[發明專利]“鋼管混凝土疊合柱-鋼梁-格構鋼撐”剪力墻及作法

有效

• 申請號: 201210167354.6
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102704593A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 曹萬林;于傳鵬;董宏英;張建偉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B2/58
• 分類號: E04B2/58;E04B2/64;E04G21/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明是一種“鋼管混凝土疊合柱-鋼梁-格構鋼撐”剪力墻及作法，屬于一種組合剪力墻及其制作方法。

背景技術

目前,由于城市用地日益緊張和社會需求日趨多樣化,建筑物的高度和跨度不斷增加,體型越來越復雜,結構抗震分析與設計難度不斷增加。我國許多已建和在建的高層建筑位于強地震區,面臨嚴重地震災害威脅。現有的鋼筋混凝土剪力墻在地震作用下延性較差，容易發生脆性破壞，這對整體結構的抗震性能十分不利。

剪力墻是高層建筑結構中的核心抗側力部件，研制抗震性能好的剪力墻是建筑抗震設計的關鍵技術之一,由鋼結構和混凝土結構組合而成的混合結構由于發揮了兩種材料各自的優勢,目前已成為高層和超高層建筑的主要結構形式之一。鋼-混凝土組合剪力墻的形式有很多種，可以將型鋼、鋼管、鋼板等和混凝土在剪力墻的不同部位進行不同形式的組合，目前對于組合剪力墻研究較多的主要有兩種類型：一種是“組合墻板剪力墻”，其墻板采用鋼板和混凝土墻板進行不同形式組合，從而形成“組合墻板”。另一種是“帶邊框組合剪力墻”，這類組合剪力墻其墻板一般采用鋼筋混凝土，而邊框采用工字鋼、型鋼混凝土或鋼管混凝土；另外，墻板也可采用鋼板，而邊框采用鋼筋混凝土；邊框和組合墻板也可以一起組合。

此外，剪力墻還要求有較大的彈性初始剛度、大變形能力和良好的塑性性能、穩定的滯回特性等特點。外包混凝土組合剪力墻的出現不但很好的滿足了上述要求，而且能夠有效地克服鋼筋混凝土剪力墻自重大、角部混凝土易開裂、易碎等缺點，此外還加大了剪力墻的側向抗彎剛度，已成為一種非常具有發展前景的高層抗側力體系。然而，一般的鋼筋混凝土剪力墻、鋼板組合剪力墻等墻體混凝土部分在受力發生碎裂破壞后，豎向承載力會大幅度降低，從而造成整個墻體的豎向承載力降低，同時也加速了作為二道防線的邊框的破壞，整個結構的耗能和延性也隨之降低，致使剪力墻的抗震性能削弱和降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種消耗地震輸入結構能量、提高結構抗震性能的新型鋼—混凝土組合剪力墻，主要用于高層建筑或大型復雜多層建筑的剪力墻結構或筒體結構，以解決其在地震作用下承載力、延性、耗能不足的問題。

本發明采用的技術方案如下：

“鋼管混凝土疊合柱-鋼梁-格構鋼撐”剪力墻，包括鋼管混凝土疊合邊框柱1、鋼管混凝土疊合芯柱2、鋼梁3、格構鋼撐4和鋼筋混凝土剪力墻體；組合剪力墻截面為一字型，“鋼管混凝土疊合柱-鋼梁-格構鋼撐”組合鋼構骨架體系內藏于鋼筋混凝土剪力墻體內。

所述“鋼管混凝土疊合柱-鋼梁-格構鋼撐”組合鋼構骨架體系是指由鋼管混凝土疊合邊框柱1、鋼管混凝土疊合芯柱2、柱間的鋼梁3與格構鋼撐4剛接形成。

所述鋼梁3為相鄰鋼梁之間的凈距適于在鋼梁3之間布置格構鋼撐4的鋼板梁系列；鋼梁3的鋼材強度不大于鋼管混凝土疊合邊框柱1和鋼管混凝土疊合芯柱2，其厚度不大于垂直鋼筋混凝土剪力墻體墻厚方向鋼管混凝土疊合邊框柱1或鋼管混凝土疊合芯柱2中的鋼管壁厚之和，高跨比不小于1；鋼梁3穿過鋼管混凝土疊合邊框柱1和鋼管混凝土疊合芯柱2，并在與鋼管混凝土疊合邊框柱1和鋼管混凝土疊合芯柱2中的鋼管交匯線上實施焊接。

所述格構鋼撐4為桁架式鋼撐，沿鋼筋混凝土剪力墻體的墻高“之”字形布置，傾斜角度在45度至60度之間，可選擇鋼撐平面與墻體平面垂直布置和鋼撐平面與墻體平面平行布置兩種布置方式；格構鋼撐4與鋼管混凝土疊合邊框柱1和鋼管混凝土疊合芯柱2實施剛性連接；所述的剛性連接包括焊接等。

所述鋼管混凝土疊合邊框柱1、鋼管混凝土疊合芯柱2為鋼管混凝土柱周邊加配縱筋和箍筋然后澆搗混凝土形成的鋼-混組合柱；鋼管混凝土疊合邊框柱1、鋼管混凝土疊合芯柱2的截面可以為圓形、矩形等形狀，采用單腔體鋼管混凝土疊合柱或多腔體鋼管混凝土疊合柱，鋼管混凝土疊合邊框柱1和鋼管混凝土疊合芯柱2內鋼管在鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向不大于鋼筋混凝土剪力墻體的厚度。

所述剪力墻體的水平分布鋼筋5插入鋼管混凝土疊合邊框柱1；豎向分布鋼筋6上端和下端分別伸入上邊框梁9和下邊框梁或基礎梁8中進行剛性連接。

所述剪力墻體的拉結鋼筋7通過相鄰鋼梁3之間和格構鋼撐4的空隙或穿過鋼梁3中的預留圓孔將鋼筋混凝土剪力墻體兩側水平分布鋼筋5和豎向分布鋼筋6組成的鋼筋網片拉結起來。

所述上邊框梁9和下邊框梁或基礎梁8為鋼筋混凝土梁，或為型鋼混凝土梁，截面為矩形，混凝土現場澆筑。

所述“鋼管混凝土疊合柱-鋼梁-格構鋼撐”剪力墻的施工步驟如下：