一種腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，其特征是復合預制墻是由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體內(nèi)填混凝土構成，腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元和端部矩形鋼管通過高頻焊接形成箱體。本實用新型既能作為豎向承載力構件，在結(jié)構中傳遞豎向荷載，又能作為重要的抗側(cè)力構件，在高層及超高層建筑結(jié)構體系抗震設計中發(fā)揮重要作用。
【專利說明】
一種腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，更具體地說是應用在高層及超高層建筑結(jié)構體系中的墻體結(jié)構。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術中的鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構，因其整體性能好、抗側(cè)剛度大、承載力高、抵抗風荷載及中小地震效果好以及防火性能優(yōu)良等特點，是高層及超高層建筑結(jié)構中廣泛采用的主要抗側(cè)力構件。然而由于鋼筋混凝土剪力墻剛度大，在地震作用下會承受較大的水平剪力，導致其裂縫較早產(chǎn)生，影響結(jié)構剛度及承載能力，且震后不易修復。另外隨著建筑物高度增加，剪力墻軸壓比不斷增大，為了保證結(jié)構延性，當采用普通混凝土剪力墻時，需要采用較大墻體厚度才能滿足設計要求，占用了較大使用空間，提高工程造價。
[0003]為了改善現(xiàn)有技術中鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構的延性，提高其在地震作用下的耗能能力，人們提出了多種改進措施，包括鋼板剪力墻、開縫鋼板剪力墻、加勁鋼板剪力墻、約束鋼板剪力墻等等。但卻分別存在如下不足:
[0004]鋼板剪力墻由于厚度過薄，在水平地震作用下會過早發(fā)生面外屈曲，在低周反復荷載作用下耗能能力較低，如果采用厚度較大的鋼板又不滿足經(jīng)濟性要求。加勁鋼板剪力墻雖然避免了鋼板剪力墻過早發(fā)生面外屈曲的情況，但其由于鋼結(jié)構自身特性，防潮防火構造較難處理。約束鋼板剪力墻是采用鋼板剪力墻外掛混凝土板，避免鋼板剪力墻較早發(fā)生面外屈曲的一種措施，對保證剪力墻具有一定耗能能力，外掛混凝土板與四周框架之間必須留有一定空隙以滿足核心鋼板的變形要求，因此約束鋼板剪力墻與框架之間連接處的防水及防火構造較難處理，并且外掛混凝土板增加了結(jié)構自重，降低結(jié)構抗震性能。
[0005]現(xiàn)有技術缺乏一種對于既能承擔豎向荷載，又能夠抵抗水平作用的性能優(yōu)良的抗側(cè)力構件。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足，提供一種現(xiàn)場裝配化程度高，施工速度快，工業(yè)化、商品化程度高，同時與鋼梁、樓板連接更加方便的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，能夠結(jié)合將各種已有抗側(cè)力構件的優(yōu)勢，既能承擔豎向荷載，又能夠抵抗水平作用。
[0007]本實用新型為解決技術問題采用如下技術方案:
[0008]本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻的結(jié)構特點是:所述復合預制墻是由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體內(nèi)填混凝土構成，所述腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元和端部矩形鋼管通過高頻焊接形成箱體。
[0009]本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻的結(jié)構特點也在于:所述腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元是由第一面花紋鋼板、第二面花紋鋼板和焊接在第一面花紋鋼板與第二面花紋鋼板之間的波形鋼筋構成的單元構件，所述第一面花紋鋼板和第二面花紋鋼板為一對平行的縱向板，呈縱向的波形鋼筋是以其各波峰與第一面花紋鋼板焊接，以其各波谷與第二面花紋鋼板焊接，使所述腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元的水平投影呈“工”字形;相鄰的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元之間，在第一側(cè)以相鄰的第一面花紋鋼板之間豎向?qū)感纬傻呢Q向焊縫相連接，在第二側(cè)是以相鄰的第二面花紋鋼板之間豎向?qū)感纬傻呢Q向焊縫相連接形成主體；由所述矩形鋼管對所述主體的左右兩端進行封閉形成所述箱體。
[0010]本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻的結(jié)構特點也在于:所述矩形鋼管的豎向長度與所述腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元的豎向長度相等;所述矩形鋼管在第一側(cè)與所述第一面花紋鋼板對焊連接，并與所述第一面花紋鋼板的外表面為共面，所述矩形鋼管在第二側(cè)與所述第二面花紋鋼板對焊連接，并與所述第二面花紋鋼板的外表面為共面。
[0011]本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻的結(jié)構特點也在于:所述混凝土為高強混凝土、輕質(zhì)混凝土或自密實混凝土。
[0012]本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻的結(jié)構特點也在于:所述第一面花紋鋼板和第二面花紋鋼板可以是單一花形的花紋鋼板，或是組合花型的花紋鋼板。
[0013]本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻的結(jié)構特點也在于:對于多層剪力墻結(jié)構或者高層及超高層剪力墻結(jié)構的上層結(jié)構構件，所述第一面花紋鋼板和第二面花紋鋼板采用厚度不大于4mm的薄鋼板，復合預制墻體厚度為100?200mm;底層結(jié)構構件采用厚度不小于4mm的中厚鋼板，復合預制墻體厚度為120?250mm;對于高層及超高層框架-剪力墻結(jié)構、純剪力墻結(jié)構、框筒及筒體結(jié)構的中底層結(jié)構構件，所述第一面花紋鋼板和第二面花紋鋼板采用厚度不小于4mm的中厚鋼板，復合預制墻體厚度為150?300_。
[0014]與已有技術相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在:
[0015]1、本實用新型克服了普通鋼筋混凝土剪力墻墻體厚度偏厚、自重較大的缺點；也克服了一些新型抗側(cè)力構件施工難度大、用鋼量多、防水構造難以處理等不足;同時發(fā)揮了鋼結(jié)構施工速度快、承載力高、延性及耗能能力良好的優(yōu)勢，以及混凝土剪力墻開洞方便、布置靈活的特點，具有抗震性能優(yōu)良、節(jié)省模板、施工方便、鋼板之間連接牢靠以及用鋼量節(jié)省等優(yōu)勢，對于建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展會有良好的推動作用；
[0016]2、本實用新型中混凝土澆筑于腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體的空腔之中，現(xiàn)場不需要支模作業(yè)，施工速度快；
[0017]3、本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土組合墻布置靈活，既能作為豎向承載力構件，在結(jié)構中傳遞豎向荷載，又能作為重要的抗側(cè)力構件，在高層及超高層建筑結(jié)構體系抗震設計中發(fā)揮重要作用；
[0018]4、本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體內(nèi)填混凝土和矩形鋼管混凝土端柱構成，采用腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元，能夠確保兩面花紋鋼板和內(nèi)填混凝土在荷載作用下連接緊密并且共同工作，波形鋼筋、兩面花紋鋼板和矩形鋼管混凝土端柱對內(nèi)填混凝土提供側(cè)向約束，有效改善內(nèi)填混凝土強度及延性；
[0019]5、本實用新型中波形鋼筋拉結(jié)能夠有效防止兩面花紋鋼板平面外鼓曲，使腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元具有良好的穩(wěn)定性，并且保證腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元受力性能得到充分發(fā)揮。尤其是其兩側(cè)鋼板采用花紋鋼板，其鋼板花紋的凸棱能夠與內(nèi)填混凝土形成有效結(jié)合，確保腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體和內(nèi)填混凝土在荷載作用下共同工作；
[0020]6、本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻具有較大的初始剛度、良好的塑性性能、穩(wěn)定的滯回特性，其抗變形能力強，結(jié)構用鋼量適中，由于內(nèi)部空間較大，因此具有良好的混凝土澆筑密實度，既避免了組合剪力墻由于空腔狹小、混凝土澆筑困難、用鋼量大、經(jīng)濟效益不明顯的缺點，也避免了采用栓釘對于兩面花紋鋼板和內(nèi)填混凝土約束效果不理想的狀況；
[0021]7、本實用新型中腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元便于加工，適宜工廠大批量生產(chǎn)，既可以在現(xiàn)場拼接并將腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元焊接成整體，也可以根據(jù)設計尺寸在工廠拼接成腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體，在現(xiàn)場整體吊裝，現(xiàn)場裝配化程度高，工業(yè)化、商品化程度高；
[0022]8、本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板復合預制墻是一種新型的高層建筑抗側(cè)力構件，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土剪力墻相比，截面尺寸較小，重量減輕，能有效增加建筑使用面積，明顯減小基礎承重和地震作用。
[0023]9、本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板復合預制墻采用花紋鋼板，可以提高外側(cè)鋼板與內(nèi)填混凝土之間共同工作的組合效應，使得復合預制墻在承擔相同荷載作用時可以采用更加輕薄的墻體厚度，在保證結(jié)構剛度及承載力的情況下減輕了結(jié)構自重，提高了腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板復合預制墻的抗震性能，采用表面帶有花紋的鋼板可以進一步防止外側(cè)鋼板在荷載作用下可能產(chǎn)生的局部屈曲，利于充分發(fā)揮鋼板的強度及耗能性能。
[0024]10、對本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻進行平面內(nèi)低周往復加載試驗，試驗結(jié)果表明，與普通的鋼筋混凝土剪力墻相比，本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻從各個方面都表現(xiàn)出良好的抗震性能，滯回曲線飽滿，位移延性較好，位移角均滿足規(guī)范要求，并且能夠滿足超高層對剪力墻的“高軸壓、高延性、薄墻體”的設計要求，而與以抗剪栓釘作為拉結(jié)構造的鋼板剪力墻相比，本實用新型預制墻更能體現(xiàn)組合結(jié)構的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型中腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元斷面示意圖；
[0026]圖2為本實用新型中腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元側(cè)視示意圖；
[0027]圖3為本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻斷面示意圖；
[0028]圖4為本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻施工裝配圖；
[0029]圖5為本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻澆筑混凝土后的斷面示意圖。
[0030]圖中標號:Ia第一面花紋鋼板，Ib第二面花紋鋼板，2波形鋼筋，3腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元，4矩形鋼管，5混凝土。
【具體實施方式】
[0031]參見圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實施例中腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻是由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體內(nèi)填混凝土構成，腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元3和端部矩形鋼管4通過高頻焊接形成箱體。
[0032]如圖1和圖2所示，本實施例中腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元3是由第一面花紋鋼板la、第二面花紋鋼板Ib和焊接在第一面花紋鋼板Ia與第二面花紋鋼板Ib之間的波形鋼筋2構成的單元構件，第一面花紋鋼板Ia和第二面花紋鋼板Ib為一對平行的縱向板，呈縱向的波形鋼筋2是以其各波峰與第一面花紋鋼板Ia焊接，以其各波谷與第二面花紋鋼板Ib焊接，使腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元3的水平投影呈“工”字形。
[0033]如圖3和圖4所示，本實施例中相鄰的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元3之間，在第一側(cè)以相鄰的第一面花紋鋼板Ia之間豎向?qū)感纬傻呢Q向焊縫相連接，在第二側(cè)是以相鄰的第二面花紋鋼板Ib之間豎向?qū)感纬傻呢Q向焊縫相連接形成主體；由矩形鋼管4對主體的左右兩端進行封閉形成箱體。
[0034]具體實施中，相應的結(jié)構設置也包括:
[0035]如圖4所示，矩形鋼管4的豎向長度與腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元3的豎向長度相等;矩形鋼管4在第一側(cè)與第一面花紋鋼板Ia對焊連接，并與第一面花紋鋼板Ia的外表面為共面，矩形鋼管4在第二側(cè)與第二面花紋鋼板Ib對焊連接，并與第二面花紋鋼板Ib的外表面為共面;圖5所示的填充的混凝土5為高強混凝土、輕質(zhì)混凝土或自密實混凝土。
[0036]第一面花紋鋼板Ia和第二面花紋鋼板Ib可以是單一花形的花紋鋼板，如菱形等；或是不同花形進行組合的組合花型的花紋鋼板。
[0037]具體實施中，對于多層剪力墻結(jié)構或者高層及超高層剪力墻結(jié)構的上層結(jié)構構件，其第一面花紋鋼板Ia和第二面花紋鋼板Ib采用厚度不大于4mm的薄鋼板，復合預制墻體厚度為100?200mm;底層結(jié)構構件采用厚度不小于4mm的中厚鋼板，復合預制墻體厚度為120?250mm;對于高層及超高層框架-剪力墻結(jié)構、純剪力墻結(jié)構、框筒及筒體結(jié)構的中底層結(jié)構構件，尤其是結(jié)構中底層軸壓比較高的結(jié)構構件，第一面花紋鋼板Ia和第二面花紋鋼板Ib采用厚度不小于4mm的中厚鋼板，復合預制墻體厚度為150?300_。
[0038]本實用新型腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板復合預制墻施工現(xiàn)場不需要支模作業(yè)，施工速度快;便于加工，適宜工廠大批量生產(chǎn)，在現(xiàn)場整體吊裝，現(xiàn)場裝配化程度高，工業(yè)化、商品化程度高;截面尺寸較小，重量減輕，能有效增加建筑使用面積，明顯減小基礎承重和地震作用；既能作為豎向承載力構件，在結(jié)構中傳遞豎向荷載，又能作為重要的抗側(cè)力構件，在高層及超高層建筑結(jié)構體系抗震設計中發(fā)揮重要作用，具有廣闊的應用前景。
【主權項】
1.一種腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，其特征是:所述復合預制墻是由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體內(nèi)填混凝土構成，所述腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元集合體由腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元(3)和端部矩形鋼管(4)通過高頻焊接形成箱體。2.根據(jù)權利要求1所述的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，其特征是:所述腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元(3)是由第一面花紋鋼板(Ia)、第二面花紋鋼板(Ib)和焊接在第一面花紋鋼板(Ia)與第二面花紋鋼板(Ib)之間的波形鋼筋(2)構成的單元構件，所述第一面花紋鋼板(Ia)和第二面花紋鋼板(Ib)為一對平行的縱向板，呈縱向的波形鋼筋(2)是以其各波峰與第一面花紋鋼板(Ia)焊接，以其各波谷與第二面花紋鋼板(Ib)焊接，使所述腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元(3)的水平投影呈“工”字形;相鄰的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元(3)之間，在第一側(cè)以相鄰的第一面花紋鋼板(Ia)之間豎向?qū)感纬傻呢Q向焊縫相連接，在第二側(cè)是以相鄰的第二面花紋鋼板(Ib)之間豎向?qū)感纬傻呢Q向焊縫相連接形成主體；由所述矩形鋼管(4)對所述主體的左右兩端進行封閉形成所述箱體。3.根據(jù)權利要求2所述的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，其特征是:所述矩形鋼管(4)的豎向長度與所述腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板單元(3)的豎向長度相等;所述矩形鋼管(4)在第一側(cè)與所述第一面花紋鋼板(Ia)對焊連接，并與所述第一面花紋鋼板(Ia)的外表面為共面，所述矩形鋼管(4)在第二側(cè)與所述第二面花紋鋼板(Ib)對焊連接，并與所述第二面花紋鋼板(Ib)的外表面為共面。4.根據(jù)權利要求1所述的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，其特征是:所述混凝土為高強混凝土、輕質(zhì)混凝土或自密實混凝土。5.根據(jù)權利要求2所述的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，其特征是:所述第一面花紋鋼板(Ia)和第二面花紋鋼板(Ib)可以是單一花形的花紋鋼板，或是組合花型的花紋鋼板。6.根據(jù)權利要求2所述的腹板波形筋拉結(jié)花紋鋼板混凝土復合預制墻，其特征是:對于多層剪力墻結(jié)構或者高層及超高層剪力墻結(jié)構的上層結(jié)構構件，所述第一面花紋鋼板(Ia)和第二面花紋鋼板(Ib)采用厚度不大于4mm的薄鋼板，復合預制墻體厚度為100?200mm;底層結(jié)構構件采用厚度不小于4mm的中厚鋼板，復合預制墻體厚度為120?250mm;對于高層及超高層框架-剪力墻結(jié)構、純剪力墻結(jié)構、框筒及筒體結(jié)構的中底層結(jié)構構件，所述第一面花紋鋼板(Ia)和第二面花紋鋼板(Ib)采用厚度不小于4_的中厚鋼板，復合預制墻體厚度為150?300mm。
【文檔編號】E04C2/28GK205637234SQ201620383611
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】王靜峰, 王賈鑫, 龐悅, 潘學蓓, 趙春風
【申請人】合肥工業(yè)大學