一種外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種新型的組合構(gòu)件，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，其適用于多高層建筑結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗側(cè)力體系的選擇成為至關(guān)重要的因素。剪力墻是建筑中抵抗水平力的高效結(jié)構(gòu)構(gòu)件。從最早的磚石、砌體剪力墻，到鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻，是一個結(jié)構(gòu)向著高強、輕質(zhì)、高延性、高效施工發(fā)展的過程，也是滿足建筑物日益高、大、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)功能需求的過程。鋼筋混凝土剪力墻以整體性好、剛度大、側(cè)向變形小以及抵抗風荷載及中小級別地震效果好和防火性能好的優(yōu)點受到廣大設(shè)計人員的青睞，但是其自身的缺點(比如剛度過大、延性較小、裂縫產(chǎn)生較早、受力后期以剪切破壞為主、震后很難修復(fù)等)嚴重制約了它的應(yīng)用，同時鋼筋混凝土剪力墻的尺寸和自重都比較大，占用了房屋寶貴的使用面積并且增加了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的負擔。一般形式的鋼板剪力墻具有很多優(yōu)點:延性和滯回性能均較好，滯回環(huán)穩(wěn)定，耗能能力強，抗震性能優(yōu)越；與鋼筋混凝土剪力墻相比，鋼板剪力墻的尺寸和自重都比較小，地震作用也小，節(jié)省了結(jié)構(gòu)占用的空間并且降低了基礎(chǔ)的負擔；另外，鋼板剪力墻減少了支模的工序，節(jié)省了混凝土凝結(jié)的時間，大大縮短了工期，加快了施工速度。但在實際應(yīng)用中，為了充分發(fā)揮鋼板的性能，保證滯回環(huán)飽滿，使鋼板剪力墻受力時能夠發(fā)生純剪切屈服破壞，通常需要在鋼板剪力墻兩側(cè)設(shè)置足夠的橫向和縱向加勁肋，以保證鋼板在屈服前不發(fā)生整體屈曲和局部屈曲，這大大增加了鋼板剪力墻設(shè)計、制造和施工的復(fù)雜程度；此外，鋼板剪力墻的耐火性能也相對較差，需要額外的防火措施，這也增加了造價。
[0003]在這種情況下，鋼板混凝土組合剪力墻就以其自身的優(yōu)點脫穎而出。組合鋼板剪力墻可以彌補鋼筋混凝土剪力墻延性差和鋼板剪力墻易屈曲的缺點，取兩種材料之長，滿足建筑、結(jié)構(gòu)功能一體化的需求和結(jié)構(gòu)性能目標多元化的需求。由此可見，組合墻有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]組合鋼板剪力墻是由鋼板和混凝土板組成的抗側(cè)力構(gòu)件，與鋼板剪力墻相似，組合鋼板墻往往比相同抗剪承載力的鋼筋混凝土剪力墻抗剪剛度大，而其厚度和重量均有所減小，可以節(jié)省使用空間，并降低基礎(chǔ)的費用和減小地震作用。組合墻的提出旨在利用鋼板承載力高、延性好、施工快捷和混凝土板剛度大、抗火性能好的優(yōu)點，兩種材料取長補短，形成一種綜合性能較優(yōu)的構(gòu)件形式。不僅如此，與薄鋼板剪力墻得益于屈曲后的斜拉場效應(yīng)相比，組合墻通過抑制鋼板屈曲可以獲得以下收益:顯著提高其抗剪承載力；通過合理設(shè)計可以避免鋼板和混凝土在小、中地震中受損，從而可以免去小、中地震后的維修成本；可以避免屈曲帶來的巨大噪音，而這種噪音往往成為鋼板剪力墻工程應(yīng)用的一大障礙。
[0005]壓型鋼板混凝土組合剪力墻是由壓型鋼板和混凝土芯板組成的新型構(gòu)件。壓型鋼板?混凝土組合剪力墻的使用旨在利用鋼板承載力高、延性好、施工快捷和混凝土板剛度大、抗火性能好的優(yōu)點，兩種材料取長補短，形成一種性能較優(yōu)的構(gòu)件形式。但在目前的研究中，發(fā)現(xiàn)壓型鋼板的優(yōu)勢沒有得以充分發(fā)揮。組合墻板中面板采用薄壁鋼板，由于厚度較薄，其局部穩(wěn)定承載能力不高，因此需要設(shè)置連接件或其它措施加強面板的約束，防止其發(fā)生平面外鼓曲。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對上述缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，保證組合墻具有較高的抗壓承載力的同時，提高了其變形能力，并且簡化了抗剪連接件的構(gòu)造，提高材料利用率。
[0007]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下:一種外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，它由混凝土填充于兩塊相對設(shè)置的壓型鋼板中，該組合剪力墻中間隔焊接有多塊與該組合剪力墻等長的薄鋼板，壓型鋼板的兩端分別焊接有鋼柱，使該組合剪力墻形成周邊封閉的結(jié)構(gòu)；所述壓型鋼板為波形，薄鋼板為等間距焊接；
[0008]進一步地，所述組合剪力墻由受約束的混凝土承受豎向荷載，所述組合剪力墻的上下焊接有鋼梁。
[0009]進一步地，所述薄鋼板為綴板，充當加勁肋和連接件的作用，可以承受橫向剪力作用。
[0010]進一步地，所述組合剪力墻可嵌入其它組合結(jié)構(gòu)中，組合形式多樣，應(yīng)用范圍廣。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012]1.在兩片壓型鋼板的中間焊接薄鋼板充當加勁肋和連接件的作用，閉合的壓型鋼板對混凝土有較強的約束作用，同時加勁肋的存在提高了壓型鋼板的穩(wěn)定承載力，在保證組合墻具有較高的抗壓承載力的同時，提高了其變形能力，并且簡化了抗剪連接件的構(gòu)造，提尚材料利用率。
[0013]2.本實用新型的外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻消除了已有壓型鋼板組合墻缺點，改善了結(jié)構(gòu)的延性，此種組合墻本質(zhì)上是一種減震措施，在吸收地震能量輸入的同時，讓組合墻先于柱屈服，將塑性變形限制在組合墻內(nèi)，從而保證了上部結(jié)構(gòu)的安全，是一種先進的設(shè)計理念；它能有效地減震，并且有穩(wěn)定地滯回耗能性能，避免上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)破壞的同時，有效地減低了上部結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)的造價。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0015]圖2是本實用新型的整體示意圖。
[0016]其中，1-組合剪力墻、2-薄鋼板、3-混凝土、4-壓型鋼板、5-鋼柱、6_鋼梁。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步描述。
[0018]河北省某市的寫字樓，核心結(jié)構(gòu)擬采用本實用新型的外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，墻厚2m，墻長11m。該外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻1，它由混凝土 3填充于兩塊相對設(shè)置的壓型鋼板4中，該組合剪力墻1中間隔焊接有多塊與該組合剪力墻等長的薄鋼板2，壓型鋼板4的兩端分別焊接有鋼柱5，使該組合剪力墻1形成周邊封閉的結(jié)構(gòu)；所述壓型鋼板4為波形，薄鋼板2為等間距焊接。
[0019]其中，所述組合剪力墻1中有受約束的混凝土 3承受豎向荷載，所述組合剪力墻的1上下焊接有鋼梁6 ;所述薄鋼板2為綴板，充當加勁肋和連接件的作用，可以承受橫向剪力作用；所述組合剪力墻1可嵌入其它組合結(jié)構(gòu)中，組合形式多樣，應(yīng)用范圍廣；
[0020]組合墻彈塑性有限元模擬分析研究:
[0021]壓型鋼板組合墻在整個受力過程中鋼板可能發(fā)生屈曲，從而和混凝土分離，這一問題的準確模擬在很大程度上決定了有限元分析結(jié)果的精確度。
[0022]本實用新型擬采用通用有限元分析軟件ANSYS V10建模分析，為準確模擬組合墻的復(fù)雜的非線性受力性能:混凝土擬全部采用S0LID65三維實體單元；壓型鋼板采用SHELL181單元；抗剪連接件采用八節(jié)點六面體單元S0LID45建模分析。鋼板和混凝土之間的各個接觸面采用接觸單元C0NTA173來模擬。
[0023]關(guān)于組合墻的承載力簡化計算方法研究:
[0024]對壓型鋼組合剪力墻結(jié)構(gòu)進行彈塑性時程分析，為了能夠模擬墻體在彈塑性工作狀態(tài)下的滯變規(guī)則，并且能在計算機程序中得以應(yīng)用，需要選取一種簡便易行的墻單元模型來模擬墻體進入塑性工作階段的滯回性能，建立組合墻承載力簡化計算方法并選取恢復(fù)力模型。擬引用一種可以進行組合墻彈塑性時程分析的宏觀墻單元，并分析組成墻單元的各個組件的工作性能，通過試驗擬合來建立墻單元內(nèi)各個組件的恢復(fù)力曲線的數(shù)學模型模型；并和有限元分析結(jié)果、試驗結(jié)果及采用Hossain方法計算的結(jié)果進行對比，驗證該簡化方法的正確性并加以改進。
[0025]本實用新型在兩片壓型鋼板的中間焊接薄鋼板充當加勁肋和連接件的作用。閉合的壓型鋼板對混凝土有較強的約束作用，同時加勁肋的存在提高了壓型鋼板的穩(wěn)定承載力。在保證組合墻具有較高的抗壓承載力的同時，提高了其變形能力。并且簡化了抗剪連接件的構(gòu)造，提尚材料利用率。
[0026]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)上對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，它由混凝土(3)填充于兩塊相對設(shè)置的壓型鋼板(4)中，其特征在于:該組合剪力墻(1)中間隔焊接有多塊與該組合剪力墻(1)等長的薄鋼板(2)，壓型鋼板(4)的兩端分別焊接有鋼柱(5)，使該組合剪力墻(1)形成周邊封閉的結(jié)構(gòu)；所述壓型鋼板(4)為波形，薄鋼板(2)為等間距焊接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述組合剪力墻(1)由受約束的混凝土(3)承受豎向荷載，所述組合剪力墻(1)的上下焊接有鋼梁出)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述薄鋼板(2)為綴板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述組合剪力墻(1)可嵌入其它組合結(jié)構(gòu)中。
【專利摘要】本實用新型涉及一種外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，它由混凝土填充于兩塊相對設(shè)置的壓型鋼板中，該組合剪力墻中間隔焊接有多塊與該組合剪力墻等長的薄鋼板，壓型鋼板的兩端分別焊接有鋼柱，使該組合剪力墻形成周邊封閉的結(jié)構(gòu)；所述壓型鋼板為波形，薄鋼板為等間距焊接。本實用新型的外包多腔壓型鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻，在兩片壓型鋼板的中間焊接薄鋼板充當加勁肋和連接件的作用，閉合的壓型鋼板對混凝土有較強的約束作用，同時加勁肋的存在提高了壓型鋼板的穩(wěn)定承載力，在保證組合墻具有較高的抗壓承載力的同時，提高了其變形能力，并且簡化了抗剪連接件的構(gòu)造，提高材料利用率。
【IPC分類】C04B28/04, E04B2/56
【公開號】CN204960035
【申請?zhí)枴緾N201520757434
【發(fā)明人】司林軍, 韓愛紅, 陳貢聯(lián), 李曉克, 謝文玲, 趙山
【申請人】華北水利水電大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月29日