CN107761997A - 一种装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构及方法。包括上墙体、下墙体，所述上墙体与下墙体之间的端部相对衔接；在上墙体与下墙体的衔接端，分别贯穿有呈横向分布的螺栓孔阵列，通过连接件与螺栓孔阵列配合，将上墙体与下墙体衔接固定连接。相对于传统的焊接工艺，本连接结构采用两块条形连接板及若干螺栓构成；可在施工现场操作，便于装配，螺栓连接也比现场焊接质量的控制更为方便；而且其连接紧密，受力性能好，耐疲劳，抗震性能好，能直接承受动力荷载，保证了连接构件的整体性。其结合面能传递压力、剪力及弯矩，使两者有效地连为一体。

Description

一种装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构及方法
技术领域
本发明涉及建筑构件之间的连接结构，尤其涉及一种装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构及方法。
背景技术
随着我国经济和科技的快速发展，为转变经济发展方式和建设资源节约型、环境友好型社会，政府和建筑行业积极推动现代建筑产业化，装配整体式剪力墙结构以其高度机械化、工厂化施工模式逐渐赢得了建筑行业的认同。与此同时，我国是世界钢铁产量最大的国家。2016年，中国钢材产量达11亿吨位居世界第一。钢产量过剩不仅仅影响了国家经济发展，而且造成了资源的浪费。如何将过剩的钢材合理利用，已经成为国家重大发展战略之一。
钢材是一种延性好的材料，钢结构构件具有强度高、重量轻和施工速度快等优点。钢板混凝土组合剪力墙能够充分发挥混凝土结构抗侧刚度大和钢结构延性好的优势，避免钢筋混凝土剪力墙结构延性差、耗能差和钢结构抗侧能力弱、易局部屈曲等缺点，比普通混凝土剪力墙具有更高的承载力和更好的延性。
然而，传统的钢板混凝土组合剪力墙在施工现场通过焊接安装操作方面还存在一些缺点：1.施工难度大，对现场施工人员要求高；2.焊接过程中产生的污染种类多，对环境及人员的危害大；3.焊接往往导致焊接接头组织和性能改变，产生残余应力和变形，如控制不当会严重影响结构构件的质量，使结构的承载能力下降；这些在很大程度上制约了装配式钢板混凝土组合剪力墙的发展。因此，在保证剪力墙连接质量满足相关规范的前提下，优化安装工艺显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构及方法。具有构造简单、抗震性能优良、安装便捷高效、节能环保等优点。
本发明通过下述技术方案实现：
一种一种装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构，包括上墙体1、下墙体2，所述上墙体1与下墙体2之间的端部相对衔接；在上墙体1与下墙体2的衔接端，分别贯穿有呈横向分布的螺栓孔阵列3，通过连接件与螺栓孔阵列3配合，将上墙体1与下墙体2衔接固定连接。
所述连接件包括两块条形连接板4及多个螺栓5构成；所述条形连接板4上分布有与螺栓孔阵列3相对应的上下两行通孔阵列，将两块条形连接板4分别置于上墙体1与下墙体2的衔接端两侧，并使通孔阵列的各通孔与螺栓孔阵列3的各螺栓孔对应，并穿过螺栓5将其固定，在两块条形连接板4及多个螺栓5的共同作用下，将上墙体1与下墙体2衔接固定连接。
所述螺栓孔阵列3的螺栓孔孔径d0比螺栓的螺杆直径d大1.0mm～1.5mm。所述相对衔接的结合面可采用连续起伏的圆弧面(图中为示出)和连续的三角形面(图中为示出)结合的组合。
所述螺栓孔孔径中心间距最大容许距离为8d0或12t(取两者的较小值)，其中t为钢板厚度；最小容许距离为3d0；
螺栓孔孔径中心至上墙体1与下墙体2的衔接端的边缘距离最大容许距离为4d0或8t(取两者的较小值)，其中t为钢板厚度；最小容许距离为2d0。
一种装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构的装配方法，包括下述步骤：
下墙体2安装步骤：
将下墙体2通过架设可调式斜支撑6进行固定校正，使其与水平面垂直；可调式斜支撑6位于下墙体2的同一侧或者两侧；可调式斜支撑6与墙面的夹角不宜小于60°；
先将两块条形连接板4的下行通孔阵列，分别对齐下墙体2两侧的螺栓孔阵列3，并穿过螺栓5予以固定，进而将两块条形连接板4预先固定在下墙体2衔接端的两侧，为后续安装上墙体1时起到定位作用；
上墙体1安装步骤：
采用吊装机械7将上墙体1起吊，起吊时采用多点起吊，吊点的设置应使上墙体1重心与吊索9合力在同一位置，以防止上墙体1在起吊过程中发生倾斜和旋转；
上墙体1的吊具应采用吊装梁8，吊装梁8可根据预先预埋在上墙体1的多个吊环10的埋设位置，进行变换吊点位置，从而保证上墙体1吊装时吊索9保持垂直；为保持起吊操作应缓慢、垂直平稳，吊索9与水平面之间的夹角不小于60°；
待上墙体1吊置位于下墙体2目标安装位置上方1500mm时，施工人员采用铁钩将上墙体1拉住，并待其稳定后，控制其缓缓下降，上墙体1利用下墙体2两侧的两块条形连接板4形成的豁口槽进行定位、对接，保持上墙体1和下墙体2的均在同一平面；然后将通过螺栓穿过条形连接板4的上行通孔阵列与上墙体1的螺栓孔阵列3并锁紧螺栓，在两块条形连接板4及多个螺栓的共同作用下，进而将上墙体1与下墙体2衔接固定连接；
最后解除吊索9，并拆除下墙体2的可调式斜支撑6。
当需要在上墙体1上端续加墙体时，应在上墙体1的一侧或者两侧增加夹角不宜小于60°的可调式斜支撑6；以此类推。
在下墙体2安装步骤和上墙体1安装步骤过程中，安装两块条形连接板4的螺栓时，应由螺栓孔阵列3的中部顺序向外逐步紧固，以增加两块条形连接板4与下墙体2和上墙体1的衔接部位的贴合度。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
相对于钢筋混凝土剪力墙，组合剪力墙具有刚度大、承载力高和耗能能力强等优点，在较大层间位移下组合剪力墙仍然具有良好的延性和耗能能力；组合剪力墙的厚度明显小于钢筋混凝土剪力墙，能够有效减轻结构自重，减小基础负担，增加建筑使用面积，提高经济效益。
相对于传统剪力墙结构施工由钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑组成，装配式钢板混凝土组合剪力墙的钢板墙体转为工厂生产，很大程度上减少了现场施工工序和建筑模板材料损耗，劳动效率得到了很大的提高并降低了建筑垃圾的产生，节能减排效益显著。
相对于传统的焊接工艺，本发明的连接结构采用两块条形连接板及若干螺栓构成；可在施工现场操作，便于装配，螺栓连接也比现场焊接质量的控制更为方便；而且其连接紧密，受力性能好，耐疲劳，抗震性能好，能直接承受动力荷载，保证了连接构件的整体性。其结合面能传递压力、剪力及弯矩，使两者有效地连为一体。
本发明技术手段简便易行，具有施工效率高、质量高、污染低、强度高、结构整体性好等一系列的优势。
附图说明
图1为本发明装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构的装配示意图。
图2本发明上下墙体结构示意图。
图3本发明上下墙体浇筑前的内部框架结构示意图。
图4本发明吊装过程示意图。
图5本发明组装后的结构示意图；图中斜支撑未拆除。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至5所示。本发明公开了一种装配式混凝土组合剪力墙螺栓连接结构，包括上墙体1、下墙体2，所述上墙体1与下墙体2之间的端部相对衔接；相对衔接的结合面可采用连续起伏的圆弧面(图中为示出)和连续的三角形面(图中为示出)结合的组合。采用弧形面和三角形面的结合，不仅提高了墙体的抗剪切性能，而且还可使上下墙体在后期装配过程中更加容易对位。
在上墙体1与下墙体2的衔接端，分别贯穿有呈横向分布的螺栓孔阵列3，通过连接件与螺栓孔阵列3配合，将上墙体1与下墙体2衔接固定连接。
所述连接件包括两块条形连接板4及多个螺栓5构成；所述条形连接板4上分布有与螺栓孔阵列3相对应的上下两行通孔阵列，将两块条形连接板4分别置于上墙体1与下墙体2的衔接端两侧，并使通孔阵列的各通孔与螺栓孔阵列3的各螺栓孔对应，并穿过螺栓5将其固定，在两块条形连接板4及多个螺栓5的共同作用下，将上墙体1与下墙体2衔接固定连接。
所述上墙体1与下墙体2均为预制钢板剪力墙体，其包括墙体刚板11以及墙体刚板11的浇筑侧间隔设置的纵向连续钢板13构成；在纵向连续钢板13之间设置有纵向加劲肋12和横向加劲肋14；在纵向连续钢板13、纵向加劲肋12、横向加劲肋14之间形成的空隙内浇筑混凝土，形成预制钢板剪力墙体。
所述螺栓孔阵列3的螺栓孔孔径d0比螺栓的螺杆直径d大1.0mm～1.5mm。
所述螺栓孔孔径中心间距最大容许距离为8d0或12t(取两者的较小值)，其中t为钢板厚度；最小容许距离为3d0；
螺栓孔孔径中心至上墙体1与下墙体2的衔接端的边缘距离最大容许距离为4d0或8t(取两者的较小值)，其中t为钢板厚度；最小容许距离为2d0。
一种装配式混凝土组合剪力墙螺栓连接结构的装配方法，包括下述步骤：
下墙体2安装步骤：
将下墙体2通过架设可调式斜支撑6进行固定校正，使其与水平面垂直；可调式斜支撑6位于下墙体2的同一侧或者两侧；可调式斜支撑6与墙面的夹角不宜小于60°；
先将两块条形连接板4的下行通孔阵列，分别对齐下墙体2两侧的螺栓孔阵列3，并穿过螺栓5予以固定，进而将两块条形连接板4预先固定在下墙体2衔接端的两侧，为后续安装上墙体1时起到定位作用；
上墙体1安装步骤：
采用吊装机械7将上墙体1起吊，起吊时采用多点起吊，吊点的设置应使上墙体1重心与吊索9合力在同一位置，以防止上墙体1在起吊过程中发生倾斜和旋转；
上墙体1的吊具应采用吊装梁8，吊装梁8可根据预先预埋在上墙体1的多个吊环10的埋设位置，进行变换吊点位置，从而保证上墙体1吊装时吊索9保持垂直；为保持起吊操作应缓慢、垂直平稳，吊索9与水平面之间的夹角不小于60°；
待上墙体1吊置位于下墙体2目标安装位置上方1500mm时，施工人员采用铁钩将上墙体1拉住，并待其稳定后，控制其缓缓下降，上墙体1利用下墙体2两侧的两块条形连接板4形成的豁口槽进行定位、对接，保持上墙体1和下墙体2的均在同一平面；然后将通过螺栓穿过条形连接板4的上行通孔阵列与上墙体1的螺栓孔阵列3并锁紧螺栓，在两块条形连接板4及多个螺栓的共同作用下，进而将上墙体1与下墙体2衔接固定连接；
最后解除吊索9，并拆除下墙体2的可调式斜支撑6。
当需要在上墙体1上端续加墙体时，应在上墙体1的一侧或者两侧增加夹角不宜小于60°的可调式斜支撑6；以此类推。
在下墙体2安装步骤和上墙体1安装步骤过程中，安装两块条形连接板4的螺栓时，应由螺栓孔阵列3的中部顺序向外逐步紧固，以增加两块条形连接板4与下墙体2和上墙体1的衔接部位的贴合度。
上墙体和下墙体及其连接件的工艺要求如下：
上墙体和下墙体与连接件之间的摩擦面应保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等，除设计要求外，摩擦面不应涂漆；
连接件的螺栓终拧后，螺栓丝扣外露应为2～3扣，其中允许有10％的螺栓丝扣外露1扣或4扣；
为使连接件(钢构件)与上墙体和下墙体(预制钢板剪力墙体)密贴，应从螺栓群中央顺序向外边缘施拧；
螺栓连接安装后要进行连接副的扭矩检查。对于扭剪型螺栓可采用目测法检查螺栓尾部梅花头是否拧掉；大六角头螺栓，可用“小锤敲击法”逐个进行检查，方法是用手指紧按住螺母相对应的一边(尽量靠近垫圈处)，用0.3～0.5kg重的小锤敲击螺母相对应的另一边，如手指感到轻微颤动即为合格，颤动较大即为欠拧和漏拧，完全不颤动即为超拧。由于超拧后螺栓可能出现塑性变形，为避免螺栓发生断裂，故超拧螺栓应予更换。
上墙体和下墙体两侧的端柱通过焊接固定。焊接完成后应进行质量检验，主要检测焊缝成型是否良好，是否有表面裂纹，外形尺寸是否符合要求；必要时应进行无损检测(超声波探伤、射线探伤和表面磁粉探伤)。确保焊接质量符合设计要求的焊缝等级规定。
上墙体和下墙体(钢板剪力墙体)浇筑过程中，使用无收缩自密实混凝土，无收缩自密实混凝土浇筑前，其墙体内部应先洒水湿润，避免干燥表面吸收混凝土水分，影响混凝土流动性。为防止混凝土离析，混凝土倾落高度不宜超过2m；必要时采用溜槽输送混凝土，溜槽长度不宜大于15m，且溜槽使用前应先洒水湿润。浇筑混凝土过程中，应设专人检查钢板剪力墙体稳定情况，发现变形、移位时应及时处理。灌浆操作完成后，应对墙体及其他构件表面多余的浮浆和残渣进行清理，并保证墙体24小时内免受振动。待混凝土凝固后应及时进行养护，养护期间及时对混凝土暴露面洒水养护以保持暴露面持续湿润，养护时间不小于7天。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构，其特征在于：包括上墙体(1)、下墙体(2)，所述上墙体(1)与下墙体(2)之间的端部相对衔接；
在上墙体(1)与下墙体(2)的衔接端，分别贯穿有呈横向分布的螺栓孔阵列(3)，通过连接件与螺栓孔阵列(3)配合，将上墙体(1)与下墙体(2)衔接固定连接。
2.根据权利要求1所述装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构，其特征在于：所述连接件包括两块条形连接板(4)及多个螺栓(5)构成；所述条形连接板(4)上分布有与螺栓孔阵列(3)相对应的上下两行通孔阵列，将两块条形连接板(4)分别置于上墙体(1)与下墙体(2)的衔接端两侧，并使通孔阵列的各通孔与螺栓孔阵列(3)的各螺栓孔对应，并穿过螺栓(5)将其固定，在两块条形连接板(4)及多个螺栓(5)的共同作用下，将上墙体(1)与下墙体(2)衔接固定连接；所述相对衔接的结合面为连续起伏的弧形面接触；所述上墙体(1)和下墙体(2)的上部均预埋有吊环(10)。
3.根据权利要求1所述装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构，其特征在于：所述螺栓孔阵列(3)的螺栓孔孔径d0比螺栓的螺杆直径d大1.0mm～1.5mm；所述相对衔接的结合面可采用连续起伏的圆弧面和连续的三角形面结合的组合。
4.根据权利要求2所述装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构，其特征在于：所述螺栓孔孔径中心间距最大容许距离为8d0或12t，其中t为钢板厚度；最小容许距离为3d0；
螺栓孔孔径中心至上墙体(1)与下墙体(2)的衔接端的边缘距离最大容许距离为4d0或8t，其中t为钢板厚度；最小容许距离为2d0。
5.权利要求1至4中任一项装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构的装配方法，其特征在于包括下述步骤：
下墙体(2)安装步骤：
将下墙体(2)通过架设可调式斜支撑(6)进行固定校正，使其与水平面垂直；可调式斜支撑(6)位于下墙体(2)的同一侧或者两侧；可调式斜支撑(6)与墙面的夹角不宜小于60°；
先将两块条形连接板(4)的下行通孔阵列，分别对齐下墙体(2)两侧的螺栓孔阵列(3)，并穿过螺栓(5)予以固定，进而将两块条形连接板(4)预先固定在下墙体(2)衔接端的两侧，为后续安装上墙体(1)时起到定位作用；
上墙体(1)安装步骤：
采用吊装机械(7)将上墙体(1)起吊，起吊时采用多点起吊，吊点的设置应使上墙体(1)重心与吊索(9)合力在同一位置，以防止上墙体(1)在起吊过程中发生倾斜和旋转；
上墙体(1)的吊具应采用吊装梁(8)，吊装梁(8)可根据预先预埋在上墙体(1)的多个吊环(10)的埋设位置，进行变换吊点位置，从而保证上墙体(1)吊装时吊索(9)保持垂直；为保持起吊操作应缓慢、垂直平稳，吊索(9)与水平面之间的夹角不小于60°；
待上墙体(1)吊置位于下墙体(2)目标安装位置上方1500mm时，施工人员采用铁钩将上墙体(1)拉住，并待其稳定后，控制其缓缓下降，上墙体(1)利用下墙体(2)两侧的两块条形连接板(4)形成的豁口槽进行定位、对接，保持上墙体(1)和下墙体(2)的均在同一平面；然后将通过螺栓穿过条形连接板(4)的上行通孔阵列与上墙体(1)的螺栓孔阵列(3)并锁紧螺栓，在两块条形连接板(4)及多个螺栓的共同作用下，进而将上墙体(1)与下墙体(2)衔接固定连接；
最后解除吊索(9)，并拆除下墙体(2)的可调式斜支撑(6)。
6.根据权利要求5所述装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构的装配方法，其特征在于，当需要在上墙体(1)上端续加墙体时，应在上墙体(1)的一侧或者两侧增加夹角不宜小于60°的可调式斜支撑(6)；以此类推。
7.根据权利要求5所述装配式钢板混凝土组合剪力墙螺栓连接结构的装配方法，其特征在于，在下墙体(2)安装步骤和上墙体(1)安装步骤过程中，安装两块条形连接板(4)的螺栓时，应由螺栓孔阵列(3)的中部顺序向外逐步紧固，以增加两块条形连接板(4)与下墙体(2)和上墙体(1)的衔接部位的贴合度。
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