專利名稱：一種鋼管混凝土組合剪力墻及其施工過程的制作方法
技術領域：
本發明涉及剪力墻及其施工過程，具體涉及一種鋼管混凝土組合剪力墻及其施工過程。
背景技術：
近年來，隨著社會經濟技術的不斷發展，高層與超高層建筑在城市中應用得越來越多。建筑高度的不斷增加對結構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鍵抗側力構件，是結構抗震的第一道防線，其承載力、延性等抗震性能對結構的地震安全至關重要。尤其是在結構較高、豎向荷載較大的情況下，剪力墻的截面設計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大墻厚，進而造成截面尺寸大、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，對結構抗震、建筑布置以及經濟成本產生不利的影響。 為了解決這個問題，可以采用高強混凝土材料，但高強混凝土存在延性較差、技術要求高、成本高的缺點，特別是延性較差使其在地震區的應用受到限制。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有效的方法，鋼管與混凝土組合，優勢互補，能夠充分發揮兩種材料的性能優點，提高承載力的同時又具有良好的延性，進而改善剪力墻構件的抗震性能。現有的鋼管混凝土組合剪力墻中，鋼管大多配置在截面兩側的邊緣約束構件位置，這樣可以加強構件的邊緣約束構件，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，且數量較少，無法對軸壓比問題產生足夠的貢獻?，F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，其對鋼管外混凝土的約束形式為在鋼管的表面貼焊抗剪環筋，在鋼管的前后兩側設有由多根橫向鋼筋和多根縱向鋼筋組成的鋼筋網。這種約束形式存在的問題是僅靠貼焊環筋和分布鋼筋網無法對鋼管外混凝土形成完整、有效的約束，在承載力極限狀態下，容易出現管外混凝土過早開裂、破壞的情況，對構件的整體承載力和延性不利。

發明內容
為解決上述現有技術中存在的問題，本發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程，能夠在高軸壓比下減小剪力墻構件的截面尺寸及自重，同時提高構件的抗震性能。為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現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內的鋼管內混凝土 2、澆注在鋼管I外的鋼管外混凝土 3、設置在鋼管I外的方形箍筋6、設置在鋼管I前后兩側豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5、拉結在鋼管I與豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5間的拉結鋼筋7以及設置在兩側邊緣約束構件位置的縱向鋼筋，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，所述鋼管I設置的間距為2 10倍鋼管直徑，方形箍筋6的邊長為墻體中雙層分布鋼筋網沿墻厚方向的間距，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，所述拉結鋼筋7的分布間距為100 200mm。所述鋼管I采用Q235、Q345、Q390或Q420級鋼管。所述鋼管內混凝土 2強度等級為C50-C100的高強混凝土。所述鋼管外混凝土采用普通強度混凝土或高強混凝土，強度等級為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級鋼筋。所述方形箍筋6和拉結鋼筋7采用HRB335或HPB300級鋼筋。一種鋼管混凝土組合剪力墻的施工過程，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、拉結鋼筋7和縱向鋼筋，加工剪力墻構件模板；步驟2 :在鋼管I內填充鋼管內混凝土 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前后兩側綁扎鋼筋網，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，兩側鋼筋網之間用拉結鋼筋7拉結，形成整體；步驟5 :安裝模板，注意預留出保護層厚度；步驟6 :澆注鋼管外混凝土 3，振搗密實；步驟7 :養護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、混凝土的具體設計參數應當由計算確定，所有設計均應符合《建筑抗震設計規范渺、《高層建筑混凝土結構技術規程》等設計規范的規定。和現有技術相比，本發明具備以下特征和優勢(I)采用鋼管與混凝土的組合結構，兩種材料相輔相成，優勢互補，鋼管的約束作用提高了混凝土的強度和延性，混凝土的支撐和保護改善了鋼管的穩定性能和防火性能。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構的抗震要求；(2)利用鋼管的約束作用提高混凝土的承載力，進而在設計軸力相同的情況下減小構件的截面尺寸，減小結構自重，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件的一部分，承擔壓力和彎矩，提高了剪力墻的正截面承載力；在受拉側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軸力與一部分剪力，幫助提高構件的斜截面抗剪承載力；(4)在鋼管外設置箍筋，對鋼管周圍混凝土施加二次約束，再輔以雙層分布鋼筋網以及拉結鋼筋，形成了一個完整、有效、多層次的約束系統，進一步提高了鋼管混凝土的抗震性能。總之，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，進而在設計軸力相同的情況下減小構件的截面尺寸，減小結構自重，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，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是本發明鋼管混凝土組合剪力墻的結構示意圖。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。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。如圖I、圖2和圖3所示，本發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內的鋼管內混凝土 2、澆注在鋼管I外的鋼管外混凝土 3、設置在鋼管I外的方形箍筋6、設置在鋼管I前后兩側豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5、拉結 在鋼管I與豎向分布鋼筋4和水平分布鋼筋5間的拉結鋼筋7以及設置在兩側邊緣約束構件位置的縱向鋼筋，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，所述鋼管I設置的間距為2 10倍鋼管直徑，方形箍筋6的邊長為墻體中雙層分布鋼筋網沿墻厚方向的間距，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，所述拉結鋼筋7的分布間距為100 200mm。優選鋼管I采用Q235、Q345、Q390或Q420級鋼管。優選鋼管內混凝土 2強度等級為C50-C100的高強混凝土。優選鋼管外混凝土采用普通強度混凝土或高強混凝土，強度等級為C30-C50。優選豎向分布鋼筋4、水平分布鋼筋5和縱向鋼筋采用HRB335或HRB400級鋼筋。優選方形箍筋6和拉結鋼筋7采用HRB335或HPB300級鋼筋。本發明一種鋼管混凝土組合剪力墻的施工過程，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、拉結鋼筋7和縱向鋼筋，加工剪力墻構件模板；步驟2 :在鋼管I內填充鋼管內混凝土 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前后兩側綁扎鋼筋網，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，兩側鋼筋網之間用拉結鋼筋7拉結，形成整體；步驟5 :安裝模板，注意預留出保護層厚度；步驟6 :澆注鋼管外混凝土 3，振搗密實步驟7 :養護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。本發明鋼管混凝土組合剪力墻的設計應當遵守相關設計規范的規定，進行正截面壓彎承載力、斜截面抗剪承載力等相關計算，并驗算軸壓比、配筋率、配箍特征值等構造要求。其中，計算軸壓比時應考慮鋼管對混凝土的約束作用；計算正截面承載力時，受壓鋼管應考慮其約束作用，受拉鋼管可作為受拉鋼筋參與計算；計算斜截面抗剪承載力時，可計入鋼管的抗剪貢獻。
權利要求
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)內的鋼管內混凝土(2)、澆注在鋼管(I)外的鋼管外混凝土(3)、設置在鋼管(I)外的方形箍筋(6)、設置在鋼管(I)前后兩側豎向分布鋼筋(4)和水平分布鋼筋(5)、拉結在鋼管(I)與豎向分布鋼筋(4)和水平分布鋼筋(5)間的拉結鋼筋(7)以及設置在兩側邊緣約束構件位置的縱向鋼筋，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，所述鋼管(I)設置的間距為2 10倍鋼管直徑，方形箍筋(6)的邊長為墻體中雙層分布鋼筋網沿墻厚方向的間距，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，所述拉結鋼筋(7)的分布間距為100 200mm。
2.根據權力要求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 級鋼管。
3.根據權力要求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混凝土(2)強度等級為C50-C100的高強混凝土。
4.根據權力要求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度混凝土或高強混凝土，強度等級為C30-C50。
5.根據權力要求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級鋼筋。
6.根據權力要求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)和拉結鋼筋(7)采用HRB335或HPB300級鋼筋。
7.權利要求I至6任一項所述的一種鋼管混凝土組合剪力墻的施工過程，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)、拉結鋼筋(7)和縱向鋼筋，加工剪力墻構件模板； 步驟2 :在鋼管(I)內填充鋼管內混凝土(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)前后兩側綁扎鋼筋網，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，兩側鋼筋網之間用拉結鋼筋(7)拉結，形成整體； 步驟5 :安裝模板，注意預留出保護層厚度； 步驟6 :澆注鋼管外混凝土(3)，振搗密實 步驟7 :養護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、填充在鋼管內的鋼管內混凝土、澆注在鋼管外的鋼管外混凝土、設置在鋼管外的方形箍筋、設置在鋼管前后兩側豎向分布鋼筋和水平分布鋼筋、拉結在鋼管與豎向分布鋼筋和水平分布鋼筋間的拉結鋼筋以及設置在兩側邊緣約束構件位置的縱向鋼筋；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，進而在設計軸力相同的情況下減小構件的截面尺寸，減小結構自重，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E04B2/56GK102900169SQ201210393319
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者趙作周, 楊光, 錢稼茹 申請人:清華大學