钢管混凝土与双面叠合墙组合的装配式剪力墙

技术领域

本发明涉及一种叠合剪力墙的约束结构。

背景技术

装配整体叠合板式钢-混凝土组合剪力墙（以后简称本发明）源于叠合剪力墙结构技术体系，该技术体系在以德国为代表的欧美发达国家中的装配式建筑领域有着广泛的应用，具备完整的标准、研发、设计、生产、装配安装、维护检测等全过程产业链。叠合剪力墙体系引进到我国后，经过近几年的快速发展，已经形成完整的产业链，并在上海、浙江等全国多个地区的装配式住宅工程中应用。

从我国新型建筑工业化发展的要求来看，推广装配式住宅建造技术并不是要完全摒弃现浇施工技术，而且要通过建造方式的改变来克服全现浇施工方式的种种弊端。当前装配式住宅建造的工程实践中，叠合楼板，预制非承重外墙板、内隔墙板，预制楼梯等装配式部品部件应用较多，然而关系到结构安全的剪力墙仍以现浇方式为主，大大降低了装配式建造的效率，采用传统的叠合剪力墙只解决了剪力墙墙身部分装配式施工的问题，而剪力墙的约束边缘构件仍然需要现浇施工，现场仍然需要大量模板，脚手架，钢筋制作或脚手架架设作业，无法充分发挥装配式绿色、高效的优点，该技术缺陷导致不能充分发挥装配式施工的优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对剪力墙的约束边缘构件仍然需要模板进行现浇施工的问题，提供了一种不需要模板即可浇筑的剪力墙边缘约束构件。

本发明的技术方案：一种钢管混凝土与双面叠合墙组合的装配式剪力墙，包括叠合剪力墙，叠合剪力墙端部伸入方钢管立柱一个侧面及两片护板构成的安装槽中，沿着方钢管侧面布置一排栓钉，叠合剪力墙的两块页板端部有横向伸出的钢筋，方钢管中填充混凝土，两片护板及叠合剪力墙之间填充混凝土。

方钢管的四个侧面均可根据需要安装两片护板，用于固定一块、两块、三块或四块叠合剪力墙。

方钢管的侧面先焊接一个U型钢在该侧构成一个矩形隔间后再焊接两个护板及中间的栓钉。

所述横向伸出钢筋的端部有机械锚固接头。

叠合剪力墙由两块页板组成，每块页板由纵横交错的钢筋构成网状骨架并浇筑混凝土而成，钢筋从页板两端伸出，每两根纵向钢筋之间设置连接钢筋，一块页板上的连接钢筋通过斜钢筋构成三角结构连接另一块页板对应位置的连接钢筋。

一块页板上每两根纵向钢筋之间设置一根连接钢筋，另一块页板上每两根纵向钢筋之间设置两根连接钢筋，当两个页板正对时，只设一根的连接钢筋在另一块页板上的投影位于两根连接钢筋中线上，两根连接钢筋上各通过一组斜钢筋连接对应页板上单独的那根连接钢筋。

该剪力墙的制作过程是：首先制作剪力墙的骨架结构及方钢管焊接结构，然后浇筑两块页板的混凝土，将成型的剪力墙运至现场安装就位后，安装剪力墙两侧的方钢管，安装完毕后向方钢管和剪力墙中灌注混凝土。灌注混凝土前用密封材料封住页板与护板之间的间隙。

制作剪力墙时首先将剪力墙的骨架放置在一个页板模板中进行混凝土浇筑，凝固后在另一块模板中浇筑混凝土后将成型部分倒置插入模板后固定待混凝土成型。

本发明的有益效果是：在针对上述技术缺陷的改进过程中，本发明充分考虑到住宅结构抗震问题，高度问题和建造成本问题，同时重点考虑和当前高层（超高层）现浇混凝土结构住宅成熟的计算、设计理论体系相互协调，具有充分的可行性。

本发明创新性地提出了以钢管混凝土为核心的钢-混凝土组合结构作为约束剪力墙的边缘构件，该新型结构抗侧力体系，克服了传统钢筋混凝土剪力墙边缘构件无法装配式施工的技术缺陷。采用新型双面叠合墙板作为剪力墙墙身，墙身水平接缝处避免了施工难度很大的钢筋连接（如灌浆套筒连接，浆锚连接施工），装配便捷；创新性地发明了一种制作、安装简便，受力合理的竖向接缝构造形式；预制的构件定位完成后，只需要非常少量现场后浇混凝土，即可完成构件的安装。。

附图说明

图1为本发明剪力墙的整体安装结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是浇筑完毕后的结构示意图。

图4是单腔钢管约束构件爆炸图。

图5是多腔钢管约束构件爆炸图。

图6是多种形状约束构件的示意图表

图7是双面叠合剪力墙板主要流水作业环节图。

具体实施方式

如图1-3，叠合剪力墙的两侧采用方钢管1作为约束构件，在方钢管1的一个侧面焊接两块平行的钢板作为护板11，方钢管1的侧面及两个护板11构成一个安装槽，两个护板11之间沿着方钢管1侧面焊接一排栓钉4，叠合剪力墙的两端插入安装槽中，为了适应新型钢管混凝土剪力墙约束边缘构件，基于双面叠合剪力墙板构造方式，缩短了其水平墙身分布钢筋伸出叶板外长度（不小于0.6倍钢筋最小锚固长度），并在其端部设置机械锚固接头，叠合剪力墙的两端有伸出的横向钢筋5，横向钢筋5端部有机械锚固接头，本实施里中是在端部焊接一小段钢筋作为锚固接头。拼接完成后向方钢管1、两块护板11之间及叠合剪力墙中浇筑混凝土。

叠合剪力墙是由两块页板3组成，页板3由由纵横交错的钢筋构成网状骨架并浇筑混凝土而成，横向钢筋5从页板左右两端伸出，每两根纵向钢筋之间设置连接钢筋，一块页板3上每两根纵向钢筋之间设置一根连接钢筋，另一块页板上每两根纵向钢筋之间设置两根连接钢筋，当两个页板3正对时，只设一根的连接钢筋在另一块页板上的投影位于两根连接钢筋中线上，两根连接钢筋上各通过一组斜钢筋2连接对应页板上单独的那根连接钢筋，单独的那根连接钢筋两侧设有两组首尾衔接的斜钢筋2分别连接另一个页板3上的两根连接钢筋。

方钢管1可设计为单腔约束或多腔约束构件，单腔约束构件就直接在方钢管1的侧面上焊接护板11和栓钉4，多腔约束构件是在方钢管的侧面先焊接一个U型钢12构成第二个方形腔体再在第二个方形腔体的外侧焊接焊接护板11和栓钉4，具体结构如图4和图5。

如图6，根据现场的需要，可以设计为一字型墙约束边缘构件、L型墙单腔钢管混凝土约束边缘构件、L型墙多腔钢管混凝土约束边缘构件、T型墙单腔钢管混凝土约束边缘构件、T型墙多腔钢管混凝土约束边缘构件、十字型墙单腔钢管混凝土约束边缘构件和十字型墙多腔钢管混凝土约束边缘构件等结构。

该剪力墙的制作过程是：首先制作剪力墙的骨架结构及方钢管焊接结构，然后浇筑两块页板的混凝土，将成型的剪力墙运至现场安装就位后，安装剪力墙两侧的方钢管，安装完毕后向方钢管和剪力墙中灌注混凝土。灌注混凝土前用密封材料封住页板与护板之间的间隙。制作剪力墙时首先将剪力墙的骨架放置在一个页板模板中进行混凝土浇筑，凝固后在另一块模板中浇筑混凝土后将成型部分倒置插入模板后固定待混凝土成型。

首先根据设计要求将方钢管1，U型钢12，护板11及栓钉4等部件通过焊接形成整体，双面叠合剪力墙板采用大平台钢模自动化流水线生产，生产过程如图7所示：自动清扫机清理台模-机械支模手自动放线自动支模-固定预埋件（例如线盒、套管等）-喷涂脱模剂-人工绑扎钢筋网及格构钢筋-混凝土布料机浇筑-平台振捣-蒸汽养护室养护-叶板A一次养护完成-叶板A模台翻转，叶板B定位完成-混凝土布料机浇筑叶板B，平台振捣-完成二次养护后脱模-成本出场。

现场装配式施工分为三个步骤：1）钢管混凝土剪力墙约束边缘构件钢结构部分现场吊装就位，底部通过现场焊接与下部相应构件连接。2）约束边缘构件钢结构部分安装完成后，将双面叠合墙剪力墙板吊装到相应位置，并与约束边缘构件形成整体。3）根据设计要求，空腔部位现场浇筑普通混凝土，微膨胀混凝土或自密实混凝土。

本发明可实现现场全装配式施工，相较于当前普遍采用的剪力墙现浇方式施工，可大幅度提高现场施工效率，降低现场施工安全风险。该种新型装配式剪力墙具有以下几方面优点：

（1）技术先进，性能优异

从装配式结构进一步发展的角度来看，会更多地采用高强、高性能混凝土和钢筋，走预制混凝土构件与钢构件相结合的道路，本发明走的正是钢结构和混凝土结构相互结合的道路，充分发挥各自优点，具有技术先进性。

已有的大量研究表明，钢-混凝土组合结构的整体结构性能明显优于各自性能的简单叠加，目前大量采用的型钢混凝土结构，钢管混凝土结构就是很好的证明。本发明作为一种钢-混凝土组合结构，能够充分发挥钢结构和混凝土结构各自优势，基于已有研究成果，可以判定其结构性能优于传统的现浇钢筋混凝土剪力墙，不仅可以达到“等同现浇”的目标，甚至具备比现浇剪力墙更好的抗震性能，可用于超高层装配式住宅，高地震烈度区建造装配式住宅。

（2）装配式施工便捷

本发明可以大幅度提高剪力墙结构的施工建造效率和施工质量（基本避免了现场模板的使用，大幅减少了现浇混凝土总量），减少施工人员数量，降低施工人员劳动强度，具有构造简单，施工简便的特点。

（3）综合成本低

相较于装配式钢结构抗侧力体系，本发明的用钢量明显较少，克服了单纯钢结构为避免整体和局部失稳而未能充分发挥钢材性能，钢结构耐久性和耐火性差等固有缺点。相较于传统的装配式混凝土剪力墙，能够有效避免灌浆套筒连接，浆锚连接具有的施工难度大，目前暂无有效质量检测手段等缺点，而用钢量增加很少；考虑到灌浆料，套筒和施工、检测等费用，其综合成本和质量风险更低。

综上所述，本发明结合钢结构和混凝土结构各自优点的同时也尽量克服了各自缺点，更加符合现阶段我国国情。其在当前装配式建筑领域，特别是在高层和超高层住宅领域，具有很高的推广价值和广阔的应用前景。