底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆的製作方法

2023-12-03 14:15:16

專利名稱：底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，是一種應用於高層建築的組合剪力牆，屬於建築工程領域。
背景技術：
高層建築是近現代經濟發展和科學進步的產物。剪力牆和由剪力牆組成的筒體是高層建築抗震的核心部分，由於高層建築需要有較大的側向剛度，因此設計中，抗側力結 構的設計是關鍵，剪力牆作為主要的抗側力構件之一，它在地震作用下的工作性能對整個結構的安全性能有著至關重要的作用。高層建築底部構件通常要承受較大的水平荷載和豎向荷載，因此現代高層建築的發展對剪力牆構件的性能提出了更高的要求。由於追求個性化的大型複雜高層建築的日益增多，我們對剪力牆結構抗震性能的要求也越來越高。現有的普通鋼筋混凝土剪力牆在地震作用下延性較差，容易發生脆性破壞，這對整個結構的抗震性能十分不利。鋼-混凝土組合剪力牆將鋼筋混凝土結構和鋼結構組合起來，能夠彌補各自的缺點，更好地發揮它們的優勢，使結構擁有較大的承載力和剛度，具有更好的延性和耗能能力。由於高層建築一般都需要有較大的抗側剛度，因此剪力牆的設計必須要考慮抗側力的設計，同時也應滿足抗震設防的要求。內藏鋼板混凝土組合剪力牆是一種經濟有效的新型抗側力體系，既滿足了抗側剛度的要求，又滿足了延性性能的要求。目前，在剪力牆研究領域中，多集中在對普通鋼筋混凝土剪力牆的研究，對內藏鋼板混凝土組合剪力牆的研究相對還比較少，對其抗震性能以及構造措施的研究還不夠深入，對其內部材料抗震耗能能力沒有進行深入的挖掘。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是充分發揮邊框柱和內藏鋼板剪力牆的抗震性能，提高其延性和抗震耗能能力。本實用新型為了解決這一問題，提出了一種底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆。本實用新型採用的技術方案是底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其特徵在於所述剪力牆包括型鋼混凝土疊合邊框柱、軟鋼耗能鋼板和剪力牆牆板，剪力牆牆板中設置有剪力牆鋼板，在剪力牆鋼板的兩側的剪力牆牆板中設置有由橫向分布鋼筋和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網，鋼筋網之間用拉接鋼筋相互拉接；型鋼混凝土疊合邊框柱設置於剪力牆牆板兩端並與中間的剪力牆鋼板連接為一體；型鋼混凝土疊合邊框柱中的型鋼的底部外側疊合設置有軟鋼耗能鋼板，軟鋼耗能鋼板伸進下部的地面或者基礎頂面並與其錨固。其錨固長度應符合設計的要求。所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，型鋼混凝土疊合邊框柱為矩形、圓形或桌球拍形截面。[0009]所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，型鋼混凝土疊合邊框柱中的軟鋼耗能鋼板高出地面或者基礎頂面的高度為1.0h，其中，h為矩形型鋼混凝土疊合邊框柱的長邊尺寸或者圓形型鋼混凝土疊合邊框柱的直徑。這一設置加強了內藏鋼板混凝土組合剪力牆的邊框柱塑性鉸域，使邊框柱具有更好的延性性能，延緩或避免剪力牆邊框柱底部的破壞，提高其抗震承載能力和耗能能力。所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，型鋼混凝土疊合邊框柱中的型鋼為鋼管或鋼骨。 所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，軟鋼耗能鋼板的厚度大於等於型鋼混凝土疊合邊框柱中的鋼管或鋼骨的壁厚。所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，剪力牆鋼板為單層或雙層。所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，剪力牆鋼板上設置有與拉接鋼筋對應穿過的孔。孔的數量和直徑應根據實際工程的需要設置，應使拉結鋼筋順利穿過。所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，在軟鋼耗能鋼板和型鋼混凝土疊合邊框柱內部的型鋼相對應疊加的位置雙向開設有螺栓孔，並通過螺栓相互連接，軟鋼耗能鋼板上的螺栓孔直徑稍大於螺栓的直徑，螺栓的直徑不小於軟鋼耗能鋼板和型鋼的厚度；螺栓孔的數量應根據實際工程需要設置，而且不少於兩排，每排螺栓孔的水平和豎向間距均不大於200mm，以保證軟鋼耗能鋼板和內部型鋼接觸緊密，使螺栓能夠順利穿過內部型鋼和軟鋼耗能鋼板且減小對同一水平截面的削弱；軟鋼耗能鋼板和內部型鋼通過螺栓連接，並且形成一定的預壓力。上述底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆的作法，製作順序如下I)按照要求製作軟鋼耗能鋼板、剪力牆鋼板以及型鋼混凝土疊合邊框柱的型鋼，並在軟鋼耗能鋼板和構成型鋼混凝土疊合邊框柱的型鋼上預留螺栓孔，在剪力牆鋼板上預留箍筋穿孔和拉接鋼筋穿孔；2)焊接型鋼以使其形成邊框柱的鋼骨架，將製作好的軟鋼耗能鋼板疊合設置在型鋼(I)底部外側，用螺栓將其連接為一體；3)將剪力牆鋼板和邊框柱型鋼焊接在一起；4)綁紮鋼混凝土疊合邊框柱的豎向鋼筋和箍筋以及位於剪力牆鋼板兩側的橫向分布鋼筋和縱向分布鋼筋，綁紮拉接鋼筋，形成鋼筋網；5)在鋼筋網外側預留一定的保護層厚度，支模板； 6)在模板內灌注混凝土，成型後即為底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力
工回o上述型鋼混凝土的雙重疊合是指(I):外貼軟鋼耗能鋼板和型鋼混凝土疊合邊框柱中型鋼的疊合和(2):型鋼和外側鋼筋混凝土柱的疊合。本實用新型的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，在鋼板混凝土組合剪力牆澆築混凝土以後，對於邊框柱而言，底部軟鋼耗能鋼板與邊框柱鋼板的連接部位的剛度相對於混凝土的剛度較弱，形成了內剛外柔的結構，這種結構有利於在地震作用下的耗能能力，能夠充分發揮軟鋼耗能鋼板和內部鋼板的耗能能力，使邊框柱在地震作用下表現出更優異的性能，進而提高整個鋼板剪力牆的抗震性能。本實用新型的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆,剪力牆內部高強度鋼板可以承受較大的荷載作用，節約鋼材，但在罕遇地震作用下，反覆大變形容易使其斷裂破壞。在低周反覆荷載作用下的試驗研究表明，鋼板混凝土組合剪力牆的破壞，主要在於根部鋼板的屈服、屈曲和斷裂破壞。有益效果與普通鋼筋混凝土剪力牆相比，本實用新型具有以下優點在多遇地震作用下，鋼板混凝土組合剪力牆受力較小，此時底部軟鋼耗能鋼板和內部鋼板在螺栓作用下摩擦耗能；它不僅提高了其摩擦耗能能力，而且使軟鋼耗能鋼板和內部鋼板連為一體，其整體工作性能好，剛度大，強度也大；在罕遇地震作用下，螺栓受剪損傷嚴重，其聯繫作用減弱，共同工作性能退化，它們開始各自充分發揮其延性和耗能作用，結構總體剛度減小，自振周期變長，地震作用減小，在鋼板混凝土組合剪力牆底部增加軟鋼耗能鋼板後，相當於增加了一道抗震防線，提高了結構的安全性。 在鋼板混凝土組合剪力牆根部塑性鉸域外側加設軟鋼耗能鋼板後，外側軟鋼耗能鋼板首先屈服，消耗地震輸入結構的能量，直至破壞都可以發揮其抗力和延性作用，起到了防止和延緩高強度鋼板的過早損傷和破壞的作用。本實用新型的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其承載能力有較大的提高，底部剪切滑移破壞減輕，具有良好的後期抗震性能，提高了剪力牆的抗震耗能能力，也就提高了結構的整體抗震能力，當建築物遭遇強烈地震時，可減輕其震害，防止其發生倒塌破壞。

圖I是邊框柱為矩形鋼管混凝土疊合柱的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆的平面示意圖；圖2是邊框柱為圓形鋼管混凝土疊合柱的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆的平面示意圖；圖3是圖I和圖2的A-A剖面圖；圖4是圖I和圖2的B-B剖面圖；圖5-圖7是圖I中矩形疊合柱邊框的其它結構形式；圖8-圖10是圖2中圓形疊合柱邊框的其它結構形式；其中1-型鋼，2-軟鋼耗能鋼板，3-剪力牆鋼板，4-橫向分布鋼筋，5-縱向分布鋼筋，6-拉接鋼筋，7-豎向鋼筋，8-箍筋，9-地面或者基礎頂面。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型做進一步說明實施例I如圖1、3、4所示，本實用新型的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，包括型鋼混凝土疊合邊框柱、軟鋼耗能鋼板2和剪力牆牆板，剪力牆牆板中設置有剪力牆鋼板3，在剪力牆鋼板3的兩側的剪力牆牆板中設置有由橫向分布鋼筋4和縱向分布鋼筋5組成的鋼筋網，鋼筋網之間用拉接鋼筋6相互拉接；型鋼混凝土疊合邊框柱設置於剪力牆牆板兩端並與中間的剪力牆鋼板3連接為一體；型鋼混凝土疊合邊框柱中的型鋼I的底部外側疊合設置有軟鋼耗能鋼板2，軟鋼耗能鋼板2伸進下部的地面或者基礎頂面9並與其錨固。其中，型鋼混凝土疊合邊框柱為矩形截面，型鋼混凝土疊合邊框柱中的軟鋼耗能鋼板2高出地面或者基礎頂面9的高度為I. Oh，其中，h為矩形型鋼混凝土疊合邊框柱的長邊尺寸或者圓形型鋼混凝土疊合邊框柱的直徑。型鋼混凝土疊合邊框柱中的型鋼I為鋼骨。軟鋼耗能鋼板2的厚度大於等於型鋼混凝土疊合邊框柱中的鋼骨的壁厚。剪力牆鋼板3為雙層。剪力牆鋼板3上設置有與拉接鋼筋6對應穿過的孔。在軟鋼耗能鋼板2和型鋼混凝土疊合邊框柱內部的型鋼I相對應疊加的位置雙向開設有螺栓孔，並通過螺栓相互連接，軟 鋼耗能鋼板2上的螺栓孔直徑稍大於螺栓的直徑，螺栓的直徑不小於軟鋼耗能鋼板2和型鋼I的厚度；螺栓孔的數量應根據實際工程需要設置，而且不少於兩排，每排螺栓孔的水平和豎向間距均不大於200mm。本實施例中的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆可以按如下方法製作I)按照要求製作軟鋼耗能鋼板2、剪力牆鋼板3以及型鋼混凝土疊合邊框柱的型鋼1，並在軟鋼耗能鋼板2和構成型鋼混凝土疊合邊框柱的型鋼I上預留螺栓孔，在剪力牆鋼板3上預留箍筋穿孔和拉接鋼筋穿孔；2)焊接型鋼以使其形成邊框柱的鋼骨架，將製作好的軟鋼耗能鋼板2疊合設置在型鋼I底部外側，用螺栓將其連接為一體；3)將剪力牆鋼板3和邊框柱型鋼I焊接在一起；4)綁紮鋼混凝土疊合邊框柱的豎向鋼筋7和箍筋8以及位於剪力牆鋼板3兩側的橫向分布鋼筋4和縱向分布鋼筋5，綁紮拉接鋼筋6，形成鋼筋網；5)在鋼筋網外側預留一定的保護層厚度，支模板；6)在模板內灌注混凝土，成型後即為底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力
工回o實施例2底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆及作法的另一種結構形式如圖2、圖3和圖4所示，其邊框柱為圓形截面鋼管混凝土柱，其它結構形式和製作方法和實施例I基本相同。實施例3底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆及作法的其它結構形式如圖5-圖10所示，其邊框柱分別為圓形或矩形截面，型鋼I分別為工字鋼、圓鋼管或方鋼管，其它結構形式和製作方法和實施例I基本相同。以上是本實用新型的典型實施例，本實用新型的實施不限於此。
權利要求1.底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其特徵在於所述剪力牆包括型鋼混凝土疊合邊框柱、軟鋼耗能鋼板(2)和剪力牆牆板，剪力牆牆板中設置有剪力牆鋼板(3 )，在剪力牆鋼板(3 )的兩側的剪力牆牆板中設置有由橫向分布鋼筋(4 )和縱向分布鋼筋(5)組成的鋼筋網，鋼筋網之間用拉接鋼筋(6)相互拉接；型鋼混凝土疊合邊框柱設置於剪力牆牆板兩端並與中間的剪力牆鋼板(3)連接為一體；型鋼混凝土疊合邊框柱中的型鋼(I)的底部外側疊合設置有軟鋼耗能鋼板(2)，軟鋼耗能鋼板(2)伸進下部的地面或者基礎頂面(9)並與其錨固。
2.如權利要求I所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其特徵在於型鋼混凝土疊合邊框柱為矩形、圓形或桌球拍形截面。
3.如權利要求2所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其特徵在於型鋼混凝土疊合邊框柱中的軟鋼耗能鋼板(2)高出地面或者基礎頂面(9)的高度為I. Oh,其中，h為矩形型鋼混凝土疊合邊框柱的長邊尺寸或者圓形型鋼混凝土疊合邊框柱的直徑。
4.如權利要求I所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其特徵在於型鋼混凝土疊合邊框柱中的型鋼(I)為鋼管或鋼骨。
5.如權利要求4所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其特徵在於軟鋼耗能鋼板(2)的厚度大於等於型鋼混凝土疊合邊框柱中的鋼管或鋼骨的壁厚。
6.如權利要求I所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其特徵在於剪力牆鋼板(3)為單層或雙層。
7.如權利要求I所述的底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，其特徵在於剪力牆鋼板(3)上設置有與拉接鋼筋(6)對應穿過的孔。
專利摘要本實用新型涉及一種底部雙重疊合型鋼混凝土邊框內藏鋼板剪力牆，由型鋼混凝土疊合邊框柱、軟鋼耗能鋼板和剪力牆鋼板組成。其是外貼軟鋼耗能鋼板和鋼管混凝土柱的疊合以及鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土柱的疊合的雙重疊合柱；是鋼筋和混凝土的組合、鋼板和混凝土的組合、型鋼混凝土邊框柱和鋼板剪力牆的組合的多重組合體。本實用新型的剪力牆比現有剪力牆的初始剛度大、承載能力高、承載力和剛度衰減慢、整體抗震耗能性能好，後期抗震性能相對穩定，底部剪切滑移破壞較輕，加設軟鋼套管後，外側軟鋼套管首先屈服，消耗地震輸入結構的能量，直至破壞都可以發揮其抗力和延性作用，起到了防止和延緩高強度鋼板的過早損傷和破壞。
文檔編號E04B2/56GK202380606SQ20112048222
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者惠存, 曹萬林, 王智慧 申請人:北京工業大學