專利名稱：一種鋼管混凝土組合剪力墻及其施工過(guò)程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及剪力墻及其施工過(guò)程，具體涉及一種鋼管混凝土組合剪力墻及其施工過(guò)程。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，高層與超高層建筑在城市中應(yīng)用得越來(lái)越多。建筑高度的不斷增加對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能提出了更高的要求。鋼筋混凝土剪力墻作為超高層建筑中的豎向受壓和關(guān)鍵抗側(cè)力構(gòu)件，是結(jié)構(gòu)抗震的第一道防線，其承載力、延性等抗震性能對(duì)結(jié)構(gòu)的地震安全至關(guān)重要。尤其是在結(jié)構(gòu)較高、豎向荷載較大的情況下，剪力墻的截面設(shè)計(jì)往往受軸壓比控制而非承載力控制，為了滿足軸壓比的要求需要擴(kuò)大墻厚，進(jìn)而造成截面尺寸大、自重增加，水平地震作用與豎向荷載增加，并且占用了建筑使用面積，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震、建筑布置以及經(jīng)濟(jì)成本產(chǎn)生不利的影響。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用高強(qiáng)混凝土材料，但高強(qiáng)混凝土存在延性較差、技術(shù)要求高、成本高的缺點(diǎn)，特別是延性較差使其在地震區(qū)的應(yīng)用受到限制。而在剪力墻中配置鋼管，形成鋼管混凝土組合剪力墻是一個(gè)有效的方法，鋼管與混凝土組合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能夠充分發(fā)揮兩種材料的性能優(yōu)點(diǎn)，提高承載力的同時(shí)又具有良好的延性，進(jìn)而改善剪力墻構(gòu)件的抗震性能?，F(xiàn)有的鋼管混凝土組合剪力墻中，鋼管大多配置在截面兩側(cè)的邊緣約束構(gòu)件位置，這樣可以加強(qiáng)構(gòu)件的邊緣約束構(gòu)件，提高剪力墻的抗彎承載力和延性。然而，由于鋼管位置集中在邊緣，且數(shù)量較少，無(wú)法對(duì)軸壓比問(wèn)題產(chǎn)生足夠的貢獻(xiàn)。現(xiàn)有的鋼管混凝土組合剪力墻中，也有在截面中部均勻配置鋼管的案例，其對(duì)鋼管外混凝土的約束形式為在鋼管的表面貼焊抗剪環(huán)筋，在鋼管的前后兩側(cè)設(shè)有由多根橫向鋼筋和多根縱向鋼筋組成的鋼筋網(wǎng)。這種約束形式存在的問(wèn)題是僅靠貼焊環(huán)筋和分布鋼筋網(wǎng)無(wú)法對(duì)鋼管外混凝土形成完整、有效的約束，在承載力極限狀態(tài)下，容易出現(xiàn)管外混凝土過(guò)早開(kāi)裂、破壞的情況，對(duì)構(gòu)件的整體承載力和延性不利。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼管混凝土組合剪力墻及其施工過(guò)程，能夠在高軸壓比下減小剪力墻構(gòu)件的截面尺寸及自重，同時(shí)提高構(gòu)件的抗震性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種鋼管混凝土組合剪力墻，包括沿剪力墻截面均勻分布的鋼管I、填充在鋼管I內(nèi)的鋼管內(nèi)混凝土 2、澆注在鋼管I外的鋼管外混凝土 3、設(shè)置在鋼管I外的方形箍筋6、設(shè)置在鋼管I前后兩側(cè)豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5、拉結(jié)在鋼管I與豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5間的拉結(jié)鋼筋7以及設(shè)置在兩側(cè)邊緣約束構(gòu)件位置的縱向鋼筋，所述鋼管I與豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5形成墻體中雙層分布鋼筋網(wǎng)，所述鋼管I設(shè)置的間距為2 10倍鋼管直徑，方形箍筋6的邊長(zhǎng)為墻體中雙層分布鋼筋網(wǎng)沿墻厚方向的間距，方形箍筋6豎向間距為100 150mm，所述豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5的分布間距為100 300mm，所述拉結(jié)鋼筋7的分布間距為100 200mm。所述鋼管I采用Q235、Q345、Q390或Q420級(jí)鋼管。所述鋼管內(nèi)混凝土 2強(qiáng)度等級(jí)為C50-C100的高強(qiáng)混凝土。所述鋼管外混凝土采用普通強(qiáng)度混凝土或高強(qiáng)混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C30-C50。所述豎向分布鋼筋4、水平分布鋼筋5和縱向鋼筋采用HRB335或HRB400級(jí)鋼筋。所述方形箍筋6和拉結(jié)鋼筋7采用HRB335或HPB300級(jí)鋼筋。一種鋼管混凝土組合剪力墻的施工過(guò)程，包括如下步驟·
步驟I :制作鋼管I、豎向分布鋼筋4、水平分布鋼筋5、方形箍筋6、拉結(jié)鋼筋7和縱向鋼筋，加工剪力墻構(gòu)件模板；步驟2 :在鋼管I內(nèi)填充鋼管內(nèi)混凝土 2 ；步驟3 :均勻布置鋼管1，用綁扎、焊接的方法精確定位；步驟4 :在鋼管I前后兩側(cè)綁扎鋼筋網(wǎng)，包括豎向分布鋼筋4、水平分布鋼筋5、方形箍筋6、縱向鋼筋，兩側(cè)鋼筋網(wǎng)之間用拉結(jié)鋼筋7拉結(jié)，形成整體；步驟5 :安裝模板，注意預(yù)留出保護(hù)層厚度；步驟6 :澆注鋼管外混凝土 3，振搗密實(shí)；步驟7 :養(yǎng)護(hù)至混凝土成型后拆除模板，即可得到鋼管混凝土組合剪力墻。鋼管、鋼筋、混凝土的具體設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)當(dāng)由計(jì)算確定，所有設(shè)計(jì)均應(yīng)符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范渺、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》等設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下特征和優(yōu)勢(shì)(I)采用鋼管與混凝土的組合結(jié)構(gòu)，兩種材料相輔相成，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，鋼管的約束作用提高了混凝土的強(qiáng)度和延性，混凝土的支撐和保護(hù)改善了鋼管的穩(wěn)定性能和防火性能。兩種材料共同工作，形成的組合剪力墻初始剛度大、承載力高、延性好、能避免底部剪切滑移破壞，具有良好的抗震性能，能夠滿足超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求；(2)利用鋼管的約束作用提高混凝土的承載力，進(jìn)而在設(shè)計(jì)軸力相同的情況下減小構(gòu)件的截面尺寸，減小結(jié)構(gòu)自重，從而降低地震作用，并且為建筑物提供更多的使用面積；(3)剪力墻端部利用鋼管混凝土作為邊緣構(gòu)件的一部分，承擔(dān)壓力和彎矩，提高了剪力墻的正截面承載力；在受拉側(cè)鋼管可以作為受拉鋼筋參與受力；在截面中部鋼管混凝土可以分擔(dān)軸力與一部分剪力，幫助提高構(gòu)件的斜截面抗剪承載力；(4)在鋼管外設(shè)置箍筋，對(duì)鋼管周圍混凝土施加二次約束，再輔以雙層分布鋼筋網(wǎng)以及拉結(jié)鋼筋，形成了一個(gè)完整、有效、多層次的約束系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了鋼管混凝土的抗震性能?？傊?，在普通鋼筋混凝土剪力墻中嵌入鋼管，利用鋼管的約束作用提高混凝土的承載力，進(jìn)而在設(shè)計(jì)軸力相同的情況下減小構(gòu)件的截面尺寸，減小結(jié)構(gòu)自重，從而降低地震作用，并且為建筑物提供更多的使用面積。同時(shí)，利用鋼管混凝土的高承載力和高延性，可以有效地提高剪力墻構(gòu)件的抗彎承載力、抗剪承載力、破壞延性等抗震性能。


圖I是本發(fā)明鋼管混凝土組合剪力墻的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中A-A剖面放大示意圖。圖3是圖I中B-B剖面放大示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖I、圖2和圖3所示，本發(fā)明一種鋼管混凝土組合剪力墻，包括沿剪力墻截面均勻分布的鋼管I、填充在鋼管I內(nèi)的鋼管內(nèi)混凝土 2、澆注在鋼管I外的鋼管外混凝土 3、設(shè)置在鋼管I外的方形箍筋6、設(shè)置在鋼管I前后兩側(cè)豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5、拉結(jié) 在鋼管I與豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5間的拉結(jié)鋼筋7以及設(shè)置在兩側(cè)邊緣約束構(gòu)件位置的縱向鋼筋，所述鋼管I與豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5形成墻體中雙層分布鋼筋網(wǎng)，所述鋼管I設(shè)置的間距為2 10倍鋼管直徑，方形箍筋6的邊長(zhǎng)為墻體中雙層分布鋼筋網(wǎng)沿墻厚方向的間距，方形箍筋6豎向間距為100 150mm，所述豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5的分布間距為100 300mm，所述拉結(jié)鋼筋7的分布間距為100 200mm。優(yōu)選鋼管I采用Q235、Q345、Q390或Q420級(jí)鋼管。優(yōu)選鋼管內(nèi)混凝土 2強(qiáng)度等級(jí)為C50-C100的高強(qiáng)混凝土。優(yōu)選鋼管外混凝土采用普通強(qiáng)度混凝土或高強(qiáng)混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C30-C50。優(yōu)選豎向分布鋼筋4、水平分布鋼筋5和縱向鋼筋采用HRB335或HRB400級(jí)鋼筋。優(yōu)選方形箍筋6和拉結(jié)鋼筋7采用HRB335或HPB300級(jí)鋼筋。本發(fā)明一種鋼管混凝土組合剪力墻的施工過(guò)程，包括如下步驟步驟I :制作鋼管I、豎向分布鋼筋4、水平分布鋼筋5、方形箍筋6、拉結(jié)鋼筋7和縱向鋼筋，加工剪力墻構(gòu)件模板；步驟2 :在鋼管I內(nèi)填充鋼管內(nèi)混凝土 2 ；步驟3 :均勻布置鋼管1，用綁扎、焊接的方法精確定位；步驟4 :在鋼管I前后兩側(cè)綁扎鋼筋網(wǎng)，包括豎向分布鋼筋4、水平分布鋼筋5、方形箍筋6、縱向鋼筋，兩側(cè)鋼筋網(wǎng)之間用拉結(jié)鋼筋7拉結(jié)，形成整體；步驟5 :安裝模板，注意預(yù)留出保護(hù)層厚度；步驟6 :澆注鋼管外混凝土 3，振搗密實(shí)步驟7 :養(yǎng)護(hù)至混凝土成型后拆除模板，即可得到鋼管混凝土組合剪力墻。本發(fā)明鋼管混凝土組合剪力墻的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵守相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，進(jìn)行正截面壓彎承載力、斜截面抗剪承載力等相關(guān)計(jì)算，并驗(yàn)算軸壓比、配筋率、配箍特征值等構(gòu)造要求。其中，計(jì)算軸壓比時(shí)應(yīng)考慮鋼管對(duì)混凝土的約束作用；計(jì)算正截面承載力時(shí)，受壓鋼管應(yīng)考慮其約束作用，受拉鋼管可作為受拉鋼筋參與計(jì)算；計(jì)算斜截面抗剪承載力時(shí)，可計(jì)入鋼管的抗剪貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種鋼管混凝土組合剪力墻，其特征在于包括沿剪力墻截面均勻分布的鋼管(I)、填充在鋼管(I)內(nèi)的鋼管內(nèi)混凝土(2)、澆注在鋼管(I)外的鋼管外混凝土(3)、設(shè)置在鋼管(I)外的方形箍筋(6)、設(shè)置在鋼管(I)前后兩側(cè)豎向分布鋼筋(4)和水平分布鋼筋(5)、拉結(jié)在鋼管(I)與豎向分布鋼筋(4)和水平分布鋼筋(5)間的拉結(jié)鋼筋(7)以及設(shè)置在兩側(cè)邊緣約束構(gòu)件位置的縱向鋼筋，所述鋼管(I)與豎向分布鋼筋(4)和水平分布鋼筋(5)形成墻體中雙層分布鋼筋網(wǎng)，所述鋼管(I)設(shè)置的間距為2 10倍鋼管直徑，方形箍筋(6)的邊長(zhǎng)為墻體中雙層分布鋼筋網(wǎng)沿墻厚方向的間距，方形箍筋(6)豎向間距為100 150mm，所述豎向分布鋼筋(4)和水平分布鋼筋(5)的分布間距為100 300mm，所述拉結(jié)鋼筋(7)的分布間距為100 200mm。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種鋼管混凝土組合剪力墻，其特征在于所述鋼管(I)采用Q235、Q345、Q390 或 Q420 級(jí)鋼管。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種鋼管混凝土組合剪力墻，其特征在于所述鋼管內(nèi)混凝土(2)強(qiáng)度等級(jí)為C50-C100的高強(qiáng)混凝土。
4.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種鋼管混凝土組合剪力墻，其特征在于所述鋼管外混凝土采用普通強(qiáng)度混凝土或高強(qiáng)混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C30-C50。
5.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種鋼管混凝土組合剪力墻，其特征在于所述豎向分布鋼筋(4)、水平分布鋼筋(5)和縱向鋼筋采用HRB335或HRB400級(jí)鋼筋。
6.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種鋼管混凝土組合剪力墻，其特征在于所述方形箍筋(6)和拉結(jié)鋼筋(7)采用HRB335或HPB300級(jí)鋼筋。
7.權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)所述的一種鋼管混凝土組合剪力墻的施工過(guò)程，其特征在于包括如下步驟 步驟I :制作鋼管(I)、豎向分布鋼筋(4)、水平分布鋼筋(5)、方形箍筋(6)、拉結(jié)鋼筋(7)和縱向鋼筋，加工剪力墻構(gòu)件模板； 步驟2 :在鋼管(I)內(nèi)填充鋼管內(nèi)混凝土(2)； 步驟3 :均勻布置鋼管(I)，用綁扎、焊接的方法精確定位； 步驟4:在鋼管(I)前后兩側(cè)綁扎鋼筋網(wǎng)，包括豎向分布鋼筋(4)、水平分布鋼筋(5)、方形箍筋(6)、縱向鋼筋，兩側(cè)鋼筋網(wǎng)之間用拉結(jié)鋼筋(7)拉結(jié)，形成整體； 步驟5 :安裝模板，注意預(yù)留出保護(hù)層厚度； 步驟6 :澆注鋼管外混凝土(3)，振搗密實(shí) 步驟7 :養(yǎng)護(hù)至混凝土成型后拆除模板，即可得到鋼管混凝土組合剪力墻。
全文摘要
一種鋼管混凝土組合剪力墻及其施工過(guò)程，剪力墻包括沿剪力墻截面均勻分布的鋼管、填充在鋼管內(nèi)的鋼管內(nèi)混凝土、澆注在鋼管外的鋼管外混凝土、設(shè)置在鋼管外的方形箍筋、設(shè)置在鋼管前后兩側(cè)豎向分布鋼筋和水平分布鋼筋、拉結(jié)在鋼管與豎向分布鋼筋和水平分布鋼筋間的拉結(jié)鋼筋以及設(shè)置在兩側(cè)邊緣約束構(gòu)件位置的縱向鋼筋；在普通鋼筋混凝土剪力墻中嵌入鋼管，利用鋼管的約束作用提高混凝土的承載力，進(jìn)而在設(shè)計(jì)軸力相同的情況下減小構(gòu)件的截面尺寸，減小結(jié)構(gòu)自重，降低地震作用，為建筑物提供更多的使用面積；利用鋼管混凝土的高承載力和高延性，有效地提高剪力墻的抗彎承載力、抗剪承載力、破壞延性等抗震性能。
文檔編號(hào)E04B2/56GK102900169SQ201210393319
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者趙作周, 楊光, 錢稼茹 申請(qǐng)人:清華大學(xué)