CN113513107B - 装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法，所述组合剪力墙包括顶部剪力墙、底部剪力墙和至少一个中部剪力墙，所述顶部剪力墙包括墙本体、设置在墙本体底部的第一法兰盘，所述墙本体包括外包钢板、间隔设置在外包钢板内的竖向隔板、设置在墙本体下部的预留空腔、内填混凝土以及设置在内填混凝土内的预埋波纹管；第一法兰盘为矩形边框，边框边缘位置开设有用于穿过高强螺栓的第一螺栓孔。既可以解决传统框架‑支撑结构体系钢结构住宅柱网不连续、柱网过密、露梁露柱的问题，又可以解决传统多腔钢板组合剪力墙施工现场装配效率低、湿作业量大等问题。该剪力墙可用于多、高层建筑结构中，尤其适用于装配式住宅及公寓。

Description

装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法
技术领域
本发明涉及墙体施工领域，特别是装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法。
背景技术
相比于装配式混凝土结构，装配式钢结构建筑具有承载能力强、抗震性能好、使用空间大、工业化程度高、结构自重轻等一系列优点，是未来住宅建筑的发展方向。
目前，装配式钢结构住宅建筑主要采用框架-支撑结构体系。然而，该结构体系应用于住宅时，由于我国的住宅套内户型多样化，建筑上采光、通风和造型等需要，容易出现柱网不连续、柱网过密、露梁露柱等问题。传统装配式混凝土剪力墙结构体系能承担较大的水平荷载，对平面布置适用性较好，能够适应套内户型变化，因此，将剪力墙结构体系引入装配式钢结构住宅建筑中，可以以实现新结构体系兼具装配式混凝土剪力墙与装配式钢结构二者的优势，解决了目前装配式钢结构住宅存在的问题。
在装配式钢结构中应用剪力墙结构体系，需要采用一种适合于钢结构的剪力墙构件。钢板组合剪力墙由于具有良好的承载能力、抗侧刚度、延性及耗能能力，在实际工程中得到广泛的推广与应用。多腔钢板组合剪力墙是在钢板组合剪力墙的基础上，在外包钢板内设置多道竖向钢隔板，竖向隔板的设置增强了对内填混凝土的约束作用，有效阻止了外包钢板在早期出现局部屈曲，相比于钢板组合剪力墙，提高了剪力墙的承载能力和耗能能力。
现阶段，多腔钢板组合剪力墙是在工厂加工钢构件，在施工现场将钢构件通过焊接组装，之后向内灌注混凝土，通过养护形成整片剪力墙。多腔钢板组合剪力墙虽然省去传统混凝土结构现场支模的工序，但是仍然需要大量的现场焊接和混凝土灌注工作，存在施工效率低、湿作业量大、人工成本高、环境污染严重等一系列问题。
发明内容
本发明的目的是提供装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法，要解决现阶段没有可以直接在现场装配的组合剪力墙、施工过程复杂、工期长、装配效率低、湿作业量大等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明一方面提供装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙，所述组合剪力墙包括顶部剪力墙19、底部剪力墙20和至少一个中部剪力墙25，
所述顶部剪力墙19包括墙本体、设置在墙本体底部的第一法兰盘4，所述墙本体包括外包钢板5、间隔设置在外包钢板5内的竖向隔板6、设置在墙本体下部的预留空腔7、内填混凝土8以及设置在内填混凝土8内的预埋波纹管9；第一法兰盘4为矩形边框，边框边缘位置开设有用于穿过高强螺栓2的第一螺栓孔10，外包钢板5下部与第一法兰盘4边框的内侧边缘焊接固定；前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧、每个预留空腔7处设置一个注浆孔17，前墙板14中部、注浆孔17正上方对应设置有出浆孔18；预埋波纹管9一端与出浆孔18连通，预埋波纹管9另一端与预留空腔7连通；
所述中部剪力墙25包括墙本体、设置在墙本体顶面的水平连接结构3、设置在墙本体底部的第一法兰盘4，所述墙本体包括外包钢板5、间隔设置在外包钢板5内的竖向隔板6、设置在墙本体下部的预留空腔7、内填混凝土8以及设置在内填混凝土8内的预埋波纹管9；第一法兰盘4为矩形边框，边框边缘位置开设有第一螺栓孔10，外包钢板5下部与第一法兰盘4边框的内侧边缘焊接固定；
水平连接结构3包括第二法兰盘11、焊接设置在第二法兰盘11顶面的一排凸部12，第二法兰盘11底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘11呈矩形，第二法兰盘11四周边缘位置开设有第二螺栓孔13；
所述外包钢板5包括前墙板14、后墙板15和侧墙板16，前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧设置一排注浆孔17，前墙板14中部、注浆孔17正上方设置有出浆孔18；
预埋波纹管9一端与出浆孔18连通，预埋波纹管9另一端与预埋空腔连通；
所述底部剪力墙20包括墙本体和设置在墙本体顶面的水平连接结构3、所述墙本体包括外包钢板5、间隔设置在外包钢板5内的竖向隔板6以及内填混凝土8；水平连接结构3包括第二法兰盘11、焊接设置在第二法兰盘11顶面的一排凸部12，第二法兰盘11底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘11呈矩形，第二法兰盘11四周边缘位置开设有用于穿过高强螺栓2的第二螺栓孔13。
进一步，凸部12采用方钢管。
进一步，预埋波纹管9的内径为14mm，外径为20mm；预埋波纹管9采用镀锌软钢金属材质。
进一步，预埋波纹管9的数量与出浆孔18的数量相适应。
进一步，凸部12与预留空腔7相适配。
凸部12的宽度与相邻两块竖向隔板6的间距相适应。凸部12可以布置在每一个预留空腔7的对应位置，也可以间隔布置。
进一步，竖向隔板6为钢板；钢板厚度至少4mm。
进一步，中部剪力墙25的高度至少为2.7米。
进一步，中部剪力墙25的高度为建筑一层的层高或几层的层高。
进一步，多腔双钢板内填混凝土8组合剪力墙截面形式为一字形或者L形或者T形。
进一步，竖向隔板6为钢板或者桁架。
本发明另一方面提供包含上述装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：
步骤一，按照设计图纸裁料：
步骤二，分别制作顶部剪力墙19、中部剪力墙25与底部剪力墙20；其中，顶部剪力墙19包括如下制作步骤：
S1, 在前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧、每个预留空腔7处设置一个注浆孔17，在前墙板14中部、注浆孔17正上方的对应位置开设出浆孔18；
S2，将竖向隔板6焊接到后墙板15上，采用机械臂焊接前墙板14和两个侧墙板16，焊接第一法兰盘4；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管9，向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的顶部剪力墙19底部预留一定空间用以形成预留空腔7，以便第二法兰盘11顶面的一排凸部12***；其中，预埋波纹管9一端与出浆孔18连通、另一端与预埋空腔7连通用以形成出浆通道；
中部剪力墙25 包括如下制作步骤：
S1，在前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧设置一排注浆孔17，在前墙板14中部、注浆孔17正上方的对应位置开设出浆孔18；
S2，将竖向隔板6焊接到后墙板15上，采用机械臂焊接前墙板14和两个侧墙板16，焊接第一法兰盘4；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管9，向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的中部剪力墙25底部预留一定空间用以形成预留空腔7，以便第二法兰盘11顶面的一排凸部12***；其中，预埋波纹管9一端与出浆孔18连通、另一端与预埋空腔连通用以形成出浆通道；
S4，焊接第二法兰盘11，在第二法兰盘11顶面、对应腔体焊接一排凸部12；
底部剪力墙20 包括如下制作步骤：
S1,将竖向隔板6焊接到前墙板14上，采用机械臂焊接后墙板15和两个侧墙板16；
S2，向腔内灌注混凝土；
S3，在底部剪力墙20上部焊接上第二法兰盘11，在第二法兰盘11顶面、对应腔体的位置，焊接一排凸部12；
步骤三，验收合格后，将顶部剪力墙19、中部剪力墙25与底部剪力墙20通过第一法兰盘4和第二法兰盘11两两连接起来。
进一步，凸部12与对应的预留空腔7内径相差1-2mm。
本发明的有益效果体现在：
1，本发明提供的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法，设计简单，结构巧妙。组合墙包括了顶部剪力墙、底部剪力墙、至少一个设置在顶部剪力墙与底部剪力墙之间的中部剪力墙，可以通过调节剪力墙的数量以适应主体高度，灵活方便，应用范围广，水平接缝采用高强螺栓直接连接。水平接缝承载能力强、抗震性能好，是一种良好的装配式钢结构预制剪力墙构件。
2，本发明提供的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法，装配整体式多腔钢板组合剪力墙结构在施工现场拼装时，水平接缝通过高强螺栓连接后，再采用压力注浆的方式进行连接。
3，既可以解决传统框架-支撑结构体系钢结构住宅柱网不连续、柱网过密、露梁露柱的问题，又可以解决传统多腔钢板组合剪力墙施工现场装配效率低、湿作业量大等问题。该剪力墙可用于多、高层建筑结构中，尤其适用于装配式住宅及公寓。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的中部剪力墙的示意图；
图2是本发明的中部剪力墙的分解图；
图3是中部剪力墙的构造图；
图4是图3的1-1剖面图；
图5是图3的2-2剖面图；
图6是图3的3-3剖面图；
图7是图3的4-4剖面图；
图8是顶部剪力墙的构造图；
图9是图8的1-1剖面图；
图10是本发明的底部剪力墙的构造图；
图11是图10的剖面图；
图12是本发明的结构示意图；
图13是本发明的装配整体式多腔钢板组合剪力墙施工方法的水平接缝构造图；
图14是本发明的实施例2的示意图。
图15是本发明的实施例2的施工方法的水平接缝构造图。
附图标记：1-高强灌浆料、2-高强螺栓、3-水平连接结构、4-第一法兰盘、5-外包钢板、6-竖向隔板、7-预留空腔、8-内填混凝土、9-预埋波纹管、10-第一螺栓孔、11-第二法兰盘、12-凸部、13-第二螺栓孔、14-前墙板、15-后墙板、16-侧墙板、17-注浆孔、18-出浆孔、19-顶部剪力墙、20-底部剪力墙、21-钢梁、22-楼板、23-第一耳板、24-第二耳板、25-中部剪力墙。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
实施例1
如图1-13所示，本发明提供装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙，包括顶部剪力墙19、底部剪力墙20和至少一个中部剪力墙25，所述顶部剪力墙19包括墙本体、设置在墙本体底部的第一法兰盘4，所述墙本体包括外包钢板5、间隔设置在外包钢板5内的竖向隔板6、设置在墙本体下部的预留空腔7、内填混凝土8以及设置在内填混凝土8内的预埋波纹管9；第一法兰盘4为矩形边框，边框边缘位置开设有用于穿过高强螺栓2的第一螺栓孔10，外包钢板5下部与第一法兰盘4边框的内侧边缘焊接固定；前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧、每个预留空腔7处设置一个注浆孔17，前墙板14中部、注浆孔17正上方对应设置有出浆孔18；预埋波纹管9一端与出浆孔18连通，预埋波纹管9另一端与预留空腔7连通。
所述中部剪力墙25包括墙本体、设置在墙本体顶面的水平连接结构3、设置在墙本体底部的第一法兰盘4，所述墙本体包括外包钢板5、间隔设置在外包钢板5内的竖向隔板6、设置在墙本体下部的预留空腔7、内填混凝土8以及设置在内填混凝土8内的预埋波纹管9；第一法兰盘4为矩形边框，边框边缘位置开设有第一螺栓孔10，外包钢板5下部与第一法兰盘4边框的内侧边缘焊接固定。竖向隔板6可以为钢板或者桁架；竖向隔板6为钢板时，可以采用厚度至少4mm的钢板。
水平连接结构3包括第二法兰盘11、焊接设置在第二法兰盘11顶面的一排凸部12，第二法兰盘11底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘11呈矩形，第二法兰盘11四周边缘位置开设有第二螺栓孔13；凸部12采用方钢管。凸部12与预留空腔7相适配。凸部12的宽度与相邻两块竖向隔板6的间距相适应。凸部12可以布置在每一个预留空腔7的对应位置，也可以间隔布置。
所述外包钢板5包括前墙板14、后墙板15和侧墙板16，前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧设置一排注浆孔17，前墙板14中部、注浆孔17正上方设置有出浆孔18；预埋波纹管9一端与出浆孔18连通，预埋波纹管9另一端与预埋空腔连通。预埋波纹管9可以采用内径为14mm,外径为20mm的镀锌软钢金属材质。预埋波纹管9的数量与出浆孔18的数量相适应。
中部剪力墙25的高度至少为2.7米，其高度可以灵活调整，可以为建筑一层的层高或几层的层高。多腔双钢板内填混凝土8组合剪力墙截面形式为一字形或者L形或者T形。
上述组合剪力墙的制作方法，包括如下步骤：
步骤一，按照设计图纸裁料：
步骤二，分别制作顶部剪力墙19、中部剪力墙25与底部剪力墙20；
其中，顶部剪力墙19包括如下制作步骤：
S1, 在前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧、每个预留空腔7处设置一个注浆孔17，在前墙板14中部、注浆孔17正上方的对应位置开设出浆孔18；
S2，将竖向隔板6焊接到后墙板15上，采用机械臂焊接前墙板14和两个侧墙板16，焊接第一法兰盘4；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管9，向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的顶部剪力墙19底部预留一定空间用以形成预留空腔7，以便第二法兰盘11顶面的一排凸部12***；其中，预埋波纹管9一端与出浆孔18连通、另一端与预埋空腔7连通用以形成出浆通道；
中部剪力墙25 包括如下制作步骤：
S1，在前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧设置一排注浆孔17，在前墙板14中部、注浆孔17正上方的对应位置开设出浆孔18；
S2，将竖向隔板6焊接到后墙板15上，采用机械臂焊接前墙板14和两个侧墙板16，焊接第一法兰盘4；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管9，向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的中部剪力墙25底部预留一定空间用以形成预留空腔7，以便第二法兰盘11顶面的一排凸部12***；其中，预埋波纹管9一端与出浆孔18连通、另一端与预埋空腔连通用以形成出浆通道；
S4，焊接第二法兰盘11，在第二法兰盘11顶面、对应腔***置焊接一排凸部12；
底部剪力墙20 包括如下制作步骤：
S1,将竖向隔板6焊接到前墙板14上，采用机械臂焊接后墙板15和两个侧墙板16；
S2，向腔内灌注混凝土；
S3，在底部剪力墙20上部焊接上第二法兰盘11，在第二法兰盘11顶面、对应腔体的位置，焊接一排凸部12；
步骤三，验收合格后，将顶部剪力墙19、中部剪力墙25与底部剪力墙20通过第一法兰盘4和第二法兰盘11两两连接起来。
其中，凸部12与对应的预留空腔7内径相差1-2mm。
顶部剪力墙19与中部剪力墙25、中部剪力墙25与底部剪力墙20以及相邻两个中部剪力墙25之间通过法兰盘连接。
实施例2，装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法，同实施例1,不同之处在于，第一法兰盘4上设置有第一耳板23,第二法兰盘11上设置有第二耳板24,第一法兰盘4与第二法兰盘11连接节点通过第一耳板23和第二耳板24连接固定。具体参见图14和15，在耳板上开螺栓孔，在施工现场采用高强螺栓2连接。
本发明提供的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其制作方法，丰富了目前钢结构建筑的结构体系。解决了装配式钢结构住宅采用框架-支撑结构体系所带来的柱网不连续、柱网过密、露梁露柱等问题。顶部剪力墙19、中部剪力墙25以及底部剪力墙20之间的连接方式多样，例如榫卯或者或者耳板或者后灌浆连接。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的制作方法，其特征在于，
组合剪力墙包括顶部剪力墙（19）、底部剪力墙（20）和至少一个中部剪力墙（25），中部剪力墙（25）的高度至少为2.7米；
顶部剪力墙（19）包括墙本体、设置在墙本体底部的第一法兰盘（4），墙本体包括外包钢板（5）、间隔设置在外包钢板（5）内的竖向隔板（6）、设置在墙本体下部的预留空腔（7）、内填混凝土（8）以及设置在内填混凝土（8）内的预埋波纹管（9）；第一法兰盘（4）为矩形边框，边框边缘位置开设有用于穿过高强螺栓（2）的第一螺栓孔（10），外包钢板（5）下部与第一法兰盘（4）边框的内侧边缘焊接固定；前墙板（14）下部、靠近第一法兰盘（4）的一侧、每个预留空腔（7）处设置一个注浆孔（17），前墙板（14）中部、注浆孔（17）正上方对应位置设置有出浆孔（18）；预埋波纹管（9）一端与出浆孔（18）连通，预埋波纹管（9）另一端与预留空腔（7）连通；
中部剪力墙（25）包括墙本体、设置在墙本体顶面的水平连接结构（3）、设置在墙本体底部的第一法兰盘（4），墙本体包括外包钢板（5）、间隔设置在外包钢板（5）内的竖向隔板（6）、设置在墙本体下部的预留空腔（7）、内填混凝土（8）以及设置在内填混凝土（8）内的预埋波纹管（9）；第一法兰盘（4）为矩形边框，边框边缘位置开设有第一螺栓孔（10），外包钢板（5）下部与第一法兰盘（4）边框的内侧边缘焊接固定；
水平连接结构（3）包括第二法兰盘（11）、焊接设置在第二法兰盘（11）顶面的一排凸部（12），第二法兰盘（11）底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘（11）呈矩形，第二法兰盘（11）四周边缘位置开设有第二螺栓孔（13）；
外包钢板（5）包括前墙板（14）、后墙板（15）和侧墙板（16），前墙板（14）下部、靠近第一法兰盘（4）的一侧设置一排注浆孔（17），前墙板（14）中部、注浆孔（17）正上方设置有出浆孔（18）；
预埋波纹管（9）一端与出浆孔（18）连通，预埋波纹管（9）另一端与预埋空腔连通；
底部剪力墙（20）包括墙本体和设置在墙本体顶面的水平连接结构（3）、墙本体包括外包钢板（5）、间隔设置在外包钢板（5）内的竖向隔板（6）以及内填混凝土（8）；水平连接结构（3）包括第二法兰盘（11）、焊接设置在第二法兰盘（11）顶面的一排凸部（12），第二法兰盘（11）底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘（11）呈矩形，第二法兰盘（11）四周边缘位置开设有用于穿过高强螺栓（2）的第二螺栓孔（13）；
所述制作方法包括如下步骤：
步骤一，按照设计图纸裁料：
步骤二，分别制作顶部剪力墙(19)、中部剪力墙(25)与底部剪力墙(20)；其中，顶部剪力墙(19)包括如下制作步骤：
S1， 在前墙板（14）下部、靠近第一法兰盘（4）的一侧、每个预留空腔（7）处设置一个注浆孔（17），在前墙板（14）中部、注浆孔（17）正上方的对应位置开设出浆孔（18）；
S2，将竖向隔板（6）焊接到后墙板（15）上，采用机械臂焊接前墙板（14）和两个侧墙板（16），焊接第一法兰盘（4）；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管（9），向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的顶部剪力墙（19）底部预留一定空间用以形成预留空腔（7），以便第二法兰盘（11）顶面的一排凸部（12）***；其中，预埋波纹管（9）一端与出浆孔（18）连通、另一端与预埋空腔（7）连通用以形成出浆通道；
中部剪力墙(25) 包括如下制作步骤：
S1，在前墙板（14）下部、靠近第一法兰盘（4）的一侧设置一排注浆孔（17），在前墙板（14）中部、注浆孔（17）正上方的对应位置开设出浆孔（18）；
S2，将竖向隔板（6）焊接到后墙板（15）上，采用机械臂焊接前墙板（14）和两个侧墙板（16），焊接第一法兰盘（4）；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管（9），向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的中部剪力墙(25)底部预留一定空间用以形成预留空腔（7），以便第二法兰盘（11）顶面的一排凸部（12）***；其中，预埋波纹管（9）一端与出浆孔（18）连通、另一端与预埋空腔连通用以形成出浆通道；
S4，焊接第二法兰盘（11），在第二法兰盘（11）顶面、对应腔体焊接一排凸部（12）；
底部剪力墙(20) 包括如下制作步骤：
S1，将竖向隔板（6）焊接到前墙板（14）上，采用机械臂焊接后墙板（15）和两个侧墙板（16）；
S2，向腔内灌注混凝土；
S3，在底部剪力墙(20)上部焊接上第二法兰盘（11），在第二法兰盘（11）顶面、对应腔体的位置，焊接一排凸部（12）；
步骤三，验收合格后，将顶部剪力墙(19)、中部剪力墙(25)与底部剪力墙(20)通过第一法兰盘（4）和第二法兰盘（11）两两连接起来，采用压力注浆的方式通过注浆孔(17)向预留空腔(7)注入高强灌浆料(1)，浆体灌满后从对应的出浆孔(18)流出，对出浆孔(18)和注浆孔(17)进行封堵；
其中，凸部（12）采用方钢管，凸部（12）与对应的预留空腔（7）内径相差1-2mm；
预埋波纹管（9）采用镀锌软钢金属材质，预埋波纹管（9）的内径为14mm，外径为20mm；预埋波纹管（9）的数量与出浆孔（18）的数量相适应；竖向隔板（6）为厚度至少4mm钢板。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，第一法兰盘(4)上设置有第一耳板(23)，第二法兰盘（11）上设置有第二耳板（24），第一法兰盘(4)与第二法兰盘(11)连接节点通过第一耳板（23）和第二耳板（24）连接固定；在耳板上开螺栓孔，在施工现场采用高强螺栓（2）连接。
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