專利名稱:鋼管混凝土邊框－鋼桁架－混凝土組合剪力墻及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻及制作方法，屬于一種剪力墻及其制作方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活的需要，高層建筑越來(lái)越多。量大面廣的鋼筋混凝土高層建筑通常由梁、柱、樓板和剪力墻及筒體構(gòu)成。剪力墻和由剪力墻組成的筒體是高層建筑抗震的核心部分，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能對(duì)于高層建筑的安全可靠有著至關(guān)重要的作用。特別是近年來(lái)，追求個(gè)性化的大型復(fù)雜高層建筑日益增多，對(duì)剪力墻及由剪力墻組成的筒體的抗震性能要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)有的鋼筋混凝土剪力墻在地震作用下延性較差，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。
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(lái)，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。鋼管混凝土邊框剪力墻是鋼-混凝土組合剪力墻的一種，已經(jīng)應(yīng)用在深圳72層賽格廣場(chǎng)大廈的核心筒中?！毒匦武摴芑炷两Y(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。
本申請(qǐng)人申請(qǐng)的專利號(hào)為ZL200520017358.1的“內(nèi)藏鋼桁架混凝土組合剪力墻”專利是雙重組合剪力墻，發(fā)揮了高層鋼桁架和混凝土剪力墻的優(yōu)勢(shì)，提高了剪力墻的耗能能力。但此種剪力墻邊框柱內(nèi)型鋼對(duì)混凝土的約束很弱，不能提高其周圍混凝土的承載力和延性，同時(shí)，邊框柱對(duì)剪力墻板的約束作用也較弱。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)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(wèn)題，設(shè)計(jì)了鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻，由鋼管混凝土邊框柱和剪力墻板構(gòu)成，在剪力墻板中配置由橫向和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)之間用拉接筋11拉接，在兩排鋼筋網(wǎng)之間加配型鋼暗支撐2，鋼筋暗支撐9，其特征在于邊框梁中設(shè)置型鋼梁4，剪力墻兩端設(shè)置矩形、圓形或矩形和圓形組合形狀，即乒乓球拍形截面的鋼管混凝土邊框柱3，型鋼梁4、鋼管混凝土邊框柱3、型鋼暗支撐2與鋼筋暗支撐9組合，形成鋼桁架1。
所述的鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻，其特征在于在剪力墻板鋼筋網(wǎng)內(nèi)固裝的型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9呈人字形，其上端伸入上部邊框梁中與梁中型鋼梁4連接，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3、下部邊框梁中型鋼梁4同時(shí)連接，型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9、邊框梁中的型鋼梁4和剪力墻兩端的鋼管混凝土邊框柱3組合，形成鋼桁架1。
所述的鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻，其特征在于在剪力墻板鋼筋網(wǎng)內(nèi)固裝的型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9呈X形，其上端伸入上部邊框梁和邊框柱的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱3、上部邊框梁中型鋼梁4同時(shí)連接，下端伸入下部邊框梁與邊框柱的節(jié)點(diǎn)中與鋼管混凝土邊框柱3、下部邊框梁中型鋼梁4同時(shí)連接，型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9、剪力墻兩端的鋼管混凝土邊框柱3和邊框梁中的型鋼梁4組合，形成鋼桁架1。
所述的鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻，其特征在于在剪力墻板鋼筋網(wǎng)內(nèi)固裝的型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9呈八字形，其上端伸入上部邊框梁中與梁中型鋼梁4連接，下端伸入下部邊框梁與邊框柱的節(jié)點(diǎn)中與鋼管混凝土邊框柱3、下部邊框梁中型鋼梁4同時(shí)連接，型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9、邊框梁中的型鋼梁4和剪力墻兩端的鋼管混凝土邊框柱3組合，在混凝土剪力墻內(nèi)部形成鋼桁架1。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，采用鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻的制作方法，其順序如下1.制作鋼管混凝土邊框柱3的鋼管，配置梁柱節(jié)點(diǎn)處的預(yù)制構(gòu)件，在鋼管壁預(yù)留孔洞或預(yù)焊豎板，以備墻板橫向鋼筋5錨固；2.制作邊框梁中的型鋼梁4，型鋼梁與鋼管混凝土邊框柱3進(jìn)行可靠剛性連接；3.配置型鋼暗支撐2，上、下端分別與邊框梁中的型鋼梁4、鋼管混凝土邊框柱3焊接；4.在型鋼梁4外側(cè)配置邊框梁的縱筋7，在縱筋7外側(cè)均勻綁扎邊框梁的矩形箍筋8；5.在型鋼暗支撐2的外側(cè)配置鋼筋暗支撐9，在其外側(cè)均勻綁扎暗支撐箍筋10，與型鋼暗支撐2、鋼管混凝土邊框柱3、型鋼梁4共同構(gòu)成鋼桁架1；6.配置剪力墻的墻板橫向鋼筋5、豎向鋼筋6，橫向鋼筋5伸入鋼管混凝土邊框柱3的預(yù)留孔洞中或與鋼管混凝土邊框柱3的預(yù)焊豎板焊接；7.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；8.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邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻。
本發(fā)明的組合剪力墻，是不同受力體系——桁架與剪力墻的組合，不同材料——鋼與鋼筋混凝土的組合，不同組合構(gòu)件——鋼管混凝土和型鋼混凝土的組合，是一種三重組合剪力墻。本發(fā)明內(nèi)藏的桁架的斜支撐部分有利于提高鋼筋混凝土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，也利于剪力墻和鋼管柱二者承受的荷載重分布，將剪力墻承擔(dān)的一部分壓力轉(zhuǎn)移到鋼管混凝土柱中，減少剪力墻中的軸壓比，從而使剪力墻可以設(shè)計(jì)的較薄，增加建筑的使用面積。當(dāng)墻板在抗震中破壞后，斜支撐與上、下邊框梁、鋼管混凝土柱形成的桁架結(jié)構(gòu)是一個(gè)幾何不變體系，鋼桁架自身能夠形成很好的傳力體系，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，底部剪切滑移破壞減輕。
本發(fā)明的組合剪力墻和本申請(qǐng)人申請(qǐng)的內(nèi)藏鋼桁架混凝土組合剪力墻專利相比，內(nèi)藏鋼桁架混凝土組合剪力墻是雙重組合剪力墻，而本發(fā)明的剪力墻是三重組合剪力墻。鋼管混凝土邊框?qū)炷翂Π宓募s束增強(qiáng)，能進(jìn)一步抑制墻板中裂縫的開展；由于鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土墻的徐變差，使得剪力墻和鋼管柱二者承受的荷載重分布，即將剪力墻承擔(dān)的一部分壓力轉(zhuǎn)移到鋼管混凝土柱中，降低了剪力墻的軸壓比，可以減少剪力墻的厚度，增加結(jié)構(gòu)的使用面積，在用鋼量相當(dāng)?shù)那闆r下，能夠帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。
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)明鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻中型鋼暗支撐和鋼筋暗支撐呈人字形時(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；圖4是本發(fā)明鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻中型鋼暗支撐和鋼筋暗支撐呈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；圖5是本發(fā)明鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻中型鋼暗支撐和鋼筋暗支撐呈八字形時(shí)剪力墻一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)配筋示意圖；圖6是本發(fā)明鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻中型鋼暗支撐和鋼筋暗支撐呈人字形網(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；圖7是本發(fā)明鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻中型鋼暗支撐和鋼筋暗支撐呈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；圖8是本發(fā)明鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻中型鋼暗支撐和鋼筋暗支撐呈八字形網(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。
附圖代號(hào)說(shuō)明1-鋼桁架，2-型鋼暗支撐，3-鋼管混凝土邊框柱，4-型鋼梁，5-墻板橫向鋼筋，6-墻板豎向鋼筋，7-邊框梁的縱筋，8-邊框梁的矩形箍筋，9-鋼筋暗支撐，10-暗支撐箍筋，11-拉接筋。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻一個(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。鋼管混凝土邊框柱3內(nèi)無(wú)配筋；剪力墻邊框梁為型鋼梁4外圍布置縱筋7，沿梁縱筋7均勻地綁扎著矩形箍筋8，邊框梁的矩形箍筋8均勻分布至梁端；剪力墻板的配筋是在墻板寬度方向的兩側(cè)沿橫向及豎向分別均勻地布置剪力墻板橫向鋼筋5和豎向鋼筋6，并在交叉點(diǎn)綁扎固定，形成兩片鋼筋網(wǎng)，橫向鋼筋5和豎向鋼筋6的兩端分別插入鋼管混凝土柱(柱的側(cè)壁打孔)和邊框梁中錨固；剪力墻兩片鋼筋網(wǎng)之間用間距小于或等于600mm的拉接筋11相連。型鋼暗支撐2外布置四根鋼筋作為鋼筋暗支撐9，鋼筋暗支撐9外均勻固裝著箍筋10。型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9上端伸入上部邊框梁與梁中型鋼梁4連接，其下端伸入鋼管混凝土邊框柱和下部邊框梁的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱3、下部邊框梁中型鋼梁4連接，形成內(nèi)藏鋼桁架1。最后將邊框柱、邊框梁及剪力墻板整體一次澆搗混凝土成型，即構(gòu)成鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻。
制作方法1.制作鋼管混凝土邊框柱的3鋼管，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)留孔洞，以備穿墻板的橫向鋼筋5；2.制作邊框梁中的型鋼梁4，型鋼梁的翼緣與柱邊預(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.配置型鋼暗支撐2，上、下端分別與邊框梁中的型鋼梁4、鋼管混凝土邊框柱3焊接；4.在型鋼梁4外側(cè)配置邊框梁的縱筋7，在縱筋7外側(cè)均勻綁扎邊框梁的矩形箍筋8；5.在型鋼暗支撐2的外側(cè)配置鋼筋暗支撐9，在其外側(cè)均勻綁扎暗支撐箍筋10，與型鋼暗支撐2、鋼管混凝土邊框柱3、型鋼梁4共同構(gòu)成鋼桁架1；6.配置剪力墻的橫向鋼筋和豎向鋼筋5、6，橫向鋼筋伸入鋼管混凝土邊框柱3的預(yù)留孔洞中；7.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；8.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邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻。
實(shí)施例2鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻的第二種結(jié)構(gòu)形式如圖4所示，是在剪力墻板兩片鋼筋網(wǎng)內(nèi)側(cè)設(shè)置X形型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9，其上端伸入邊框柱與上部邊框梁的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱3、上部邊框梁中型鋼梁4連接。下端伸入邊框柱和下部邊框梁的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱3、下部邊框梁中型鋼梁4連接。其它方面與第一種形式相同。
實(shí)施例3鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻的第三種結(jié)構(gòu)形式如圖5所示，是在剪力墻板兩片鋼筋網(wǎng)內(nèi)側(cè)設(shè)置八字形型鋼暗支撐2和鋼筋暗支撐9，其上端伸入上部邊框梁與梁中型鋼梁4連接，其下端伸入邊框柱和下部邊框梁的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱3、下部邊框梁中型鋼梁4連接。其它方面與第一種形式相同。
實(shí)施例4、5、6當(dāng)剪力墻高寬比較小于1時(shí)，采用多個(gè)復(fù)合暗支撐網(wǎng)狀布置效果較好。
鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻的第四、五、六種結(jié)構(gòu)形式分別如圖6、圖7、圖8所示，此時(shí)剪力墻高寬比均較小于1，墻板中內(nèi)藏鋼桁架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.鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻，由鋼管混凝土邊框柱和剪力墻板構(gòu)成，在剪力墻板中配置由橫向和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)之間用拉接筋(11)拉接，在兩排鋼筋網(wǎng)之間加配型鋼暗支撐(2)，鋼筋暗支撐(9)，其特征在于邊框梁中設(shè)置型鋼梁(4)，剪力墻兩端設(shè)置矩形、圓形或矩形和圓形組合形狀截面的鋼管混凝土邊框柱(3)，型鋼梁(4)、鋼管混凝土邊框柱(3)、型鋼暗支撐(2)與鋼筋暗支撐(9)組合，形成鋼桁架(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻，其特征在于在剪力墻板鋼筋網(wǎng)內(nèi)固裝的型鋼暗支撐(2)和鋼筋暗支撐(9)呈人字形，其上端伸入上部邊框梁中與梁中型鋼梁(4)連接，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(3)、下部邊框梁中型鋼梁(4)同時(shí)連接，型鋼暗支撐(2)和鋼筋暗支撐(9)、邊框梁中的型鋼梁(4)和剪力墻兩端的鋼管混凝土邊框柱(3)組合，形成鋼桁架(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻，其特征在于在剪力墻板鋼筋網(wǎng)內(nèi)固裝的型鋼暗支撐(2)和鋼筋暗支撐(9)呈X形，其上端伸入上部邊框梁和邊框柱的節(jié)點(diǎn)中，與鋼管混凝土邊框柱(3)、上部邊框梁中型鋼梁(4)同時(shí)連接，下端伸入下部邊框梁與邊框柱的節(jié)點(diǎn)中與鋼管混凝土邊框柱(3)、下部邊框梁中型鋼梁(4)同時(shí)連接，型鋼暗支撐(2)和鋼筋暗支撐(9)、剪力墻兩端的鋼管混凝土邊框柱(3)和邊框梁中的型鋼梁(4)組合，形成鋼桁架(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻，其特征在于在剪力墻板鋼筋網(wǎng)內(nèi)固裝的型鋼暗支撐(2)和鋼筋暗支撐(9)呈八字形，其上端伸入上部邊框梁中與梁中型鋼梁(4)連接，下端伸入下部邊框梁與邊框柱的節(jié)點(diǎn)中與鋼管混凝土邊框柱(3)、下部邊框梁中型鋼梁(4)同時(shí)連接，型鋼暗支撐(2)和鋼筋暗支撐(9)、邊框梁中的型鋼梁(4)和剪力墻兩端的鋼管混凝土邊框柱(3)組合，在混凝土剪力墻內(nèi)部形成鋼桁架(1)。
5.鋼管混凝土邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻的制作方法，其特征在于1)制作鋼管混凝土邊框柱(3)的鋼管，配置梁柱節(jié)點(diǎn)處的預(yù)制構(gòu)件，在鋼管壁預(yù)留孔洞或預(yù)焊豎板，以備墻板橫向鋼筋(5)錨固；2)制作邊框梁中的型鋼梁(4)，型鋼梁與鋼管混凝土邊框柱(3)進(jìn)行可靠剛性連接；3)配置型鋼暗支撐(2)，上、下端分別與邊框梁中的型鋼梁(4)、鋼管混凝土邊框柱(3)焊接；4)在型鋼梁(4)外側(cè)配置邊框梁的縱筋(7)，在縱筋(7)外側(cè)均勻綁扎邊框梁的矩形箍筋(8)；5)在型鋼暗支撐(2)的外側(cè)配置鋼筋暗支撐(9)，在其外側(cè)均勻綁扎暗支撐箍筋(10)，與型鋼暗支撐(2)、鋼管混凝土邊框柱(3)、型鋼梁(4)共同構(gòu)成鋼桁架(1)；6)配置剪力墻的墻板橫向鋼筋(5)、豎向鋼筋(6)，橫向鋼筋(5)伸入鋼管混凝土邊框柱(3)的預(yù)留孔洞中或與鋼管混凝土邊框柱(3)的預(yù)焊豎板焊接；7)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；8)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邊框-鋼桁架-混凝土組合剪力墻。
專利摘要
鋼管混凝土邊框—鋼桁架—混凝土組合剪力墻及制作方法，屬于一種剪力墻及制作方法。這種剪力墻由邊框和剪力墻板構(gòu)成，在剪力墻板中配置由橫向和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)之間用拉接筋(11)拉接，在兩排鋼筋網(wǎng)之間加配型鋼暗支撐(2)，鋼筋暗支撐(9)，邊框梁中設(shè)置型鋼梁(4)，剪力墻兩端設(shè)置鋼管混凝土邊框柱(3)，型鋼梁(4)、鋼管混凝土邊框柱(3)、型鋼暗支撐(2)與鋼筋暗支撐(9)組合，在混凝土剪力墻內(nèi)部形成鋼桁架(1)；這種暗支撐組合可呈人字、X或八字形。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)E04B1/98GK1995579SQ200610169832
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月29日
發(fā)明者曹萬(wàn)林, 王敏, 常衛(wèi)華 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan