一种内置钢板连接柱式双钢板剪力墙及其安装方法

1.本发明涉及结构工程技术领域，具体的，涉及一种内置钢板连接柱式双钢板剪力墙及其安装方法。


背景技术：

2.随我国目前城市化进程的不断推进，对高层建筑的需求相应提高。钢框架-剪力墙(核心筒)结构体系由于自身优势突出，越来越多被使用到高层建筑当中，剪力墙作为该体系的重要构件，可以采用混凝土剪力墙、钢板剪力墙等，随着时代发展和科学进步，对钢板剪力墙的探究得到了极大重视。钢板剪力墙的研究应用从20世纪70年代的单钢板剪力墙开始，不断推进到各种加劲单钢板剪力墙和防屈曲单钢板剪力墙，及至目前的双钢板剪力墙。双钢板剪力墙是在加劲单钢板剪力墙基础上，将两块钢板通过内部加劲肋拉结而成的新型钢板剪力墙形式。
3.目前因内部间隔布置的加劲肋与两侧整块钢板焊接不方便施工，双钢板剪力墙分为两种主要形式。一种是先将加劲肋与两块平行窄钢板焊接形成超宽翼工字形的剪力墙单元，再依次竖向焊接若干剪力墙单元对接的窄钢板形成整体剪力墙。该剪力墙单元可在工厂标准化制作，剪力墙单元之间的连接可以在工厂完成或在工地实施，后者运输方便。另一种是通过多个c型钢和h型钢依次竖向焊接，形成整体双钢板剪力墙。上述两种双钢板剪力墙，都需要通过多条竖向贯通的焊缝连接形成整体剪力墙，焊接工作量大、焊接缺陷控制难度大，并且剪力墙钢板相当于由多条窄钢板焊接而成，相比完整钢板，受力能力减弱。另外双钢板之间的加劲肋相当于是平板或波纹板，竖向承载能力偏弱，使得整体双钢板剪力墙竖向承载能力不足。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的不足，提出了一种内置钢板连接柱式双钢板剪力墙及其安装方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：
6.一种内置钢板连接柱式双钢板剪力墙,其包括：两块外侧钢板、内置钢管柱组件及内填轻质混凝土；
7.内置钢管柱组件包括：两根边缘内置钢管柱以及设置在边缘内置钢管柱之间的中部内置钢管柱、连接钢板；
8.所述的两块外侧钢板前后对称布置，所述的内置钢管柱组件设置于两块外侧钢板的内部；
9.其中，两根边缘内置钢管柱分别设置于外侧钢板左、右端部，所述中部内置钢管柱设置在两根边缘内置钢管柱之间；
10.所述内置钢管柱组件的内置钢管柱之间连接有连接钢板；
11.所述内置钢管柱组件的内置钢管柱与所述外侧钢板之间固定连接；
12.内置钢管柱组件的内置钢管柱的内腔以及内置钢管柱之间的空腔中浇筑轻质混凝土。
13.进一步，所述中部内置钢管柱的数量为若干个，所述中部内置钢管柱等间距布置。
14.进一步，所述的外侧钢板与边缘内置钢管柱和内置中部柱接触区域对称设有间断的竖向长条形塞焊缝孔，外侧钢板与各内置钢管柱采用塞焊缝方式连接。
15.进一步，边缘内置钢管柱、中部内置钢管柱均采用矩形钢管。
16.进一步，两外侧钢板尺寸大小相同。
17.进一步，所述的矩形钢管的长宽比为1～3，矩形钢管的宽厚比为9～15，矩形钢管沿剪力墙厚度方向的宽度与剪力墙厚度的比值为0.65～0.85，矩形钢管的截面长度与矩形钢管间距的比值为1～4。
18.进一步，两根边缘内置柱采用相同尺寸的矩形钢管；若干个中部内置柱均采用相同尺寸矩形钢管。
19.进一步，连接钢板尺寸大小相同，连接钢板厚度与钢管柱壁厚比值为0.8～1.2。
20.一种内置钢板连接柱式双钢板剪力墙的安装方法，所述的内置钢板连接柱式双钢板剪力墙为前述的内置钢板连接柱式双钢板剪力墙；包括以下步骤：
21.首先，定位边缘内置钢管柱、中部内置钢管柱；
22.然后，相邻内置钢管柱间焊接连接钢板；接着外侧钢板通过塞焊缝与边缘内置钢管柱和中部内置钢管柱塞焊连接；
23.再然后，在钢管柱的内腔以及钢管柱之间的空腔中浇筑轻质混凝土形成整体内置钢板连接的柱式双钢板剪力墙
24.本专利的优点主要表现在以下几个方面：
25.1、为了解决以上几类钢板剪力墙存在的缺陷，本发明基于提高剪力墙弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力的理念涉及的钢板连接的柱式双钢板剪力墙用间断式塞焊缝替代上述钢板剪力墙钢板间的通高竖向对接焊缝，焊接施工更加便捷的同时，钢板性能削弱问题得到改善；用内置的钢管柱替换平板形或波纹形加劲肋，内置钢管柱不仅起到加劲肋作用，而且是承担竖向荷载的主力，使得整体剪力墙承受竖向荷载的能力有很大提高；钢管柱间采用钢板连接，通过合理地控制连接钢板的厚度，使得剪力墙内各腔体受力均匀，整体性能得以提升；在钢管柱的内腔以及钢管柱之间的空腔中浇筑轻质混凝土，以提升剪力墙的抗震能力和保温性能；剪力墙的钢结构部分在专业工厂完成全部加工制作，易于质量控制。
26.基于提高外侧钢板弹性剪切屈曲荷载以及其抗剪承载力的理念，本专利在两块外侧钢板之间设置了若干钢管柱，由于钢管柱的有效拉结作用，可以限制外侧钢板向外鼓曲或向内的屈曲变形，进而改变整个墙体的屈曲模式，使墙体的整体屈曲变为钢管柱间的局部屈曲，从而有效提高钢板抗剪屈曲临界力。
27.2、本专利在两块外侧钢板之间设置了若干钢管柱，二者可以共同参与剪力墙抗侧，并且相较于传统的拉结件，钢管柱是闭口构件且截面模量更大，其拉结作用更强，能显著提升剪力墙的侧向刚度，因此，本技术专利适宜于高层及超高层建筑；剪力墙中，钢管柱也可以充当核心受力构件，起到骨架的作用，通过与外侧钢板塞焊连接及与连接钢板焊接连接，外侧钢板、钢管柱、连接钢板组成多重受弯抗侧力构件，可以有效提高结构的抗侧承
载力和抗压承载力；边缘柱内置有利于保证焊接质量，相比于边缘柱外置，更能减小焊接产生的变形。
28.3、在各钢管柱间设置连接钢板，连接钢板与钢管柱协同作用，提高剪力墙的抗压承载力；通过合理地控制连接钢板的厚度，剪力墙内各腔体截面面积接近，各腔体受力均匀，剪力墙整体性能得以提升。
29.4、剪力墙腔体内的轻质混凝土为轻型材料，可以大大降低结构自重，从而降低地震作用；轻质混凝土弹性模量低，在地震时可以快速分散和吸收地震波所释放的能量，从而达到良好的减震效果；轻质混凝土隔热性能好，能显著提升剪力墙的保温性能；双侧钢板可以作为混凝土的模板，省去了支模的程序，缩短了施工工期。
30.5、基于易于加工、工业化的理念，本专利剪力墙安装构造及施工工艺简单，剪力墙的整体制作可以在工厂内完成，极大的缩短了施工工期，有效的避免了现场施工中可能出现的失误，同时还减轻了施工现场的环境污染。
31.6、本技术专利墙体截面小，可增大室内使用面积。所述边缘柱内置于外侧钢板中，有效的解决了“突柱”的问题，节约了室内空间，具有良好的美观性。
附图说明
32.下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
33.图1为本发明涉及的一种内置钢板连接柱式双层钢板剪力墙的三维图；
34.图2为本发明涉及的一种内置钢板连接柱式双层钢板剪力墙的拆分图；
35.图3为本发明涉及的一种内置钢板连接柱式双层钢板剪力墙的正视图；
36.图4为本发明涉及的一种内置钢板连接柱式双层钢板剪力墙的断面图。
具体实施方式
37.下面结合附图，详细说明本专利的实施方式。
38.如图1～4所示，一种内置钢板连接柱式双层钢板剪力墙包括以下构件：
39.1——边缘内置钢管柱；
40.2——若干中部内置钢管柱；
41.3——连接钢板；
42.4——外侧钢板；
43.5——竖向长条形塞焊缝孔；
44.6——轻质混凝土。
45.如图1～4所示，一种内置钢板连接柱式双层钢板剪力墙包括：边缘内置钢管柱1、中部内置钢管柱2、连接钢板3及外侧钢板4；
46.安装时：
47.在将边缘内置钢管柱1、中部内置钢管柱2定位后；
48.然后，相邻内置钢管柱间焊接连接钢板3；接着外侧钢板4通过塞焊缝5与边缘内置钢管柱1和中部内置钢管柱2塞焊连接；
49.再然后，在钢管柱的内腔以及钢管柱之间的空腔中浇筑轻质混凝土6形成整体内
置钢板连接的柱式双钢板剪力墙。