專利名稱：底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，是一種應(yīng)用于高層建筑的組合剪力墻，屬于建筑工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高層建筑是近現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的產(chǎn)物。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，由于高層建筑需要有較大的側(cè)向剛度，因此設(shè)計(jì)中，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，剪力墻作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件之一，它在地震作用下的工作性能對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性能有著至關(guān)重要的作用。高層建筑底部構(gòu)件通常要承受較大的水平荷載和豎向荷載，因此現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展對(duì)剪力墻構(gòu)件的性能提出了更高的要求。由于追求個(gè)性化的大型復(fù)雜高層建筑的日益增多，我們對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能的要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)有的普通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)整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能十分不利。鋼一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。由于高層建筑一般都需要有較大的抗側(cè)剛度，因此剪力墻的設(shè)計(jì)必須要考慮抗側(cè)力的設(shè)計(jì)，同時(shí)也應(yīng)滿足抗震設(shè)防的要求。鋼板混凝土組合剪力墻是一種經(jīng)濟(jì)有效的新型抗側(cè)力體系，既滿足了抗側(cè)剛度的要求，又滿足了延性性能的要求。目前，在剪力墻研究領(lǐng)域中，多集中在對(duì)普通鋼筋混凝土剪力墻的研究，對(duì)鋼板混凝土組合剪力墻的研究相對(duì)還比較少，對(duì)其抗震性能以及構(gòu)造措施的研究還不夠深入，對(duì)其內(nèi)部材料抗震耗能能力沒(méi)有進(jìn)行深入的挖掘
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是充分發(fā)揮邊框柱和內(nèi)藏鋼板剪力墻的抗震性能，提高其延性和抗震耗能能力。本實(shí)用新型為了解決這一問(wèn)題，提出了底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在于所述底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻由鋼管混凝土邊框柱和鋼板混凝土剪力墻構(gòu)成；所述鋼板混凝土剪力墻中設(shè)置有剪力墻鋼板，在剪力墻鋼板的兩側(cè)的鋼板混凝土剪力墻中設(shè)置有由橫向分布鋼筋和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)之間用拉接鋼筋相互拉接；鋼管混凝土邊框柱設(shè)置于鋼板混凝土剪力墻兩端；所述鋼管混凝土邊框柱由內(nèi)管及其內(nèi)填充的混凝土構(gòu)成；內(nèi)管的底部外側(cè)疊合設(shè)置有軟鋼套管，軟鋼套管伸進(jìn)下部的地面或者基礎(chǔ)頂面并與其錨固；內(nèi)管與軟鋼套管之間內(nèi)嵌有高韌性復(fù)合材料。所述鋼管混凝土邊框柱為矩形、圓形或乒乓球拍形截面。所述鋼管混凝土邊框柱的軟鋼套管高出地面或者基礎(chǔ)頂面的高度為I. 0h，其中，h為矩形邊框柱長(zhǎng)邊尺寸或者圓形邊框柱的直徑。也就是加強(qiáng)了鋼板混凝土組合剪力墻的邊框柱塑性鉸域,使邊 框柱具有更好的延性性能,延緩或避免剪力墻邊框柱底部的破壞,提高其抗震承載能力和耗能能力。所述剪力墻鋼板為單層或雙層。所述剪力墻鋼板上設(shè)置有用于拉接鋼筋穿過(guò)的孔。所述軟鋼套管的厚度不小于鋼管混凝土邊框柱的內(nèi)管的厚度。所述高韌性復(fù)合材料包括聚合物改性水泥混凝土、橡膠細(xì)集料水泥混凝土、普通纖維混凝土和高韌性水泥基纖維混凝土。所述高韌性復(fù)合材料的厚度不小于軟鋼套管的厚度，且不小于20mm。在軟鋼套管和內(nèi)管相對(duì)應(yīng)疊加的位置雙向開設(shè)有螺栓孔，軟鋼套管和內(nèi)管通過(guò)螺栓相互連接，軟鋼套管上開孔的直徑稍大于螺栓的直徑，螺栓的直徑不小于軟鋼套管和內(nèi)管的厚度，螺栓孔的數(shù)量不少于兩排，每排螺栓孔的水平和豎向間距均不大于200mm。以保證軟鋼套管以及內(nèi)管和嵌入的高韌性復(fù)合材料接觸緊密，使螺栓能夠順利穿過(guò)內(nèi)管和軟鋼套管且減小對(duì)同一水平截面的削弱。上述底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻的作法，其制作順序如下I)按照要求制作軟鋼套管、剪力墻鋼板和鋼管混凝土邊框柱的內(nèi)管，在剪力墻鋼板上預(yù)留箍筋穿孔以及拉接鋼筋穿孔，在軟鋼套管和內(nèi)管底部相對(duì)應(yīng)疊加的位置預(yù)留螺栓孔；2)焊接內(nèi)管以使其形成鋼管混凝土邊框柱的鋼骨架，將制作好的軟鋼套管疊加在相應(yīng)的內(nèi)管底部外側(cè)，并用螺栓相互連接；3)將剪力墻鋼板和內(nèi)管焊接在一起；4)綁扎剪力墻鋼板兩側(cè)的橫向分布鋼筋和縱向分布鋼筋，之后綁扎拉接鋼筋，形成鋼筋網(wǎng)；5)在鋼管混凝土邊框柱中的軟鋼套管和內(nèi)管之間嵌入高韌性復(fù)合材料；6)在鋼筋網(wǎng)外側(cè)預(yù)留一定的保護(hù)層厚度，支模板；7)在模板內(nèi)灌注混凝土，成型后即為底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻。本實(shí)用新型的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其內(nèi)管與軟鋼套管之間也可不嵌有高韌性復(fù)合材料。本實(shí)用新型的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，在鋼板混凝土組合剪力墻澆筑混凝土以后，對(duì)于邊框柱而言，底部軟鋼套管與邊框柱鋼板的連接部位的剛度相對(duì)于混凝土的剛度較弱，形成了內(nèi)剛外柔的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于在地震作用下的耗能能力，能夠充分發(fā)揮軟鋼套管和內(nèi)部鋼板的耗能能力，使邊框柱在地震作用下表現(xiàn)出更優(yōu)異的性能，進(jìn)而提高整個(gè)鋼板剪力墻的抗震性能。有益效果剪力墻內(nèi)部高強(qiáng)度鋼板可以承受較大的荷載作用，節(jié)約鋼材，但在罕遇地震作用下，反復(fù)大變形容易使其斷裂破壞。在低周反復(fù)荷載作用下的試驗(yàn)研究表明，鋼板混凝土組合剪力墻的破壞，主要在于根部鋼板的屈服、屈曲和斷裂破壞。與普通鋼筋混凝土剪力墻相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)[0029]在多遇地震作用下，鋼板混凝土組合剪力墻受力較小，此時(shí)底部軟鋼套管和內(nèi)部鋼板在螺栓作用下摩擦耗能；它不僅提高了其摩擦耗能能力，而且使軟鋼套管和內(nèi)部鋼板連為一體，其整體工作性能好，剛度大，強(qiáng)度也大；在罕遇地震作用下，螺栓受剪損傷嚴(yán)重，其聯(lián)系作用減弱，共同工作性能退化，它們開始各自充分發(fā)揮其延性和耗能作用，結(jié)構(gòu)總體剛度減小，自振周期變長(zhǎng)，地震作用減小，在鋼板混凝土組合剪力墻底部增加軟鋼套管后，相當(dāng)于增加了一道抗震防線，提高了結(jié)構(gòu)的安全性。在鋼板混凝土組合剪力墻根部塑性鉸域外側(cè)加設(shè)軟鋼套管后，外側(cè)軟鋼套管首先屈服，消耗地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，直至破壞都可以發(fā)揮其抗力和延性作用，起到了防止和延緩高強(qiáng)度鋼板的過(guò)早損傷和破壞的作用。 本實(shí)用新型的承載能力有較大的提高，底部剪切滑移破壞減輕，具有良好的后期抗震性能，提高了剪力墻的抗震耗能能力，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，防止其發(fā)生倒塌破壞。

圖I是邊框柱為矩形鋼管混凝土柱的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻(含高韌性復(fù)合材料)的平面示意圖；圖2是邊框柱為圓形鋼管混凝土柱的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻(含高韌性復(fù)合材料)的平面示意圖；圖3是圖I和圖2的剖面圖；圖4是圖I和圖2的側(cè)立面圖；圖5是邊框柱為矩形鋼管混凝土柱的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻(不含高韌性復(fù)合材料)的平面示意圖；圖6是邊框柱為圓形鋼管混凝土柱的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻(不含高韌性復(fù)合材料)的平面示意圖；其中1-內(nèi)管，2-軟鋼套管，3-剪力墻鋼板，4-橫向分布鋼筋，5-縱向分布鋼筋，6-拉接鋼筋，7-高韌性復(fù)合材料，8-螺栓，9-地面或者基礎(chǔ)頂面。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例I如圖I所示，底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其剖面圖和立面圖如圖3和圖4所示。邊框柱橫截面為矩形。由鋼管混凝土邊框柱和鋼板混凝土剪力墻構(gòu)成；鋼板混凝土剪力墻中設(shè)置有剪力墻鋼板3，在剪力墻鋼板3的兩側(cè)的鋼板混凝土剪力墻中設(shè)置有由橫向分布鋼筋4和縱向分布鋼筋5組成的鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)之間用拉接鋼筋6相互拉接；鋼管混凝土邊框柱設(shè)置于鋼板混凝土剪力墻兩端；鋼管混凝土邊框柱由內(nèi)管I及其內(nèi)填充的混凝土構(gòu)成；內(nèi)管I的底部外側(cè)疊合設(shè)置有軟鋼套管2，軟鋼套管2伸進(jìn)下部的地面或者基礎(chǔ)頂面9并與其錨固；內(nèi)管I與軟鋼套管2之間內(nèi)嵌有高韌性復(fù)合材料7。鋼管混凝土邊框柱的軟鋼套管2高出地面或者基礎(chǔ)頂面9的高度為I. 0h，其中，h為矩形邊框柱長(zhǎng)邊尺寸。剪力墻鋼板3為雙層。剪力墻鋼板3上設(shè)置有用于拉接鋼筋6穿過(guò)的孔。軟鋼套管2的厚度不小于鋼管混凝土邊框柱的內(nèi)管I的厚度。高韌性復(fù)合材料7包括聚合物改性水泥混凝土、橡膠細(xì)集料水泥混凝土、普通纖維混凝土和高韌性水泥基纖維混凝土。高韌性復(fù)合材料7的厚度不小于軟鋼套管2的厚度，且不小于20mm。在軟鋼套管2和內(nèi)管I相對(duì)應(yīng)疊加的位置雙向開設(shè)有螺栓孔，軟鋼套管2和內(nèi)管I通過(guò)螺栓8相互連接，軟鋼套管2上開孔的直徑稍大于螺栓8的直徑，螺栓8的直徑不小于軟鋼套管2和內(nèi)管I的厚度，螺栓孔的數(shù)量不少于兩排，每排螺栓孔的水平和豎向間距均不大于200mm。其制作順序如下I)按照要求制作軟鋼套管2、剪力墻鋼板3和鋼管混凝土邊框柱的內(nèi)管1，在剪力墻鋼板3上預(yù)留箍筋穿孔以及拉接鋼筋穿孔，在軟鋼套管2和內(nèi)管I底部相對(duì)應(yīng)疊加的位置預(yù)留螺栓孔； 2)焊接內(nèi)管I以使其形成鋼管混凝土邊框柱的鋼骨架，將制作好的軟鋼套管2疊加在相應(yīng)的內(nèi)管I底部外側(cè)，并用螺栓8相互連接；3)將剪力墻鋼板3和內(nèi)管I焊接在一起；4)綁扎剪力墻鋼板3兩側(cè)的橫向分布鋼筋4和縱向分布鋼筋5，之后綁扎拉接鋼筋6，形成鋼筋網(wǎng)；5)在鋼管混凝土邊框柱中的軟鋼套管2和內(nèi)管I之間嵌入高韌性復(fù)合材料7 ；6)在鋼筋網(wǎng)外側(cè)預(yù)留一定的保護(hù)層厚度，支模板；7)在模板內(nèi)灌注混凝土，成型后即為底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻。實(shí)施例2底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻及作法的另一種結(jié)構(gòu)形式如圖2、圖3和圖4所示。其邊框柱為圓形截面鋼管混凝土柱，邊框柱為帶軟鋼套管內(nèi)嵌高韌性復(fù)合材料7的鋼管混凝土柱，其它結(jié)構(gòu)形式和制作方法和實(shí)施例I基本相同。實(shí)施例3、4底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻及作法的另一種結(jié)構(gòu)形式如圖5和圖6所示。其邊框柱分別為矩形截面和圓形截面鋼管混凝土柱，邊框柱為帶軟鋼套管但不含高韌性復(fù)合材料7的鋼管混凝土柱，其它結(jié)構(gòu)形式和制作方法和實(shí)施例I基本相同。以上是本實(shí)用新型的典型實(shí)施例，本實(shí)用新型的實(shí)施不限于此。
權(quán)利要求1.底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在于所述底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻由鋼管混凝土邊框柱和鋼板混凝土剪力墻構(gòu)成；所述鋼板混凝土剪力墻中設(shè)置有剪力墻鋼板(3)，在剪力墻鋼板(3)的兩側(cè)的鋼板混凝土剪力墻中設(shè)置有由橫向分布鋼筋(4)和縱向分布鋼筋(5)組成的鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)之間用拉接鋼筋(6)相互拉接；鋼管混凝土邊框柱設(shè)置于鋼板混凝土剪力墻兩端；所述鋼管混凝土邊框柱由內(nèi)管(I)及其內(nèi)填充的混凝土構(gòu)成；內(nèi)管(I)的底部外側(cè)疊合設(shè)置有軟鋼套管(2)，軟鋼套管(2)伸進(jìn)下部的地面或基礎(chǔ)頂面(9)并與其錨固；內(nèi)管(I)與軟鋼套管(2)之間內(nèi)嵌有高韌性復(fù)合材料(7)。
2.如權(quán)利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在于所述鋼管混凝土邊框柱為矩形、圓形或乒乓球拍形截面。
3.如權(quán)利要求2所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在 于所述鋼管混凝土邊框柱的軟鋼套管(2)高出地面或者基礎(chǔ)頂面(9)的高度為l.Oh，其中，h為矩形邊框柱長(zhǎng)邊尺寸或者圓形邊框柱的直徑。
4.如權(quán)利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在于所述剪力墻鋼板(3)為單層或雙層。
5.如權(quán)利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在于所述剪力墻鋼板(3)上設(shè)置有用于拉接鋼筋(6)穿過(guò)的孔。
6.如權(quán)利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在于所述軟鋼套管(2)的厚度不小于鋼管混凝土邊框柱的內(nèi)管(I)的厚度。
7.如權(quán)利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在于所述高韌性復(fù)合材料(7)的厚度不小于軟鋼套管(2)的厚度，且不小于20mm。
8.如權(quán)利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，其特征在于在軟鋼套管(2)和內(nèi)管(I)相對(duì)應(yīng)疊加的位置雙向開設(shè)有螺栓孔,軟鋼套管(2)和內(nèi)管(I)通過(guò)螺栓(8)相互連接，軟鋼套管(2)上開孔的直徑稍大于螺栓(8)的直徑，螺栓(8)的直徑不小于軟鋼套管(2)和內(nèi)管(I)的厚度，螺栓孔的數(shù)量不少于兩排，每排螺栓孔的水平和豎向間距均不大于200mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻，由鋼管混凝土邊框柱、軟鋼套管和剪力墻鋼板構(gòu)成。本實(shí)用新型是鋼筋和混凝土的組合、鋼板和混凝土的組合、鋼管混凝土邊框柱和鋼板剪力墻的組合的多重組合體。實(shí)用新型的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內(nèi)藏鋼板剪力墻比現(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，底部剪切滑移破壞較輕，加設(shè)軟鋼套管后，外側(cè)軟鋼套管首先屈服，消耗地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，直至破壞都可以發(fā)揮其抗力和延性作用，起到了防止和延緩高強(qiáng)度鋼板的過(guò)早損傷和破壞。
文檔編號(hào)E04C3/34GK202380607SQ201120482238
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者惠存, 曹萬(wàn)林, 王智慧 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)