平钢板-钢管砼组合剪力墙的制作方法

1.本实用新型属于建筑结构技术领域，具体涉及平钢板-钢管砼组合剪力墙。


背景技术：

2.随着我国城市建设的飞速发展以及建筑工业化的推进，高层建筑特别是高层住宅需求越来越多。传统的钢筋混凝土结构由于抗震性能差、影响环境保护、劳动力需求量大、建造速度慢等缺点，难以在大荷载、大跨度等条件下实现高层建筑的功能多样化，更达不到建筑产业发展方向所要求的节地、节能等重要指标，已经不适应高层建筑发展的需要。而钢管混凝土结构通过在钢管中填充混凝土而形成，钢管及内部的混凝土能共同承受外部荷载作用，通过将钢管和混凝土的组合，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，因此钢管混凝土结构已经成为高层建筑的一种主要结构形式。
3.中国专利于2019.11.18公开了名称为一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构(申请号：cn201911128714.x)的发明专利，其包括一排竖直设置的钢管、灌注在至少一个钢管内的填充材料、用于连接钢管的连接约束件，其采用钢管、填充材料和连接约束件的结构，钢管对填充材料提供约束力，内部填充材料对钢管提供支撑，两者协同工作，提高结构承载力和抗震性能，大幅降低用钢量、减轻震害、降低资源能源消耗、减少建筑垃圾、降低环境污染、实现绿色环保。
4.由此可见，该技术中装配式排钢管混凝土柱、墙结构的钢管之间无焊接，主要通过沿高度间隔布置约束件作为钢板短梁与钢管混凝土柱来形成框架结构，导致排钢管混凝土柱的抗弯刚度及抗弯承载力不足。针对该技术问题，现有技术公开了名称为一种钢管混凝土组合柱(申请号：cn202020410076.2)的实用新型专利，其能有效提高抗弯刚度及抗弯承载力。
5.然而，在现有技术中的一种钢管混凝土组合柱中，相邻两根钢管之间采用全长焊接方式组合，无法调整组合柱的截面长度。


技术实现要素：

6.本实用新型目的在于解决现有技术中存在的上述不足，提供平钢板-钢管砼组合剪力墙，大大提高剪力墙的抗弯刚度及强度，同时能承受水平及竖向荷载，而且通过改变钢板宽度，可以灵活调整剪力墙的截面长度，通过普通设备就可实现制作的自动化。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
8.平钢板-钢管砼组合剪力墙，包括钢管、混凝土和牛腿，钢管竖向设置，钢管作为竖向荷载及弯矩的主要承载构件，并分担水平荷载。混凝土填充在钢管中，混凝土强度等级不小于c30(由于钢管的套箍作用，砼的抗压强度有大幅的提高)，提高了剪力墙的刚度及受压承载力，减少用钢量，降低造价，同时提高剪力墙的抗火性能，减少防火材料。牛腿焊接在钢管上，牛腿包括牛腿上翼缘板、牛腿下翼缘板和牛腿腹板，牛腿腹板焊接在牛腿上翼缘板和牛腿下翼缘板之间，牛腿用于连接钢梁，焊接连接有牛腿的钢管作为端柱，不和钢梁连接的
钢管作为中柱。其特征在于，本实用新型还包括钢板，钢板设于相邻两根钢管之间，钢板和钢管采用全长焊接方式组合，通过钢板和钢管形成一个整体的剪力墙，大大提高剪力墙的抗弯刚度及强度，同时能承受水平及竖向荷载，而且通过改变钢板宽度，可以灵活调整剪力墙的截面长度，通过普通设备就可实现制作的自动化。
9.进一步，相邻两根钢管之间设有墙梁，墙梁包括墙梁上翼缘板和墙梁下翼缘板，钢板兼作墙梁腹板，墙梁上翼缘板和牛腿上翼缘板对应设置，墙梁下翼缘板和牛腿下翼缘板对应设置，墙梁上翼缘板和墙梁下翼缘板均紧贴在钢管的外表面上，墙梁上翼缘板和墙梁下翼缘板均采用焊接方式与钢管、钢板固定连接。墙梁的主要作用在于：平衡与端柱连接的钢梁弯矩，减少端柱的弯矩，使端柱主要承受轴力，能扩散与墙连接的钢梁弯矩及轴力，使墙全截面受力，而且能提高剪力墙的面外刚度。
10.进一步，相邻两根钢管之间在半层高度附近固定有约束板，约束板紧贴在钢管的外表面上，约束板采用焊接方式与钢管及钢板连接，提高剪力墙面外整体性，在外力作用下使剪力墙保持原始形状，同时提高剪力墙组合构件的局部屈曲承载力，确保组合构件的屈曲承载力大于整体承载力。
11.进一步，牛腿和钢管之间固定连接有加强型节点，用于钢梁与钢管传递荷载，以保证节点刚度及受力需要，同时能减小节点用钢量，而且加强型节点作用在钢管上，方便管内的混凝土浇灌，混凝土的密实度可以得到保证。
12.进一步，加强型节点采用加强管，加强管焊接在上下分布的两根钢管之间，同时和墙梁焊接固定，加强管的厚度大于钢管的厚度，使得钢梁和加强管直接传递荷载，同时施工要求低，能提高牛腿焊接效率。
13.进一步，加强型节点采用第一加强套管，第一加强套管设有开口，第一加强套管通过开口套入并焊接在钢管上。可侧向将第一加强套管卡入到钢管上，将牛腿焊接在第一加强套管上，再将第一加强套管焊接在钢管上，提高牛腿的施工精度，而且第一加强套管高度短，可节约用钢量，同时焊接作业少。
14.进一步，加强型节点采用第二加强套管，第二加强套管呈环形，第二加强套管套入并焊接在钢管上，同时和墙梁焊接固定。第二加强套管只能在钢管的高度方向定向移动，方便快速将第二加强套管和钢管进行焊接，能提高牛腿的焊接精度，而且第二加强套管高度短，可节约用钢量，同时焊接作业少。
15.进一步，加强型节点采用加强外侧板，加强外侧板焊接在牛腿上翼缘板和牛腿下翼缘板上，同时加强外侧板焊接在墙梁上翼缘板和墙梁下翼缘板上。加强外侧板可采用截面呈矩形的钢板，使得加强外侧板结构简单，更易加工，而且加强外侧板高度短，可节约用钢量，同时焊接作业少。
16.进一步，钢管的形状为圆形、长圆形、八边形和六边形中的一种，也可采用其他大于四边的正多边形。
17.进一步，组合剪力墙呈一字形、l形、t形、z形和十字形中的一种，也可构成其他的异形。
18.本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
19.本实用新型将钢板设于相邻两根钢管之间，同时钢板和钢管采用全长焊接方式组合。通过钢板和钢管形成一个整体的剪力墙，大大提高剪力墙的抗弯刚度及强度，同时能承
受水平及竖向荷载，而且通过改变钢板宽度，可以灵活调整剪力墙的截面长度，通过普通设备就可实现制作的自动化。
附图说明
20.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
21.图1为本实用新型平钢板-钢管砼组合剪力墙的结构示意图；
22.图2为本实用新型中墙梁上翼缘板、钢管和牛腿之间固定连接的结构示意图；
23.图3为本实用新型中约束板和钢管之间固定连接的结构示意图；
24.图4为本实用新型中加强型节点实施例一的结构示意图；
25.图5为本实用新型中加强型节点实施例一的俯视图；
26.图6为本实用新型中加强型节点实施例二的结构示意图；
27.图7为本实用新型中加强型节点实施例二的俯视图；
28.图8为本实用新型中加强型节点实施例三的结构示意图；
29.图9为本实用新型中加强型节点实施例三的俯视图；
30.图10为本实用新型中加强型节点实施例四的结构示意图；
31.图11为本实用新型中加强型节点实施例四的俯视图；
32.图12为本实用新型采用圆形呈一字形的结构示意图；
33.图13为本实用新型采用圆形呈l形的结构示意图；
34.图14为本实用新型采用圆形呈t形的结构示意图；
35.图15为本实用新型采用圆形呈z形的结构示意图；
36.图16为本实用新型采用圆形呈十字形的结构示意图；
37.图17为本实用新型采用长圆形呈一字形的结构示意图；
38.图18为本实用新型采用长圆形呈l形的结构示意图；
39.图19为本实用新型采用长圆形呈t形的结构示意图；
40.图20为本实用新型采用长圆形呈z形的结构示意图；
41.图21为本实用新型采用长圆形呈十字形的结构示意图；
42.图22为本实用新型采用八边形呈一字形的结构示意图；
43.图23为本实用新型采用八边形呈l形的结构示意图；
44.图24为本实用新型采用八边形呈t形的结构示意图；
45.图25为本实用新型采用八边形呈z形的结构示意图；
46.图26为本实用新型采用八边形呈十字形的结构示意图；
47.图27为本实用新型采用六边形呈一字形的结构示意图；
48.图28为本实用新型采用六边形呈l形的结构示意图；
49.图29为本实用新型采用六边形呈t形的结构示意图；
50.图30为本实用新型采用六边形呈z形的结构示意图；
51.图31为本实用新型采用六边形呈十字形的结构示意图；
52.图中，1-钢管；2-混凝土；3-牛腿；4-牛腿上翼缘板；5-牛腿下翼缘板；6-牛腿腹板；7-钢板；8-墙梁上翼缘板；9-墙梁下翼缘板；10-约束板；11-加强管；12-第一加强套管；13-第二加强套管；14-加强外侧板。
具体实施方式
53.如图1至图3所示，为本实用新型平钢板-钢管砼组合剪力墙，包括钢管1、混凝土2和牛腿3，钢管1竖向设置，钢管1作为竖向荷载及弯矩的主要承载构件，并分担水平荷载。混凝土2填充在钢管1中，混凝土2强度等级不小于c30(由于钢管的套箍作用，砼的抗压强度有大幅的提高)，提高了剪力墙的刚度及受压承载力，减少用钢量，降低造价，同时提高剪力墙的抗火性能，减少防火材料。牛腿3焊接在钢管1上，牛腿3主要通过焊接方式固定在钢管1上。牛腿3包括牛腿上翼缘板4、牛腿下翼缘板5和牛腿腹板6，牛腿腹板6焊接在牛腿上翼缘板4和牛腿下翼缘板5之间，牛腿3用于连接钢梁，焊接连接有牛腿3的钢管1作为端柱，不和钢梁连接的钢管1作为中柱。本实用新型还包括钢板7，钢板7设于相邻两根钢管1之间，钢板7和钢管1采用全长焊接方式组合，通过钢板7和钢管1形成一个整体的剪力墙，大大提高剪力墙的抗弯刚度及强度，同时能承受水平及竖向荷载，而且通过改变钢板7宽度，可以灵活调整剪力墙的截面长度，通过普通设备就可实现制作的自动化。
54.相邻两根钢管1之间设有墙梁，墙梁包括墙梁上翼缘板8和墙梁下翼缘板9，钢板兼作墙梁腹板，墙梁上翼缘板8和牛腿上翼缘板4对应设置，墙梁下翼缘板9和牛腿下翼缘板5对应设置，墙梁上翼缘板8和墙梁下翼缘板9均紧贴在钢管1的外表面上，墙梁上翼缘板8和墙梁下翼缘板9均采用焊接方式与钢管1、钢板7固定连接。墙梁的主要作用在于：此时钢板7作为墙梁的腹板，平衡与端柱连接的钢梁弯矩，减少端柱的弯矩，使端柱主要承受轴力，能扩散与墙连接的钢梁弯矩及轴力，使墙全截面受力，而且能提高剪力墙的面外刚度。
55.相邻两根钢管1之间在半层高度附近固定有约束板10，约束板10紧贴在钢管1的外表面上，约束板10采用焊接方式固定在钢管1、钢板7上，提高剪力墙面外整体性，在外力作用下使剪力墙保持原始形状，同时提高剪力墙组合构件的局部屈曲承载力，确保组合构件的屈曲承载力大于整体承载力。
56.当墙梁翼缘及约束板采用平板受力不足时，墙梁上翼缘8、墙梁下翼缘9及约束板10可用角钢或t型钢。
57.牛腿3和钢管1之间固定连接有加强型节点，用于钢梁与钢管1传递荷载，以保证节点刚度及受力需要，同时能减小节点用钢量，而且加强型节点作用在钢管1上，方便管内的混凝土2浇灌，混凝土2的密实度可以得到保证。
58.如图4至图11所示，在基于上述实施例基础上，本实用新型对加强型节点具体设计：
59.加强型节点实施例一：加强型节点采用加强管11，加强管11焊接在上下分布的两根钢管1之间，同时和墙梁焊接固定，加强管11的厚度大于钢管1的厚度，使得钢梁和加强管11直接传递荷载，同时施工要求低，能提高牛腿3焊接效率(具体参考如图4和图5)。
60.加强型节点实施例二：加强型节点采用第一加强套管12，第一加强套管12设有开口，使得第一加强套管12设计为敞开结构，第一加强套管12通过开口套入并焊接在钢管1上。可侧向将第一加强套管12卡入到钢管1上，将牛腿3焊接在第一加强套管12上，再将第一加强套管12焊接在钢管1上，提高牛腿3的施工精度，而且第一加强套管12高度短，可节约用钢量，同时焊接作业少(具体参考如图6和图7)。
61.加强型节点实施例三：加强型节点采用第二加强套管13，第二加强套管13呈环形，使得第二加强套管13设计为闭合结构，第二加强套管13套入并焊接在钢管1上，同时和墙梁
焊接固定。第二加强套管13只能在钢管1的高度方向定向移动，方便快速将第二加强套管13和钢管1进行焊接，能提高牛腿3的焊接精度，而且第二加强套管13高度短，可节约用钢量，同时焊接作业少(具体参考如图8和图9)。
62.加强型节点实施例四：加强型节点采用加强外侧板14，加强外侧板14焊接在牛腿上翼缘板4和牛腿下翼缘板5上，同时加强外侧板14焊接在墙梁上翼缘板8和墙梁下翼缘板9上。加强外侧板14可采用截面呈矩形的钢板，使得加强外侧板14结构简单，更易加工，而且加强外侧板14高度短，可节约用钢量，同时焊接作业少(具体参考如图10和图11)。
63.如图12至图31所示，本实用新型在基于上述实施例基础上，对钢管1的形状具体设计，同时对组合剪力墙具体设计：
64.钢管1的形状为圆形、长圆形、八边形和六边形中的一种，也可采用其他大于四边的正多边形。
65.组合剪力墙呈一字形、l形、t形、z形和十字形中的一种，也可构成其他的异形。
66.其中，在图12至图16中，钢管1采用圆形，构成一字形、l形、t形、z形和十字形的组合剪力墙。
67.在图17至图21中，钢管1采用长圆形，构成一字形、l形、t形、z形和十字形的组合剪力墙。
68.在图22至图26中，钢管1采用八边形，构成一字形、l形、t形、z形和十字形的组合剪力墙。
69.在图27至图31中，钢管1采用六边形，构成一字形、l形、t形、z形和十字形的组合剪力墙。
70.以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。