一种钢板混凝土组合剪力墙及其施工方法

技术领域

本发明涉及剪力墙技术领域，具体涉及一种钢板混凝土组合剪力墙及其施工方法。

背景技术

双层钢板-混凝土组合剪力墙的使用充分发挥了钢筋混凝土结构抗侧刚度大和钢结构延性好的优点，提高剪力墙的承载能力和抗震性能，同时避免了钢筋混凝土结构延性差、耗能差和钢结构抗侧能力差、容易出现局部屈曲等缺点。但是钢板混凝土组合剪力墙传统施工方法中现场焊接工作量大、质量难于保证，施工效率低下。阻碍钢板混凝土组合剪力墙在高层和超高层建筑中广泛应用。

水平缝螺栓连接的钢板混凝土组合剪力墙由中部墙体和两端边缘构件组成，中部墙体的钢箱体可模块化生产与安装，避免了中部墙体外钢板的大量现场焊接工作，构造简单、安装便捷高效。但是剪力墙在竖向荷载和水平往复荷载作用，尤其是(强)地震作用下，剪力墙和边缘构件刚度差异较大，水平缝两端连接螺栓容易出现破坏，连接缝两端混凝土墙身容易出现强震损伤，震后难以修复。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种钢板混凝土组合剪力墙。此钢板混凝土组合剪力墙可降低地震作用下出的塑性损伤。

同时本发明的另一目的是提供了一种钢板混凝土组合剪力墙的施工方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：本钢板混凝土组合剪力墙，包括边缘构件、上剪力墙单元和下剪力墙单元，每2个边缘构件平行设置形成安装槽，所述上剪力墙单元和下剪力墙单元自上而下安装于安装槽，且所述上剪力墙单元和下剪力墙单元通过连接组件连接，所述连接组件包括橡胶垫层和2张连接板，2张连接板的上端均通过螺栓与上剪力墙单元的中部连接，2张连接板的下端固定于下剪力墙单元的中部；2张连接板之间设置有交错分布的钢筋桁架，所述下剪力墙单元的两端均设有U型槽钢，此U型槽钢的上端和下端分别与上剪力墙单元和下剪力墙单元连接，所述橡胶垫层填充在U型槽钢的槽内。

优选的，所述上剪力墙单元的墙体与边缘构件之间及下剪力墙单元的墙体与边缘构件之间均设置有竖向通缝。

优选的，所述上剪力墙单元和下剪力墙单元通过连接组件连接形成中部墙体，所述螺栓包括两组，此两组螺栓分别位于中部墙体中性轴的上方和下方，且螺栓与中部墙体中性轴之间的距离小于h

优选的，位于连接板两端的橡胶垫层相对于中部墙体的竖向中心线对称设置。

优选的，所述连接板的下端通过焊接与下剪力墙单元固定。

优选的，所述上剪力墙单元包括上正立面钢板和上背立面钢板，所述上正立面钢板和上背立面钢板平行设置，且所述上正立面钢板和上背立面钢板之间设置有交错分布的钢筋桁架；，所述上正立面钢板和上背立面钢板的上端通过顶板连接，此顶板设有灌浆孔。

优选的，所述下剪力墙单元包括下正立面钢板和下背立面钢板，所述下正立面钢板和下背立面钢板平行设置，且所述下正立面钢板和下背立面钢板之间设置有交错布置的钢筋桁架。

优选的，所述钢筋桁架包括弦杆和斜腹杆，所述上剪力墙单元和下剪力墙单元通过连接组件连接形成的中部墙体与斜腹杆的一端固定连接，所述斜腹杆的另一端与弦杆连接。

一种实现上述的钢板混凝土组合剪力墙的施工方法，包括以下步骤：

S1、钢结构加工：对2张连接板的上端及上剪力墙单元的上正立面钢板和上背立面钢板加工适配的连接孔；然后将2张连接板的下端通过焊接分别固定于下剪力墙单元的下正立面钢板和下背立面钢板；再将相应的钢筋桁架分别焊接在连接板、上剪力墙单元和下剪力墙单元，接着将2个U型钢槽分别焊接在下剪力墙单元的两端；

S2、现场拼接：将预制好的边缘构件吊装在指定位置，且上下相邻的2个边缘构件焊接，再将下剪力墙单元吊装到2个边缘构件之间，且令下剪力墙单元与边缘构件之间保留有竖向通缝；接着将上剪力墙单元叠放到下剪力墙单元上，并通过螺栓将上剪力墙单元的上正立面钢板、上背立面钢板及2张连接板连接，以完成预紧连接；接着将U型槽钢和上剪力墙单元焊接，并将橡胶垫层塞入U型槽钢的槽内；

S3、浇筑：通过上剪力墙单元中顶板的灌浆孔向上剪力墙单元和下剪力墙单元的内腔灌注混凝土；通过边缘构件顶端的灌浆孔向边缘构件的内腔灌注混凝土。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

1、本发明中的钢板混凝土组合剪力墙主要由边缘构件、上剪力墙单元和下剪力墙单元构成，这将组合剪力墙分成各个模块化构成，以进行模块化生产和安装，且钢结构部件可作为混凝土的模板形成无模板工程，大幅度缩短了工期，节约成本。

2、本发明中的上剪力墙单元和下剪力墙单元的中部通过钢性的连接板连接，同时上剪力墙单元和下剪力墙单元的两端通过U型钢槽和橡胶垫层构成的柔性构件连接，则给予上剪力墙单元和下剪力墙单元等构成的中部墙体一定变形空间，避免强震作用下塑性能量集聚，同时避免上剪力墙单元和下剪力墙单元连接处动力碰撞产生的局部损伤。

3、本发明在中部墙体与边缘构件之间设置竖向通缝，即边缘构件与中部墙体之间相互不直接连接，形成边缘构件—中部墙体二道设防抗侧力构件：①在刚性楼板的协调下，边缘构件与中部墙体共同工作，边缘构件采用钢管混凝土柱，竖向连续以保证竖向力的传递，主要承担弯矩作用产生的剪力墙两端的压力和拉力，墙身主要承担水平剪力；②边缘构件与中部墙体竖向通缝以及中部墙体受拉(压)边缘自由的构造措施，使得边缘柱与中部墙体变形更加协调，避免过度约束在连接处产生的损伤。

4、本发明中上剪力墙单元和下剪力墙单元通过连接组件连接时，螺栓布置在中部墙体中性轴的上、下方，且螺栓与中部墙体中性轴之间的距离小于或等于h

5、本发明在中部墙体内布置有钢筋桁架，钢筋桁架与混凝土紧密结合，对中部墙体外侧钢板起到有效的侧向约束，防止组合剪力墙由于立面钢板平面外屈曲导致承载力骤降和过大变形。

附图说明

图1是本发明的钢板混凝土组合剪力墙的结构示意图。

图2是本发明的钢板混凝土组合剪力墙的爆炸图。

图3是本发明的钢板混凝土组合剪力墙的剖视图。

图4是本发明的钢筋桁架的第一视角结构示意图。

图5是本发明的钢筋桁架的第二视角结构示意图。

其中，1为边缘构件，2为上剪力墙单元，3为下剪力墙单元，4为连接组件，5为橡胶垫层，6为连接板，7为螺栓，8为钢筋桁架，9为U型槽钢，10为竖向通缝，11为上正立面钢板，12为上背立面钢板，13为顶板，14为灌浆孔，15为下正立面钢板，16为下背立面钢板，18为弦杆，19为斜腹杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示的钢板混凝土组合剪力墙，包括边缘构件、上剪力墙单元和下剪力墙单元，每2个边缘构件平行设置形成安装槽，所述上剪力墙单元和下剪力墙单元自上而下安装于安装槽，且所述上剪力墙单元和下剪力墙单元通过连接组件连接，所述连接组件包括橡胶垫层和2张连接板，2张连接板的上端均通过螺栓与上剪力墙单元的中部连接，2张连接板的下端通过焊接固定于下剪力墙单元的中部；2张连接板之间设置有交错分布的钢筋桁架，所述下剪力墙单元的两端均设有U型槽钢，此U型槽钢的上端和下端分别与上剪力墙单元和下剪力墙单元连接，所述橡胶垫层填充在U型槽钢的槽内。U型槽钢U型槽钢U型槽钢具体的，U型槽钢的上端和下端分别下上剪力墙单元和下剪力墙单元焊接，位于连接板两端的橡胶垫层相对于中部墙体的竖向中心线对称设置，即U型槽钢和橡胶垫层构成柔性构件。上剪力墙单元和下剪力墙单元的两端通过柔性构件连接，上剪力墙单元和下剪力墙单元的中部通过钢性的连接板连接。故上剪力墙单元和下剪力墙单元之间既通过钢性连接，还采用了柔性连接，从而可避免组合剪力墙端部出现塑性损伤，也降低强地震作用下导致塑性损伤。而在2张连接板之间设置有2个钢筋桁架，具体的，2张连接板之间中钢筋桁架的数量可根据实际使用而定，如连接板的尺寸及钢筋桁架的大小等。2个钢筋桁架上下排列，且背面交错分布，即2个钢筋桁架的外端(即不与连接板的壁面固定的一端)不正对设置，此结构提高了连接强度，避免连接板和立面钢板发生变形。

所述上剪力墙单元的墙体与边缘构件之间及下剪力墙单元的墙体与边缘构件之间均设置有竖向通缝。具体的，竖向通缝与边缘构件平行，以令中部墙体与边缘构件之间不需要直接连接，从而形成边缘构件—中部墙体二道设防抗侧力构件。

所述上剪力墙单元和下剪力墙单元通过连接组件连接形成中部墙体，所述螺栓包括两组，此两组螺栓分别位于中部墙体中性轴的上方和下方，且螺栓与中部墙体中性轴之间的距离小于或等于h

所述上剪力墙单元包括上正立面钢板和上背立面钢板，所述上正立面钢板和上背立面钢板平行设置，且所述上正立面钢板和上背立面钢板之间设置有交错分布的钢筋桁架；所述上正立面钢板和上背立面钢板的上端通过顶板连接，此顶板设有灌浆孔。所述下剪力墙单元包括下正立面钢板和下背立面钢板，所述下正立面钢板和下背立面钢板平行设置，且所述下正立面钢板和下背立面钢板之间设置有交错布置的钢筋桁架。此上剪力墙单元和下剪力墙单元结构简单，方便制作。同时剪力墙单元内置钢筋桁架，利用钢筋桁架与混凝土紧密结合，对中部墙体外侧钢板起到有效的侧向约束，防止组合剪力墙由于立面钢板平面外屈曲导致承载力骤降和过大变形。而在上剪力墙单元和下剪力墙单元内布置的钢筋桁架与2张连接板之间的钢筋桁架采用一样的结构，只是两者的安装位置不同。

如图4和图5所示，所述钢筋桁架包括弦杆和斜腹杆，所述上剪力墙单元和下剪力墙单元通过连接组件连接形成的中部墙体与斜腹杆的一端固定连接，所述斜腹杆的另一端与弦杆连接。具体的，本实施例中斜腹杆采用2条，此2条斜腹杆相对于弦杆对称设置，且2条斜腹杆之间的角度为60°，此角度的大小可根据需求再决定，可为0～180°中的任意一角度。斜腹杆呈波浪形，且斜腹杆的一端波峰均与弦杆的杆身焊接，而斜腹杆的另一端波峰与中部墙体的内壁焊接。此结构简单，方便安装，且力学性能好。

一种实现上述的钢板混凝土组合剪力墙的施工方法，包括以下步骤：

S1、钢结构加工：对2张连接板的上端及上剪力墙单元的上正立面钢板和上背立面钢板加工适配的连接孔；然后将2张连接板的下端通过焊接分别固定于下剪力墙单元的下正立面钢板和下背立面钢板；再将相应的钢筋桁架分别焊接在连接板、上剪力墙单元和下剪力墙单元，接着将2个U型钢槽分别焊接在下剪力墙单元的两端；钢结构加工为在工厂中分别加工制成上剪力墙单元和下剪力墙单元等种组成部件，上剪力墙单元主要由上正立面钢板、上背立面钢板、顶板、上侧板和钢筋桁架构成，在制成上剪力墙单元前，先对上正立面钢板和上背立面钢板加工连接孔，以方便后续连接板与上剪力墙单元之间通过螺栓连接；而下剪力墙单元主要由下正立面钢板、下背立面钢板、下侧板和钢筋桁架构成，制成下剪力墙单元后，再将U型钢槽焊接在下剪力墙单元的两端，以方便的上剪力墙单元叠放到下剪力墙单元后与U型钢槽之间的焊接固定。

S2、现场拼接：将预制好的边缘构件吊装在指定位置，且上下相邻的2个边缘构件焊接再将下剪力墙单元吊装到2个边缘构件之间，且令下剪力墙单元与边缘构件之间保留有竖向通缝；接着将上剪力墙单元叠放到下剪力墙单元上，并通过螺栓将上剪力墙单元的上正立面钢板、上背立面钢板及2张连接板连接，以完成预紧连接；接着将U型槽钢和上剪力墙单元焊接，并将橡胶垫层塞入U型槽钢的槽内；

S3、浇筑：通过上剪力墙单元中顶板的灌浆孔向上剪力墙单元和下剪力墙单元的内腔灌注混凝土；通过边缘构件顶端的灌浆孔向边缘构件的内腔灌注混凝土。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。