CN112962823B - 一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙及其施工方法，两个第一钢柱之间固定第一钢板和第二钢板，第二钢柱一侧与第一钢柱一侧固定，另一侧与第一钢板和第二钢板长度方向的一侧固定，第一钢柱和第二钢柱中浇灌再生混凝土；连接件均匀且对称地固定在第一钢板和第二钢板内侧的上端和下端，每个第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管形成一个斜撑单元，第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管交汇于一点，第一钢管和第二钢管上端固定在第一钢板上端，第一钢管和第二钢管下端固定在第二钢板下端，第三钢管和第四钢管上端固定在第二钢板上端，第三钢管和第四钢管下端固定在第一钢板的下端，第一钢板和第二钢板之间固定连接有若干个斜撑单元。

Description

一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，具体为一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙及其施工方法。
背景技术
剪力墙是高层建筑的重要构件，能够有效的承受竖向荷载及水平荷载，具有较高的强度、刚度和抗震性能。
我国目前常采用的装配式钢筋混凝土剪力墙主要是由预制部分和现浇部分组成，具有节约模板、施工速度快和现浇整体性好的优点，但是装配式钢筋混凝土剪力墙在水平接缝连接处由于结构复杂，因此存在强度不足、安装困难、震后不可恢复且不经济等缺点。
高层建筑结构在设计中应起到抵抗风荷载和地震荷载等水平荷载的作用，以保证整个结构安全可靠。目前，在多高层钢结构建筑中钢板剪力墙已有非常广泛的应用，但也存在有结构滞后、承载力底等缺点，比如钢板与周边型钢连接不够强，墙体的承载力不够高，相应的变形以及耗能作用比较差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙及其施工方法，易与维护墙体配合使用、承载力高、抗震性能好，作为可更换结构大大改变了后期结构承载力及刚度的退化，适合在对抗震性能有较高要求的多高层建筑中使用。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙，包括第一钢柱、第二钢柱、第一钢板、第二钢板、连接件、第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管；
所述的第一钢柱为两个，两个形状相同的第一钢柱平行且平齐设置，两个第一钢柱之间沿其长度方向固定连接有平行设置的第一钢板和第二钢板，第一钢板和第二钢板之间形成的宽度小于第一钢柱的宽度，第一钢板和第二钢板的上端和下端分别与第一钢柱的上端和下端平齐，第一钢柱通过第二钢柱与第一钢板和第二钢板固定连接，第二钢柱的一侧与第一钢柱的一侧固定，第二钢柱的另一侧与第一钢板和第二钢板长度方向的一侧固定，第一钢柱的上端和下端分别与第二钢柱的上端和下端平齐，第一钢柱和第二钢柱中均浇灌有再生混凝土；
所述的连接件为偶数个，均匀且对称地沿第一钢板和第二钢板的长度方向固定在第一钢板和第二钢板内侧的上端和下端，第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管均为若干个且长度相等，每个第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管形成一个斜撑单元，每个斜撑单元中的第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管交汇于一点，第一钢管的上端和第二钢管的上端均通过连接件固定在第一钢板的上端，第一钢管的下端和第二钢管的下端均通过连接件固定在第二钢板的下端，第三钢管的上端和第四钢管的上端均通过连接件固定在第二钢板的上端，第三钢管的下端和第四钢管的下端均通过连接件固定在第一钢板的下端，第一钢板和第二钢板之间固定连接有若干个斜撑单元。
优选的，所述的第一钢柱中放置有与第一钢柱上端和下端平齐的第一钢骨，第二钢柱中放置有与第二钢柱上端和下端平齐的第二钢骨；
所述的第一钢骨的主体结构为工字钢，工字钢位于第一钢柱的中心处，工字钢的腹板中心处的一侧沿翼缘方向设置有与第一钢柱内壁接触设置的连接板，第二钢骨为T型钢，T型钢的腹板朝向连接板设置且与连接板的长度方向重合。
进一步，所述的第二钢柱为几字型钢，几字型钢的开口处固定在第一钢柱的一侧，T型钢的腹板与第一钢柱的外侧接触设置。
再进一步，所述的第一钢板和第二钢板沿T型钢的腹板对称设置。
优选的，还包括固定在第一钢板和第二钢板内侧的第一盖板，连接件固定在第一盖板上。
优选的，所述的连接件包括一个支撑板和一个螺杆，若干个连接件中的支撑板分别垂直固定在第一钢板和第二钢板的内侧，螺杆沿第一钢板的长度方向贯穿支撑板设置，第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管的上端和下端分别固定套设在对应的螺杆上。
进一步，所述的第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管均为实心且直径相同，第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管的上端和下端均加工成板状结构且设置有通孔，第一钢管、第二钢管、第三钢管和第四钢管通过各自的通孔分别固定套设在对应的螺杆上。
优选的，还包括若干个第二盖板，若干个第二盖板的一端固定贴合在第二钢柱的外侧，若干个第二盖板的另一端固定分别贴合在第一钢板的外侧和第二钢板的外侧。
进一步，所述的第二盖板与第二钢柱、第一钢板和第二钢板的结合处均匀开设有螺纹孔，第二盖板与第二钢柱、第一钢板和第二钢板贴合后通过高强螺栓贯穿螺纹孔固定。
一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙的施工方法，基于上述任意一项所述的内设可更换斜撑的双钢板剪力墙，包括如下步骤：
步骤1，先根据施工需要，将两个第一钢柱的位置固定，之后将第二钢柱和第一钢柱的位置固定，最后向两个第一钢柱和两个第二钢柱内浇灌再生混凝土，待再生混凝土形成需要的强度；
将连接件固定在第一钢板和第二钢板内侧的上端和下端，之后在连接件上安装若干个斜撑单元，形成可更换斜撑的双钢板剪力墙；
步骤2，将可更换斜撑的双钢板剪力墙放置在两个第二钢柱之间，使所述的双钢板剪力墙的上端和下端第二钢柱的上端和下端分别平齐，再将该双钢板剪力墙与对应的第二钢柱进行固定，完成内设可更换斜撑的双钢板剪力墙的施工。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙，首先将第一钢板和第二钢板通过第二钢柱与两个第一钢柱固定，第一钢板、第二钢板、第二钢柱、第一钢柱相互平齐设置，可形成双钢板剪力墙的框架，之后进一步在第一钢板和第二钢板内侧安装若干个斜撑单元，这种带有内部斜撑的双钢板剪力墙与普通的钢板剪力墙结构相比是具有明显优势的，既具有布置灵活、占用空间小、易与维护墙体配合使用的建筑特点，又具备自重轻、承载力高、抗震性能好的结构优点，而且作为可更换结构大大改变了后期结构承载力及刚度的退化，适合在对抗震性能有较高要求的多高层建筑中使用，尤其适用于对空间布局具有更高要求的装配式住宅建筑。第一钢柱和第二钢柱为钢与再生混凝土的组合构件，充分发挥再生混凝土受压与钢材受拉的力学性能，承载力高，且具有良好的延性；第一钢柱和第二钢柱形成T型结构，使钢柱与墙体的连接更可靠，达到共同工作的目的；钢板剪力墙的前后钢板之间通过内设斜撑联系在一起，提高结构承载力，增加耗能，使整个结构更安全，结构的各构件可在工厂提前预制，减少了现场施工的工作量。
附图说明
图1为本发明所述双钢板剪力墙的结构示意图；
图2为本发明所述双钢板剪力墙的正视图；
图3为本发明所述双钢板剪力墙的俯视图；
图4为图1中钢柱与第一钢骨、第二钢骨、几字形钢的连接结构示意图；
图5为图1去除外侧钢板后的结构示意图。
图中：1-第一钢柱，2-第一钢骨，3-第二钢骨，4-第二钢柱，51-第一钢板，52-第二钢板，6-第一盖板，7-连接件，8-第二盖板，9-斜撑单元，91-第一钢管，92-第二钢管，93-第三钢管，94-第四钢管，10-第一螺纹孔，11-第二螺纹孔。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙，如图1、图2、图3和图5所示，包括第一钢柱1、第二钢柱4、第一钢板51、第二钢板52、连接件7、第一钢管91、第二钢管92、第三钢管93和第四钢管94。
第一钢柱1为两个，两个形状相同的第一钢柱1平行且平齐设置，两个第一钢柱1之间沿其长度方向固定连接有平行设置的第一钢板51和第二钢板52，第一钢板51和第二钢板52之间形成的宽度小于第一钢柱1的宽度，第一钢板51和第二钢板52的上端和下端分别与第一钢柱1的上端和下端平齐，第一钢柱1通过第二钢柱4与第一钢板51和第二钢板52固定连接，如图4所示，第二钢柱4的一侧与第一钢柱1的一侧固定，第二钢柱4的另一侧与第一钢板51和第二钢板52长度方向的一侧固定，第一钢柱1的上端和下端分别与第二钢柱4的上端和下端平齐，第一钢柱1和第二钢柱4中均浇灌有再生混凝土。
连接件7为偶数个，均匀且对称地沿第一钢板51和第二钢板52的长度方向固定在第一钢板51和第二钢板52内侧的上端和下端，第一钢管91、第二钢管92、第三钢管93和第四钢管94均为若干个且长度相等，每个第一钢管91、第二钢管92、第三钢管93和第四钢管94形成一个斜撑单元9，每个斜撑单元中的第一钢管91、第二钢管92、第三钢管93和第四钢管94交汇于一点，第一钢管91的上端和第二钢管92的上端均通过连接件7固定在第一钢板51的上端，第一钢管91的下端和第二钢管92的下端均通过连接件7固定在第二钢板52的下端，第三钢管93的上端和第四钢管94的上端均通过连接件7固定在第二钢板52的上端，第三钢管93的下端和第四钢管94的下端均通过连接件7固定在第一钢板51的下端，第一钢板51和第二钢板52之间固定连接有若干个斜撑单元9。
进一步而言，为了加强双钢板剪力墙的稳固性，在第一钢柱1中放置有与第一钢柱1上端和下端平齐的第一钢骨2，在第二钢柱4中放置有与第二钢柱4上端和下端平齐的第二钢骨3；第一钢骨2的主体结构为工字钢，工字钢位于第一钢柱1的中心处，工字钢的腹板中心处的一侧沿翼缘方向设置有与第一钢柱1内壁接触设置的连接板，第二钢骨3为T型钢，T型钢的腹板朝向连接板设置且与连接板的长度方向重合。
第二钢柱4选择几字型钢，几字型钢的开口处通过其两侧的翼缘固定在第一钢柱1的一侧，第一钢柱1与几字型钢上留有第一螺纹孔10，方便使用高强螺栓进行相互连接。T型钢的腹板与第一钢柱1的外侧接触设置。第一钢板51和第二钢板52沿T型钢的腹板对称设置，保证结构的受力均匀。
本发明还包括通过焊接固定在第一钢板51和第二钢板52内侧的第一盖板6，连接件7焊接在第一盖板6上。连接件7包括一个支撑板和一个螺杆，若干个连接件7中的支撑板分别垂直固定在第一钢板51和第二钢板52的内侧，螺杆沿第一钢板51的长度方向贯穿支撑板设置，第一钢管91、第二钢管92、第三钢管93和第四钢管94的上端和下端分别固定套设在对应的螺杆上。
具体地，第一钢管91、第二钢管92、第三钢管93和第四钢管94均为实心且直径相同，这样便于安装，受力均匀，第一钢管91、第二钢管92、第三钢管93和第四钢管94的上端和下端均加工成板状结构且设置有通孔，第一钢管91、第二钢管92、第三钢管93和第四钢管94通过各自的通孔分别固定套设在对应的螺杆上，钢管与连接件通过螺栓连接，从而实现了内部支撑的可更换。
本发明一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙还包括若干个第二盖板8，若干个第二盖板8的一端固定贴合在第二钢柱4的外侧，若干个第二盖板8的另一端固定分别贴合在第一钢板51的外侧和第二钢板52的外侧。
第二盖板8与第二钢柱4、第一钢板51和第二钢板52的结合处均匀开设有第二螺纹孔11，第二盖板8与第二钢柱4、第一钢板51和第二钢板5贴合后通过高强螺栓贯穿第二螺纹孔11固定，从而实现双钢板剪力墙的可更换，大大延长结构的使用寿命。
再生混凝土充分利用了废弃混凝土破碎后形成的再生骨料，可以有效处理大量建筑垃圾，减少天然沙石的开采，保护了自然生态环境，是一种绿色环保的建筑材料，因此在建筑结构中具有重要的推广应用价值。本发明所述再生混凝土亦可用天然骨料混凝土。
本发明一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙的施工方法，包括如下步骤：
步骤1，先根据施工需要，将两个第一钢柱1的位置固定，使几字型钢的螺孔与第一钢柱1上的螺孔对应，之后通过高强螺栓将几字型钢和第一钢柱1的位置固定，最后向两个第一钢柱1和两个几字型钢内浇灌再生混凝土，待再生混凝土形成需要的强度后，进行后续安装；
通过第一盖板6将连接件7固定在第一钢板51和第二钢板52内侧的上端和下端，之后在连接件7上安装若干个斜撑单元，上下各四个连接件7共八个，作为顶点构成一个空间的长方体。四根实心钢管交错连接使节点位于长方体的内部正中心。空间上看从节点处为起点上下各有四根短钢管连接上下的四个顶点，结合这样的若干个斜撑单元形成可更换斜撑的双钢板剪力墙；
步骤2，将可更换斜撑的双钢板剪力墙放置在两个第二钢柱4之间，调整位置，使所述的双钢板剪力墙的上端和下端第二钢柱4的上端和下端分别平齐，再将该双钢板剪力墙与对应的第二钢柱4进行固定，具体使用带有螺孔的第二盖板8竖直贴合在几字型钢与第一钢板51和第二钢板52上，并使其螺孔相对应，之后使用高强度螺栓使两者固定在一起，完成内设可更换斜撑的双钢板剪力墙的施工。

Claims (4)

1.一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙，其特征在于，包括第一钢柱(1)、第二钢柱(4)、第一钢板(51)、第二钢板(52)、连接件(7)、第一钢管(91)、第二钢管(92)、第三钢管(93)和第四钢管(94)；
所述的第一钢柱(1)为两个，两个形状相同的第一钢柱(1)平行且平齐设置，两个第一钢柱(1)之间沿其长度方向固定连接有平行设置的第一钢板(51)和第二钢板(52)，第一钢板(51)和第二钢板(52)之间形成的宽度小于第一钢柱(1)的宽度，第一钢板(51)和第二钢板(52)的上端和下端分别与第一钢柱(1)的上端和下端平齐，第一钢柱(1)通过第二钢柱(4)与第一钢板(51)和第二钢板(52)固定连接，第二钢柱(4)的一侧与第一钢柱(1)的一侧固定，第二钢柱(4)的另一侧与第一钢板(51)和第二钢板(52)长度方向的一侧固定，第一钢柱(1)的上端和下端分别与第二钢柱(4)的上端和下端平齐，第一钢柱(1)和第二钢柱(4)中均浇灌有再生混凝土；
所述的连接件(7)为偶数个，均匀且对称地沿第一钢板(51)和第二钢板(52)的长度方向固定在第一钢板(51)和第二钢板(52)内侧的上端和下端，第一钢管(91)、第二钢管(92)、第三钢管(93)和第四钢管(94)均为若干个且长度相等，每个第一钢管(91)、第二钢管(92)、第三钢管(93)和第四钢管(94)形成一个斜撑单元，每个斜撑单元中的第一钢管(91)、第二钢管(92)、第三钢管(93)和第四钢管(94)交汇于一点，第一钢管(91)的上端和第二钢管(92)的上端均通过连接件(7)固定在第一钢板(51)的上端，第一钢管(91)的下端和第二钢管(92)的下端均通过连接件(7)固定在第二钢板(52)的下端，第三钢管(93)的上端和第四钢管(94)的上端均通过连接件(7)固定在第二钢板(52)的上端，第三钢管(93)的下端和第四钢管(94)的下端均通过连接件(7)固定在第一钢板(51)的下端，第一钢板(51)和第二钢板(52)之间固定连接有若干个斜撑单元；
所述的连接件(7)包括一个支撑板和一个螺杆，若干个连接件(7)中的支撑板分别垂直固定在第一钢板(51)和第二钢板(52)的内侧，螺杆沿第一钢板(51)的长度方向贯穿支撑板设置，第一钢管(91)、第二钢管(92)、第三钢管(93)和第四钢管(94)的上端和下端分别固定套设在对应的螺杆上；
还包括固定在第一钢板(51)和第二钢板(52)内侧的第一盖板(6)，连接件(7)固定在第一盖板(6)上；
所述的第一钢柱(1)中放置有与第一钢柱(1)上端和下端平齐的第一钢骨(2)，第二钢柱(4)中放置有与第二钢柱(4)上端和下端平齐的第二钢骨(3)；
所述的第一钢骨(2)的主体结构为工字钢，工字钢位于第一钢柱(1)的中心处，工字钢的腹板中心处的一侧沿翼缘方向设置有与第一钢柱(1)内壁接触设置的连接板，第二钢骨(3)为T型钢，T型钢的腹板朝向连接板设置且与连接板的长度方向重合，第二钢柱(4)为几字型钢，几字型钢的开口处固定在第一钢柱(1)的一侧，T型钢的腹板与第一钢柱(1)的外侧接触设置；
还包括若干个第二盖板(8)，若干个第二盖板(8)的一端固定贴合在第二钢柱(4)的外侧，若干个第二盖板(8)的另一端固定分别贴合在第一钢板(51)的外侧和第二钢板(52)的外侧；
所述的第二盖板(8)与第二钢柱(4)、第一钢板(51)和第二钢板(52)的结合处均匀开设有螺纹孔，第二盖板(8)与第二钢柱(4)、第一钢板(51)和第二钢板(5)贴合后通过高强螺栓贯穿螺纹孔固定。
2.根据权利要求1所述的内设可更换斜撑的双钢板剪力墙，其特征在于，所述的第一钢板(51)和第二钢板(52)沿T型钢的腹板对称设置。
3.根据权利要求1所述的内设可更换斜撑的双钢板剪力墙，其特征在于，所述的第一钢管(91)、第二钢管(92)、第三钢管(93)和第四钢管(94)均为实心且直径相同，第一钢管(91)、第二钢管(92)、第三钢管(93)和第四钢管(94)的上端和下端均加工成板状结构且设置有通孔，第一钢管(91)、第二钢管(92)、第三钢管(93)和第四钢管(94)通过各自的通孔分别固定套设在对应的螺杆上。
4.一种内设可更换斜撑的双钢板剪力墙的施工方法，其特征在于，基于权利要求1～3中任意一项所述的内设可更换斜撑的双钢板剪力墙，包括如下步骤：
步骤1，先根据施工需要，将两个第一钢柱(1)的位置固定，之后将第二钢柱(4)和第一钢柱(1)的位置固定，最后向两个第一钢柱(1)和两个第二钢柱(4)内浇灌再生混凝土，待再生混凝土形成需要的强度；
将连接件(7)固定在第一钢板(51)和第二钢板(52)内侧的上端和下端，之后在连接件(7)上安装若干个斜撑单元，形成可更换斜撑的双钢板剪力墙；
步骤2，将可更换斜撑的双钢板剪力墙放置在两个第二钢柱(4)之间，使所述的双钢板剪力墙的上端和下端第二钢柱(4)的上端和下端分别平齐，再将该双钢板剪力墙与对应的第二钢柱(4)进行固定，完成内设可更换斜撑的双钢板剪力墙的施工。
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