[发明专利]一种改进型双层钢板混凝土剪力墙及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构，具体涉及一种改进型双层钢板混凝土剪力墙及其施工方法。

背景技术

钢管混凝土结构、钢板混凝土剪力墙等结构将钢和混凝土两种材料的优势有效地组合，具有承载力高、塑性好、抗震和防火性能优越、节省材料及施工简单等优点。钢管混凝土柱、钢板混凝土剪力墙在高层建筑尤其是超高层建筑中的应用有明显的优势。

圆形钢管混凝土柱钢管沿圆周方向对内填混凝土提供均匀压力(参见图1)，而矩形钢管混凝土柱(双层钢板混凝土剪力墙)的钢板对内填混凝土的约束作用则主要集中于柱角区域，钢板侧面中部对混凝土的约束作用小，受到混凝土挤压力过大时会向外变形鼓起，使得该部位成为整个剪力墙承载能力的薄弱点(参见图2)。现有技术书中，通常通过加大钢管壁厚度的措施来提高钢板中部的约束力，从而提高柱的承载力和变形能力，但该方法大幅度提高钢材用量，经济性极差。

为了解决上述技术问题，本发明的发明人之一在此之前提出了一种解决方案，该方案通过在设置约束拉杆连接两钢板来实现。采用该技术方案具有以下的效果(参见图3)：(1)由于约束拉杆穿过双层钢板，将混凝土墙板紧固在双层钢板的夹层内，使钢板对混凝土墙板的有效约束面积增加，避免混凝土墙板受压损伤后剥落过早而退出工作。(2)设置拉杆的位置对混凝土的约束作用增大，约束拉杆对钢板壁中部发生外凸变形提供横向弹性支撑作用，提高了钢板壁的抗弯刚度，弯曲变形减小，使得径向应力集度变化趋于平缓，钢板能为混凝土提供更大的平均侧向约束力，从而混凝土墙板的抗压强度得以较大幅度地提高。(3)钢板屈曲半波长减小，临界屈曲承载力提高，发生在一般形式钢板混凝土组合剪力墙钢板局部过早出现屈曲的现象得到抑制和延迟；而且，内填混凝土能有效地阻止钢板的向内屈曲，而约束拉杆耦合作用，为钢板提供横向的弹性约束支撑，能有效地推迟钢板的向外鼓曲和约束墙中混凝土，延缓了钢板混凝土剪力墙中普遍存在的钢板局部屈曲。(4)钢板和约束拉杆两者协调变形、共同工作，对混凝土产生横向约束作用，约束效应显著提高，从而实现钢板和混凝土协同受力，增大剪力墙结构极限承载力、塑性变形能力以及韧性等力学性能，抗侧刚度，滞回性能得到很大的改善和提高。

但是，上述技术方案还存在以下的不足：约束拉杆之间区域仍容易出现弹塑性局部屈曲现象，而且一旦局部发生屈曲变形，屈曲变形会绕过约束拉杆强约束区，穿过约束拉杆之间的空档传播和蔓延。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种显著提升钢板的约束能力并且能够阻断约束拉杆之间区域的屈曲和蔓延的改进型双层钢板混凝土剪力墙。

本发明的另一个目的是提供一种上述改进型双层钢板混凝土剪力墙的施工方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种改进型双层钢板混凝土剪力墙，包括相对设置的两层钢板以及位于两层钢板之间的混凝土墙体，两层钢板之间连接有约束拉杆，其特征在于，每一钢板上设有劲化带，所述约束拉杆的两端分别穿过劲化带和钢板，约束拉杆与劲化带以及钢板三者之间连接在一起。

本发明所述的改进型双层钢板混凝土剪力墙，所述约束拉杆的端部设有螺纹以及与之匹配的螺母，所述的劲化带被夹紧在螺母和钢板之间。

作为一个优选的方案，所述约束拉杆的两端分别设有两个螺母，这两个螺母位于钢板的两侧，所述的劲化带由这两个螺母夹紧在钢板上。采用该优选方案的好处在于，由于具有两个螺母将劲化带夹紧在钢板上，具有较高的连接强度，因此劲化带与钢板之间可以不焊接，或者只需点焊即可，从而显著减少焊接工作量。

作为另一个优选方案，所述约束拉杆的一端设有沿径向扩大的杆头，约束拉杆与杆头对应的一端设有一个位于钢板内侧的螺母，该螺母与所述杆头将劲化带夹紧在钢板上；约束拉杆的另一端设有两个位于钢板两侧的螺母，这两个螺母将劲化带夹紧在钢板上。采用该方案的好处在于，通过在约束拉杆的端部设置作用相当于螺母的杆头，可减少一个螺母，同时也可减少安装的工作量，而且还同样具有无需焊接或者只需点焊的优点。

本发明所述的改进型双层钢板混凝土剪力墙，其中，所述的约束拉杆沿纵向和横向排列成矩阵状。

本发明所述的改进型双层钢板混凝土剪力墙，其中，所述的劲化带设置在钢板的外侧或内侧，或同时设置在钢板的外侧和内侧；该劲化带的设置形式为以下方式中的一种：横向设置、纵向设置、纵横向同时设置、倾斜设置以及倾斜交叉设置。

一种上述改进型双层钢板混凝土剪力墙的施工方法，包括以下步骤：

(1)根据设计图纸将钢板加工成相应尺寸，并制作劲化带；