[发明专利]钢套筒约束两端根部区域的型钢混凝土剪力墙

说明书

技术领域

本发明涉及型钢混凝土剪力墙，属于结构工程技术领域。

背景技术

剪力墙是建筑结构中用于承受竖向荷载和侧向荷载的墙体，墙端不允许设置翼缘或明柱时通常采用一字型的墙体截面型式。一字型截面的普通钢筋混凝土中高剪力墙在竖向压力和水平荷载下腹板区容易首先产生斜裂缝，往复荷载下腹板斜裂缝附近混凝土的压碎及剥落导致脆性破坏，剪切失效模式使得该类墙体表现出较差的抗震性能。为了改善普通钢筋混凝土墙体的抗震性能，在剪力墙两侧边缘设置型钢混凝土暗柱或钢管混凝土柱形成约束边框。对于剪跨比小于2的中高和低矮剪力墙，约束边框与墙体腹板在地震下的失效顺序是决定墙体破坏模式及抗震性能的主要因素。

两侧边缘构件内置竖向型钢的型钢混凝土剪力墙在当前建筑工程中的使用较为为广泛。一字型截面的型钢混凝土中高剪力墙的最终破坏模式为弯剪型时，剪力墙根部混凝土在拉-压循环荷载下发生持续性的压溃及剥落，导致构件底部承受轴压力-弯矩-剪力共同作用的有效截面面积逐渐削弱，墙体因受压区的压剪作用而发生水平裂缝突然贯通剪切破坏，呈现出较差的延性变形能力。

在钢管内充填混凝土的钢管混凝土结构、在混凝土构件外包钢板的钢套管混凝土结构在土木工程中已经得到了大量的研究及应用。钢管混凝土结构和钢套管混凝土结构均是利用钢管约束其内混凝土的侧向膨胀变形，从而对受压的混凝土构件侧面提供适当的围压，通过使混凝土处于三轴受压状态，从而提高了混凝土的峰值压应力和极限压应变。钢套管混凝土结构与钢管混凝土结构的差别在于，钢套管自身并不与其所约束的混凝土部分一起承担沿构件轴线方向的压力作用，只对混凝土的横向变形进行可靠的约束。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢套筒约束两端根部区域的型钢混凝土剪力墙，这种型钢混凝土剪力墙具有施工方便、抗震能力强、造价低的特点，特别适用于采用一字型截面、墙端暗柱区配置有竖向型钢的型钢混凝土中高剪力墙。

本发明提出的钢套筒约束两端根部区域的型钢混凝土剪力墙，是在剪力墙两端紧贴型钢根部设有钢套筒，钢套筒对墙体两端底部的混凝土形成约束区，型钢根部位于约束区混凝土内，侧向约束效应提高了混凝土的极限抗压强度及极限压应变，从而提高剪力墙整体的弯曲变形能力。钢套筒底部伸入墙体基础，伸入长度为墙体厚度的二分之一，从而提高墙体的抗剪能力，避免墙体根部发生贯通剪切破坏；钢套筒伸入基础部分可用油纸等与周边混凝土隔离，避免套筒参与受拉，影响受拉侧型钢的变形能力发挥。墙体内分布的横向钢筋和暗柱区竖向钢筋可以穿入钢套筒内，墙体和钢套筒约束区混凝土同时浇筑形成。钢套筒的厚度与墙体厚度相同，高度和宽度根据构造要求或计算确定。

所述钢套筒的厚度与墙体的厚度相同，高度和宽度根据以下原则按构造要求或计算确定：避免墙体根部出现集中贯通剪切破坏，避免集中贯通剪切破坏上移至钢套筒顶部位置。

所述钢套筒由埋入墙体内侧面的钢缀板、垂直墙体厚度方向的前侧面和后侧面钢板和位于墙体左或右两个外侧面的钢板通过焊接或螺栓连接而成。钢套筒埋入墙体内侧面的钢缀板纵向分布有多块，它们之间留有空隙，形成供水平钢筋穿过的开孔。钢套筒要有足够的刚度，保证套筒内混凝土得到很好的约束。

本发明适用于采用一字型截面、墙端暗柱区配置有竖向型钢的型钢混凝土中高剪力墙，墙体在侧向作用下的破坏模式为弯曲型破坏或弯剪型破坏。本发明不适用于剪压破坏为主的低矮剪力墙。

本发明有如下有益效果：

1、在保持一字型截面型钢混凝土剪力墙原有优点的同时，利用钢套筒对墙体两端根部区域进行约束，从而防止侧向荷载下墙体根部区域出现压溃剥落的现象，提高墙体在地震下的延性变形能力。

2、钢套筒为墙体根部被约束区混凝土提供套箍作用，提高了被约束区混凝土的峰值压应变和极限压应变，从而使剪力墙腹板和边框柱区域的混凝土可以更好的协调变形；墙体内横向分布钢筋和暗柱区竖向钢筋或型钢可穿入钢管内，从而使墙体的整体性得到增强。

3、钢套筒伸入基础部分可用油纸等与周边混凝土隔离，避免套筒参与受拉，影响受拉侧型钢的变形能力发挥。钢套筒底部埋入基础内，钢套筒截面参与抗剪作用，可以提高墙体的抗剪能力，延迟或避免墙体发生剪切破坏。

4、钢套筒约束墙体两端根部区域的体积与墙体体积相比较小，额外增加的钢材数量相对较少，与增强型钢混凝土剪力墙抗震能力的其它工程措施相比经济性显著，便于在工程中推广应用。

附图说明

图1为本发明的钢套筒约束两端根部区域的型钢混凝土剪力墙立面图