專利名稱：底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，是一種應用于高層建筑的組合剪力墻，屬于建筑工程領域。
背景技術：
高層建筑是近現代經濟發(fā)展和科學進步的產物。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向剛度，因此設計中，抗側力結構的設計是關鍵，剪力墻作為主要的抗側力構件之一，它在地震作用下的工作性能對整個結構的安全性能有著至關重要的作用。高層建筑底部構件通常要承受較大的水平荷載和豎向荷載，因此現代高層建筑的發(fā)展對剪力墻構件的性能提出了更高的要求。由于追求個性化的大型復雜高層建筑的日益增多，我們對剪力墻結構抗震性能的要求也越來越高?，F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，這對整個結構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構和鋼結構組合起來，能夠彌補各自的缺點，更好地發(fā)揮它們的優(yōu)勢，使結構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剛度，因此剪力墻的設計必須要考慮抗側力的設計，同時也應滿足抗震設防的要求。鋼板混凝土組合剪力墻是一種經濟有效的新型抗側力體系，既滿足了抗側剛度的要求，又滿足了延性性能的要求。目前，在剪力墻研究領域中，多集中在對普通鋼筋混凝土剪力墻的研究，對鋼板混凝土組合剪力墻的研究相對還比較少，對其抗震性能以及構造措施的研究還不夠深入，對其內部材料抗震耗能能力沒有進行深入的挖掘
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是充分發(fā)揮邊框柱和內藏鋼板剪力墻的抗震性能，提高其延性和抗震耗能能力。本實用新型為了解決這一問題，提出了底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻。本實用新型采用的技術方案是底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，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成；所述鋼板混凝土剪力墻中設置有剪力墻鋼板，在剪力墻鋼板的兩側的鋼板混凝土剪力墻中設置有由橫向分布鋼筋和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網，在鋼筋網之間用拉接鋼筋相互拉接；鋼管混凝土邊框柱設置于鋼板混凝土剪力墻兩端；所述鋼管混凝土邊框柱由內管及其內填充的混凝土構成；內管的底部外側疊合設置有軟鋼套管，軟鋼套管伸進下部的地面或者基礎頂面并與其錨固；內管與軟鋼套管之間內嵌有高韌性復合材料。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頂面的高度為I. 0h，其中，h為矩形邊框柱長邊尺寸或者圓形邊框柱的直徑。也就是加強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置有用于拉接鋼筋穿過的孔。所述軟鋼套管的厚度不小于鋼管混凝土邊框柱的內管的厚度。所述高韌性復合材料包括聚合物改性水泥混凝土、橡膠細集料水泥混凝土、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。在軟鋼套管和內管相對應疊加的位置雙向開設有螺栓孔，軟鋼套管和內管通過螺栓相互連接，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管的厚度，螺栓孔的數量不少于兩排，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管和嵌入的高韌性復合材料接觸緊密，使螺栓能夠順利穿過內管和軟鋼套管且減小對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管，在剪力墻鋼板上預留箍筋穿孔以及拉接鋼筋穿孔，在軟鋼套管和內管底部相對應疊加的位置預留螺栓孔；2)焊接內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的內管底部外側，并用螺栓相互連接；3)將剪力墻鋼板和內管焊接在一起；4)綁扎剪力墻鋼板兩側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；5)在鋼管混凝土邊框柱中的軟鋼套管和內管之間嵌入高韌性復合材料；6)在鋼筋網外側預留一定的保護層厚度，支模板；7)在模板內灌注混凝土，成型后即為底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻。本實用新型的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，其內管與軟鋼套管之間也可不嵌有高韌性復合材料。本實用新型的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，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于混凝土的剛度較弱，形成了內剛外柔的結構，這種結構有利于在地震作用下的耗能能力，能夠充分發(fā)揮軟鋼套管和內部鋼板的耗能能力，使邊框柱在地震作用下表現出更優(yōu)異的性能，進而提高整個鋼板剪力墻的抗震性能。有益效果剪力墻內部高強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，反復大變形容易使其斷裂破壞。在低周反復荷載作用下的試驗研究表明，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，本實用新型具有以下優(yōu)點[0029]在多遇地震作用下，鋼板混凝土組合剪力墻受力較小，此時底部軟鋼套管和內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部鋼板連為一體，其整體工作性能好，剛度大，強度也大；在罕遇地震作用下，螺栓受剪損傷嚴重，其聯系作用減弱，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，結構總體剛度減小，自振周期變長，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，相當于增加了一道抗震防線，提高了結構的安全性。在鋼板混凝土組合剪力墻根部塑性鉸域外側加設軟鋼套管后，外側軟鋼套管首先屈服，消耗地震輸入結構的能量，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度鋼板的過早損傷和破壞的作用。 本實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，也就提高了結構的整體抗震能力，當建筑物遭遇強烈地震時，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藏鋼板剪力墻(含高韌性復合材料)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藏鋼板剪力墻(含高韌性復合材料)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藏鋼板剪力墻(不含高韌性復合材料)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藏鋼板剪力墻(不含高韌性復合材料)的平面示意圖；其中1-內管，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-高韌性復合材料，8-螺栓，9-地面或者基礎頂面。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型做進一步說明實施例I如圖I所示，底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，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成；鋼板混凝土剪力墻中設置有剪力墻鋼板3，在剪力墻鋼板3的兩側的鋼板混凝土剪力墻中設置有由橫向分布鋼筋4和縱向分布鋼筋5組成的鋼筋網，在鋼筋網之間用拉接鋼筋6相互拉接；鋼管混凝土邊框柱設置于鋼板混凝土剪力墻兩端；鋼管混凝土邊框柱由內管I及其內填充的混凝土構成；內管I的底部外側疊合設置有軟鋼套管2，軟鋼套管2伸進下部的地面或者基礎頂面9并與其錨固；內管I與軟鋼套管2之間內嵌有高韌性復合材料7。鋼管混凝土邊框柱的軟鋼套管2高出地面或者基礎頂面9的高度為I. 0h，其中，h為矩形邊框柱長邊尺寸。剪力墻鋼板3為雙層。剪力墻鋼板3上設置有用于拉接鋼筋6穿過的孔。軟鋼套管2的厚度不小于鋼管混凝土邊框柱的內管I的厚度。高韌性復合材料7包括聚合物改性水泥混凝土、橡膠細集料水泥混凝土、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和內管I相對應疊加的位置雙向開設有螺栓孔，軟鋼套管2和內管I通過螺栓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和內管I的厚度，螺栓孔的數量不少于兩排，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管1，在剪力墻鋼板3上預留箍筋穿孔以及拉接鋼筋穿孔，在軟鋼套管2和內管I底部相對應疊加的位置預留螺栓孔； 2)焊接內管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疊加在相應的內管I底部外側，并用螺栓8相互連接；3)將剪力墻鋼板3和內管I焊接在一起；4)綁扎剪力墻鋼板3兩側的橫向分布鋼筋4和縱向分布鋼筋5，之后綁扎拉接鋼筋6，形成鋼筋網；5)在鋼管混凝土邊框柱中的軟鋼套管2和內管I之間嵌入高韌性復合材料7 ；6)在鋼筋網外側預留一定的保護層厚度，支模板；7)在模板內灌注混凝土，成型后即為底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻。實施例2底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻及作法的另一種結構形式如圖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嵌高韌性復合材料7的鋼管混凝土柱，其它結構形式和制作方法和實施例I基本相同。實施例3、4底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻及作法的另一種結構形式如圖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合材料7的鋼管混凝土柱，其它結構形式和制作方法和實施例I基本相同。以上是本實用新型的典型實施例，本實用新型的實施不限于此。
權利要求1.底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，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成；所述鋼板混凝土剪力墻中設置有剪力墻鋼板(3)，在剪力墻鋼板(3)的兩側的鋼板混凝土剪力墻中設置有由橫向分布鋼筋(4)和縱向分布鋼筋(5)組成的鋼筋網，在鋼筋網之間用拉接鋼筋(6)相互拉接；鋼管混凝土邊框柱設置于鋼板混凝土剪力墻兩端；所述鋼管混凝土邊框柱由內管(I)及其內填充的混凝土構成；內管(I)的底部外側疊合設置有軟鋼套管(2)，軟鋼套管(2)伸進下部的地面或基礎頂面(9)并與其錨固；內管(I)與軟鋼套管(2)之間內嵌有高韌性復合材料(7)。
2.如權利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，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.如權利要求2所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，其特征在 于所述鋼管混凝土邊框柱的軟鋼套管(2)高出地面或者基礎頂面(9)的高度為l.Oh，其中，h為矩形邊框柱長邊尺寸或者圓形邊框柱的直徑。
4.如權利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，其特征在于所述剪力墻鋼板(3)為單層或雙層。
5.如權利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，其特征在于所述剪力墻鋼板(3)上設置有用于拉接鋼筋(6)穿過的孔。
6.如權利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，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管(I)的厚度。
7.如權利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，其特征在于所述高韌性復合材料(7)的厚度不小于軟鋼套管(2)的厚度，且不小于20mm。
8.如權利要求I所述的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，其特征在于在軟鋼套管(2)和內管(I)相對應疊加的位置雙向開設有螺栓孔,軟鋼套管(2)和內管(I)通過螺栓(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)和內管(I)的厚度，螺栓孔的數量不少于兩排，每排螺栓孔的水平和豎向間距均不大于200mm。
專利摘要本實用新型涉及一種底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻，由鋼管混凝土邊框柱、軟鋼套管和剪力墻鋼板構成。本實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。實用新型的底部帶軟鋼套管鋼管混凝土邊框內藏鋼板剪力墻比現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，后期抗震性能相對穩(wěn)定，底部剪切滑移破壞較輕，加設軟鋼套管后，外側軟鋼套管首先屈服，消耗地震輸入結構的能量，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度鋼板的過早損傷和破壞。
文檔編號E04C3/34GK202380607SQ201120482238
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權日2011年11月28日
發(fā)明者惠存, 曹萬林, 王智慧 申請人:北京工業(yè)大學