CN115492267A - 多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多道设防的装配式钢‑混凝土组合剪力墙及其施工方法，该组合剪力墙包括八边形预制钢筋混凝土板、四角星形钢约束混凝土阻尼器、T型花纹钢板、矩形钢管混凝土柱、扁担形钢梁和自锁型钢牛腿；两根扁担形钢梁横向设置于两根矩形钢管混凝土柱之间；一组自锁型钢牛腿夹设在扁担形钢梁端部的上、下两侧并与矩形钢管混凝土柱固定连接，还通过高强螺栓与扁担形钢梁紧固连接；四个T型花纹钢板分别与矩形钢管混凝土柱、扁担形钢梁固定连接，阻尼器的四个端部通过高强螺栓与钢牛腿紧固连接；两个八边形预制钢筋混凝土板通过对拉螺栓紧固连接于阻尼器和T型花纹钢板的前、后两侧。该组合剪力墙抗震性好，装拆方便，施工便捷，施工工期短。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构领域，具体涉及一种多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙及其施工方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展，人们对建筑的结构和功能提出了更高的要求。传统的现浇钢筋混凝土框-剪结构存在如下问题：1）抗震性能差；2）施工工序复杂，需要耗费大量的人力以及物力；3）工期周期长，受到季节和天气的影响较大；4）施工质量差；5）大震和中震作用下容易受损，损坏后不易修复。
装配式组合结构的各组成构件可在工厂预制，保证构件的标准化，大大提高工作效率和加工质量，节约资源和能源，且抗震性能更好。但目前的装配结构多为框架结构，仅适用于多高层建筑。因其抗侧移刚度偏弱，该类结构不适用于超高层建筑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙及其施工方法，该组合剪力墙抗震性好，装拆方便，施工便捷，施工工期短。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，包括两个八边形预制钢筋混凝土板、一个四角星形钢约束混凝土阻尼器、四个T型花纹钢板、两根矩形钢管混凝土柱、两根扁担形钢梁和四组自锁型钢牛腿；所述两根矩形钢管混凝土柱竖向设置，且两根矩形钢管混凝土柱的间距与八边形预制钢筋混凝土板的宽度相适应，所述两根扁担形钢梁横向设置于两根矩形钢管混凝土柱之间的上、下两侧，且两根扁担形钢梁的间距与八边形预制钢筋混凝土板的高度相适应；一组自锁型钢牛腿包括上、下两个钢牛腿，上、下两个钢牛腿夹设在扁担形钢梁端部的上、下两侧并与矩形钢管混凝土柱固定连接，钢牛腿还通过高强螺栓与扁担形钢梁紧固连接；所述四个T型花纹钢板分别与两根矩形钢管混凝土柱、两根扁担形钢梁的内侧固定连接，所述四角星形钢约束混凝土阻尼器嵌入两根矩形钢管混凝土柱和两根扁担形钢梁围成的内部空间中，且其四个端部分别通过高强螺栓与钢牛腿紧固连接，形成一个X型减震消能结构；所述两个八边形预制钢筋混凝土板夹设于四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的前、后两侧，并通过多个对拉螺栓紧固连接在一起。
进一步地，所述T型花纹钢板由腹板和垂直设置于腹板底部并向两侧伸出的翼缘连接组成。
进一步地，所述八边形预制钢筋混凝土板朝向四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的一侧面上设置有与四角星形钢约束混凝土阻尼器相适应的阻尼器凹槽以及四个用于置入翼缘的翼缘凹槽；当两个八边形预制钢筋混凝土板夹住四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的前、后两侧时，四角星形钢约束混凝土阻尼器嵌入前、后两个阻尼器凹槽中，以防止四角星形钢约束混凝土阻尼器发生弯曲和局部屈曲，而前、后两个阻尼器凹槽夹着T型花纹钢板的翼缘，以防止T型花纹钢板被拉出。
进一步地，所述八边形预制钢筋混凝土板上开设有8个对拉螺栓孔，两两布设于八边形预制钢筋混凝土板的上、下、左、右侧，所述T型花纹钢板的腹板上对应开设有用于穿过对拉螺栓的通孔，所述对拉螺栓依次穿过一侧的对拉螺栓孔、腹板的通孔和另一侧的对拉螺栓孔，将两个八边形预制钢筋混凝土板紧固连接于T型花纹钢板的前、后两侧。
进一步地，所述T型花纹钢板采用低屈服强度钢板，且腹板表面具有大摩擦力的菱形交错花纹，所述T型花纹钢板分别与矩形钢管混凝土柱、扁担形钢梁通过焊接连接。
进一步地，所述四角星形钢约束混凝土阻尼器采用钢管混凝土构件，主要由抗疲劳强度高且屈曲强度低的不锈钢管体和填充于不锈钢管体内抗拉强度和伸长率高的纤维混凝土组成；所述四角星形钢约束混凝土阻尼器的左上、左下、右上、右下四个端部分别设置有方端板，所述方端板通过高强螺栓紧固连接在钢牛腿上。
进一步地，一组自锁型钢牛腿的上、下两个钢牛腿同时焊接在矩形钢管混凝土柱上，直接对两个钢牛腿之间的扁担形钢梁形成机械咬合力。
本发明还提供了上述多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙的施工方法，包括以下步骤：
（1）根据结构设计要求并结合现场实际施工情况，确定各预制构件的具体尺寸；然后按要求生产所述两个八边形预制钢筋混凝土板、一个四角星形钢约束混凝土阻尼器、四个T型花纹钢板、两根矩形钢管混凝土柱、两根扁担形钢梁和四组自锁型钢牛腿；
（2）先将四个T型花纹钢板分别焊接在相应的扁担型钢梁和矩形钢管混凝土柱上，再将四组自锁型钢牛腿焊接在矩形钢管混凝土柱上，然后将预制构件运输至施工现场；
（3）矩形钢管混凝土柱吊装前，预先在分段处设置连接耳板，矩形钢管混凝土柱安装时，采用钢丝绳进行吊装起吊，吊点位置为矩形钢管混凝土柱上部的耳板，通过卸扣与钢丝绳连接起来，吊装至指定位置；
（4）扁担型钢梁吊装前，清理扁担型钢梁表面污垢，并对产生浮锈的扁担型钢梁表面进行除锈；扁担型钢梁吊装到位后，先将钢牛腿上的螺栓孔与扁担型钢梁上的螺栓孔对齐并采用高强螺栓紧固连接；
（5）将四角星形钢约束混凝土阻尼器的四个端部与钢牛腿对齐并采用高强螺栓紧固连接；
（6）在每个八边形预制钢筋混凝土板要安放的位置周围布置定位木方，八边形预制钢筋混凝土板吊装到位后，将其阻尼器凹槽和翼缘凹槽分别与四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的翼缘位置对齐，对拉螺栓穿过八边形预制钢筋混凝土板和T型花纹钢板并拧紧，从而将两个八边形预制钢筋混凝土板夹设在四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的前、后两侧。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）施工方便，加工质量好，节省工期，可拆卸、可更换。所有构件均为工厂预制，在现场采用螺栓连接，可方便地安装和拆卸，因此施工速度快。
（2）构件间采用多种连接，连接可靠。扁担形钢梁可从侧面塞入自锁型钢牛腿的上、下两个钢牛腿中，直接形成机械咬合力；同时，扁担形钢梁和自锁型钢牛腿还采用高强螺栓连接。T型花纹钢板的翼缘和八边形预制钢筋混凝土板的翼缘凹槽也可直接形成机械咬合力；T型花纹钢板和八边形预制钢筋混凝土板还采用对拉螺栓进行抗剪连接；在对拉螺栓上施加预拉力后，八边形预制钢筋混凝土板和T型花纹钢板的腹板间还可形成较大摩擦力。
（3）抗震性能好。在四角星形钢约束混凝土阻尼器具有良好的耗能能力的基础上，八边形预制钢筋混凝土板中的阻尼器凹槽又限制了不锈钢管的弯曲和局部屈曲。受八边形预制钢筋混凝土板的约束作用，T型花纹钢板的腹板不易发生局部屈曲，可保证腹板尽量多地吸收地震能量。
（4）抗剪承载力高。将抗拉承载力较高的四角星形钢约束混凝土阻尼器设置在剪力墙的对角线方向，可直接提高墙体的整体抗剪承载力。受八边形预制钢筋混凝土板的约束作用，T型花纹钢板的腹板不易发生局部屈曲，可提高腹板的抗剪承载力。
（5）防火性能好。采用八边形预制钢筋混凝土板作为剪力墙的面板，将四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板与火源隔离，相较于以往的钢板剪力墙结构可以大大提高其防火性能。
附图说明
图1是本发明实施例的装配式钢-混凝土组合剪力墙的外部结构示意图。
图2是本发明实施例的装配式钢-混凝土组合剪力墙的内部结构示意图。
图3是本发明实施例中八边形预制钢筋混凝土板的结构示意图。
图4是本发明实施例中四角星形钢约束混凝土阻尼器的端部连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1-4所示，本实施例提供了一种多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，包括两个八边形预制钢筋混凝土板1、一个四角星形钢约束混凝土阻尼器3、四个T型花纹钢板6、两根矩形钢管混凝土柱10、两根扁担形钢梁9和四组自锁型钢牛腿4；所述两根矩形钢管混凝土柱10竖向设置，且两根矩形钢管混凝土柱10的间距与八边形预制钢筋混凝土板的宽度相适应，所述两根扁担形钢梁9横向设置于两根矩形钢管混凝土柱10之间的上、下两侧，且两根扁担形钢梁9的间距与八边形预制钢筋混凝土板的高度相适应；一组自锁型钢牛腿4包括上、下两个钢牛腿，上、下两个钢牛腿夹设在扁担形钢梁9端部的上、下两侧并与矩形钢管混凝土柱10固定连接，钢牛腿还通过高强螺栓8与扁担形钢梁9紧固连接；所述四个T型花纹钢板6分别与两根矩形钢管混凝土柱10、两根扁担形钢梁9的内侧固定连接，所述四角星形钢约束混凝土阻尼器3嵌入两根矩形钢管混凝土柱10和两根扁担形钢梁9围成的内部空间中，且其四个端部分别通过高强螺栓8与钢牛腿紧固连接，形成一个X型减震消能结构，削弱整体结构的地震反应，减小构件截面尺寸，控制侧移效果显著；所述两个八边形预制钢筋混凝土板1夹设于四角星形钢约束混凝土阻尼器3和T型花纹钢板6的前、后两侧，并通过多个对拉螺栓7紧固连接在一起。
如图2所示，所述T型花纹钢板6由腹板61和垂直设置于腹板61底部并向两侧伸出的翼缘62连接组成。
如图3所示，所述八边形预制钢筋混凝土板1朝向四角星形钢约束混凝土阻尼器3和T型花纹钢板6的一侧面上设置有与四角星形钢约束混凝土阻尼器3相适应的阻尼器凹槽11以及四个用于置入翼缘62的翼缘凹槽12；当两个八边形预制钢筋混凝土板1夹住四角星形钢约束混凝土阻尼器3和T型花纹钢板6的前、后两侧时，四角星形钢约束混凝土阻尼器3嵌入前、后两个阻尼器凹槽11中，以防止四角星形钢约束混凝土阻尼器3发生弯曲和局部屈曲，而前、后两个阻尼器凹槽11夹着T型花纹钢板6的翼缘62，以防止T型花纹钢板6被拉出。具体地，阻尼器凹槽11为两块预制板拼缝界面处预留相对应的凹槽，所述凹槽的宽度和深度略大于四角星形钢约束混凝土阻尼器3，四角星形钢约束混凝土阻尼器3可在阻尼器凹槽11中自由压缩和伸长。
所述八边形预制钢筋混凝土板1与四角星形钢约束混凝土阻尼器3之间预留缝隙，保证四角星形钢约束混凝土阻尼器3在受到地震时，可以产生一定的弹性变形，吸收地震能量。
所述八边形预制钢筋混凝土板1上开设有8个对拉螺栓孔，两两布设于八边形预制钢筋混凝土板1的上、下、左、右侧，所述T型花纹钢板6的腹板61上对应开设有用于穿过对拉螺栓的通孔，为方便安装，通孔尺寸远大于对拉螺栓尺寸。所述对拉螺栓7依次穿过一侧的对拉螺栓孔、腹板的通孔和另一侧的对拉螺栓孔，将两个八边形预制钢筋混凝土板1紧固连接于T型花纹钢板6的前、后两侧。
在本实施例中，所述T型花纹钢板6采用低屈服强度钢板，且腹板61表面具有大摩擦力的菱形交错花纹，所述T型花纹钢板6分别与矩形钢管混凝土柱10、扁担形钢梁9通过焊接连接。
在本实施例中，所述四角星形钢约束混凝土阻尼器3采用钢管混凝土构件，主要由抗疲劳强度高且屈曲强度低的不锈钢管体和填充于不锈钢管体内抗拉强度和伸长率高、延性较好的纤维混凝土组成。因不锈钢管和混凝土板间的摩擦力较小，可保证四角星形钢约束混凝土阻尼器3沿着墙体对角线全长只发生轴向拉长或压缩变形，其变形较大，可尽量多的吸收地震能量。如图4所示，所述四角星形钢约束混凝土阻尼器3的左上、左下、右上、右下四个端部分别设置有方端板31，所述方端板31通过高强螺栓8紧固连接在钢牛腿上。
一组自锁型钢牛腿4的上、下两个钢牛腿同时焊接在矩形钢管混凝土柱10上，直接对两个钢牛腿之间的扁担形钢梁9形成机械咬合力；同时，扁担形钢梁9和自锁型钢牛腿4还采用高强螺栓8连接。T型花纹钢板6的翼缘和八边形预制钢筋混凝土板1的翼缘凹槽也可直接形成机械咬合力；T型花纹钢板6和八边形预制钢筋混凝土板1还采用对拉螺栓7进行抗剪连接；在对拉螺栓上施加预拉力后，八边形预制钢筋混凝土板1和T型花纹钢板6的腹板间还可形成较大摩擦力，使得八边形预制钢筋混凝土板1和T型花纹钢板6可以共同抵抗剪力。
本实施例还提供了上述多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙的施工方法，包括以下步骤：
（1）根据结构设计要求并结合现场实际施工情况，确定各预制构件的具体尺寸；然后按要求生产所述两个八边形预制钢筋混凝土板1、一个四角星形钢约束混凝土阻尼器3、四个T型花纹钢板6、两根矩形钢管混凝土柱10、两根扁担形钢梁9和四组自锁型钢牛腿4。
（2）先将四个T型花纹钢板6分别焊接在相应的扁担型钢梁9和矩形钢管混凝土柱10上，再将四组自锁型钢牛腿4焊接在矩形钢管混凝土柱10上，然后将预制构件运输至施工现场。
（3）矩形钢管混凝土柱10吊装前，预先在分段处设置连接耳板，矩形钢管混凝土柱10安装时，采用钢丝绳进行吊装起吊，吊点位置为矩形钢管混凝土柱10上部的耳板，通过卸扣与钢丝绳连接起来，吊装至指定位置。
（4）扁担型钢梁9吊装前，清理扁担型钢梁表面污垢，并对产生浮锈的扁担型钢梁表面进行除锈；扁担型钢梁9吊装到位后，按施工图进行就位，并要注意扁担型钢梁9的靠向；扁担型钢梁9就位时，先将钢牛腿上的螺栓孔与扁担型钢梁9上的螺栓孔对齐并采用高强螺栓8紧固连接。
（5）将四角星形钢约束混凝土阻尼器3的四个端部与钢牛腿对齐并采用高强螺栓8紧固连接，从上至下，从左至右依次完成四角的连接。
（6）在每个八边形预制钢筋混凝土板1要安放的位置周围布置定位木方，八边形预制钢筋混凝土板1吊装到位后，将其阻尼器凹槽11和翼缘凹槽12分别与四角星形钢约束混凝土阻尼器3和T型花纹钢板6的翼缘62位置对齐，对拉螺栓7穿过八边形预制钢筋混凝土板1和T型花纹钢板6并拧紧，从而将两个八边形预制钢筋混凝土板1夹设在四角星形钢约束混凝土阻尼器3和T型花纹钢板6的前、后两侧。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，其特征在于，包括两个八边形预制钢筋混凝土板、一个四角星形钢约束混凝土阻尼器、四个T型花纹钢板、两根矩形钢管混凝土柱、两根扁担形钢梁和四组自锁型钢牛腿；所述两根矩形钢管混凝土柱竖向设置，且两根矩形钢管混凝土柱的间距与八边形预制钢筋混凝土板的宽度相适应，所述两根扁担形钢梁横向设置于两根矩形钢管混凝土柱之间的上、下两侧，且两根扁担形钢梁的间距与八边形预制钢筋混凝土板的高度相适应；一组自锁型钢牛腿包括上、下两个钢牛腿，上、下两个钢牛腿夹设在扁担形钢梁端部的上、下两侧并与矩形钢管混凝土柱固定连接，钢牛腿还通过高强螺栓与扁担形钢梁紧固连接；所述四个T型花纹钢板分别与两根矩形钢管混凝土柱、两根扁担形钢梁的内侧固定连接，所述四角星形钢约束混凝土阻尼器嵌入两根矩形钢管混凝土柱和两根扁担形钢梁围成的内部空间中，且其四个端部分别通过高强螺栓与钢牛腿紧固连接，形成一个X型减震消能结构；所述两个八边形预制钢筋混凝土板夹设于四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的前、后两侧，并通过多个对拉螺栓紧固连接在一起。
2.根据权利要求1所述的多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，其特征在于，所述T型花纹钢板由腹板和垂直设置于腹板底部并向两侧伸出的翼缘连接组成。
3.根据权利要求2所述的多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，其特征在于，所述八边形预制钢筋混凝土板朝向四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的一侧面上设置有与四角星形钢约束混凝土阻尼器相适应的阻尼器凹槽以及四个用于置入翼缘的翼缘凹槽；当两个八边形预制钢筋混凝土板夹住四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的前、后两侧时，四角星形钢约束混凝土阻尼器嵌入前、后两个阻尼器凹槽中，以防止四角星形钢约束混凝土阻尼器发生弯曲和局部屈曲，而前、后两个阻尼器凹槽夹着T型花纹钢板的翼缘，以防止T型花纹钢板被拉出。
4.根据权利要求2所述的多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，其特征在于，所述八边形预制钢筋混凝土板上开设有8个对拉螺栓孔，两两布设于八边形预制钢筋混凝土板的上、下、左、右侧，所述T型花纹钢板的腹板上对应开设有用于穿过对拉螺栓的通孔，所述对拉螺栓依次穿过一侧的对拉螺栓孔、腹板的通孔和另一侧的对拉螺栓孔，将两个八边形预制钢筋混凝土板紧固连接于T型花纹钢板的前、后两侧。
5.根据权利要求2所述的多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，其特征在于，所述T型花纹钢板采用低屈服强度钢板，且腹板表面具有大摩擦力的菱形交错花纹，所述T型花纹钢板分别与矩形钢管混凝土柱、扁担形钢梁通过焊接连接。
6.根据权利要求1所述的多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，其特征在于，所述四角星形钢约束混凝土阻尼器采用钢管混凝土构件，主要由抗疲劳强度高且屈曲强度低的不锈钢管体和填充于不锈钢管体内抗拉强度和伸长率高的纤维混凝土组成；所述四角星形钢约束混凝土阻尼器的左上、左下、右上、右下四个端部分别设置有方端板，所述方端板通过高强螺栓紧固连接在钢牛腿上。
7.根据权利要求1所述的多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙，其特征在于，一组自锁型钢牛腿的上、下两个钢牛腿同时焊接在矩形钢管混凝土柱上，直接对两个钢牛腿之间的扁担形钢梁形成机械咬合力。
8.根据权利要求1-7任一项所述的多道设防的装配式钢-混凝土组合剪力墙的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据结构设计要求并结合现场实际施工情况，确定各预制构件的具体尺寸；然后按要求生产所述两个八边形预制钢筋混凝土板、一个四角星形钢约束混凝土阻尼器、四个T型花纹钢板、两根矩形钢管混凝土柱、两根扁担形钢梁和四组自锁型钢牛腿；
（2）先将四个T型花纹钢板分别焊接在相应的扁担型钢梁和矩形钢管混凝土柱上，再将四组自锁型钢牛腿焊接在矩形钢管混凝土柱上，然后将预制构件运输至施工现场；
（3）矩形钢管混凝土柱吊装前，预先在分段处设置连接耳板，矩形钢管混凝土柱安装时，采用钢丝绳进行吊装起吊，吊点位置为矩形钢管混凝土柱上部的耳板，通过卸扣与钢丝绳连接起来，吊装至指定位置；
（4）扁担型钢梁吊装前，清理扁担型钢梁表面污垢，并对产生浮锈的扁担型钢梁表面进行除锈；扁担型钢梁吊装到位后，先将钢牛腿上的螺栓孔与扁担型钢梁上的螺栓孔对齐并采用高强螺栓紧固连接；
（5）将四角星形钢约束混凝土阻尼器的四个端部与钢牛腿对齐并采用高强螺栓紧固连接；
（6）在每个八边形预制钢筋混凝土板要安放的位置周围布置定位木方，八边形预制钢筋混凝土板吊装到位后，将其阻尼器凹槽和翼缘凹槽分别与四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的翼缘位置对齐，对拉螺栓穿过八边形预制钢筋混凝土板和T型花纹钢板并拧紧，从而将两个八边形预制钢筋混凝土板夹设在四角星形钢约束混凝土阻尼器和T型花纹钢板的前、后两侧。
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