[发明专利]一种波形钢板‑混凝土组合结构及其计算机控制成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种波形钢板-混凝土组合结构及其计算机控制成型方法，该结构体系应用于多高层结构中的墙肢结构当中，属于建筑结构技术领域。

背景技术

(1)、墙肢结构的应用

墙肢结构是一种剪力墙结构体系，广泛应用于多高层结构中，特别在住宅结构体系中，其带来的户型布置的灵活性深受建筑师青睐，可以避免住宅建筑中采用框架结构出现的梁柱与墙体宽度不一致而带来的露梁露柱现象，也可以克服梁柱节点暴露于室内空间而影响使用和观感的问题。特别地，避免了钢框架结构中设置支撑给开设门窗洞及填充墙施工带来的困难。因此，对墙肢结构的创新发展对促进住宅产业化、建筑工业化以及建筑装配化有重要意义。

(2)、墙肢结构的发展

混凝土墙肢结构最早应用于多层和高层建筑结构，目前这一结构型式还在广泛应用，但由于混凝土受拉强度较低，在外荷载作用下容易开裂，致使混凝土墙肢结构延性较差。同时，混凝土存在现场湿作业浇筑，需要模板支护，施工措施费用较高，也不符合工业化生产以及装配建筑的发展方向。因此，人们开始寻求新的高性能墙肢结构型式。

钢板-混凝土组合墙肢结构是继混凝土墙肢结构之后发展起来的，多采用平钢板包裹混凝土或者混凝土包裹钢板两种情况。对于平钢板包裹混凝土的组合结构，要在钢板内侧设置栓钉以保证混凝土与钢板二者协调工作。但是，二者的约束作用不是很理想，混凝土开裂或破坏后会失去对钢板的约束作用，平钢板也因为失去约束而很快会失去承载力，整体墙肢会也因此而丧失承载力以及延性。施工方面，在混凝土浇筑过程中，外侧钢板本身不可能抵抗混凝土产生的浇灌推力，因而必须设置附加支撑结构以保证钢板在浇筑过程中的稳定性。混凝土包裹钢板的墙肢结构在高层混合结构中作为核心筒的内置钢板有广泛应用，可以有效提高核心筒的承载力和延性。但二者的相互作用表现不佳，如当外侧混凝土在外力作用下开裂破碎后，没有约束的钢板也会很快丧失稳定性。在混凝土浇筑时要设置模板，施工措施复杂而且费工费时，因此，目前在墙肢结构中应用不多。

近年来，另一类型钢-混凝土墙肢结构得到了长足的发展，采用一连串的热轧H型钢或槽型钢或L形钢组合焊接后内灌混凝土的方式构成。这一类型的墙肢结构虽然有利于工业化生产，但是焊接量较大，不仅增加了施工成本和施工工期，而且结构在焊接后的残余应力和残余变形问题突出。更重要的是，焊接形成的焊缝以及热影响区的材质变脆使得结构在往复荷载作用下易于产生脆性断裂，特别在寒冷地区，这一问题非常突出。

(3)、波形钢板压制成型方法及计算机辅助控制技术

建筑工程中应用的波形钢板有多种型式，主要应用于工业厂房的屋面和墙面围护结构，采用厚度不大于1.5mm的冷轧钢板制作。目前对这类薄钢板的压制成型方法多采用辊轧方式，设置多组滚轮逐步滚压成型到设计要求的外形及尺寸。对于应用在墙肢结构的波形钢板，其厚度一般在4mm-30mm之间，此时钢板要承担较大的荷载，如仍采用上述多组滚轮逐步压制成型方法则需要特别大吨位及大功率的辊扎设备，同时也将大大降低压制成型效率，因而需要寻求新的压制成型方法及控制技术。

对于用于墙肢结构采用的波形钢板，其压制与组装过程包括波形钢板的压制、波形钢板的组装定位、螺栓穿孔、螺栓拧紧、边柱焊接和端部封板焊接等作业，目前还没有看到这一过程通过采用计算机辅助控制成型技术在全自动化生产线上实现。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种波形钢板-混凝土组合结构及计算机控制成型方法。

1、一种波形钢板-混凝土组合结构，其特征在于，所述波形钢板-混凝土组合结构由两块对称放置的波形钢板、内填混凝土、边柱以及连接两块波形钢板的高强螺栓组成，其结构布置型式包括一字型、L型、T型、Z型或十字型；所述边柱包括方钢管型式、H型钢型式或槽型钢型式；所述波形钢板包括梯形波折型式、矩形波折型式、三角形波折型式或波浪型式；所述两块波形钢板通过在其波谷位置设置安装孔供螺杆穿过以实现其连接，所述安装孔沿高度方向均匀布置；所述波形钢板的连接型式包括葫芦型孔连接形式、钥匙型孔连接形式、膨胀自锁连接形式或高强螺栓连接形式。

2、所述葫芦型孔连接形式为，在波形钢板上设置葫芦型安装孔，其中葫芦型孔的大孔在上、小孔在下，安装过程如下：

步骤2.1，将圆柱形螺杆和圆形限位套管通过大孔插入葫芦型安装孔；

步骤2.2，将圆柱形螺杆下落至葫芦型孔洞的小孔端，通过圆形限位套管实现对波形钢板的限位；

步骤2.3，在圆柱形螺杆两端加垫圈和螺母，拧紧螺母以施加预紧力。