CN109339292A - 一种型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙 - Google Patents
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Abstract
本发明属于结构工程技术领域的抗侧力构件，特别涉及一种型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，大致结构为：两块相对设置的外包钢板的侧沿连接有H型钢加劲柱、上沿连接有H型钢楼层加劲梁、下沿连接有底部横隔板，外包钢板内板面上焊接有横向角钢加劲肋、纵向角钢加劲肋、斜向角钢加劲肋和栓钉，两块相对设置的外包钢板之间设有缀板，且两块相对设置的外包钢板之间填充有內灌混凝土。
Description
技术领域
本发明属于结构工程技术领域的抗侧力构件，特别涉及一种型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，适合应用于框架-钢板剪力墙新建工程和钢框架结构已建工程的加固或震后修复。
背景技术
随着社会的不断发展，建筑事业得到了迅速的发展，高层及超高层建筑在全国范围内如雨后春笋般不断涌现。由于双钢板混凝土组合剪力墙结构具有良好的抗震性能，能够有效地减小混凝土剪力墙截面尺寸，故得到越来越多的应用。在我国行业标准《钢板剪力墙技术规程》(JGJ/T380-2015)第7章节中，专门对钢板组合剪力墙的一般规定、承载力计算、构造要求等进行了规定，可以指导实际项目的设计与施工。但该规程对于钢板组合剪力墙的规定不够完善，对于细节规定不够详细，在实际项目的实施过程中经常遇到各种问题，比如钢板组合剪力墙长度较长时如何分段？分段后的钢板组合剪力墙在焊接应力的作用下会产生较大的残余变形，导致拼接钢板错位、凹凸不平、影响美观等现象，该如何处理？又比如缀板作为两块外包钢板之间的拉结钢板，位于钢板组合剪力墙的深处，焊接较为困难，不利于施工，该如何处理？又比如一般的楼层框架钢梁均为承受竖向荷载，从而均为钢梁翼缘平行于楼板方向设置，如果钢板组合剪力墙的楼层位置也这样设置楼层钢梁，则与钢板组合剪力墙的双层钢板连接不尽合理，该如何处理？这些问题均为实际项目中真实遇到的问题，还有其他的各类问题，均制约着该类钢板组合剪力墙的应用与发展。
综上所述，现有的钢板组合剪力墙在实际项目的应用中还存在缺陷与问题，需要进行完善，以满足现代高层及超高层建筑设计的需求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是针对上述实际项目应用中的问题提出的一种型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，结构简单，受力合理，方便加工，通过角钢加劲肋的设置，提高外包钢板的侧向稳定性，避免外包钢板焊接过程中的焊接变形过大；通过缀板的焊接连接，避免了外包钢板在浇筑混凝土等过程中产生向外鼓包的变形；斜向加劲肋、H型钢加劲柱和H型钢楼层加劲梁的设置，提高了钢板组合剪力墙抵抗水平力的能力，增强整体的稳固性。
本发明的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙包括两块相对设置的外包钢板、H型钢加劲柱、H型钢楼层加劲梁、底部横隔板、角钢加劲肋、缀板、栓钉和內灌混凝土，
两块相对设置的外包钢板均为竖直设置且相互面面平行，H型钢加劲柱上位于腹板同一侧的两条翼缘分别与两块外包钢板位于同一侧的两条侧沿平行并一一对应连接，H型钢楼层加劲梁上位于腹板同一侧的两条翼缘分别与两块外包钢板位于上部的两条上沿平行并一一对应连接，底部横隔板上相对的两条边沿分别与两块外包钢板位于下部的两条下沿平行并一一对应连接，两块相对设置的外包钢板之间的区域为剪力墙的内部，
角钢加劲肋相对于底部横隔板的板面以包括横向、纵向、斜向的角度固定连接于外包钢板于剪力墙内的板面上，根据角度的不同，分为横向角钢加劲肋、纵向角钢加劲肋和斜向角钢加劲肋，各角钢加劲肋沿自身的长度方向平行于外包钢板的板面，角钢加劲肋在剪力墙内两面相对的外包钢板板面上的分布情况互为对称，
缀板位于两块相对设置的外包钢板之间，缀板沿长度方向的两端分别固定连接于两块相对设置的外包钢板内板面上的纵向角钢加劲肋，外包钢板内板面上还设置有指向剪力墙内部的栓钉，
H型钢加劲柱和H型钢楼层加劲梁的腹板上分别开设有若干浇灌及透气孔，两块相对设置的外包钢板之间除角钢加劲肋、缀板、栓钉以外的区域填充有內灌混凝土(內灌混凝土通过H型钢加劲柱及H型钢楼层加劲梁腹板上的浇灌及透气孔浇筑于两块相对设置的外包钢板之间)。
作为优选：H型钢加劲柱的翼缘与外包钢板的侧沿焊接，H型钢楼层加劲梁的翼缘与外包钢板的上沿焊接，底部横隔板的边沿与外包钢板的下沿焊接；
作为优选：横向角钢加劲肋、纵向角钢加劲肋和斜向角钢加劲肋均焊接于外包钢板于剪力墙内的板面上，
这三种角钢加劲肋的设置加强了外包钢板的侧向稳定性，同时也有利于减少焊接应力作用下的残余变形，保证外包钢板的平整性；
作为优选：缀板的两端与纵向角钢加劲肋焊接，缀板可采用钢板或角钢等材料，缀板设置于纵向角钢加劲肋外侧，方便从钢板组合剪力墙的外侧伸入里面进行焊接，由于缀板只在两道纵向加劲肋之间设置，均可以从外侧伸入里面焊接，因此方便了施工；
作为优选：于外包钢板内板面上，栓钉在角钢加劲肋之间为均匀分布，设置于外包钢板内板面上的栓钉伸入到混凝土中，从而将混凝土与钢板紧密地连接在一起，提高了钢板和混凝土的粘结性能；
H型钢楼层加劲梁平躺于该型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙的顶部，翼缘与外包钢板焊接连接，作为优选：H型钢楼层加劲梁上配合焊接有若干竖直的隔板，H型钢楼层加劲梁的腹板沿自身长度方向依次穿过各隔板的板面，隔板的上沿与H型钢楼层加劲梁上方的翼缘齐平，隔板的下沿与H型钢楼层加劲梁下方的翼缘齐平，并且各隔板沿H型钢楼层加劲梁腹板的长度方向均匀分布，隔板的板面与H型钢楼层加劲梁的翼缘呈线面垂直，
两个H型钢加劲柱按照2～3m的间距要求，并结合垂直向次梁搁置要求，设置于该型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙端部，翼缘与外包钢板焊接连接，两个H型钢加劲柱之间的纵向角钢加劲肋按不超过二道设置，以便于纵向角钢加劲肋的缀板焊接连接，
横向角钢加劲肋水平向设置于该型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙的内部，间距1.0～1.5m，一般按一个楼层范围内不超过两道设置考虑；纵向角钢加劲肋竖直向设置于该型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙的内部，间距0.5～1.0m，一般按两个H型钢加劲柱之间按不超过两道设置考虑；斜向角钢加劲肋按X形交叉设置于该型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙的内部，斜向角钢加劲肋可根据工程计算需要不予设置。
采用上述结构后，结构简单，受力合理，方便加工，基本上能够解决实际项目的应用中存在的一些缺陷与问题，提高了钢板组合剪力墙抵抗水平力的能力，增强了整体的稳固性。
附图说明
图1是本发明的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙的结构示意图(正面的剖视图)；
图2是在图1的基础上不设置斜向角钢加劲肋时的结构示意图；
图3是图1和图2中1-1的剖视图；
图4是图1和图2中2-2的剖视图；
图5是图1和图2中3-3的剖视图；
图6是图1和图2中4-4的剖视图。
图中：1为外包钢板，2为H型钢加劲柱，3为H型钢楼层加劲梁，31为H型钢楼层加劲梁上设置的隔板，4为横向角钢加劲肋，5为纵向角钢加劲肋，6为斜向角钢加劲肋，7为缀板，8为栓钉，9为底部横隔板，10为浇灌及透气孔，11为內灌混凝土。
具体实施方式
需要说明的是，本发明的描述中使用的词语“上”、“下”、“左”、“右”指的是附图(主要是指附图1、2)中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件(主要是指本方案的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙)几何中心的方向。这些仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如附图所示，本发明的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙在构成上包括两块相对设置的外包钢板1、H型钢加劲柱2、H型钢楼层加劲梁3、底部横隔板9、角钢加劲肋、缀板7、栓钉8和內灌混凝土11，
两块相对设置的外包钢板1均为竖直设置且相互面面平行，H型钢加劲柱2上位于腹板同一侧的两条翼缘分别与两块外包钢板1位于同一侧的两条侧沿平行并一一对应焊接连接，H型钢楼层加劲梁3上位于腹板同一侧的两条翼缘分别与两块外包钢板1位于上部的两条上沿平行并一一对应焊接连接，底部横隔板9上相对的两条边沿分别与两块外包钢板1位于下部的两条下沿平行并一一对应焊接连接，两块相对设置的外包钢板1之间的区域为剪力墙的内部，H型钢楼层加劲梁3上配合焊接有若干竖直的隔板31，各隔板31的板面与H型钢楼层加劲梁3的翼缘呈线面垂直，H型钢楼层加劲梁3的腹板沿自身长度方向依次从各隔板31的板面穿过，各隔板31沿H型钢楼层加劲梁3腹板的长度方向呈均匀分布，隔板31的上沿与H型钢楼层加劲梁3上方的翼缘齐平，隔板31的下沿与H型钢楼层加劲梁3下方的翼缘齐平，
角钢加劲肋相对于底部横隔板9的板面以包括横向、纵向、斜向的角度焊接连接于外包钢板1于剪力墙内的板面上，根据角度的不同，分为横向角钢加劲肋4、纵向角钢加劲肋5和斜向角钢加劲肋6，各角钢加劲肋沿自身的长度方向平行于外包钢板1的板面，角钢加劲肋于剪力墙内两面相对设置的外包钢板1内板面上的分布情况互为对称，三种角钢加劲肋的设置加强了外包钢板1的侧向稳定性，同时也有利于减少焊接应力作用下的残余变形，保证外包钢板1的板面平整性，
缀板7位于两块相对设置的外包钢板1之间，缀板7采用角钢材料，缀板7沿长度方向的两端分别焊接连接于两块相对设置的外包钢板1内板面上的纵向角钢加劲肋5，缀板7设置于纵向角钢加劲肋5及外包钢板1外部的位置，方便从钢板组合剪力墙的外侧伸入里面进行焊接，由于缀板7只在两道纵向加劲肋5之间设置，均可以从外侧伸入里面焊接，因此方便了施工，
外包钢板1内板面上还设置有指向剪力墙内部的栓钉8，栓钉8在外包钢板1内板面上的各角钢加劲肋之间为均匀分布，
H型钢加劲柱2和H型钢楼层加劲梁3的腹板上分别开设有若干浇灌及透气孔10，两块相对设置的外包钢板1之间除角钢加劲肋、缀板7、栓钉8以外的区域填充有內灌混凝土11，栓钉8伸入到內灌混凝土11中，从而将內灌混凝土11与外包钢板1紧密地连接在一起，提高了外包钢板1和內灌混凝土11的粘结性能，
其中，上述型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙的墙体总厚度与墙体最外层的外包钢板1厚度的比值不小于25，也不大于100，外包钢板1的厚度不小于lOmm；两个H型钢加劲柱2按照2～3m的间距设计，两个H型钢加劲柱2之间的纵向角钢加劲肋5按不超过二道设置，从而便于从钢板组合剪力墙的外侧伸入里面进行缀板7的焊接，上下相邻的两道横向角钢加劲肋4间距为1.0～1.5m，一般按一个楼层范围内不超过两道横向角钢加劲肋4设置考虑；左右相邻的两道纵向角钢加劲肋5间距为0.5～1.0m，一般两个H型钢加劲柱2之间按不超过两道纵向角钢加劲肋5设置考虑；剪力墙内部的斜向角钢加劲肋6按X形交叉设置，斜向角钢加劲肋6也可根据工程计算需要不予设置。
本方案的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙相比于传统的钢板组合剪力墙(指我国行业标准《钢板剪力墙技术规程》(JGJ/T380-2015)第7章节中的钢板组合剪力墙)，刚度提高了10％～30％，抗震性能提高了15％～25％，钢板和混凝土的粘结性能提高了20％～30％。
上述型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙的具体安装流程为：
首先，将横向角钢加劲肋4、纵向角钢加劲肋5和斜向角钢加劲肋6三种角钢加劲肋与外包钢板1焊接，将栓钉8与外包钢板1焊接，
然后，将两块已焊接角钢加劲肋和栓钉的外包钢板1根据钢板组合剪力墙的厚度进行相对放置并采用缀板7焊接连接，
下一步，将外包钢板1两侧端与H型钢加劲柱2焊接连接，顶部与H型钢楼层加劲梁3焊接连接，底部与底部横隔板9焊接连接，焊接时可采用衬条帮焊，焊接之前，隔板31和浇灌及透气孔10均需焊接、切割完成。
上述加工均需在钢结构工厂完成，然后运输至安装现场，将其与其它构件吊装拼接连接，最后向其内部整体浇筑內灌混凝土11。
Claims (7)
1.一种型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的剪力墙在构成上包括两块相对设置的外包钢板(1)、H型钢加劲柱(2)、H型钢楼层加劲梁(3)、底部横隔板(9)、角钢加劲肋、缀板(7)、栓钉(8)和內灌混凝土(11)，
两块相对设置的所述外包钢板(1)均为竖直设置且相互面面平行，所述H型钢加劲柱(2)上位于腹板同一侧的两条翼缘分别与两块所述外包钢板(1)位于同一侧的两条侧沿平行并一一对应连接，所述H型钢楼层加劲梁(3)上位于腹板同一侧的两条翼缘分别与两块所述外包钢板(1)位于上部的两条上沿平行并一一对应连接，所述底部横隔板(9)上相对的两条边沿分别与两块所述外包钢板(1)位于下部的两条下沿平行并一一对应连接，两块相对设置的所述外包钢板(1)之间的区域为所述剪力墙的内部，
所述的角钢加劲肋相对于所述底部横隔板(9)的板面以包括横向、纵向、斜向的角度固定连接于所述外包钢板(1)于所述剪力墙内的板面上，根据角度的不同，分为横向角钢加劲肋(4)、纵向角钢加劲肋(5)和斜向角钢加劲肋(6)，各所述的角钢加劲肋沿自身的长度方向平行于所述外包钢板(1)的板面，
所述缀板(7)位于两块相对设置的所述外包钢板(1)之间，所述缀板(7)沿长度方向的两端分别固定连接于两块相对设置的所述外包钢板(1)内板面上的所述纵向角钢加劲肋(5)，所述外包钢板(1)内板面上还设置有指向所述剪力墙内部的所述栓钉(8)，
所述H型钢加劲柱(2)和所述H型钢楼层加劲梁(3)的腹板上分别开设有若干浇灌及透气孔(10)，两块相对设置的所述外包钢板(1)之间除所述角钢加劲肋、所述缀板(7)、所述栓钉(8)以外的区域填充有所述的內灌混凝土(11)。
2.如权利要求1所述的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述H型钢加劲柱(2)的翼缘与所述外包钢板(1)的侧沿焊接，所述H型钢楼层加劲梁(3)的翼缘与所述外包钢板(1)的上沿焊接，所述底部横隔板(9)的边沿与所述外包钢板(1)的下沿焊接。
3.如权利要求1所述的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述横向角钢加劲肋(4)、所述纵向角钢加劲肋(5)和所述斜向角钢加劲肋(6)均焊接于所述外包钢板(1)于所述剪力墙内的板面上。
4.如权利要求1所述的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述缀板(7)的两端与所述纵向角钢加劲肋(5)焊接，所述缀板(7)采用钢板或角钢材料。
5.如权利要求1所述的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：于所述的外包钢板(1)内板面上，所述栓钉(8)在各所述角钢加劲肋之间为均匀分布，所述栓钉(8)伸入到所述的內灌混凝土(11)中。
6.如权利要求1所述的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的H型钢楼层加劲梁(3)上配合焊接有若干竖直的隔板(31)，所述H型钢楼层加劲梁(3)的腹板沿自身长度方向依次从各所述隔板(31)的板面穿过，所述隔板(31)的上沿与所述H型钢楼层加劲梁(3)上方的翼缘齐平，所述隔板(31)的下沿与所述H型钢楼层加劲梁(3)下方的翼缘齐平。
7.如权利要求6所述的型钢组合双钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：各所述隔板(31)沿所述H型钢楼层加劲梁(3)腹板的长度方向均匀分布，所述隔板(31)的板面与所述H型钢楼层加劲梁(3)的翼缘呈线面垂直。
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