[发明专利]一种外包钢板与钢管混凝土的空实组合剪力墙

说明书

技术领域

本发明涉及一种外包钢板与钢管混凝土的空实组合剪力墙。

背景技术

随着高层建筑的楼层增高，其剪力墙所需的厚度越来越大，混凝土的标号越来越高，然而在混凝土的标号超过C60时，剪力墙墙体的延性将变差、开裂情况也变得明显。

如图1和图2所示，中国发明专利申请公开说明书CN201010598383.9公开了一种钢管混凝土柱-双层钢板组合剪力墙，该组合剪力墙包括两根钢管柱1和焊接在两根钢管柱1之间的两块钢板2，以围成一个横截面为闭合的空间，两钢板之间的间距与钢管1的直径或者边长相吻合，该闭合空间中设置有焊接在两根钢管柱1之间的横向分布钢筋6和沿竖直方向布置的竖向分布钢筋7。该组合剪力墙通过钢管柱1和钢板2来约束混凝土变形，利用钢板2的抗剪延性好以及钢管1对混凝土的套箍作用来防止剪力墙内的混凝土开裂，使得该组合剪力墙能够满足高层建筑对剪力墙的延性要求；并且，钢管柱1和钢板2组成的型钢结构与剪力墙内的混凝土共同参与抗剪，剪力墙的抗剪性能得到很大的增强；另外，利用该组合剪力墙建成的框架-核心筒等结构，可以优化核心筒与框架的刚度匹配，使水平荷载的分布更加合理。

但上述钢管混凝土柱-双层钢板组合剪力墙还存在以下不足：

第一，上述组合剪力墙在钢管柱1和钢板2中均灌满混凝土，对于高层建筑物的中上部，组合剪力墙的混凝土用量已经超出了建筑物中上部对其荷载能力的要求，造成材料浪费，并且，混凝土用量过大同时也造成了组合剪力墙的自重大，相应的，也就要求建筑物建造能够承受更大重量的基础，而建筑物的基础造价约占建筑物总造价的一半，由此必然造成建筑物的造价大大提高。另外，剪力墙的自重越大，其抗震、抗风性能也会相应降低；

第二，上述组合剪力墙的钢管柱1和钢板2需要在施工现场进行焊接，钢管柱1与钢板2之间的竖向焊缝接近高层建筑物的楼高，造成剪力墙的施工时间长，成本增高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种外包钢板与钢管混凝土的空实组合剪力墙，在满足高层建筑对剪力墙荷载能力和抗剪能力要求的情况下，以克服现有技术中组合剪力墙的混凝土用量多、自重大的问题。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种外包钢板与钢管混凝土的空实组合剪力墙，包括两根或以上内部灌注有混凝土的钢管柱，任意相邻的两根钢管柱之间均有两块钢板连接，以围成一个横截面为闭合的空间，其特征在于：所述的两块钢板之间连接有竖板，将所述闭合空间分隔成荷载腔和抗剪腔，所述荷载腔内灌注有混凝土，所述抗剪腔内设置有一列或以上加强肋板，该加强肋板连接在所述两块钢板之间，每一列加强肋板均由多块沿竖直方向均匀间隔布置的加强肋板组成，各列加强肋板沿钢板的水平延伸方向均匀布置。

本发明的工作原理是：本发明的空实组合剪力墙由钢管柱和荷载腔内灌注的混凝土承受剪力墙的竖向荷载、由剪力墙整体承受水平荷载，设置在抗剪腔内的加强肋板加强了剪力墙墙身的平面外刚度，稳定剪力墙墙身并共同参与抗剪，从而大大减少了剪力墙的混凝土用量，剪力墙的自重大幅降低，使得剪力墙的抗震、抗风性能得到提高，剪力墙及建筑物基础的造价都能得以降低。

为了进一步减轻剪力墙的自重，本发明的一种改进方案为：所述荷载腔内设有一块或以上平行于所述竖板设置的加强竖板，以将所述荷载腔分隔成两个或以上子荷载腔，各个子荷载腔中灌注混凝土的高度以由相接于钢管柱的子荷载腔向相接于抗剪腔的子荷载腔的顺序第次降低，并且，所述各个子荷载腔中灌注的混凝土满足建筑物在相应高度对剪力墙荷载能力的要求。本方案中，子荷载腔的数量、在钢板延伸方向上的长度以及灌注混凝土的高度可以根据需要灵活设置，以满足建筑物在不同层高对剪力墙荷载能力的要求。

为了进一步减轻剪力墙的自重，本发明的另一种改进方案为：所述的抗剪腔在设定高度以下灌注有混凝土，所述荷载腔和抗剪腔中灌注的混凝土满足建筑物在相应高度对剪力墙荷载能力的要求。本方案中，荷载腔在钢板延伸方向上的长度以及抗剪腔中灌注混凝土的设定高度可以根据需要灵活设置，以满足建筑物在不同层高对剪力墙荷载能力的要求。

其中，上述的竖板和加强肋板均垂直于所述两块钢板设置，以使得剪力墙的抗剪性能得到最大的提高。

本发明的空实组合剪力墙可根据建筑物设计需要围成核心筒或者排列成各种形状的平面，为了确保剪力墙具有足够的荷载能力，本发明推荐的实施方式为：位于空实组合剪力墙的转角段的所述钢管柱在剪力墙的两个延伸方向上均相接于所述荷载腔，位于空实组合剪力墙的T型段的所述钢管柱在剪力墙的至少两个延伸方向上相接于所述荷载腔。