CN218116838U - 一种重力柱-混凝土剪力墙结构体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重力柱‑混凝土剪力墙结构体系，旨在提供一种能够有效减小重力柱承受水平荷载，从而使重力柱在满足承载力需求的情况下，减小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求的建筑结构的重力柱‑混凝土剪力墙结构体系。重力柱‑混凝土剪力墙结构体系包括重力柱、剪力墙及墙柱连接钢梁，墙柱连接钢梁用于连接重力柱与剪力墙，墙柱连接钢梁的一端通过第一连接结构与重力柱连接，第一连接结构由柱连接件及连接螺栓组成，柱连接件固定在重力柱上；墙柱连接钢梁的另一端通过第二连接结构与剪力墙相连接，第二连接结构由墙连接件及连接螺栓组成，墙连接件固定在剪力墙上。

Description

一种重力柱-混凝土剪力墙结构体系

技术领域

本实用新型涉及一种建筑结构，具体涉及一种建筑结构的重力柱-混凝土剪力墙结构体系。

背景技术

随着建筑技术不断发展，框架剪力墙结构体系在工程中得到广泛应用。传统框架剪力墙中的框架柱不仅要承受竖向荷载，还要承受水平荷载(风荷载和地震作用)。目前这种框架剪力墙结构体系存在以下不足，由于框架剪力墙结构体系中的框架柱不仅要承受竖向荷载，还要承受水平荷载，因而框架柱的截面较大，截面宽通常不小于300mm,建筑墙宽通常为200mm，这使得框架柱将突出到建筑墙体的外侧，影响建筑美观及功能布局，并且对后期平面功能与布局改造的约束较大；而随着时代的发展，建筑对功能布局空间的要求越来越高，期望框架柱不突出墙体。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其能够有效减小重力柱承受水平荷载，从而使重力柱在满足承载力需求的情况下，减小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求。

本实用新型的技术方案是：

一种重力柱-混凝土剪力墙结构体系，包括重力柱、剪力墙及墙柱连接钢梁，墙柱连接钢梁用于连接重力柱与剪力墙，墙柱连接钢梁的一端通过第一连接结构与重力柱连接，第一连接结构由柱连接件及连接螺栓组成，柱连接件固定在重力柱上，该第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与墙柱连接钢梁；墙柱连接钢梁的另一端通过第二连接结构与剪力墙相连接，第二连接结构由墙连接件及连接螺栓组成，墙连接件固定在剪力墙上，该第二连接结构的连接螺栓连接墙连接件与墙柱连接钢梁。

与现有技术的框架剪力墙结构体系中的“梁柱”采用钢筋混凝土一体浇筑成型的结构存在，剪力墙和梁受到的水平荷载将直接传递到柱上，使得柱即要承受竖向荷载，又要承受水平荷载相比；本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系中，墙柱连接钢梁与重力柱的节点通过第一连接结构的柱连接件及连接螺栓相连接，墙柱连接钢梁与剪力墙的节点通过第二连接结构的墙连接件及连接螺栓相连接，墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙支架所采用的这种螺栓连接结构，在建筑结构领域中被称为节点铰接连接结构，这种螺栓连接结构中由于墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙之间没有焊接为一体，在受到水平荷载时，其能够发生微小的形变，以使大部分水平荷载通过梁和楼板直接传递到剪力墙上，以有效的减小重力柱的刚度和承载力需求，使重力柱在满足承载力需求的情况下，减小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求。同时，由于本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系中，能够有效减小重力柱承受水平荷载(风荷载和地震作用)，因其可以有效减小重力柱承受的地震力分配，还可以降低重力柱抗震等级要求。另外，墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙支架所采用的这种螺栓连接结构，现场安装方便，节约施工工期，间接节约造价成本。

作为优选，重力柱为钢柱，所述柱连接件通过安装螺栓或焊接与钢柱相连接。采用钢柱作为重力柱有利于进一步缩小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求。

作为另一种优选，重力柱为钢筋混泥土柱，所述柱连接件包括预埋设在钢筋混泥土柱内的柱内锚筋、固定在柱内锚筋的一端部的柱内端板及固定在柱内端板上的柱连接板，所述柱连接板中至少有部分位于钢筋混泥土柱的外侧。

作为优选，墙连接件包括预埋设在剪力墙内的墙内锚筋、固定在墙内锚筋的一端部的预埋端板及固定在预埋端板上的墙连接板，所述墙连接板中至少有部分位于剪力墙的外侧。如此，保证墙连接件与剪力墙的连接可靠性。

作为优选，还包括柱间连接钢梁，柱间连接钢梁用于连接两根重力柱，柱间连接钢梁的两端均通过第一连接结构与对应的重力柱连接，该第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与柱间连接钢梁。柱间连接钢梁与重力柱的节点通过第一连接结构的柱连接件及连接螺栓相连接，在建筑结构领域中被称为节点铰接连接结构，这种螺栓连接结构中由于墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙之间没有焊接为一体，在受到水平荷载时，其能够发生微小的形变，以使大部分水平荷载通过梁和楼板直接传递到剪力墙上，从而能够有效减小重力柱承受水平荷载，以有效的减小重力柱的刚度和承载力需求，使重力柱在满足承载力需求的情况下，减小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求。同时，由于本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系中，能够有效减小重力柱承受水平荷载(风荷载和地震作用)，因其可以有效减小重力柱承受的地震力分配，还可以降低重力柱抗震等级要求。

作为优选，柱间连接钢梁为H型钢，该H型钢的腹板呈竖直分布，第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与H型钢的腹板。

作为优选，墙柱连接钢梁为H型钢，H型钢的腹板呈竖直分布，第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与H型钢的腹板，第二连接结构的连接螺栓连接墙连接件与H型钢的腹板。

作为优选，第一连接结构的连接螺栓为一根或多根，所述第二连接结构的连接螺栓为一根或多根。

作为优选，当剪力墙的剪跨比λ>2.5时，

剪跨比λ≤2.5时，

其中，剪跨比λ＝M^c/V^ch_w0，

式中，

M^c为墙肢弯矩计算值；

V^c为墙肢剪力计算值；

V为剪力墙墙肢截面的剪力设计值；

γRE为剪力墙承载力抗震调整系数；

f_c为混凝土轴心抗压强度设计值；

b_w为剪力墙截面宽度；

h_w0为剪力墙截面有效高度；

βc为混凝土强度影响系数。

本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的设计方法中的剪力墙设计方法，其可以保证剪力墙承受竖向荷载和承受水平荷载的能力。

作为优选，钢柱的设计强度为

且钢柱的设计强度小于等于f1，f1为钢柱的抗拉强度设计值，

式中，

N为钢柱截面在重力荷载作用下的压力设计值；

A_n为钢柱截面积；

M_x，M_y为钢柱同一截面处绕x轴的弯矩设计值，绕y轴的弯矩设计值；

W_nx，W_ny为对x轴净截面模量，对y轴的净截面模量；

γ_x，γ_y为对x轴的截面塑性发展系数，对y轴的截面塑性发展系数。

本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的设计方法中的钢柱设计方法，其可以保证钢柱强度，进而保证钢柱承受竖向荷载的能力。

作为优选，墙柱连接钢梁的设计强度为

且墙柱连接钢梁的设计强度小于等于f2，f2为墙柱连接钢梁的抗弯强度设计值，

式中，

M_x，M_y为墙柱连接钢梁同一截面处绕x轴的弯矩设计值，绕y轴的弯矩设计值；

W_nx，W_ny为对x轴的净截面模量，对y轴的净截面模量；

γ_x，γ_y为对x轴的截面塑性发展系数，对y轴的截面塑性发展系数。

本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的设计方法中的墙柱连接钢梁设计方法，其可以保证墙柱连接钢梁的强度，进而保证墙柱连接钢梁承受竖向荷载和承受水平荷载的能力。

本实用新型的有益效果是：

其一，能够有效减小重力柱承受水平荷载，从而使重力柱在满足承载力需求的情况下，减小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求。

其二，可以有效减小重力柱承受的地震力分配，还可以降低重力柱抗震等级要求。

其三，墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙支架所采用的这种螺栓连接结构，现场安装方便，节约施工工期，间接节约造价成本。

附图说明

图1是本实用新型的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的一种结构示意图。

图2是本实用新型的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的另一种结构示意图。

图3是本实用新型的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的墙柱连接钢梁处的一种局部结构示意图。

图4是本实用新型的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的墙柱连接钢梁处的一种局部结构示意图。

图中：

重力柱1；

剪力墙2；

墙柱连接钢梁3；

柱间连接钢梁4；

第一连接结构5，柱连接件5.1；

第二连接结构6，墙内锚筋6.1，预埋端板6.2，墙连接板6.3。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

具体实施例一，如图1、图2、图3所示，一种重力柱-混凝土剪力墙结构体系，包括重力柱1、剪力墙2及墙柱连接钢梁3。墙柱连接钢梁用于连接重力柱与剪力墙。墙柱连接钢梁3的一端通过第一连接结构5与重力柱连接。第一连接结构5由柱连接件5.1及连接螺栓组成。柱连接件固定在重力柱上，该第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与墙柱连接钢梁。第一连接结构的连接螺栓为一根或多根，本实施例中，第一连接结构的连接螺栓为多根。墙柱连接钢梁3的另一端通过第二连接结构6与剪力墙2相连接。第二连接结构由墙连接件及连接螺栓组成，墙连接件固定在剪力墙上。该第二连接结构的连接螺栓连接墙连接件与墙柱连接钢梁。第二连接结构的连接螺栓为一根或多根。本实施例中，第二连接结构的连接螺栓为多根。

与现有技术的框架剪力墙结构体系中的“梁柱”采用钢筋混凝土一体浇筑成型的结构存在，剪力墙和梁受到的水平荷载将直接传递到柱上，使得柱即要承受竖向荷载，又要承受水平荷载相比；本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系中，墙柱连接钢梁与重力柱的节点通过第一连接结构的柱连接件及连接螺栓相连接，墙柱连接钢梁与剪力墙的节点通过第二连接结构的墙连接件及连接螺栓相连接，墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙支架所采用的这种螺栓连接结构，在建筑结构领域中被称为节点铰接连接结构，这种螺栓连接结构中由于墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙之间没有焊接为一体，在受到水平荷载时，其能够发生微小的形变，以使大部分水平荷载通过梁和楼板直接传递到剪力墙上，从而能够有效减小重力柱承受水平荷载，以有效的减小重力柱的刚度和承载力需求，使重力柱在满足承载力需求的情况下，减小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求。同时，由于本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系中，能够有效减小重力柱承受水平荷载(风荷载和地震作用)，因其可以有效减小重力柱承受的地震力分配，还可以降低重力柱抗震等级要求。另外，墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙支架所采用的这种螺栓连接结构，现场安装方便，节约施工工期，间接节约造价成本。

同一层的剪力墙间设置钢筋混凝土梁，并通过钢筋混凝土梁将同一层的各剪力墙连接为一体。

墙连接件包括预埋设在剪力墙内的墙内锚筋6.1、固定在墙内锚筋的一端部的预埋端板6.2及固定在预埋端板上的墙连接板6.3。墙连接板中至少有部分位于剪力墙的外侧。如此，保证墙连接件与剪力墙的连接可靠性。

墙柱连接钢梁3为H型钢，该H型钢的腹板呈竖直分布。第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与H型钢的腹板。第二连接结构的连接螺栓连接墙连接件与H型钢的腹板，本实施例中，墙连接板呈竖直分布，墙连接板位于H型钢的上下两翼缘板之间，墙连接板紧靠H型钢的腹板，第二连接结构的连接螺栓连接墙连接板与H型钢的腹板。

具体实施例二，本实施例的其余结构参照具体实施例一，其不同之处在于，本实施例中，如图3、图4所示，重力柱1为钢柱，柱连接件5通过安装螺栓或焊接与钢柱相连接，该实施方式中，柱连接件5通过焊接与钢柱相连接。采用钢柱作为重力柱有利于进一步缩小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求。钢柱为钢管柱，例如方形钢管柱或圆形钢管柱。该实施方式中，柱连接件为竖直分布的柱连接板，柱连接板位于H型钢的上下两翼缘板之间，柱连接板紧靠H型钢的腹板。

具体实施例三，本实施例的其余结构参照具体实施例一，其不同之处在于，本实施例中，重力柱为钢筋混泥土柱(图中未示出)。柱连接件包括预埋设在钢筋混泥土柱内的柱内锚筋、固定在柱内锚筋的一端部的柱内端板及固定在柱内端板上的柱连接板。柱连接板中至少有部分位于钢筋混泥土柱的外侧。柱连接板呈竖直分布。该实施方式中，墙柱连接钢梁与位于钢筋混泥土柱外侧的柱连接板连接。

具体实施例四，本实施例的其余结构参照具体实施例一或具体实施例二或具体实施例三，其不同之处在于，

如图4所示，一种重力柱-混凝土剪力墙结构体系，还包括柱间连接钢梁4。柱间连接钢梁用于连接两根重力柱1。柱间连接钢梁的两端均通过第一连接结构5与对应的重力柱连接，该第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与柱间连接钢梁。柱间连接钢梁与重力柱的节点通过第一连接结构的柱连接件及连接螺栓相连接，在建筑结构领域中被称为节点铰接连接结构，这种螺栓连接结构中由于墙柱连接钢梁与重力柱以及墙柱连接钢梁与剪力墙之间没有焊接为一体，在受到水平荷载时，其能够发生微小的形变，以使大部分水平荷载通过梁和楼板直接传递到剪力墙上，从而能够有效减小重力柱承受水平荷载，以有效的减小重力柱的刚度和承载力需求，使重力柱在满足承载力需求的情况下，减小重力柱的横截面尺寸，有利于使重力柱隐藏在建筑墙体，以满足建筑功能布局需求。同时，由于本方案的重力柱-混凝土剪力墙结构体系中，能够有效减小重力柱承受水平荷载(风荷载和地震作用)，因其可以有效减小重力柱承受的地震力分配，还可以降低重力柱抗震等级要求。

本实施例中，柱间连接钢梁为H型钢，该H型钢的腹板呈竖直分布。第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与H型钢的腹板。

具体实施例五，本实施例的其余结构参照具体实施例一或具体实施例二或具体实施例三或具体实施例四，其不同之处在于，

当剪力墙的剪跨比λ>2.5时，

剪跨比λ≤2.5时，

其中，剪跨比λ＝M^c/V^ch_w0，

式中，

M^c为墙肢弯矩计算值；

V^c为墙肢剪力计算值；

V为剪力墙墙肢截面的剪力设计值；

γRE为剪力墙承载力抗震调整系数；

f_c为混凝土轴心抗压强度设计值；

b_w为剪力墙截面宽度；

h_w0为剪力墙截面有效高度；

βc为混凝土强度影响系数。

本实施例的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的设计方法中的剪力墙设计方法，其可以保证剪力墙承受竖向荷载和承受水平荷载的能力。

进一步的，本实施例中，重力柱-混凝土剪力墙结构体系中的剪力墙的抗震等级按现有技术中的剪力墙结构体系提高一级确定。

具体实施例六，本实施例的其余结构参照具体实施例一或具体实施例二或具体实施例四或具体实施例五，其不同之处在于，

钢柱的设计强度为

且钢柱的设计强度小于等于f1，f1为钢柱的抗拉强度设计值，

式中，

N为钢柱截面在重力荷载作用下的压力设计值；

A_n为钢柱截面积；

M_x，M_y为钢柱同一截面处绕x轴的弯矩设计值，绕y轴的弯矩设计值；

W_nx，W_ny为对x轴净截面模量，对y轴的净截面模量；

γ_x，γ_y为对x轴的截面塑性发展系数，对y轴的截面塑性发展系数。

现有技术中的框架-剪力墙结构体系的弯矩由剪切变形及弯曲变形引起，本实施例的重力柱-混凝土剪力墙结构弯矩仅由弯曲变形引起，其数值很小。本实施例的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的设计方法中的钢柱设计方法，其可以保证钢柱强度，进而保证钢柱承受竖向荷载的能力。

具体实施例七，本实施例的其余结构参照具体实施例一或具体实施例二或具体实施例三或具体实施例四或具体实施例五或具体实施例六，其不同之处在于，

墙柱连接钢梁的设计强度为

且墙柱连接钢梁的设计强度小于等于f2，f2为墙柱连接钢梁的抗弯强度设计值，

式中，

M_x，M_y为墙柱连接钢梁同一截面处绕x轴的弯矩设计值，绕y轴的弯矩设计值；

W_nx，W_ny为对x轴的净截面模量，对y轴的净截面模量；

γ_x，γ_y为对x轴的截面塑性发展系数，对y轴的截面塑性发展系数。

本实施例的重力柱-混凝土剪力墙结构体系的设计方法中的墙柱连接钢梁设计方法，其可以保证墙柱连接钢梁的强度，进而保证墙柱连接钢梁承受竖向荷载和承受水平荷载的能力。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种重力柱-混凝土剪力墙结构体系，包括重力柱、剪力墙及墙柱连接钢梁，墙柱连接钢梁用于连接重力柱与剪力墙，其特征是，墙柱连接钢梁的一端通过第一连接结构与重力柱连接，第一连接结构由柱连接件及连接螺栓组成，柱连接件固定在重力柱上，该第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与墙柱连接钢梁；墙柱连接钢梁的另一端通过第二连接结构与剪力墙相连接，第二连接结构由墙连接件及连接螺栓组成，墙连接件固定在剪力墙上，该第二连接结构的连接螺栓连接墙连接件与墙柱连接钢梁。

2.根据权利要求1所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，所述重力柱为钢柱，所述柱连接件通过安装螺栓或焊接与钢柱相连接。

3.根据权利要求1所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，所述重力柱为钢筋混泥土柱，所述柱连接件包括预埋设在钢筋混泥土柱内的柱内锚筋、固定在柱内锚筋的一端部的柱内端板及固定在柱内端板上的柱连接板，所述柱连接板中至少有部分位于钢筋混泥土柱的外侧。

4.根据权利要求1或2或3所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，所述墙连接件包括预埋设在剪力墙内的墙内锚筋、固定在墙内锚筋的一端部的预埋端板及固定在预埋端板上的墙连接板，所述墙连接板中至少有部分位于剪力墙的外侧。

5.根据权利要求1或2或3所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，还包括柱间连接钢梁，柱间连接钢梁用于连接两根重力柱，柱间连接钢梁的两端均通过第一连接结构与对应的重力柱连接，该第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与柱间连接钢梁。

6.根据权利要求5所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，所述柱间连接钢梁为H型钢，该H型钢的腹板呈竖直分布，第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与H型钢的腹板。

7.根据权利要求1或2或3所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，所述墙柱连接钢梁为H型钢，H型钢的腹板呈竖直分布，第一连接结构的连接螺栓连接柱连接件与H型钢的腹板，第二连接结构的连接螺栓连接墙连接件与H型钢的腹板。

8.根据权利要求1或2或3所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，当剪力墙的剪跨比λ>2.5时，

剪跨比λ≤2.5时，

其中，剪跨比λ＝M^c/V^ch_w0，

式中，

M^c为墙肢弯矩计算值；

V^c为墙肢剪力计算值；

V为剪力墙墙肢截面的剪力设计值；

γRE为剪力墙承载力抗震调整系数；

f_c为混凝土轴心抗压强度设计值；

b_w为剪力墙截面宽度；

h_w0为剪力墙截面有效高度；

βc为混凝土强度影响系数。

9.根据权利要求2所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，所述钢柱的设计强度为

且钢柱的设计强度小于等于f1，f1为钢柱的抗拉强度设计值，

式中，

N为钢柱截面在重力荷载作用下的压力设计值；

A_n为钢柱截面积；

M_x，M_y为钢柱同一截面处绕x轴的弯矩设计值，绕y轴的弯矩设计值；

W_nx，W_ny为对x轴净截面模量，对y轴的净截面模量；

γ_x，γ_y为对x轴的截面塑性发展系数，对y轴的截面塑性发展系数。

10.根据权利要求1或2或3所述的重力柱-混凝土剪力墙结构体系，其特征是，所述墙柱连接钢梁的设计强度为

且墙柱连接钢梁的设计强度小于等于f2，f2为墙柱连接钢梁的抗弯强度设计值，

式中，

M_x，M_y为墙柱连接钢梁同一截面处绕x轴的弯矩设计值，绕y轴的弯矩设计值；

W_nx，W_ny为对x轴的净截面模量，对y轴的净截面模量；

γ_x，γ_y为对x轴的截面塑性发展系数，对y轴的截面塑性发展系数。

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