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CN102828568A - 一种带竖缝混凝土剪力墙 - Google Patents

一种带竖缝混凝土剪力墙 Download PDF

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窦超
郭彦林
刘锋
赵思远
张博浩
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Tsinghua University
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Tsinghua University
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Abstract

一种带竖缝混凝土剪力墙，其特征在于，它主要由框架梁、框架柱、钢筋混凝土墙、梯形波折钢板剪力件、预埋钢板组成。所述混凝土剪力墙中留有均匀分布的竖直开缝，并且与左右框架柱留有间隔。所述钢筋混凝土墙沿竖直方向在框架柱高度的1/2处，被梯形波折钢板剪力件分为上下两部分，通过其内部的预埋钢板和栓钉，分别与上下框架梁上焊接的鱼尾板进行焊接连接。所述梯形波折钢板剪力件位于上下两部分的钢筋混凝土墙之间。所述梯形波折钢板剪力件的上下端部与端板的焊接成整体。本发明提出的带竖缝混凝土剪力墙有效地避免了在施工和使用过程中剪力墙板承受过大的压力而损害其延性和耗能能力，并且受力明确，是一种优秀的新型抗侧力构件。

Description

一种带竖缝混凝土剪力墙
技术领域
本发明涉及一种新型带竖缝混凝土剪力墙，属于结构工程技术领域。
背景技术
框架－剪力墙结构是一种较好的抗侧力结构体系，在高层建筑结构中得到了广泛应用。然而现浇整体剪力墙存在抗侧刚度大、吸收地震力大、破坏呈脆性剪切破坏以及与钢外框架的延性、刚度不匹配的问题。1967年，武藤清提出了“带竖缝剪力墙”，并将其应用到霞关大厦中，取得了很好的效果。设计合理的带竖缝混凝土剪力墙侧向荷载作用下呈延性的弯压破坏，表现出较强的延性变形和耗能能力，因此是一种抗震性能良好的结构单元，并且与钢外框架共同形成具有多道防线的抗震结构体系。
但是如果带竖缝混凝土剪力墙能够传递大量的竖向力，其墙肢可能变为小偏心受压构件，延性和抗震性能显著减低。因此作为影响墙体延性的重要因素，设计时要严格限制带竖缝混凝土剪力墙的轴压比。《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-98）规定，在进行钢框架内嵌带竖缝混凝土剪力墙结构的设计时，应遵循“带竖缝混凝土剪力墙板只承受水平荷载产生的剪力，不考虑承受竖向荷载产生的压力”的设计原则。然而，现有规范或规程中并没有提出具体的构造措施或建议，来避免竖向荷载产生的压力传递到带竖缝混凝土剪力墙。目前常用对策是待主结构封顶和大部分竖向荷载施加完毕后，再完成墙板与周边框架的牢靠连接，这样势必影响到施工进度。而且，即使采用了上述延迟安装的施工措施，在风荷载和地震作用等侧向力作用下，带竖缝混凝土剪力墙板仍将承担由于倾覆力矩产生的部分竖向应力，造成延性和耗能能力的大打折扣。
针对以上存在的问题，本发明提出了一种新型带竖缝混凝土剪力墙，它由钢筋混凝土墙通过鱼尾板、预埋钢板和栓钉与梯形波折钢板剪力件组合形成带竖缝混凝土剪力墙。梯形波折钢板剪力件位于框架柱高度的1/2附近，即普通带竖缝混凝土剪力墙板的反弯点处，梯形波折钢板剪力件的存在并不影响带竖缝混凝土剪力墙板的侧向受力状态（与普通上下不分开的带竖缝混凝土剪力墙板相比）；由于梯形波折钢板剪力件是一个整体，在相邻钢筋混凝土墙之间的开缝位置并不断开，其抗剪即传递水平剪力的能力并不受影响。在此新型带竖缝混凝土剪力墙中，横向放置梯形波折钢板剪力件的竖向压缩刚度很弱，因此能够适应结构施工和使用过程中的竖向变形而不承受过大的轴向应力，从而减弱或消除竖向轴向应力对带竖缝混凝土剪力墙的不利影响，并且可与结构主体的施工同步安装。新型带竖缝混凝土剪力墙与外围钢框架组成的抗侧力体系中，剪力墙和框架二者的受力明确：层剪力按照二者的抗侧刚度比值而分配，剪力墙板只承受水平剪力的作用，竖向荷载和倾覆弯矩全部由外围钢框架承担，这样有利于实现结构的抗震概念设计。
发明内容
本发明的目的在于，避免带竖缝混凝土剪力墙承受过大的竖向荷载，提供一种具有优良延性及耗能能力、受力明确、布置灵活的高效混凝土剪力墙。
一种新型带竖缝混凝土剪力墙，其特征在于，它由框架梁、框架柱、钢筋混凝土墙、梯形波折钢板剪力件、预埋钢板、栓钉、鱼尾板和端板组成。所述混凝土剪力墙中留有均匀分布的竖直开缝，并且与左右框架柱留有间隔。所述钢筋混凝土墙沿竖直方向在所述框架柱高度的1/2附近，被所述梯形波折钢板剪力件分为上下两部分，通过其内部的预埋钢板和栓钉，分别与上下框架梁上焊接的鱼尾板进行焊接连接。所述梯形波折钢板剪力件位于所述上下两部分的钢筋混凝土墙之间，数量若干并横向放置，即钢板的波折方向沿竖直方向，并且在相邻所述钢筋混凝土墙之间的开缝位置不断开。所述梯形波折钢板剪力件的上下端部与所述端板的焊接成整体。所述端板的另一面上焊接有所述栓钉，并伸入钢筋混凝土墙中，与钢筋混凝土墙连成整体，共同受力。
本发明提出的新型带竖缝混凝土剪力墙，一方面梯形波折钢板剪力件在相邻钢筋混凝土墙之间的开缝位置并不断开，形成一个整体的抗剪连接构件，并位于框架柱高度的1/2附近，能够有效地传递框架与墙板之间的水平剪力。另一方面横向放置梯形波折钢板剪力件的竖向压缩刚度很弱，能够适应结构施工和使用过程中的竖向变形而不承受过大的轴向应力，从而减弱或消除竖向轴向应力对带竖缝混凝土剪力墙的不利影响。所述新型带竖缝混凝土剪力墙与外围钢框架组成的抗侧力体系中，剪力墙和框架二者的受力明确：层剪力按照二者的抗侧刚度比值而分配，剪力墙板只承受水平剪力的作用，竖向荷载和倾覆弯矩全部由外围钢框架承担。从施工安装来看，所述新型带竖缝混凝土剪力墙可与结构主体的施工同步安装，加快了施工效率；由于与外围框架柱之间可设置间隔，因此在布置上更为灵活；同时钢筋混凝土墙与上下框架梁通过预埋钢板和鱼尾板进行焊接连接，避免了螺栓连接需要精确对位的问题。
附图说明
图1为新型带竖缝混凝土剪力墙的立面示意图；
图2为新型带竖缝混凝土剪力墙的A-A剖面示意图；
图3为新型带竖缝混凝土剪力墙的A-A剖面中钢筋混凝土墙与框架梁的连接，以及钢筋混凝土墙与梯形波折钢板剪力件的连接详图。
具体实施方式
下面结合附图1～3，详细说明本发明的实施方式。
如图所示，一种新型带竖缝混凝土剪力墙包括以下部件：
1——框架梁；
2——框架柱；
3——钢筋混凝土墙；
4——梯形波折钢板剪力件；
5——预埋钢板；
6——栓钉；
7——鱼尾板；
8——端板；
9——竖缝；
10——钢筋。
本发明提出的一种新型带竖缝混凝土剪力墙，由框架梁（1）、框架柱（2）、钢筋混凝土墙（3）、梯形波折钢板剪力件（4）、预埋钢板（5）、栓钉（6）、鱼尾板（7）和端板（8）组成。钢筋混凝土墙（3）内配有钢筋（10），并开竖缝（9）。
所述钢筋混凝土剪力墙（3）中留有均匀分布的竖直开缝，并且与左右框架柱（2）留有间隔。所述钢筋混凝土墙（3）沿竖直方向在所述框架柱（2）高度的1/2附近，被所述梯形波折钢板剪力件（4）分为上下两部分，通过其内部的预埋钢板（5）和栓钉（6），分别与上下框架梁（1）上焊接的鱼尾板（7）进行焊接连接。所述梯形波折钢板剪力件（4）位于所述上下两部分的钢筋混凝土墙（3）之间，数量若干并横向放置，即钢板的波折方向沿竖直方向，并且在相邻所述钢筋混凝土墙（3）之间的开缝位置连续。所述梯形波折钢板剪力件（4）的上下端部与所述端板（8）的焊接成整体。所述端板（8）的另一面上焊接有所述栓钉（6），并伸入所述钢筋混凝土剪力墙（3）中，与钢筋混凝土墙连成整体，共同受力。
所述新型带竖缝混凝土剪力墙的设计中，重点有以下两个方面：
（1）梯形波折钢板剪力件的板厚、数量、高度，及其波折面的波长和波幅。其中，剪力件的高度、波折面的波长和波幅的选择对于保证梯形波折钢板剪力件的抗剪连接有效性以及竖向变形适应能力至关重要。计算表明，剪力件的高度越小，波折面的波长越小、波幅越小其抗剪连接有效性越好，但竖向变形适应能力降低。因此，设计时要权衡梯形波折钢板剪力件的水平和竖向两方面的受力性能，选取合适的参数组合，以达到最佳性能。此外，梯形波折钢板剪力件的板厚、数量主要由剪力墙板需要承受的最大水平剪力而确定，并与所述钢筋混凝土墙的抗侧能力相匹配。
（2）钢筋混凝土墙的配筋，以及连接板件如鱼尾板、端板和栓钉的设计。本发明提出的一种改进型波折钢板组合剪力墙中，由于钢筋混凝土墙的水平受剪和受弯特点与普通竖缝混凝土剪力墙接近（区别仅在于不承受竖向荷载），因此混凝土墙板的配筋以及相应的连接板件如鱼尾板、端板和栓钉，可按照相关规范中的一般规定来进行设计。
制作和安装时，首先所述鱼尾板（7）预先与上下框架梁（1）焊接完毕。所述钢筋混凝土墙（3）（包括内部纵筋）、梯形波折钢板剪力件（4）、预埋钢板（5）、栓钉（6）和端板（8）所组成的带竖缝混凝土剪力墙板在工厂中加工完成后运抵施工现场，运输过程中以进行临时加固以保证墙板的面外刚度。然后，所述带竖缝混凝土剪力墙板的上下边与所述框架梁（1）上焊接的鱼尾板（7）采用焊接连接。由于无需考虑竖向变形产生压应力对剪力墙抗侧性能的不利影响，因此上述带竖缝混凝土剪力墙板的安装可与框架等主体结构同时进行，大大加快了施工进度。

Claims (6)

1.一种带竖缝混凝土剪力墙，其特征在于，它由框架梁（1）、框架柱（2）、钢筋混凝土墙（3）、梯形波折钢板剪力件（4）、预埋钢板（5）、栓钉（6）、鱼尾板（7）和端板（8）组成。
2.根据权利要求1所述的带竖缝混凝土剪力墙，其特征在于，所述钢筋混凝土墙（3）中留有均匀分布的竖直开缝，并且与左右框架柱（2）留有间隔；所述钢筋混凝土墙（3）通过其内部的所述预埋钢板（5）和栓钉（6），分别与上下所述框架梁（1）上焊接的鱼尾板（8）进行焊接连接。
3.根据权利要求1所述的带竖缝混凝土剪力墙，其特征在于，所述钢筋混凝土墙（3）沿竖直方向在所述框架柱（2）高度的1/2处，被所述梯形波折钢板剪力件（4）分为上下两部分。
4.根据权利要求1所述的带竖缝混凝土剪力墙，其特征在于，所述梯形波折钢板剪力件（4）位于所述上下两部分的钢筋混凝土墙（3）之间，数量若干并横向放置。
5.根据权利要求1所述的带竖缝混凝土剪力墙，其特征在于，所述梯形波折钢板剪力件（4）在相邻所述钢筋混凝土墙（3）之间的开缝位置连续。
6.根据权利要求1所述的带竖缝混凝土剪力墙，其特征在于，所述梯形波折钢板剪力件（4）的上下端部与所述端板（9）的焊接成整体；所述端板（9）的另一面上焊接有所述栓钉（6），并伸入钢筋混凝土墙（3）中，与钢筋混凝土墙（3）连成整体。
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