專利名稱：內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻及其作法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻及制作方法，屬于一種抗震結(jié)構(gòu)消耗地震輸入結(jié)構(gòu)能量、提高結(jié)構(gòu)抗震性能的新型鋼一混凝土組合剪力墻及其制作方法，屬于鋼一混凝土組合剪力墻領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和人類活動的需要，現(xiàn)代高層、超高層建筑越來越多，對剪力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(guān)鍵的豎向體系，承擔(dān)著結(jié)構(gòu)絕大部分的地震作用。現(xiàn)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(fā)生脆性破壞，直接影響高層建筑的抗震性能，這對整體結(jié)構(gòu)的抗震性能十分不利。
剪力墻是高層建筑結(jié)構(gòu)中的核心抗側(cè)力部件，其抗震性能對于高層建筑的安全可靠有著至關(guān)重要的作用。研制抗震性能好的剪力墻是建筑抗震設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。為了改善剪力墻的抗震性能,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”，其墻板由鋼板和混凝土墻板組成；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(gòu)件與混凝土構(gòu)件的優(yōu)點，可有效增加構(gòu)件的強度與延性，減小構(gòu)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(wěn)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力墻自重大、角部混凝土易開裂、易碎等缺點，是一種非常具有發(fā)展前景的高層抗側(cè)力體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種消耗地震輸入結(jié)構(gòu)能量、提高結(jié)構(gòu)抗震性能的新型鋼一混凝土組合剪力墻，主要用于高層建筑或大型復(fù)雜多層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)，以解決其在地震作用下承載力、延性、耗能不足的問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻，其墻體截面為一字型，其包括型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2、格構(gòu)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(shè)置型鋼邊框柱1，型鋼邊框柱I沿鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向的尺寸小于鋼筋混凝土剪力墻體厚度；在型鋼邊框柱I的上、下位置分別設(shè)置上邊框梁9和下邊框梁8 ;在鋼筋混凝土剪力墻體內(nèi)部平行于型鋼邊框柱I的方向設(shè)置型鋼芯柱2 ;在型鋼邊框柱I和型鋼芯柱2間以及型鋼芯柱2之間沿鋼筋混凝土剪力墻體高度方向設(shè)置水平平行的格構(gòu)密梁3 ;格構(gòu)密梁3與型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2交匯線上實施焊接；格構(gòu)密梁3為上下格構(gòu)梁的凈距不大于梁高的格構(gòu)梁系列；在型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2和格構(gòu)密梁3兩側(cè)配置由水平分布鋼筋5和豎向分布鋼筋6組成的鋼筋網(wǎng)，用拉結(jié)鋼筋7穿過格構(gòu)密梁3的間隙4將兩側(cè)的鋼筋網(wǎng)拉接起來；在型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2、上邊框梁9、下邊框梁8及鋼筋混凝土剪力墻體處澆搗混凝土成形，即構(gòu)成內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻。所述的型鋼疊合邊框柱I中的型鋼采用工字鋼、槽鋼，其在墻體厚度方向的尺寸不大于墻體厚度；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，其在墻體厚度方向的尺寸要小于墻體的厚度。所述的格構(gòu)密梁3為平面桁架，或為空間桁架；采用鋼材制作，其強度不大于型鋼疊合邊框柱I和型鋼芯柱2的鋼材強度；在型鋼邊框柱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；格構(gòu)密梁3與型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2交 匯線上實施焊接；其高寬比小于等于1，相鄰格構(gòu)密梁3上下的凈距不大于梁高。所述的豎向分布鋼筋6上端、下端分別伸入上邊框梁9和下邊框梁8中進行剛性連接。在型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2和格構(gòu)密梁3兩側(cè)配置由水平分布鋼筋5和豎向分布鋼筋6組成的鋼筋網(wǎng)。所述的拉結(jié)鋼筋7通過上下格構(gòu)密梁3間的空隙4將墻板兩側(cè)的水平分布鋼筋5和豎向分布鋼筋6組成的鋼筋網(wǎng)片拉接起來，或穿過格構(gòu)密梁3中的空隙將兩側(cè)的鋼筋網(wǎng)拉接起來。所述上邊框梁9和下邊框梁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(xiàn)場澆筑。本發(fā)明是將型鋼柱、鋼筋混凝土墻板和格構(gòu)密梁優(yōu)勢組合，在充分發(fā)揮型鋼柱和鋼筋混凝土墻板抗震作用的同時，也充分發(fā)揮格構(gòu)密梁更強的抗震耗能能力。該新型組合剪力墻的格構(gòu)密梁，具有以下受力和功能特點格構(gòu)密梁耗能單元可通過其平面內(nèi)的彎曲變形和剪切變形充分發(fā)揮軟鋼的塑性抗震耗能能力；在格構(gòu)密梁兩側(cè)采用鋼筋混凝土墻板后，混凝土墻板有效地約束了格構(gòu)密梁的平面外屈曲，可使格構(gòu)密梁在更長的時段內(nèi)有效地通過平面內(nèi)塑性變形來消耗地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能；同時，該格構(gòu)密梁之間的間隙可用作格構(gòu)密梁兩側(cè)鋼筋混凝土墻板拉接鋼筋穿過的構(gòu)造縫，這樣，兩側(cè)混凝土墻板與加在中間的格構(gòu)密梁形成了一個整體，共同工作，優(yōu)勢互補；由于格構(gòu)密梁的存在，延緩了兩側(cè)混凝土墻板的開裂與裂縫發(fā)展，提高了混凝土墻板的抗震延性。本發(fā)明的內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻在地震作用下具有多道抗震防線。在型鋼邊框柱、型鋼芯柱和格構(gòu)密梁兩側(cè)采用鋼筋混凝土墻板后，很好地抑制了鋼板的平面外失穩(wěn)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(dāng)鋼筋混凝土墻板在地震中破壞后，格構(gòu)密梁與墻體內(nèi)部型鋼芯柱、上、下邊框梁、型鋼邊框柱形成的桁架結(jié)構(gòu)是一個幾何不變體系，從而保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)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格構(gòu)密梁開始發(fā)揮作用，由于其強度較型鋼芯柱柱壁低，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；格構(gòu)密梁屈服后，結(jié)構(gòu)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(xù)承受荷載，此為該組合剪力墻的第三道防線。與普通鋼管混凝土邊框剪力墻及鋼板剪力墻相比，承載能力提高，承載力和剛度衰減變慢，后期抗震性能相對穩(wěn)定，多道防線也使剪力墻延性以及耗能性能得到提高。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)整體的抗震能力，當(dāng)建筑物遭遇強烈地震時，可減輕其震害，防止其倒塌。


圖I是內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁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-型鋼邊框柱，2-型鋼芯柱，3-格構(gòu)密梁，4-間隙。5-水平分布鋼筋，6-豎向分布鋼筋，7-拉接筋，8-下邊框梁，9-上邊框梁，
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻一個結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)示意圖如圖I、圖2和圖3所示。上述內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻，其制作順序如下I)制作型鋼邊框柱I及型鋼芯柱2 ；2)綁扎剪力墻鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁或下邊框梁8的鋼筋，并將型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2、剪力墻豎向分布鋼筋6插入下邊框梁8的鋼筋籠內(nèi)，澆注下邊框梁8的混凝土，混凝土養(yǎng)護固結(jié)后，使下邊框梁8與型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2、剪力墻豎向分布鋼筋6的底部實現(xiàn)剛性連接；3)制作格構(gòu)密梁3，在型鋼邊框柱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高度方向布置平行的格構(gòu)密梁3 ;格構(gòu)密梁3與型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2交匯線上實施焊接；格構(gòu)密梁3上下凈距不大于梁高；4)在型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2和格構(gòu)密梁3兩側(cè)配置由水平分布鋼筋5和豎向分布鋼筋6組成的鋼筋網(wǎng)，用拉結(jié)鋼筋7穿過上下格構(gòu)密梁3的間隙4，或穿過格構(gòu)密梁3中的間隙將兩側(cè)的鋼筋網(wǎng)拉接起來；5)制作上邊框梁9，與型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2及墻板豎向分布鋼筋6插入上邊框梁9，進行可靠連接；6)在型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2和格構(gòu)密梁3兩側(cè)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)澆筑型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2、剪力墻墻板、上邊框梁9處的混凝土，成型后即形成內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻。制作過程中型鋼邊框柱I、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，以便于兩側(cè)鋼筋的綁扎和預(yù)留混凝土保護層，但其尺寸也不能影響向其內(nèi)部澆筑混凝土 ；格構(gòu)密梁3的強度不大于型鋼邊框柱I、型鋼芯柱2鋼板的強度，防止其在受力過程中發(fā)生受彎破壞，產(chǎn)生平面外屈曲，以達到較好的耗能效果。以上是本發(fā)明的一個典型實施例，本發(fā)明的實施不限于此。
權(quán)利要求
1.內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻，其墻體截面為一字型，其包括型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)、格構(gòu)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(shè)置型鋼邊框柱(I )，型鋼邊框柱(I)沿鋼筋混凝土剪力墻體厚度方向的尺寸小于鋼筋混凝土剪力墻體厚度；在型鋼邊框柱(I)的上、下位置分別設(shè)置上邊框梁(9)和下邊框梁(8);在鋼筋混凝土剪力墻體內(nèi)部平行于型鋼邊框柱(I)的方向設(shè)置型鋼芯柱(2);在型鋼邊框柱(I)和型鋼芯柱(2)間以及型鋼芯柱(2)之間沿鋼筋混凝土剪力墻體高度方向設(shè)置水平平行的格構(gòu)密梁(3);格構(gòu)密梁(3)與型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)交匯線上實施焊接；格構(gòu)密梁(3)為上下格構(gòu)梁的凈距不大于梁高的格構(gòu)梁系列；在型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)和格構(gòu)密梁(3)兩側(cè)配置由水平分布鋼筋(5)和豎向分布鋼筋(6)組成的鋼筋網(wǎng)，用拉結(jié)鋼筋(7)穿過格構(gòu)密梁(3)的間隙(4)將兩側(cè)的鋼筋網(wǎng)拉接起來；在型鋼邊框柱(1)、型鋼芯柱(2)、上邊框梁(9)、下邊框梁(8)及鋼筋混凝土剪力墻體處澆搗混凝土成形，即構(gòu)成內(nèi)藏“型鋼柱-格構(gòu)密梁”混凝土組合剪力墻。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻，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(jù)權(quán)利I要求所述的內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻，其特征在于所述的型鋼芯柱(2)采用工字鋼、槽鋼，其在墻體厚度方向的尺寸要小于墻體的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻，其特征在于所述的格構(gòu)密梁(3)為平面桁架，或為空間桁架；采用鋼材制作，其強度不大于型鋼疊合邊框柱(I)和型鋼芯柱(2 )的鋼材強度；在型鋼邊框柱(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；格構(gòu)密梁(3)與型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)交匯線上實施焊接；其高寬比小于等于1，相鄰格構(gòu)密梁(3)上下的凈距不大于梁高。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻，其特征在于所述的豎向分布鋼筋(6)上端、下端分別伸入上邊框梁(9)和下邊框梁(8)中進行剛性連接。在型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)和格構(gòu)密梁(3)兩側(cè)配置由水平分布鋼筋(5)和豎向分布鋼筋(6)組成的鋼筋網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利I要求所述的內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻，其特征在于所述上邊框梁(9)和下邊框梁(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(xiàn)場燒筑。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求6任意一項權(quán)利要求所述的內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻的做法，其特征在于其制作順序如下 1)制作型鋼邊框柱(I)及型鋼芯柱(2)； 2)綁扎剪力墻鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁或下邊框梁(8)的鋼筋，并將型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)、剪力墻豎向分布鋼筋(6)插入下邊框梁(8)的鋼筋籠內(nèi)，澆注下邊框梁(8)的混凝土，混凝土養(yǎng)護固結(jié)后，使下邊框梁(8)與型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)、剪力墻豎向分布鋼筋(6)的底部實現(xiàn)剛性連接； 3)制作格構(gòu)密梁(3)，在型鋼邊框柱(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格構(gòu)密梁(3);格構(gòu)密梁(3)與型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)交匯線上實施焊接；格構(gòu)密梁3為上下格構(gòu)梁的凈距不大于梁高的格構(gòu)梁系列； 4)在型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)和格構(gòu)密梁(3)兩側(cè)配置由水平分布鋼筋(5)和豎向分布鋼筋(6 )組成的鋼筋網(wǎng)，用拉結(jié)鋼筋(7 )穿過上下格構(gòu)密梁(3 )的間隙(4)，或穿過格構(gòu)密梁(3)中的間隙將兩側(cè)的鋼筋網(wǎng)拉接起來； 5)制作上邊框梁(9)，與型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)及墻板豎向分布鋼筋(6)插入上邊框梁(9)，進行可靠連接； 6)在型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)和格構(gòu)密梁(3)兩側(cè)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)澆筑型鋼邊框柱(I)、型鋼芯柱(2)、剪力墻墻板、上邊框梁(9)處的混凝土，成型后即形成內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁混凝土組合剪力墻。
全文摘要
內(nèi)藏型鋼柱-格構(gòu)密梁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(lǐng)域，由型鋼邊框柱、型鋼芯柱、格構(gòu)密梁和鋼筋混凝土剪力墻體組成，墻體截面為一字型。在鋼筋混凝土剪力墻體兩端設(shè)置型鋼邊框柱；其間設(shè)置若干平行的型鋼芯柱；在型鋼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(shè)置水平平行的格構(gòu)密梁；格構(gòu)密梁與型鋼邊框柱、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(gòu)成內(nèi)藏“型鋼柱-格構(gòu)密梁”混凝土組合剪力墻。本發(fā)明承載能力提高，承載力和剛度衰減慢，后期抗震性能穩(wěn)定，多道防線也使剪力墻延性以及耗能性能得到提高，抗震性能更優(yōu)越；施工方便，可用于高層或大型復(fù)雜多層建筑中。
文檔編號E04B2/60GK102936930SQ201210168179
公開日2013年2月20日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者董宏英, 劉恒超, 曹萬林, 張建偉 申請人:北京工業(yè)大學(xué)