CN113279501A - 带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，通过圆钢管和两块相平行的墙身钢板交替连接，并在其所形成的内腔中浇筑混凝土，形成带撑排钢管钢板的混凝土剪力墙，剪力墙中的竖向荷载由整个墙体承担，圆钢管及采取肋板等构造措施加强的墙身钢板对混凝土的有效约束作用，混凝土对钢材的有效支撑作用，很大程度提高了结构的竖向承载力；剪力墙中全部的拉力和剪力，均由钢结构构件承担；该结构能很大程度的提高墙体的竖向承载力、结构延性。

Description

带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构

技术领域

本发明涉及土木工程中的墙体结构领域，特别涉及一种带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构。

背景技术

剪力墙(shear wall)又称抗风墙、抗震墙或结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载(重力)的墙体，防止结构剪切(受剪)破坏。又称抗震墙，一般用钢筋混凝土做成。

在高层及超高层建筑结构中，对作为主要抗侧力构件的剪力墙，提出了越来越高的性能要求，既能满足建筑使用功能要求，又需达到结构性能和经济性的最大化。特别在超高层建筑中，若按照常规剪力墙设计，造成剪力墙厚度太大，使结构自重增加，延性较差，对结构抗震不利，同时增加了基础造价，减小了建筑的使用面积，影响建筑使用功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，旨在其具备较薄的前提厚度、较少的占地面积以及较低的施工成本的前提下，具备更高承载力、更优异的延性、更强的抗争性能以及更良好的施工便捷性。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案。

一种带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，其特征在于，包括：

至少两条圆钢管，每两条所述圆钢管之间存在间距；

至少一对相平行的墙身钢板，其位于两条圆钢管之间；

栓钉，均匀地密布于所述墙身钢板的内壁上，与墙身钢板紧密连接；

混凝土，浇筑于钢管内，以及浇筑于由圆钢管与墙身钢板围成的封闭腔体内；

若所述剪力墙为沿单一直线方向延伸的单向剪力墙，每对所述墙身钢板的侧端均连接圆钢管的侧壁；若所述剪力墙沿至少两个方向延伸的转向剪力墙，其转角处的圆钢管作为转角圆钢管，所述转向剪力墙的内角处设置T型钢板，所述T型钢板的两翼缘末端分别与位于转角处的两块墙身钢板相连接，腹板末端与所述转角圆钢管相连接。

上述带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，可以作如下改进。

还包括位于两相邻所述圆钢管之间的、两侧端连接于一对所述墙身钢板内壁上的肋板，所述肋板垂直于相连接的所述墙身钢板。

对于上述改进，通过设置肋板，一方面加强了和混凝土的粘结力，另一方面加强了墙身钢板抵抗变形的能力。

若相邻的两所述圆钢管外壁间的间距大于500厘米时，所述肋板设置至少两块，且每两块肋板之间存在间距。

对于上述改进，对于较长的墙身钢板，通过设置多块肋板来保证墙身钢板的强度。

沿所述肋板竖直方向上等间距地设置至少两个通孔。

对于上述改进，在向墙身钢板所围成的密闭腔体中灌注混凝土时，便于混凝土经肋板的通孔穿过肋板，从而更快更有效地填充满整个密闭腔体，也进一步加强了肋板和混凝土的粘结力。

两相邻的所述圆钢管外壁间的最小间距不小于150毫米，所述墙身钢板的壁厚不小于相邻圆钢管壁厚的最小值，每对墙身钢板中的两块墙身钢板之间的距离，小于圆钢管的直径。

水平方向上的两剪力墙之间，设置连梁形成门洞或窗洞。

两所述剪力墙之间所形成的门洞或窗洞内，设置一桁架，所述桁架的两末端分别连接所述门洞或所述窗洞的两对角。

本发明相对于现有技术，具备如下有益效果：

(1)通过圆钢管和两块相平行的墙身钢板交替连接，并在其所形成的内腔中浇筑混凝土，形成带撑排钢管钢板的混凝土剪力墙，剪力墙中的竖向荷载由整个墙体承担，圆钢管及采取肋板等构造措施加强的墙身钢板对混凝土的有效约束作用，混凝土对钢材的有效支撑作用，很大程度提高了结构的竖向承载力；剪力墙中全部的拉力和剪力，均由钢结构构件承担；该结构能很大程度的提高墙体的竖向承载力、结构延性；

(2)钢材料构件大部分可以在工厂预制装配，现场仅需部分焊接作业和混凝土浇筑工作，通过紧密连接与墙身钢板内壁上的栓钉与混凝土的粘结力，免支模，免扎钢筋，具有突出的施工便利性；同时可采取两层、三层一吊施工，施工速度较传统的混凝土墙快1～2天/层；

(3)在剪力墙的竖直方向上，通过采用竖直渐变式结构，即下部剪力墙排满圆钢管，上部则通过连梁或桁架来缩减钢管数量，从而灵活地减轻剪力墙的上部墙体的自重，能最多减少25％的重量，最终减轻了基础负担，解决了建造成本，同时预制钢结构墙体单元之间的拼接更为便利，减少了焊接工作量；

(4)本发明所述带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，可以根据实际需要，设计成“一字型”、“L字型”和“T字型”等布置形式，相邻预制钢结构墙体单元通过连梁或桁架连接，进而组成空间立体多样式桁架抗侧力体系，该体系能充分发挥构件的性能，具有自重轻、抗侧力强度高特点。

附图说明

图1为本发明实施例一的“一字型”剪力墙立体示意图；

图2为本发明实施例一的“一字型”剪力墙水平剖面示意图；

图3为本发明实施例二的“L字型”剪力墙水平剖面示意图；

图4为本发明实施例三的竖直渐变模式的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构立体示意图；

图5为本发明实施例四的竖直渐变模式的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构立体示意图；

图6为本发明实施例四的竖直渐变模式的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构立体示意图；

图7为本发明实施例四的由带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构组成的空间立体多样式桁架抗侧力体系示意图；

其中：1、圆钢管；2、墙身钢板；3、栓钉；4、混凝土；5、T型钢板；51、翼缘；52、腹板；6、肋板；7、通孔；8、连梁；9、桁架；10、门洞；11、窗洞。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例一

如图1至图2所示，为本发明所述带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构中，沿单一直线方向延伸的单向剪力墙，亦即“一字型”剪力墙，其包括等间距布置的圆钢管1，位于每两条圆钢管1之间的相平行的墙身钢板2，每对所述墙身钢板2的侧端均连接圆钢管1的侧壁，均匀地密布于所述墙身钢板2的内壁上并与墙身钢板2紧密连接的栓钉3，位于两相邻所述圆钢管1之间的、两侧端连接于一对所述墙身钢板2内壁上的肋板6，肋板6垂直于相连接的所述墙身钢板2，其竖直方向等间距地设置多个通孔7，浇筑于钢管内，以及浇筑于由圆钢管1与墙身钢板2围成的封闭腔体内的混凝土4。

上述带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一，预制圆钢管1、墙身钢板2和肋板6，在所述墙身钢板2的内侧焊接满栓钉3，将所述肋板6两侧端分别焊接于两块平行的墙身钢板2内侧，两块墙身钢板2的侧端与所述圆钢管1焊接在一起形成一组预制钢结构墙体单元；

具体地，将肋板6两侧端分别焊接于两片平行墙身钢板2内侧，形成“工字型”截面。

步骤二，将多组所述预制钢结构墙体单元运至建筑施工现场并安装定位；

具体地，建筑的剪力墙墙面处的每两组墙体之间通过焊接连梁8和/或桁架9形成门洞10和窗洞11；建筑的剪力墙墙角处的两组墙体内角处的两块墙身钢板2通过焊接T型钢板5来连接。

步骤三，往圆钢管1内、以及由圆钢管1与墙身钢板2围成的封闭腔体内浇筑混凝土4。

实施例二

如图3所示，为本发明所述带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构中，沿多个方向延伸的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，属于一种“L字型”剪力墙，其包括等间距布置的圆钢管1，位于每两条圆钢管1之间的相平行的墙身钢板2，均匀地密布于所述墙身钢板2的内壁上并与墙身钢板2紧密连接的栓钉3，位于两相邻所述圆钢管1之间的、两侧端连接于一对所述墙身钢板2内壁上的肋板6，肋板6垂直于相连接的所述墙身钢板2，其竖直方向等间距地设置多个通孔7，剪力墙的转角处的圆钢管1作为转角圆钢管1，所述转向剪力墙的内角处设置T型钢板5，所述T型钢板5的两翼缘51末端分别与位于转角处的两块墙身钢板2相连接，腹板52末端与所述转角圆钢管1相连接，浇筑于钢管内，以及浇筑于由圆钢管1与墙身钢板2围成的封闭腔体内的混凝土4。

实施例三

如图4至图6所示，为本发明竖直渐变模式的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，下层为设有三根圆钢管1的剪力墙，通过顶部连梁8转为上部两根圆钢管1，层间可增设一道连梁8，满足结构受力要求，形成“三转二”的竖向渐变模式；下层为设有五根圆钢管1的剪力墙，通过顶部连梁8转为上部四根圆钢管1，层间可增设一道连梁8，满足结构受力要求，形成“五转四”的竖向渐变模式；下层为设有八根圆钢管1的剪力墙，通过顶部连梁8转为中部六根圆钢管1，层间可增设一道连梁8，再通过设置连梁8和桁架9，进一步转为上部四根钢管，最后形成“八转六再转四”的竖向渐变模式。该模式的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构可以更灵活的满足建筑洞口要求，同时可以减轻上部的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构的自重。

实施例四

如图7所示，本发明所述带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构所组成的空间立体多样式桁架9抗侧力体系，各片剪力墙之间通过连梁8及桁架9形成空间立体抗侧力体系，该体系相比于传统钢筋混凝土4抗侧力体系，布置更灵活，结构刚度更大，节省大量建筑空间，钢材料之间连接施工较为方便。

上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其做出种种变化。

Claims (7)

1.一种带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，其特征在于，包括：

至少两条圆钢管(1)，每两条所述圆钢管(1)之间存在间距；

至少一对相平行的墙身钢板(2)，其位于两条圆钢管(1)之间；

栓钉(3)，均匀地密布于所述墙身钢板(2)的内壁上，与墙身钢板(2)紧密连接；

混凝土(4)，浇筑于钢管内，以及浇筑于由圆钢管(1)与墙身钢板(2)围成的封闭腔体内；

若所述剪力墙为沿单一直线方向延伸的单向剪力墙，每对所述墙身钢板(2)的侧端均连接圆钢管(1)的侧壁；若所述剪力墙沿至少两个方向延伸的转向剪力墙，其转角处的圆钢管(1)作为转角圆钢管(1)，所述转向剪力墙的内角处设置T型钢板(5)，所述T型钢板(5)的两翼缘(51)末端分别与位于转角处的两块墙身钢板(2)相连接，腹板(52)末端与所述转角圆钢管(1)相连接。

2.根据权利要求1所述的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，其特征在于，还包括位于两相邻所述圆钢管(1)之间的、两侧端连接于一对所述墙身钢板(2)内壁上的肋板(6)，所述肋板(6)垂直于相连接的所述墙身钢板(2)。

3.根据权利要求2所述的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，其特征在于，若相邻的两所述圆钢管(1)外壁间的间距大于500厘米时，所述肋板(6)设置至少两块，且每两块肋板(6)之间存在间距。

4.根据权利要求2或3所述的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，其特征在于，沿所述肋板(6)竖直方向上等间距地设置至少两个通孔(7)。

5.根据权利要求4所述的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，其特征在于，两相邻的所述圆钢管(1)外壁间的最小间距不小于150毫米，所述墙身钢板(2)的壁厚不小于相邻圆钢管(1)壁厚的最小值，每对墙身钢板(2)中的两块墙身钢板(2)之间的距离，小于圆钢管(1)的直径。

6.根据权利要求1或5所述的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，其特征在于，水平方向上的两剪力墙之间，设置连梁(8)形成门洞(10)或窗洞(11)。

7.根据权利要求6所述的带撑排钢管钢板混凝土剪力墙结构，其特征在于，两所述剪力墙之间所形成的门洞(10)或窗洞(11)内，设置一桁架(9)，所述桁架(9)的两末端分别连接所述门洞(10)或所述窗洞(11)的两对角。

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