專利名稱：型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻及其作法的制作方法
技術領域：
本發明是一種型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻及其作法，屬于ー種抗震結構消耗地震輸入結構能量、提高結構抗震性能的新型鋼ー混凝土組合剪力墻及其制作方法，屬于鋼ー混凝土組合剪力墻領域。
背景技術：
目前，隨著社會生產的發展和人類活動的需要，現代高層、超高層建筑越來越多，對剪カ墻抗震性能的要求也越來越高。剪力墻和由剪力墻組成的核心筒是高層建筑抗震最為關鍵的豎向體系，承擔著結構絕大部分的地震作用?，F有的普通鋼筋混凝土剪力墻在地震作用下變形能力差，延性差，容易發生脆性破壞，直接影響高層建筑的抗震性能，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カ部件，其抗震性能對于高層建筑的安全可 靠有著至關重要的作用。研制抗震性能好的剪力墻是建筑抗震設計的關鍵技木。為了改善剪カ墻的抗震性能,對組合剪力墻的研究越來越多，如各種類型的開縫剪力墻和組合剪力墻，目前對于組合剪カ墻研究較多的主要有兩種類型一種是“組合墻板剪カ墻”，其墻板由鋼板和混凝土墻板組成；另ー種是“帶邊框組合剪力檣”，這類組合剪力墻其墻板一般采用鋼筋混凝土，而邊框采用型鋼混凝土。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。鋼-混凝土組合剪力墻同時具有鋼構件與混凝土構件的優點，可有效增加構件的強度與延性，減小構件截面尺寸，防火性能好。鋼-混凝土組合剪力墻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，而且能夠有效地克服普通鋼筋混凝土剪カ墻自重大、角部混凝土易開裂、易碎等缺點，是ー種非常具有發展前景的高層抗側カ體系。

發明內容
本發明的目的在于提供ー種消耗地震輸入結構能量、提高結構抗震性能的新型鋼ー混凝土組合剪カ墻，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型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪カ墻，其包括型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2、鋼板密梁3和鋼筋混凝土剪カ墻體；在鋼筋混凝土剪力墻體兩端設置型鋼疊合邊框柱I ;鋼疊合邊框柱I沿鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向的尺寸大于墻體厚度；在型鋼疊合邊框柱I的上、下兩端分別設置上邊框梁8和下邊框梁7 ;在鋼筋混凝土剪カ墻體內部平行于型鋼疊合邊框柱I的方向設置型鋼芯柱2 ;在型鋼疊合邊框柱I和型鋼芯柱2間以及型鋼芯柱2之間沿鋼筋混凝土剪カ墻體高度方向設置水平平行的鋼板密梁3 ;鋼板密梁3與型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2交匯線上實施焊接；鋼板密梁3為上下鋼板梁的凈距不大于梁高的鋼板梁系列；在型鋼疊合邊框柱I的鋼板上焊接用以固定墻體水平分布鋼筋4的鋼筋連接肋條9 ;在型鋼芯柱2和鋼板密梁3兩側配置由水平分布鋼筋4和豎向分布鋼筋5組成的鋼筋網，用拉接鋼筋6穿過鋼板密梁3的間隙10將兩側的鋼筋網拉接起來；支模澆搗混凝土成形，即構成型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻。型鋼芯柱2在鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向的尺寸要小于墻體的厚度；型鋼疊合邊框柱I在鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向的尺寸大于混凝土墻體厚度；鋼板密梁3的鋼材強度要不大于型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2的鋼材強度。所述的型鋼疊合邊框柱I中的型鋼采用工字鋼、槽鋼，型鋼外布置豎向鋼筋及箍筋，以形成型鋼疊合邊框柱。所述的型鋼芯柱2采用工字鋼、槽鋼，其在鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向的尺寸要小于墻體的厚度。所述的鋼板密梁3在型鋼疊合邊框柱I與型鋼芯柱2間以及型鋼芯柱2之間沿鋼 筋混凝土剪力墻體高度方向平行布置；鋼板密梁3與型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2交匯線上實施焊接；其強度不大于型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2鋼板的強度；其厚度低于型鋼芯柱2的鋼板厚度；其高寬比小于等于1，上下相鄰鋼板密梁3的凈距不大于梁高。所述鋼筋連接肋條9的鋼板采用與型鋼疊合邊框柱I中的鋼板相同強度鋼材，并應與型鋼疊合邊框柱I鋼板焊接。所述的水平分布鋼筋4與型鋼疊合邊框柱I上設置的鋼筋豎向連接肋條9焊接；豎向分布鋼筋5上端、下端分別伸入上邊框梁8和下邊框梁7中進行剛性連接。所述的拉結鋼筋6通過上下鋼板密梁3間的空隙10將墻板兩側的水平分布鋼筋4和豎向分布鋼筋5組成的鋼筋網片拉接起來，或穿過鋼板密梁3中部位置的預留圓孔將兩側的鋼筋網拉接起來。所述上邊框梁8和下邊框梁7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。本發明是將型鋼疊合柱、鋼筋混凝土墻板和鋼板密梁優勢組合，在充分發揮型鋼疊合柱和鋼筋混凝土墻板抗震作用的同時，也充分發揮鋼板密梁更強的抗震耗能能力。該新型組合剪力墻的鋼板密梁，具有以下受力和功能特點鋼板密梁耗能單元可通過其平面內的彎曲變形和剪切變形充分發揮軟鋼的塑性抗震耗能能力；在鋼板密梁兩側采用鋼筋混凝土墻板后，混凝土墻板有效地約束了鋼板密梁的平面外屈曲，可使鋼板密梁在更長的時段內有效地通過平面內塑性變形來消耗地震輸入結構的能量，提高結構的抗震性能；同時，該鋼板密梁之間的間隙可用作鋼板密梁兩側鋼筋混凝土墻板拉接鋼筋穿過的構造縫，這樣，兩側混凝土墻板與加在中間的鋼板密梁形成了一個整體，共同工作，優勢互補；由于鋼板密梁的存在，延緩了兩側混凝土墻板的開裂與裂縫發展，提高了混凝土墻板的抗震延性。本發明的型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻在地震作用下具有多道抗震防線。在型鋼芯柱和鋼板密梁兩側采用鋼筋混凝土墻板后，很好地抑制了鋼板的平面外失穩問題，并大大提高了混凝土墻板部分作為抗震第一道防線的豎向承載力、延性以及耗能能力。當鋼筋混凝土墻板在地震中破壞后，鋼板密梁與墻體內部型鋼芯柱、上、下邊框梁、型鋼疊合邊框柱形成的桁架結構是一個幾何不變體系，從而保持結構的整體穩定性，此時，在外部荷載作用下，作為抗剪承載力第二道防線的鋼板密梁開始發揮作用，由于其強度較型鋼芯柱鋼板低，會先于型鋼芯柱屈服，受到以剪力作用為主荷載的作用，消耗地震能量直至屈服；鋼板密梁屈服后，結構開始變成一個由型鋼芯柱和框架梁、柱組成的框架體系繼續承受荷載，此為該組合剪カ墻的第三道防線。與普通鋼管混凝土邊框剪力墻及鋼板剪カ墻相比，承載能力提高，承載カ和剛度衰減變慢，后期抗震性能相對穩定，多道防線也使剪カ墻延性以及耗能性能得到提高。由于剪カ墻是建筑結構的核心抗側カ部件，提高了剪力墻的抗震能力，也就提高了結構整體的抗震能力，當建筑物遭遇強烈地震時，可減輕其震害，防止其倒塌。


圖I是型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻配鋼及配筋2是組合剪力墻立面示意3是組合剪力墻墻體水平剖面圖 附圖代號說明1_型鋼疊合邊框柱，2-型鋼芯柱，3-鋼板密梁，4-水平分布鋼筋，5-豎向分布鋼筋，6-拉結筋，7-下邊框梁，8-上邊框梁，9-鋼筋連接肋條，10-間隙。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進ー步說明型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻ー個結構單元的結構示意圖如圖I、圖2和圖3所示。上述型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪カ墻，其制作順序如下I)制作型鋼疊合邊框柱I及型鋼芯柱2 ;在型鋼疊合邊框柱I的鋼板上焊接連接墻體水平分布鋼筋4端部的鋼筋連接肋條9 ；2)綁扎剪力墻鋼筋混凝土基礎梁或下邊框梁7的鋼筋，并將型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2、剪力墻豎向分布鋼筋5插入下邊框梁7的鋼筋籠內，澆注下邊框梁7的混凝土，混凝土養護固結后，使下邊框梁7與型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2、剪力墻豎向分布鋼筋5的底部實現剛性連接；3)制作鋼板密梁3，在型鋼疊合邊框柱I與型鋼芯柱2間以及型鋼芯柱2之間沿鋼筋混凝土剪カ墻體高度方向布置平行的鋼板密梁3 ;鋼板密梁3與型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2交匯線上實施焊接；鋼板密梁3的高寬比不大于1，上下鋼板密梁3之間的凈距不大于鋼板密梁3的梁高；4)在型鋼芯柱2和鋼板密梁3兩側配置由水平分布鋼筋4和豎向分布鋼筋5組成的鋼筋網，用拉結鋼筋6穿過上下鋼板密梁3的間隙10將兩側的鋼筋網拉接起來，或穿過鋼板密梁3中部位置的預留圓孔將兩側的鋼筋網拉接起來；5)制作上邊框梁8，將型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2及墻板豎向分布鋼筋5插入上邊框梁8，進行可靠連接；6)在剪力墻墻板兩側通過水泥墊塊留出混凝土保護層厚度，之后支澆注混凝土用的模板；7)在型鋼疊合邊框柱I、型鋼芯柱2、剪カ墻墻板、上邊框梁8處澆筑混凝土，成型后即形成型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪カ墻。
以上是本發明 的一個典型實施例，本發明的實施不限于此。
權利要求
1.型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻，墻體截面為工字型，其包括型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)、鋼板密梁(3)和鋼筋混凝土剪力墻體；其特征在于在鋼筋混凝土剪力墻體兩端設置型鋼疊合邊框柱(I);鋼疊合邊框柱(I)沿鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向的尺寸大于墻體厚度；在型鋼疊合邊框柱(I)的上、下兩端分別設置上邊框梁(8)和下邊框梁(7);在鋼筋混凝土剪力墻體內部平行于型鋼疊合邊框柱(I)的方向設置型鋼芯柱(2);在型鋼疊合邊框柱(I)和型鋼芯柱(2)之間以及型鋼芯柱(2)之間沿鋼筋混凝土剪力墻體高度方向設置水平平行的鋼板密梁(3);鋼板密梁(3)與型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)交匯線上實施焊接；鋼板密梁(3)為上下鋼板梁的凈距不大于梁高的鋼板梁系列；在型鋼疊合邊框柱(I)的鋼板上焊接用以固定墻體水平分布鋼筋(4)的鋼筋連接肋條(9);在型鋼芯柱(2)和鋼板密梁(3)兩側配置由水平分布鋼筋(4)和豎向分布鋼筋(5)組成的鋼筋網，用拉結鋼筋(6)穿過鋼板密梁(3)的間隙(10)將兩側的鋼筋網拉接起來；支模澆搗混凝土成形，即構成型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻；型鋼芯柱(2)在鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向的尺寸小于墻體的厚度；型鋼疊合邊框柱(I)在鋼筋混凝土剪力、墻體厚度方向的尺寸大于混凝土墻體厚度；鋼板密梁(3)的鋼材強度要不大于型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)的鋼材強度。
2.根據權利I要求所述型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻，其特征在于所述的型鋼疊合邊框柱(I)中的型鋼采用工字鋼、槽鋼，型鋼外布置豎向鋼筋及箍筋，以形成型鋼疊合邊框柱。
3.根據權利I要求所述型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻，其特征在于所述的型鋼芯柱(2)采用工字鋼、槽鋼。
4.根據權利I要求所述型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻，其特征在于所述的鋼板密梁(3)在型鋼疊合邊框柱(I)與型鋼芯柱(2)間以及型鋼芯柱(2)之間沿鋼筋混凝土剪力墻體高度方向平行布置；鋼板密梁(3)與型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)交匯線上實施焊接；鋼板密梁(3)的強度不大于型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)中鋼板的強度；鋼板密梁(3)的厚度低于型鋼芯柱(2)的鋼板厚度；鋼板密梁(3)的高寬比小于等于1，上下相鄰鋼板密梁(3)的凈距不大于鋼板密梁(3)的梁高。
5.根據權利I要求所述型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻，其特征在于所述鋼筋連接肋條(9)的鋼板采用與型鋼疊合邊框柱(I)中的鋼板相同強度鋼材，并應與型鋼疊合邊框柱(I)鋼板焊接。
6.根據權利I要求所述型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻，其特征在于所述的水平分布鋼筋(4)與型鋼疊合邊框柱(I)上設置的鋼筋豎向連接肋條(9)焊接；豎向分布鋼筋(5)上端、下端分別伸入上邊框梁(8)和下邊框梁(7)中進行剛性連接。
7.根據權利I要求所述型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻，其特征在于所述上邊框梁(8)和下邊框梁(7)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。
8.根據權利要求I至權利要求7任意一項權利要求所述的型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻的做法，其特征在于其制作順序如下 I)制作型鋼疊合邊框柱(I)及型鋼芯柱(2);在型鋼疊合邊框柱(I)的鋼板上焊接連接墻體水平分布鋼筋(4)端部的鋼筋連接肋條(9)；2)綁扎剪力墻鋼筋混凝土基礎梁或下邊框梁(7)的鋼筋，并將型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)、剪力墻豎向分布鋼筋(5)插入下邊框梁(7)的鋼筋籠內，澆注下邊框梁(7)的混凝土，混凝土養護固結后，使下邊框梁(7)與型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)、剪力墻豎向分布鋼筋(5)的底部實現剛性連接； 3)制作鋼板密梁(3)，在型鋼疊合邊框柱(I)與型鋼芯柱(2)間以及型鋼芯柱(2)之間沿鋼筋混凝土剪力墻體高度方向布置平行的鋼板密梁(3);鋼板密梁(3)與型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)交匯線上實施焊接；鋼板密梁(3)的高寬比不大于1，上下鋼板密梁(3)之間的凈距不大于鋼板密梁(3)的梁高； 4)在型鋼芯柱(2)和鋼板密梁(3)兩側配置由水平分布鋼筋(4)和豎向分布鋼筋(5)組成的鋼筋網，用拉結鋼筋(6)穿過上下鋼板密梁(3)的間隙(10)將兩側的鋼筋網拉接起來，或穿過鋼板密梁(3)中部位置的預留圓孔將兩側的鋼筋網拉接起來； 5)制作上邊框梁(8)，將型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)及墻板豎向分布鋼筋(5)插入上邊框梁(8)，進行可靠連接； 6)在剪力墻墻板兩側通過水泥墊塊留出混凝土保護層厚度，之后支澆注混凝土用的模板； 7)在型鋼疊合邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)、剪力墻墻板、上邊框梁(8)處澆筑混凝土，成型后即形成型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻。
全文摘要
型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻及制作方法，屬于鋼－混凝土組合剪力墻領域，包括型鋼疊合邊框柱、型鋼芯柱、鋼板密梁和鋼筋混凝土剪力墻體，墻體截面為工字型。在鋼筋混凝土剪力墻體兩端設置型鋼疊合邊框柱；其間設置若干平行的型鋼芯柱；在型鋼疊合邊框柱和型鋼芯柱間以及各型鋼芯柱之間沿鋼筋混凝土剪力墻體高度方向設置水平平行的鋼板密梁；鋼板密梁與型鋼疊合邊框柱、型鋼芯柱交匯線上實施焊接；綁扎剪力墻鋼筋；澆筑混凝土即構成型鋼疊合柱間嵌鋼板密梁外包混凝土組合剪力墻。本發明承載能力提高，多道防線也使剪力墻延性以及耗能性能得到提高，抗震性能更為優越；施工方便，易于操作，可用于高層或大型復雜多層建筑中。
文檔編號E04B2/64GK102704596SQ201210168039
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者劉恒超, 張建偉, 曹萬林, 董宏英 申請人:北京工業大學