨架墙体结构单元20和边缘加强柱10；所述边缘加强柱10包括端部侧边钢板11、端部内隔钢板12、封边钢板13以及连接加强钢板14构成，所述端部侧边钢板11的一端与钢骨架墙体结构单元20固接，另一端与封边钢板13固接，从而钢骨架墙体结构单元20、端部侧边钢板11以及封边钢板13共同构成便于容纳混凝土60的腔体；所述端部内隔钢板12和连接加强钢板14固定设置在边缘加强柱10内部，且端部内隔钢板12和连接加强钢板14上均设置有便于混凝土60通过的通孔；所述耗能金属板50的一侧板面与钢筋桁架组合梁焊接固定，耗能金属板50的另一侧板面贴靠在所述封边钢板13上，所述金属连接件51穿插在耗能金属板50、封边钢板13以及所述边缘加强柱10中，并使得边缘加强柱10和钢筋桁架组合梁连接在一起。

如图1、2所示，所述端部内隔钢板12的板面与封边钢板13的板面平行，且端部内隔钢板12的两端分别与两侧的端部侧边钢板11内壁焊接固定；两块连接加强钢板14自上而下分别焊接固定在端部内隔钢板12、端部侧边钢板11和封边钢板13围成的区域中，从而端部侧边钢板11、端部内隔钢板12、封边钢板13和连接加强钢板14共同围成一个连接加强区域；所述耗能金属板50贴靠在连接加强区域的外侧，所述金属连接件51穿插在耗能金属板50与封边钢板13以及所述连接加强区域中。

如图4所示，所述耗能金属板50、封边钢板13以及端部内隔钢板12上均设有便于与金属连接件51连接的工艺孔；所述金属连接件51穿插在耗能金属板50、封边钢板13以及端部内隔钢板12上的工艺孔中，使得边缘加强柱10和钢筋桁架组合梁连接在一起。

如图1、2所示，所述钢骨架墙体结构单元20为由侧边钢板21和内隔钢板22构成的H型构件单元，所述内隔钢板22的板面与端部内隔钢板12的板面平行，所述侧边钢板21与相对应的端部侧边钢板11焊接固定在一起，且侧边钢板21的外侧板面与相对应的端部侧边钢板11的外侧板面相平齐；所述内隔钢板22上设置有便于混凝土60通过的通孔。

所述边缘加强柱的封边钢板13、端部内隔钢板12和端部侧边钢板11三者板厚的最小值大于内隔钢板22和侧边钢板21二者板厚的最大值，且差值至少为2mm；两块连接加强钢板14的位置分别与耗能金属板50的上、下端平齐，且连接加强钢板14板厚应大于等于端部封边钢板11或端部内隔钢板12二者板厚的最大值。

所述耗能金属板50的宽度不大于组合剪力墙的墙体厚度；耗能金属板50的厚度不小于8mm。

如图2所示，所述连接加强区域的沿着与钢筋桁架组合梁连接方向的腔室净宽度B1为80～150mm；所述端部侧边钢板11的沿着与钢筋桁架组合梁连接方向的宽度B2至少为连接加强区域的腔室净宽度B1的2倍。

如图1、3所示，所述钢筋桁架组合梁包括H型钢梁30和钢筋桁架楼承板40；所述H型钢梁30的朝向组合剪力墙的一端与耗能金属板50焊接在一起；所述钢筋桁架楼承板40设置在H型钢梁30的上翼板上；所述钢筋桁架楼承板40在其朝向组合剪力墙的一端设置有锚固金属板43，锚固金属板43的一端与所述封边钢板13焊接固定，另一端与H型钢梁30的上翼板焊接固定，所述钢筋桁架楼承板40的上弦纵向受力钢筋41和下弦纵向受力钢筋42的端头与锚固金属板43焊接固定。

下面结合工作过程对本实用新型的制备方法做详细说明。

组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点的制备方法包括如下步骤：

工厂加工制造：

a、在工厂中加工制造连接耗能节点的各个基本部件：端部侧边钢板11、端部内隔钢板12、封边钢板13、连接加强钢板14、侧边钢板21、内隔钢板22、锚固金属板43、耗能金属板50和金属连接件51，在内隔钢板22、端部内隔钢板12以及连接加强板14上开设椭圆形的通孔，并在封边钢板13、耗能金属板50和端部内隔钢板12上开设供金属连接件51穿过的工艺孔；

b、将两块侧边钢板21焊接于内隔钢板22上形成H型构件单元，根据设计要求焊接若干个H型构件单元；在节点位置处将连接加强钢板14焊接于封边钢板13和端部内隔钢板12上，然后将端部侧边钢板11焊接于封边钢板13和端部内隔钢板12上形成边缘加强柱；将若干个H型构件单元和边缘加强柱焊接形成组合剪力墙；

若组合剪力墙的另一端无钢筋桁架组合梁节点，即加工制造不含连接加强钢板14的边缘柱，并使封边钢板13、端部内隔钢板12和端部侧边钢板11的厚度与内隔钢板22和侧边钢板21厚度相等，然后将此组合剪力墙的另一端与边缘柱焊接在一起；

c、将耗能金属板50焊接于H型钢梁30的端部；

现场装配：

d、将组合剪力墙和焊有耗能金属板50的H型钢梁30吊装就位后，采用金属连接件51连接固定；

e、将锚固金属板43焊接于H型钢梁30的上翼板和封边钢板13上；

f、在H型钢梁30上铺设钢筋桁架楼承板40，将节点区的钢筋桁架楼承板40的上弦纵向受力钢筋41和下弦纵向受力钢筋42的端头采用对接焊缝熔透于锚固金属板43上，并在H型钢梁30上相应位置焊接抗剪连接件44；

g、分别向钢腔体结构单元的腔体中和钢筋桁架楼承板40上浇筑混凝土60，形成，组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点。

Claims (9)

1.一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：所述组合剪力墙为内部填充有混凝土(60)的钢腔体结构单元，所述钢腔体结构单元的端部设置有便于与钢筋桁架组合梁相连接的边缘加强柱(10)，所述钢筋桁架组合梁通过耗能金属板(50)和金属连接件(51)与所述边缘加强柱(10)连接而形成混合连接耗能节点。

2.根据权利要求1所述的一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：所述钢腔体结构单元包括钢骨架墙体结构单元(20)和边缘加强柱(10)；所述边缘加强柱(10)包括端部侧边钢板(11)、端部内隔钢板(12)、封边钢板(13)以及连接加强钢板(14)构成，所述端部侧边钢板(11)的一端与钢骨架墙体结构单元(20)固接，另一端与封边钢板(13)固接，从而钢骨架墙体结构单元(20)、端部侧边钢板(11)以及封边钢板(13)共同构成便于容纳混凝土(60)的腔体；所述端部内隔钢板(12)和连接加强钢板(14)固定设置在边缘加强柱(10)内部，且端部内隔钢板(12)和连接加强钢板(14)上均设置有便于混凝土(60)通过的通孔；所述耗能金属板(50)的一侧板面与钢筋桁架组合梁焊接固定，耗能金属板(50)的另一侧板面贴靠在所述封边钢板(13)上，所述金属连接件(51)穿插在耗能金属板(50)、封边钢板(13)以及所述边缘加强柱(10)中，并使得边缘加强柱(10)和钢筋桁架组合梁连接在一起。

3.根据权利要求2所述的一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：所述端部内隔钢板(12)的板面与封边钢板(13)的板面平行，且端部内隔钢板(12)的两端分别与两侧的端部侧边钢板(11)焊接固定；两块连接加强钢板(14)自上而下分别焊接固定在端部内隔钢板(12)、端部侧边钢板(11)和封边钢板(13)围成的区域中，从而端部侧边钢板(11)、端部内隔钢板(12)、封边钢板(13)和连接加强钢板(14)共同围成一个连接加强区域；所述金属连接件(51)穿插在耗能金属板(50)与封边钢板(13)以及所述连接加强区域中。

4.根据权利要求2所述的一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：所述耗能金属板(50)、封边钢板(13)以及端部内隔钢板(12)上均设有便于与金属连接件(51)连接的工艺孔；所述金属连接件(51)穿插在耗能金属板(50)、封边钢板(13)以及端部内隔钢板(12)上的工艺孔中，使得边缘加强柱(10)和钢筋桁架组合梁连接在一起。

5.根据权利要求2所述的一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：所述钢骨架墙体结构单元(20)为由侧边钢板(21)和内隔钢板(22)构成的H型构件单元，所述内隔钢板(22)的板面与端部内隔钢板(12)的板面平行，所述侧边钢板(21)与相对应的端部侧边钢板(11)焊接固定在一起，且侧边钢板(21)的外侧板面与相对应的端部侧边钢板(11)的外侧板面相平齐；所述内隔钢板(22)上设置有便于混凝土(60)通过的通孔。

6.根据权利要求5所述的一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：所述边缘加强柱的封边钢板(13)、端部内隔钢板(12)和端部侧边钢板(11)三者板厚的最小值大于内隔钢板(22)和侧边钢板(21)二者板厚的最大值，且差值至少为2mm；两块连接加强钢板(14)的位置分别与耗能金属板(50)的上、下端平齐，且连接加强钢板(14)板厚应大于等于端部封边钢板(11)或端部内隔钢板(12)二者板厚的最大值。

7.根据权利要求5所述的一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：耗能金属板(50)的宽度不大于组合剪力墙的墙体厚度；耗能金属板(50)的厚度不小于8mm。

8.根据权利要求3所述的一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：所述连接加强区域的沿着与钢筋桁架组合梁连接方向的腔室净宽度(B1)为80～150mm；所述端部侧边钢板(11)的沿着与钢筋桁架组合梁连接方向的宽度(B2)至少为连接加强区域的腔室净宽度(B1)的2倍。

9.根据权利要求5所述的一种组合剪力墙与钢筋桁架组合梁连接耗能节点，其特征在于：所述钢筋桁架组合梁包括H型钢梁(30)和钢筋桁架楼承板(40)；所述H型钢梁(30)的朝向组合剪力墙的一端与耗能金属板(50)焊接在一起；所述钢筋桁架楼承板(40)设置在H型钢梁(30)的上翼板上；所述钢筋桁架楼承板(40)在其朝向组合剪力墙的一端设置有锚固金属板(43)，锚固金属板(43)的一端与所述封边钢板(13)焊接固定，另一端与H型钢梁(30)的上翼板焊接固定，所述钢筋桁架楼承板(40)的上弦纵向受力钢筋(41)和下弦纵向受力钢筋(42)的端头与锚固金属板(43)焊接固定。