專利名稱：鋼管混凝土－鋼撐－鋼板外包混凝土剪力墻及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻及其制作方 法，屬于一種剪力墻及其制作方法。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)多地震的國家，海城、唐山等強(qiáng)烈地震給人民的生命財(cái)產(chǎn)造 成了巨大損失。對(duì)于地震災(zāi)害，其最根本的措施是搞好抗震設(shè)防，提高工程 結(jié)構(gòu)的抗震能力。如何通過合理抗震設(shè)計(jì)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震能力是國內(nèi)外工程 界十分關(guān)注的。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件之一是剪力墻，它是高層建筑中一 種主要的抗側(cè)力體系。它抗側(cè)移剛度大，承載力高，但延性較差，容易發(fā)生 脆性破壞，這對(duì)整體結(jié)構(gòu)的抗震性能十分不利。
近年來，型鋼混凝土組合剪力墻結(jié)構(gòu)在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，受到 了工程界的一致好評(píng)。型鋼混凝土組合剪力墻將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)組 合起來，能夠彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，更好地發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)，使結(jié)構(gòu)擁有較大的 承載力和剛度，具有更好的延性和耗能能力。其中，鋼管混凝土邊框剪力墻 是型鋼混凝土組合剪力墻的一種，己經(jīng)應(yīng)用在很多高層建筑中?！毒匦武摴芑?凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》也對(duì)這一剪力墻的提出了計(jì)算方法。這種剪力墻鋼管混 凝土邊框?qū)炷翂Π宓募s束增強(qiáng)，鋼管混凝土柱具有更好的后期承載力。 但是這種剪力墻中的鋼筋混凝土墻板作為第一道防線延性較差，影響了整個(gè) 剪力墻以至整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力，即抗震能力。鋼板剪力墻是通過內(nèi)填鋼板的薄膜拉力帶來消耗地震能量，因此保證拉 力帶的充分發(fā)展是發(fā)揮鋼板剪力墻優(yōu)越性的重要條件。而充分發(fā)展拉力帶的 重要前提正是保證邊框不失穩(wěn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是顯著提高鋼管混凝土邊框剪力墻延性、抗 震耗能能力的問題，設(shè)計(jì)了一種鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻 的制作方法，以及根據(jù)此方法設(shè)計(jì)的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻。
本發(fā)明所采用的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻的制作方 法，其順序如下
1) 制作鋼管混凝土邊框柱，配置梁柱節(jié)點(diǎn)處的預(yù)制構(gòu)件，在鋼管壁預(yù)焊 豎板，以備錨固墻板中內(nèi)嵌的鋼板。同時(shí)預(yù)留孔洞，用來錨固橫向鋼筋；
2) 制作邊框梁中的型鋼梁，型鋼梁與鋼管混凝土邊框柱進(jìn)行可靠剛性連
3) 制作墻板中內(nèi)嵌的鋼板，鋼板與鋼管混凝土邊框柱及型鋼梁進(jìn)行可靠 剛性連接；
4) 在墻板中內(nèi)嵌的鋼板上配置鋼撐，鋼撐的兩端分別與邊框梁中的型鋼 梁、鋼管混凝土邊框柱焊接或螺栓連接；
5) 綁扎鋼板兩側(cè)的橫向鋼筋和縱向鋼筋；
6) 在剪力墻墻板和邊框梁外側(cè)留保護(hù)層厚度，支模板；7)澆筑鋼管內(nèi)的混凝土和墻板與邊框梁的混凝土，成型后即為鋼管混凝 土-鋼撐-鋼板外包混凝土組合剪力墻。
在配置鋼撐時(shí)，鋼撐的上端伸入上部邊框梁或上部邊框梁與鋼管混凝土
邊框柱的節(jié)點(diǎn)中，下端伸入下部邊框梁或下部邊框梁與鋼管混凝土邊框柱的
節(jié)點(diǎn)中，使鋼撐與型鋼梁和鋼管混凝土邊框柱同時(shí)連接，在抗震中形成消能
梁段；
在配置型鋼梁、鋼管混凝土邊框柱及鋼撐時(shí)，設(shè)計(jì)承載力滿足強(qiáng)柱、強(qiáng) 撐、弱消能梁段的要求。
由上述方法設(shè)計(jì)的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻，其采用 的技術(shù)方案是由邊框和鋼板混凝土剪力墻板構(gòu)成，在鋼板混凝土剪力墻板 的鋼板兩側(cè)配置由橫向鋼筋和縱向鋼筋組成的鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)之間用拉接 鋼筋拉接，其特征在于所述邊框包括邊框梁和鋼管混凝土邊框柱，鋼管混 凝土邊框柱設(shè)置在剪力墻兩端，邊框梁中設(shè)置型鋼梁，在剪力墻內(nèi)嵌的鋼板 上配置鋼撐，鋼撐兩端與邊框梁中型鋼梁和鋼管混凝土邊框柱連接；墻板外 包裹有混凝土；型鋼梁、鋼管混凝土邊框柱和鋼撐組成剪力墻暗藏偏心支撐
鋼桁架，并在鋼板混凝土剪力墻內(nèi)部形成強(qiáng)柱、強(qiáng)撐、弱消能梁段的偏心支 撐鋼桁架。
所述的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻，其特征在于在剪 力墻鋼板上設(shè)置的鋼撐呈人字形，鋼撐上端伸入上部邊框梁中，與邊框梁中 的型鋼梁連接，鋼撐下端伸入下部邊框梁與鋼管混凝土邊框柱的節(jié)點(diǎn)中，與 鋼管混凝土邊框柱及下部邊框梁中的型鋼梁同時(shí)連接，并在鋼板混凝土剪力墻內(nèi)部形成強(qiáng)柱、強(qiáng)撐、弱消能梁段鋼桁架。
所述的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻，其特征在于在剪 力墻鋼板上設(shè)置的鋼撐呈X形，鋼撐的上端伸入上部邊框梁和鋼管混凝土邊 框柱的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱、上部邊框梁中的型鋼梁同時(shí)連接，鋼 撐的下端伸入下部邊框梁與鋼管混凝土邊框柱的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框 柱、下部邊框梁中的型鋼梁同時(shí)連接，并在剪力墻內(nèi)部形成強(qiáng)柱、強(qiáng)撐、弱 消能梁段鋼桁架。
所述的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻，其特征在于在剪 力墻鋼板上設(shè)置的鋼撐呈八字形，鋼撐伸入上部邊框梁，并與上部邊框梁中 的型鋼梁連接，鋼撐下端伸入下部邊框梁與鋼管混凝土邊框柱的節(jié)點(diǎn)中，與 鋼管混凝土邊框柱及下部邊框梁中的型鋼梁同時(shí)連接，并在剪力墻內(nèi)部形成 強(qiáng)柱、強(qiáng)撐、弱消能梁段鋼桁架。
本發(fā)明是將鋼管混凝土邊框剪力墻和鋼板剪力墻的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了組合，同 時(shí)在鋼板上設(shè)置鋼撐，最后墻板外包混凝土。其組合后結(jié)構(gòu)的抗震能力顯著 高于鋼管混凝土邊框剪力墻與鋼板剪力墻獨(dú)立工作的相加。鋼撐和混凝土的 存在，解決了鋼板的平面外失穩(wěn)問題，有利于提高鋼板剪力墻墻板部分作為 抗震第一道防線的抗剪承載力、延性以及耗能能力。當(dāng)墻板在抗震中破壞后， 鋼撐與上、下邊框梁、鋼管混凝土邊框柱形成的桁架結(jié)構(gòu)是一個(gè)幾何不變體 系，從而保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。與普通鋼管混凝土邊框剪力墻相比，承載 能力提高，承載力和剛度衰減變慢，后期抗震性能相對(duì)穩(wěn)定，底部剪切滑移
8破壞減輕。
由于剪力墻是建筑結(jié)構(gòu)的核心抗側(cè)力部件，提高了剪力墻的抗震能力， 也就提高了結(jié)構(gòu)的整體抗震能力，當(dāng)建筑物遭遇強(qiáng)烈地震時(shí)，可減輕其震害， 防止其倒塌。


圖1是本發(fā)明鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻中鋼撐呈人字形
時(shí)剪力墻一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)配筋示意圖； 圖2是圖1中A—A剖面放大示意圖； 圖3是圖1中B—B剖面放大示意圖4是本發(fā)明鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻中鋼撐呈X形時(shí) 剪力墻一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)配筋示意圖5是本發(fā)明鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻中鋼撐呈八字形
時(shí)剪力墻一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)配筋示意圖6是本發(fā)明鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻中鋼支撐呈人字 形網(wǎng)狀布置時(shí)剪力墻一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)配筋示意圖7是本發(fā)明鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻中鋼支撐呈X形 網(wǎng)狀布置時(shí)剪力墻一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)配筋示意圖8是本發(fā)明鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻中鋼支撐呈八字 形網(wǎng)狀布置時(shí)剪力墻一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)配筋示意圖。
圖中，1-鋼管混凝土邊框柱，2-鋼板，3-鋼撐，4-型鋼梁，5-橫向鋼筋， 6-縱向鋼筋，7-縱筋，8-拉結(jié)鋼筋。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)配筋示 意圖如圖1、圖2和圖3所示。制作方法如下
1) 制作鋼管混凝土邊框柱1，在梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼管內(nèi)設(shè)隔板，柱外焊短鋼 梁，在鋼管壁預(yù)焊豎板，以備錨固墻板中內(nèi)嵌的鋼板2，同時(shí)預(yù)留孔洞，用來 錨固橫向鋼筋5;
2) 制作邊框梁中的型鋼梁4，型鋼梁4的緣與柱邊預(yù)設(shè)短鋼梁的翼緣焊 接，鋼梁的腹板與短鋼梁的腹板用雙夾板高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接；
3) 制作墻板中內(nèi)嵌的鋼板2，鋼板2與鋼管混凝土邊框柱1及型鋼梁4 焊接或螺栓連接；
4) 在鋼板2上配置鋼撐3，鋼撐3上端與上部邊框梁中的型鋼梁4焊接 或螺栓連接，下端分別與鋼管混凝土邊框柱1及型鋼梁4焊接或螺栓連接；
5) 配置剪力墻的橫向鋼筋5和縱向鋼筋6，橫向鋼筋5伸入鋼管混凝土 邊框柱l的預(yù)留孔洞中；
6) 在剪力墻墻板和邊框梁外側(cè)留一定保護(hù)層厚度，支模板；
7) 澆筑鋼管內(nèi)的混凝土和墻板與邊框梁的混凝土，成型后即為鋼管混凝 土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻。
如圖1-3所示，按照上述方法設(shè)計(jì)的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土 剪力墻，其中的鋼管混凝土邊框柱l內(nèi)無配筋；剪力墻邊框梁為型鋼梁4，外 圍布置縱筋7;在剪力墻鋼板2上設(shè)置的鋼撐3呈人字形。其中，鋼撐3上與 邊框梁中型鋼梁4連接，鋼撐3下端與鋼管混凝土邊框1及型鋼梁4同時(shí)連 接。剪力墻板的配筋是在墻板兩側(cè)沿橫向及縱向分別均勻地布置剪力墻板 橫向鋼筋5和縱向鋼筋6，并在交叉點(diǎn)綁扎固定，形成兩片鋼筋網(wǎng)，橫向鋼筋 5插入鋼管混凝土柱1 (柱的側(cè)壁打孔)中錨固；最后將鋼管混凝土邊框柱l、邊框梁及混凝土剪力墻板整體一次澆搗混凝土成型，即構(gòu)成鋼管混凝土一鋼
撐一鋼板外包混凝土剪力墻。
實(shí)施例2
鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻的第二種結(jié)構(gòu)形式如圖4所
示，是在鋼板2上設(shè)置X形型鋼撐3，其上端與鋼管混凝土邊框柱l、上部型 鋼梁4同時(shí)連接。下端與鋼管混凝土邊框柱l、下部型鋼梁4同時(shí)連接。其它 方面與第一種形式相同。 實(shí)施例3
鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻的第三種結(jié)構(gòu)形式如圖5所 示，是在鋼板2上設(shè)置八字形型鋼撐3，其上端與上部型鋼梁4連接。下端與 鋼管混凝土邊框柱l、下部型鋼梁4同時(shí)連接。其它方面與第一種形式相同。 實(shí)施例4、 5、 6
當(dāng)剪力墻高寬比小于1時(shí)，采用多個(gè)復(fù)合暗支撐網(wǎng)狀布置效果較好。 鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻的第四、五、六種結(jié)構(gòu)形式分別
如圖6、圖7、圖8所示，此時(shí)剪力墻高寬比均小于1，墻板中鋼撐的方式可 選上述三種方式之一，其它結(jié)構(gòu)與第一種方式相同。
權(quán)利要求
1、一種鋼管混凝土—鋼撐—鋼板外包混凝土剪力墻的制作方法，其特征在于制作順序如下1)制作鋼管混凝土邊框柱(1)，配置梁柱節(jié)點(diǎn)處的預(yù)制構(gòu)件，在鋼管壁預(yù)焊豎板，以備錨固墻板中內(nèi)嵌的鋼板(2)；同時(shí)在鋼管壁預(yù)留孔洞，用來錨固橫向鋼筋(5)；2)制作邊框梁中的型鋼梁(4)，型鋼梁(4)與鋼管混凝土邊框柱(1)進(jìn)行可靠剛性連接；3)制作墻板中內(nèi)嵌的鋼板(2)，鋼板(2)與鋼管混凝土邊框柱(1)及型鋼梁(4)進(jìn)行可靠剛性連接；4)在墻板中內(nèi)嵌的鋼板(2)上配置鋼撐(3)，鋼撐(3)的兩端分別與邊框梁中的型鋼梁(4)、鋼管混凝土邊框柱(1)焊接或螺栓連接；5)綁扎鋼板(2)兩側(cè)的橫向鋼筋(5)和縱向鋼筋(6)；6)在剪力墻墻板和邊框梁外側(cè)留保護(hù)層厚度，支模板；7)澆筑鋼管內(nèi)的混凝土和墻板與邊框梁的混凝土，成型后即為鋼管混凝土-鋼撐-鋼板外包混凝土剪力墻。在配置鋼撐(3)時(shí)，鋼撐(3)的上端伸入上部邊框梁或上部邊框梁與鋼管混凝土邊框柱(1)的節(jié)點(diǎn)中，下端伸入下部邊框梁或下部邊框梁與鋼管混凝土邊框柱(1)的節(jié)點(diǎn)中，使鋼撐(3)與型鋼梁(4)和鋼管混凝土邊框柱(1)同時(shí)連接，在抗震中形成消能梁段；在配置型鋼梁(4)、鋼管混凝土邊框柱(1)及鋼撐(3)時(shí)，設(shè)計(jì)承載力滿足強(qiáng)柱、強(qiáng)撐、弱消能梁段的要求。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法設(shè)計(jì)的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪 力墻，由邊框和鋼板混凝土剪力墻板構(gòu)成，在鋼板混凝土剪力墻板的鋼板(2) 兩側(cè)配置由橫向鋼筋(5)和縱向鋼筋(6)組成的鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)之間用 拉接鋼筋(8)拉接，其特征在于所述邊框包括邊框梁和鋼管混凝土邊框柱(1)，鋼管混凝土邊框柱(1)設(shè)置在剪力墻兩端，邊框梁中設(shè)置型鋼梁(4)，在剪力墻內(nèi)嵌的鋼板(2)上配置鋼撐(3)，鋼撐(3)兩端與邊框梁中型鋼 梁(4)和鋼管混凝土邊框柱(1)連接；墻板外包裹有混凝土；型鋼梁(4)、 鋼管混凝土邊框柱(1)和鋼撐(3)組成剪力墻暗藏偏心支撐鋼桁架，并在 鋼板混凝土剪力墻內(nèi)部形成強(qiáng)柱、強(qiáng)撐、弱消能梁段的偏心支撐鋼桁架。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻，其特 征在于在剪力墻鋼板(2)上設(shè)置的鋼撐(3)呈人字形，鋼撐(3)上端伸 入上部邊框梁中，與邊框梁中的型鋼梁(4)連接，鋼撐(3)下端伸入下部 邊框梁與鋼管混凝土邊框柱(1)的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱(1)及下 部邊框梁中的型鋼梁(4)同時(shí)連接，并在鋼板混凝土剪力墻內(nèi)部形成強(qiáng)柱、 強(qiáng)撐、弱消能梁段鋼桁架。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻，其特 征在于在剪力墻鋼板(2)上設(shè)置的鋼撐(3)呈X形，鋼撐(3)的上端伸 入上部邊框梁和鋼管混凝土邊框柱(1)的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱(1)、 上部邊框梁中的型鋼梁(4)同時(shí)連接，鋼撐(3)的下端伸入下部邊框梁與 鋼管混凝土邊框柱(1)的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱(1)、下部邊框梁中的型鋼梁(4)同時(shí)連接，并在剪力墻內(nèi)部形成強(qiáng)柱、強(qiáng)撐、弱消能梁段鋼桁 架。
5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管混凝土一鋼撐一鋼板外包混凝土剪力墻，其特 征在于在剪力墻鋼板(2)上設(shè)置的鋼撐(3)呈八字形，鋼撐(3)上端伸入上部邊框梁，并與上部邊框梁中的型鋼梁(4)連接，鋼撐(3)下端伸入下部邊框梁與鋼管混凝土邊框柱(1)的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱(1)及下部邊框梁中的型鋼梁(4)同時(shí)連接，并在剪力墻內(nèi)部形成強(qiáng)柱、強(qiáng)撐、弱消能梁段鋼桁架。
全文摘要
鋼管混凝土—鋼撐—鋼板外包混凝土剪力墻及其制作方法，屬于一種剪力墻及其制作方法。由鋼管混凝土邊框柱(1)和內(nèi)嵌鋼板(2)的混凝土剪力墻板組合而成，其特征在于在剪力墻兩端設(shè)置鋼管混凝土邊框柱(1)，邊框梁設(shè)置型鋼梁(4)，同時(shí)在剪力墻內(nèi)嵌的鋼板(2)上配置鋼撐(3)。本發(fā)明的剪力墻比現(xiàn)有剪力墻的初始剛度大、承載能力高、承載力和剛度衰減慢、整體抗震耗能性能好，后期抗震性能相對(duì)穩(wěn)定，底部剪切滑移破壞減輕。
文檔編號(hào)E04B1/18GK101435235SQ20081024052
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者周中一, 張建偉, 張文江, 曹萬林, 楊亞彬, 董宏英 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)