CN103015566A

CN103015566A - 一种多室式双钢板混凝土组合剪力墙

Info

Publication number: CN103015566A
Application number: CN2012105534839A
Authority: CN
Inventors: 郭全全; 黄泽宇; 赵唯以; 谭力
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: CN103015566B

Abstract

一种多室式双钢板混凝土组合剪力墙，其整体由两块墙体表面钢板（6）和墙体内部素混凝土（7）组成，二者之间由焊接在钢板上的栓钉（2）、对拉钢筋（1）和竖向隔板（4）实现连接，以保证二者之间的协同工作，并利用竖向隔板（4），将两钢板之间的墙体空间分仓室，然后在一部分仓室内浇筑混凝土，形成混凝土仓室（8），另一部分仓室则保持空仓和填充泡沫铝多孔耗能材料，形成空仓室（9）和耗能材料填充仓室（10），从而形成混凝土仓室（8）与空仓室（9）和耗能材料填充仓室（10）的交替分布。它降低了双钢板混凝土组合剪力墙的刚度，增加了双钢板混凝土组合剪力墙的延性，从而进一步提高双钢板混凝土组合剪力墙的适用性能。

Description

一种多室式双钢板混凝土组合剪力墙

技术领域：

本发明涉及一种新型剪力墙，尤其涉及一种多室式双钢板混凝土组合剪力墙，属于土木工程结构技术领域。

背景技术

近些年，随着我国经济的快速发展，城市化大大加快。大量人口涌进城市，以及经济的发展，使得土地资源日趋紧张。为缓和人地矛盾，住宅与商业建筑等都呈现出高层化、超高化的发展趋势，这也对相应的结构形式提出了更高的要求，一是要求其有良好的力学性能，如抗侧移刚度、极限承载力等；二是要求其有良好的延性和耗能能力，以使整栋建筑在较强烈地震荷载作用下，能发生较大变形，耗散较多能量，从而保证结构不发生倒塌和显著破坏，以有效保障人的生命安全和财产安全；三是要求其具有良好的施工性，构造简单。

高层建筑中，常用的抗侧力构件有框架和剪力墙两种，其中剪力墙的力学性能要优于框架，建筑越高，剪力墙应用越多，而传统形式的剪力墙在力学性能、抗震性能和施工简易性上面或多或少都有一定的不足。

1)钢筋混凝土剪力墙和型钢混凝土组合剪力墙

钢筋混凝土剪力墙和型钢混凝土组合剪力墙虽然刚度大承载力高，但延性和耗能能力都存在严重的不足。

2)钢板剪力墙

钢板剪力墙理论上钢板剪力墙无论力学性能还是滞回性能都比较理想，但由于其易发生面外屈曲，使得其构造复杂和利用不充分。

3)单钢板混凝土组合剪力墙

单钢板混凝土组合剪力墙是在钢板剪力墙上悬挂混凝土板，以防止钢板的面外屈曲。相关试验表明，此种形式的剪力墙的滞回性能和力学性能较纯钢板剪力墙有一定提高，但由于混凝土板刚度大的原因，混凝土板很容易发生开裂，使得其不能有效防止钢板屈曲，同时也很大程度影响其舒适性和适用性，另外，其施工也比较复杂。

20世纪90年代兴起了一种新型的组合剪力墙，即双钢板混凝土组合剪力墙。此种组合墙是由两侧的钢板和内部现浇的素混凝土墙体组成，钢板与混凝土之间由大量的抗剪栓钉、加劲肋、竖向隔壁等连接，以保证二者之间的协同工作，素混凝土外侧的两块钢板则由对拉钢筋、竖向隔板、加劲肋上焊接的缀板等连接，以抵抗墙体面外的剪力和约束混凝土变形，如图1。双钢板混凝土组合剪力墙的试验研究表明，其初始刚度大，承载力高，延性较好，滞回曲线饱满，耗能能力强，无屈曲声响。在施工上，墙体外侧双钢板相当于模板，不用额外支模，而且双钢板外框架又可以在工厂模块化加工，再在现场焊接，大大降低了其现场施工的难度，大大加快了施工速度。在耐火性能方面，双钢板混凝土组合剪力墙的耐火试验表明，这种墙体的防火性能较纯钢板剪力墙好，因为在受热时，墙体外侧的钢板主要起到将热传导给内部混凝土的作用，热量不会在外侧钢板上累积，虽然如此，外侧钢板仍然直接裸露热场中，钢板温度依然较高，其防火性仍然需要特殊处理。另外，双钢板混凝土组合剪力墙和其他钢结构一样，需要做特殊的防腐处理，以提高结构的耐久性。

因此，可以说双钢板混凝土组合剪力墙是一种非常理想的抗侧力构件，但在实际应用中，它仍存在刚度过大和延性不十分理想的缺点。过大的刚度不便于结构的刚度分配和调整，导致整个结构的刚度过分集中于双钢板混凝土组合剪力墙，不便于实现规范中提倡的多重抗震防线和整体承载。延性不十分理想不利于双钢板混凝土组合剪力墙的本身抗震。另外，刚度过大会使结构的温度应力特别大，从而使其丧失一部分承载力。

本发明（图2和图3）多室式双钢板混凝土组合剪力墙即是针对以上两个缺点，对双钢板混凝土组合剪力墙的一种改进和突破，从而形成的一种新型双钢板混凝土组合剪力墙。它是通过竖向隔板将普通双钢板混凝土组合剪力墙沿墙高方向分仓室，再在部分仓室内浇筑混凝土，另一部分仓室不浇筑混凝土或放置泡沫铝等耗能材料，从而将原本一体的墙体分割为并列的方钢管混凝土柱，使墙体的抗侧机制由整体剪切变形为主转变为并列方钢管柱的弯曲弯曲变形为主，达到降低墙体抗侧移刚度和进一步增加延性的目的，这和带竖缝钢筋混凝土剪力墙的工作机理相类似。需要特殊说明的是，多室式双钢板混凝土组合剪力墙中的有混凝土仓室与无混凝土仓室，不等宽，一般有混凝土仓室包括一个以上仓室，要比无混凝土仓室多，而且宽，整体上是有混凝土仓室与无混凝土仓室交错分布。为保证无混凝土仓室的钢板不屈曲，无混凝土仓室的钢板宽度要满足稳定性验算，如果不满足，需采取加劲肋等加强措施。整体上讲，多室式双钢板混凝土组合剪力墙可以进一步改善双钢板混凝土组合剪力墙的力学性能和抗震性能。

发明内容

1.发明目的：

本发明的目的是提供一种多室式双钢板混凝土组合剪力墙。它是为了降低双钢板混凝土组合剪力墙的刚度，增加双钢板混凝土组合剪力墙的延性，从而进一步提高双钢板混凝土组合剪力墙的适用性能。

2.技术方案

本发明的技术方案如图2，其整体由两块墙体表面钢板6和墙体内部素混凝土7组成，二者之间由焊接在钢板上的栓钉2、对拉钢筋1和竖向隔板4等实现连接，以保证二者之间的协同工作。并利用竖向隔板4，将两钢板之间的墙体空间分仓室，然后在一部分仓室内浇筑混凝土，形成混凝土仓室8，另一部分仓室则保持空仓和填充泡沫铝等多孔耗能材料，形成空仓室9和耗能材料填充仓室10，从而形成混凝土仓室8与空仓室9和耗能材料填充仓室10的交替分布。另外，当空仓室9满足稳定性验算时，空仓室9处墙体表面钢板6上可不设置加劲肋3，当空仓室9不满足稳定性验算时，空仓室9处墙体表面钢板6上需按计算设置加劲肋3。

在整体构造上，空仓室9和耗能材料填充仓室10的宽度不大于两钢板之间的墙体厚度的两倍，混凝土仓室8的宽度不大于两钢板之间的墙体厚度的4倍；空仓室9和耗能材料填充仓室10离墙体端部的距离不小于墙体所在楼层层高的1/8；当有门窗洞口时，空仓室9和耗能材料填充仓室10离门窗等洞口边缘的距离不小于洞口高度的1/8。钢板、栓钉、对拉钢筋、竖向隔板和加劲肋等的尺寸应满足结构的计算要求。

3.优点及功效：

与传统的双钢板混凝土组合剪力墙（图1）相比，本发明（图2和图3）有如下优点和功效：

1)适度降低了刚度，便于结构的刚度调整，并且有效减小温度应力；

2)改变结构变形型式，进而改善结构延性；

3)在无混凝土仓室可以放置泡沫铝等耗能材料，进一步增强了结构的抗震性能；

4)减小了混凝土用量。

总之，本发明一方面改善了双钢板混凝土组合剪力墙的力学性能和抗震性能，另一方面又基本不增加施工难度，经济性能也基本不变，可以说，较为可行。

附图说明

图1双钢板混凝土组合剪力墙轴测示意图

图2本发明轴测示意图

图3本发明竖向剖面示意图

图中标记：

1——对拉钢筋；2——栓钉；3——加劲肋；4——竖向隔板；5——泡沫铝等多孔耗能材料；6——墙体表面钢板；7——墙体内部素混凝土；8——混凝土仓室；9——空仓室；10——耗能材料填充仓室。

具体实施方式

图1是传统的双钢板混凝土组合剪力墙轴测图。

见图2、图3，本发明一种多室式双钢板混凝土组合剪力墙，其整体由两块墙体表面钢板6和墙体内部素混凝土7组成，二者之间由焊接在钢板上的栓钉2、对拉钢筋1和竖向隔板4等实现连接，以保证二者之间的协同工作。并利用竖向隔板4，将两钢板之间的墙体空间分仓室，然后在一部分仓室内浇筑混凝土，形成混凝土仓室8，另一部分仓室则保持空仓和填充泡沫铝等多孔耗能材料5，形成空仓室9和耗能材料填充仓室10，从而形成混凝土仓室8与空仓室9和耗能材料填充仓室10的交替分布。另外，当空仓室9满足稳定性验算时，空仓室9处墙体表面钢板6上可不设置加劲肋3，当空仓室9不满足稳定性验算时，空仓室9处墙体表面钢板6上需按计算设置加劲肋3。

Claims

1.一种多室式双钢板混凝土组合剪力墙，其特征在于：其整体由两块墙体表面钢板（6）和墙体内部素混凝土（7）组成，二者之间由焊接在钢板上的栓钉（2）、对拉钢筋（1）和竖向隔板（4）实现连接，以保证二者之间的协同工作，并利用竖向隔板（4），将两钢板之间的墙体空间分仓室，然后在一部分仓室内浇筑混凝土，形成混凝土仓室（8），另一部分仓室则保持空仓和填充泡沫铝多孔耗能材料，形成空仓室（9）和耗能材料填充仓室（10），从而形成混凝土仓室（8）与空仓室（9）和耗能材料填充仓室（10）的交替分布；另外，当空仓室（9）满足稳定性验算时，空仓室（9）处墙体表面钢板（6）上不设置加劲肋（3），当空仓室（9）不满足稳定性验算时，空仓室（9）处墙体表面钢板（6）上需按计算设置加劲肋（3）；在整体构造上，空仓室（9）和耗能材料填充仓室（10）的宽度不大于两钢板之间的墙体厚度的两倍，混凝土仓室（8）的宽度不大于两钢板之间的墙体厚度的4倍；空仓室（9）和耗能材料填充仓室（10）离墙体端部的距离不小于墙体所在楼层层高的1/8；当有门窗洞口时，空仓室（9）和耗能材料填充仓室（10）离门窗洞口边缘的距离不小于洞口高度的1/8；钢板、栓钉、对拉钢筋、竖向隔板和加劲肋的尺寸应满足结构的计算要求。