多层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙

1.本发明涉及一种钢板-混凝土组合墙。


背景技术：

2.近年来，钢板-混凝土组合结构在国内外工程领域得到广泛应用，涵盖了高层建筑、隧道、桥梁和核电站等。钢板-混凝土组合结构由两侧钢板、核心混凝土和连接件组成，两侧钢板可以作为浇筑混凝土的临时模板，节省支模工序，提高施工效率，降低建造成本。钢板-混凝土组合结构型式不断发展，由于压型钢板的面外刚度远高于平板钢板，且压型钢板抗压屈曲强度也高于平板，因此，压型钢板-混凝土组合结构相较于平板钢板-混凝土组合结构有较为明显的优势。此外，平板钢板-混凝土组合结构中需要焊接连接件防止钢板受压屈曲，焊接工作量较大，钢材焊接残余变形较高。由于压型钢板各向异性的几何特征，组合剪力墙的力学性能和抗震性能也存在各向异性特征。


技术实现要素：

3.本发明的目的是要解决平板钢板-混凝土组合结构中需要焊接连接件，钢材焊接残余变形较高的问题，同时，采用正交压型钢板可以实现组合剪力墙各向同性的力学特性，有利于提高其力学性能和抗震性能，而提供两种多层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙。
4.本发明四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙包括两个纵向压型钢板、两个横向压型钢板、多个槽钢、多个对穿螺栓和多个对拼螺栓，两个纵向压型钢板相对设置并通过对拼螺栓进行对拼连接，在每个纵向压型钢板外侧设置横向压型钢板，即相邻纵向压型钢板和横向压型钢板上的压槽相正交，四层正交压型钢板通过对穿螺栓进行固定连接形成钢板墙体，钢板墙体的内部浇筑混凝土成型，钢板墙体的四周安装槽钢或者钢板进行封边。
5.本发明双层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙包括一个纵向压型钢板、一个横向压型钢板和多个对拼螺栓，纵向压型钢板和横向压型钢板上的压槽相正交，纵向压型钢板和横向压型钢板通过多个对拼螺栓贴合连接，在双层压型钢板外部浇筑混凝土成型。
6.本发明四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙各部分使用螺栓连接，浇筑混凝土时压型钢板充当模板，不需要额外装拆模板，减少了用于模板支撑的框架，降低了浇筑混凝土的使用量。与一般的钢筋混凝土墙体相比，连接方便，构造简单，减少了传统施工工艺的复杂流程。
附图说明
7.图1为本发明四拼压型钢板混凝土组合墙的整体结构示意图；
8.图2为图1中a-a的截面示意图；
9.图3为图1中b-b的截面示意图；
10.图4为图1中c-c的截面示意图；
11.图5为图1中d-d的截面示意图；
12.图6为图3中e-e的截面示意图；
13.图7为具体实施方式八所述的钢板墙体中纵向压型钢板组件间隔设置的结构示意图；
14.图8为具体实施方式九所述的双层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙的结构示意图；
15.图9为实施例中有限元模型的边界条件；
16.图10为实施例中有限元模型的网格划分图；
17.图11为实施例中四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙的压型钢板应力云图；
18.图12为实施例中四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙的混凝土等效塑性应变云图；
19.图13为实施例中四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙的水平力-层间位移角曲线图；
20.图14为实施例中测试过程中四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙的安装示意图。
21.具体实施方法
22.具体实施方式一：本发明四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙包括两个纵向压型钢板1、两个横向压型钢板2、多个槽钢3、多个对穿螺栓4和多个对拼螺栓5，两个纵向压型钢板1相对设置并通过对拼螺栓5进行对拼连接，在每个纵向压型钢板1外侧设置横向压型钢板2，即相邻纵向压型钢板1和横向压型钢板2上的压槽相正交，四层正交压型钢板通过对穿螺栓4进行固定连接形成钢板墙体，钢板墙体的内部浇筑混凝土成型，钢板墙体的四周安装槽钢3或者钢板7进行封边。
23.本实施方式所述的压型钢板是指沿板宽方向形成波形或者梯形截面(压槽)的成型钢板。
24.本实施方式四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙结构以四层正交压型钢板为主，提高了组合剪力墙的延性与耗能能力。
25.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是两个纵向压型钢板1的(规格)结构相同，两个横向压型钢板2的(规格)结构相同。
26.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是在纵向压型钢板1的压槽壁上开有通孔6。
27.本实施方式在中间双拼纵向压型钢板开洞，便于浇筑混凝土。
28.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是钢板墙体的上下两侧分别安装槽钢3，槽钢3通过对穿螺栓4连接固定。
29.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是钢板墙体的左右两侧分别安装钢板7，钢板7通过螺栓连接固定。
30.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是多个对穿螺栓4和多个对拼螺栓5呈矩形阵列排布。
31.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是钢板墙体的厚度为60mm～300mm。
32.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是两个纵向压型
钢板1相对设置并通过对拼螺栓5进行对拼连接形成纵向压型钢板组件，钢板墙体中的纵向压型钢板组件间隔设置。
33.本实施方式钢板墙体中纵向压型钢板组件间隔设置的结构示意图如图7所示。纵向压型钢板组件间隔设置便于混凝土浇筑和振捣，提高剪力墙平面内延性。
34.具体实施方式九：本实施方式双层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙包括一个纵向压型钢板1、一个横向压型钢板2和多个对拼螺栓5，纵向压型钢板1和横向压型钢板2上的压槽相正交，纵向压型钢板1和横向压型钢板2通过多个对拼螺栓5贴合连接，在双层压型钢板外部浇筑混凝土成型。
35.本实施方式仅布置一层横向压型钢板与一层竖向压型钢板，采用对拼螺栓进行连接，然后支模浇筑混凝土，形成内嵌双层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙。本实施方式双层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙结构示意图如图8所示。
36.实施例：本实施例四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙包括两个纵向压型钢板1、两个横向压型钢板2、多个槽钢3、多个对穿螺栓4和多个对拼螺栓5，其中纵向压型钢板1的型号为yx75-230-690，横向压型钢板2的型号为yx75-230-690，槽钢的型号为18a；对拼螺栓5的直径20mm，长度为70mm；对穿螺栓4的直径20mm，长度为200mm；
37.两个纵向压型钢板1相对设置并通过对拼螺栓5进行对拼连接，即两个纵向压型钢板1上的压槽相对设置并贴合，对拼螺栓5设置在两个纵向压型钢板的贴合处，在每个纵向压型钢板1外侧设置横向压型钢板2，即相邻纵向压型钢板1和横向压型钢板2上的压槽相正交，四层正交压型钢板通过对穿螺栓4进行固定连接形成钢板墙体，对穿螺栓4位于横向压型钢板2的压槽凹部，钢板墙体的上下两侧分别安装槽钢3，槽钢3通过对穿螺栓4连接固定；钢板墙体的左右两侧分别安装钢板7，钢板7通过螺栓连接固定，钢板墙体的四周通过槽钢3和钢板7进行封边，钢板墙体的内部浇筑混凝土成型。
38.本实施例四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙在测试过程中，该正交压型钢板-混凝土组合剪力墙的顶部设置有顶梁10，底部设置有底梁12并通过地锚11固定。
39.本实施例四层正交压型钢板-混凝土组合剪力墙的墙高为1.8m，宽为1.8m，最大厚度为300mm，最小厚度为150mm。借助abaqus有限元人软件进行数值模拟分析，有限元模型边界条件和网格划分如图7和8所示，压型钢板应力云图、混凝土等效塑性应变云图和水平力-层间位移角曲线如图9-图11所示。从应力应变云图来看，压型钢板与混凝土基本上全域进入塑性，表明本发明具有良好的耗能能力。从水平力-层间位移角曲线来看，本发明的层间位移角远高于规范规定的1/50的限值，表明本发明具有较好的变形能力。