本发明是一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙及作法，属于高层结构应用技术领域，是一种新型实用和可部分恢复变形的新型钢—混凝土组合剪力墙及其制作方法。
背景技术：
地震灾害的发生往往带来巨大的损失，现在高层建筑不断增多，保证建筑的可靠性就显得十分重要，同时，国家规范对建筑的要求越来越严格，正在从大震不倒向着大震可修、自恢复的要求发展，而剪力墙结构的抗震性能对于高层建筑的安全可靠有着至关重要的作用，现有的普通钢筋混凝土剪力墙在地震作用下混凝土易开裂破损，延性较差，抗震效果较差，这对整体建筑结构的抗震性能十分不利。
钢管混凝土边框组合剪力墙即在剪力墙两侧增加钢管混凝土边框柱，增加了对混凝土的约束效果，提高了其承载力和剪力墙的抗震性能，有效改善角部混凝土局部压碎开裂等缺点，但是，一般的钢管混凝土边框组合剪力墙，地震过程中位移较大，受损后残余变形较大难以恢复。而一般自复位剪力墙的墙体与基础断开，只在墙体中添加预应力筋将墙体与基础连接，或通过在剪力墙底部设置竖向耗能部件或将中部设置为正常连接等其他连接方式进行改进，这种墙体的自恢复性能良好，在低周往复荷载作用下，通过预应力筋的约束，墙体可以恢复原来的位置，但是这种墙体与基础连接较少，抗侧力不足。因此研发一种新型具有一定可恢复功能的高承载力的组合剪力墙是十分有意义的。
技术实现要素：
本发明针对解决在地震中不可恢复和普通剪力墙的抗震性能不足的问题。将预应力筋和钢管混凝土边框混凝土组合剪力墙结合，形成具有一定可恢复性能的新型钢—混凝土组合剪力墙，主要用于高层建筑或大型复杂多层建筑的剪力墙结构或筒体结构。
本发明采用的技术方案如下：
一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙，由钢管混凝土边框柱(1)、预应力筋(2)和钢筋混凝土剪力墙组成，在剪力墙板中配置由水平和纵向分布钢筋组成的钢筋网，在钢筋网之间用拉接筋(7)拉接，主要特征为：剪力墙两端设置矩形等形状的钢管混凝土边框柱(1)，墙体截面为工字型，预应力筋2内置于钢管混凝土边框组合剪力墙的边框柱中；两侧的钢管混凝土柱的上部和下部用上框架钢梁(10)和下框架钢梁(11)固定连接；墙体的两侧对称布置由水平分布钢筋(5)和竖向分布钢筋(6)组成的钢筋网，并用拉接钢筋(7)将两侧的钢筋网拉接起来；墙体的上、下位置设置上边框梁(10)和下边框梁或基础梁(11)；将钢管混凝土边框柱(1)、上边框梁(10)、下边框梁或基础梁(11)及钢筋混凝土剪力墙体浇捣混凝土成形；成型后，采用后张法将预应力筋张拉至设计预应力值，并用锚具(3)固定，即构成一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙。
所述“钢管混凝土边框组合剪力”是指由钢管混凝土边框柱1、水平钢筋(5)与纵向钢筋(6)组合的钢-混凝土组合剪力墙。
进一步，所述钢管混凝土边框柱(1)截面形式可以为矩形和多边形等，在墙体厚度方向的尺寸大于墙体厚度，可在边框柱内部添加钢筋笼等构造措施，或增加隔板形成多腔体钢管混凝土柱，两侧的钢管混凝土柱的上部和下部用上框架钢梁(8)和下框架钢梁(9)固定连接，上端下端分别伸入上边框梁(10)和下边框梁或基础梁(11)。
进一步，所述上框架钢梁(8)和下框架钢梁(9)可以采用工字型钢、h型钢、槽型钢等其他型钢或钢板条，其宽度要小于两侧钢筋的内净距，并与钢筋之间有足够的宽度，保障混凝土的浇筑。
进一步，所述预应力筋(2)为无粘结预应力钢绞线或预应力螺纹钢筋，可直接采用成品无粘结预应力钢绞线，也可在普通钢绞线或预应力钢筋外套波纹管等隔绝混凝土和预应力筋粘结的方法，可在边框柱内均匀布置1根或多根预应力筋，张拉预应力筋后在两端用锚具(3)固定，锚具(3)分为固定端锚具和张拉端锚具，分别固定在钢管混凝土边框柱的两端，压在垫板上。
进一步，所述垫板(4)在钢管混凝土边框柱两端，垫在锚具下面，其长宽尺寸均大于钢管的尺寸，并在垫板上预留预应力筋通过的孔洞。
进一步，所述组合墙体的水平分布钢筋(5)与钢管混凝土边框柱(1)连接；竖向分布钢筋(6)上端下端分别伸入上边框梁(10)和下边框梁或基础梁(11)中进行可靠的刚性连接。
进一步，所述组合墙体中的拉结钢筋(7)将墙板两侧的水平分布钢筋(5)和竖向分布钢筋(6)组成的钢筋网片拉结起来。
进一步，所述上边框梁(10)和下边框梁或基础梁(11)为钢筋混凝土梁，或为型钢混凝土梁，截面为矩形，混凝土现场浇筑。
一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙的做法，其特征在于：制作顺序如下：
1)制作钢管、垫板(4)、上框架钢梁(8)和下框架钢梁(9)，在垫板(4)上预留穿过预应力筋的圆孔，将垫板(4)焊接在钢管的上下两端，将上框架钢梁(8)和下框架钢梁(9)分别焊接在两钢管柱之间的上部和下部，固定钢框架，确保浇筑时位置不会发生偏；
2)将预应力筋(2)套上波纹管，穿过钢管的内部，从垫板预留的孔洞穿出，并在下端用锚具(3)固定好；
3)绑扎混凝土下边框梁或基础梁(11)的钢筋，并将带有预应力筋的钢框架、剪力墙竖向分布钢筋(6)插入下边框梁或基础梁(11)的钢筋笼内，浇注下边框梁或基础梁(11)的混凝土，浇筑时保证预应力筋底部的锚具紧贴下部垫板，保持竖直，确保预应力筋下端处于锚固状态，混凝土养护固结后，使下边框梁或基础梁(11)与钢管混凝土边框、剪力墙竖向分布钢筋的底部实现可靠的刚性连接，预应力筋下部处于固定端；
4)制作水平钢筋(5)，并将水平钢筋与钢管混凝土柱焊接；用拉结钢筋(7)将钢板两侧的水平钢筋(5)和纵向钢筋(6)拉接起来；
5)制作上边框梁(10)，使其与钢管混凝土边框柱(1)及墙板竖向分布钢筋(6)进行可靠刚性连接；
6)在剪力墙墙板两侧通过水泥垫块留出混凝土保护层厚度，固定钢管混凝土边框柱中波纹管的位置，并使之保持垂直，在波纹管开口处将波纹管与预应力筋之间的缝隙进行封堵，之后支浇注混凝土用的模板；
7)浇筑钢管混凝土边框柱(1)、剪力墙墙板、上边框梁(10)的混凝土，浇筑过工程中放置预应力筋的波纹管中不能有任何混凝土，成型后脱模。
8)成型后，去掉波纹管与预应力筋之间的封堵材料，确保预应力筋的无粘结，在施工中可在张拉端预留施工洞，为张拉设备提供足够的施工空间，使用后张法将预应力筋张拉至设计预应力值，并用锚具(3)固定，空间形成一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙。
本发明的有益效果是：
本发明是将预应力筋与钢管混凝土边框组合剪力墙进行优势组合，采用将预应力筋布置在剪力墙受力较大的低部区域的钢管混凝土边框柱中的构造，不仅充分发挥了钢管混凝土边框剪力墙的优良抗震性能，也充分利用了无粘结预应力筋的高强性能，达到可恢复的作用。在该新型组合剪力墙的钢管混凝土柱中加设预应力筋后，具有以下受力和功能特点：墙体两端的钢管混凝土柱可以有效的约束混凝土，提高混凝土的承载力，增强墙体的抗震性能，并且钢管的延性较好可以充分发挥钢材的变形能力，在受到拉压荷载时，由于预应力钢绞线或高强钢筋处于无粘结状态，使得在大震下剪力墙底部的钢管混凝土边框接近屈服时，钢管混凝土边框内设置的无粘结预应力钢绞线或高强钢筋也仍处于弹性，在拉伸荷载下，首先由预应力筋承受拉力，直至钢管零应力状态才开始钢管和预应力筋共同承受拉力，钢管混凝土拉伸变形减小、钢管屈服延缓、杆件抗拉能力显著提高，当受拉荷载移除后，拉伸变形能够部分或全部恢复，即使部分恢复也可经适当修复达到可重新使用的目的，从而使整个组合构件具有功能可恢复性。在钢管混凝土柱之间用框架钢梁连接，并与上下边框梁固结，水平筋与钢管焊接，两侧钢筋网用拉结筋拉结，使钢结构与混凝土墙体成为一个整体，有效的提高了结构的整体性，使得各部分充分发挥各自性能，共同工作，优势互补。
本发明的一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙在地震作用下具有一定的可恢复性。在地震能量输入时，钢筋混凝土墙板作为一道抗震防线开始发挥作用，钢管混凝土边框作为另一道防线也发挥作用，对预应力筋施加预应力可以约束墙体的变形，并在一定程度上使墙体的变形恢复，有效减小整体结构的位移，提高了混凝土墙板竖向承载力和恢复力。随着输入能量的增大，钢管混凝土边框接近屈服，钢管混凝土边框内设置的无粘结预应力筋仍处于弹性，可以约束墙体的位移。相比于普通自复位墙体这种墙体的相对剪切滑移显著减小,承载力、延性和耗能能力比普通混凝土剪力墙更好，后期抗震性能相对稳定，无粘结预应力后张施工方便，可用于高层或大型复杂多层建筑中。
当建筑物遭遇强烈地震时，可减轻其震害，具有部分可恢复功能，同时也提高了结构整体的抗震能力与恢复力。
附图说明
图1是一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙水平剖面示意图
图2是组合剪力墙墙体立面示意图
图3是组合剪力墙边框柱处竖向剖面示意图
图4是组合剪力墙墙体竖向剖面示意图
附图代号说明：1-钢管混凝土边框柱，2-预应力筋，3-锚具，4-垫板，5-水平分布钢筋，6-竖向分布钢筋，7-拉结钢筋，8-上框钢梁，9-下框钢梁，10-上边框梁，11-下边框梁或基础梁。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙的一个结构单元的结构示意图如图1、图2、图3及图4所示。
一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙，由钢管混凝土边框柱1、预应力筋2和钢筋混凝土剪力墙组成，在剪力墙板中配置由水平和纵向分布钢筋组成的钢筋网，在钢筋网之间用拉接筋7拉接，主要特征为：剪力墙两端设置矩形等形状的钢管混凝土边框柱1，墙体截面为工字型，预应力筋2内置于钢管混凝土边框组合剪力墙的边框柱中。
所述“钢管混凝土边框组合剪力墙”是指由钢管混凝土边框柱1、水平钢筋5与纵向钢筋6组合的钢-混凝土组合剪力墙。
所述钢管混凝土边框柱1截面形式可以为矩形和多边形等，在墙体厚度方向的尺寸大于墙体厚度，可在边框柱内部添加钢筋笼等构造措施，或增加隔板形成多腔体钢管混凝土柱，两侧的钢管混凝土柱的上部和下部用上框架钢梁8和下框架钢梁9固定连接，上端下端分别伸入上边框梁10和下边框梁或基础梁11。
所述上框架钢梁8和下框架钢梁9可以采用工字型钢、h型钢、槽型钢等其他型钢或钢板条，其宽度要小于两侧钢筋的内净距，并与钢筋之间有足够的宽度，保障混凝土的浇筑。
所述预应力筋2为无粘结预应力钢绞线或预应力螺纹钢筋，可直接采用成品无粘结预应力钢绞线，也可在普通钢绞线或预应力钢筋外套波纹管等隔绝混凝土和预应力筋粘结的方法，可在边框柱内均匀布置1根或多根预应力筋，张拉预应力筋后在两端用锚具3固定，锚具3分为固定端锚具和张拉端锚具，分别固定在钢管混凝土边框柱的两端，压在垫板上。
所述垫板4在钢管混凝土边框柱两端，垫在锚具下面，其长宽尺寸均大于钢管的尺寸，并在垫板上预留预应力筋通过的孔洞。
所述组合墙体的水平分布钢筋5与钢管混凝土边框柱1连接；竖向分布钢筋6上端下端分别伸入上边框梁10和下边框梁或基础梁11中进行可靠的刚性连接。
所述组合墙体中的拉结钢筋7将墙板两侧的水平分布钢筋5和竖向分布钢筋6组成的钢筋网片拉结起来。
所述上边框梁10和下边框梁或基础梁11为钢筋混凝土梁，或为型钢混凝土梁，截面为矩形，混凝土现场浇筑。
一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙，制作顺序如下：
1)制作钢管、垫板(4)、上框架钢梁(8)和下框架钢梁(9)，在垫板(4)上预留穿过预应力筋的圆孔，将垫板(4)焊接在钢管的上下两端，将上框架钢梁(8)和下框架钢梁(9)分别焊接在两钢管柱之间的上部和下部，固定钢框架，确保浇筑时位置不会发生偏；
2)将预应力筋(2)套上波纹管，穿过钢管的内部，从垫板预留的孔洞穿出，并在下端用锚具(3)固定好；
3)绑扎混凝土下边框梁或基础梁(11)的钢筋，并将带有预应力筋的钢框架、剪力墙竖向分布钢筋(6)插入下边框梁或基础梁(11)的钢筋笼内，浇注下边框梁或基础梁(11)的混凝土，浇筑时保证预应力筋底部的锚具紧贴下部垫板，保持竖直，确保预应力筋下端处于锚固状态，混凝土养护固结后，使下边框梁或基础梁(11)与钢管混凝土边框、剪力墙竖向分布钢筋的底部实现可靠的刚性连接，预应力筋下部处于固定端；
4)制作水平钢筋(5)，并将水平钢筋与钢管混凝土柱焊接；用拉结钢筋(7)将钢板两侧的水平钢筋(5)和纵向钢筋(6)拉接起来；
5)制作上边框梁(10)，使其与钢管混凝土边框柱(1)及墙板竖向分布钢筋(6)进行可靠刚性连接；
6)在剪力墙墙板两侧通过水泥垫块留出混凝土保护层厚度，固定钢管混凝土边框柱中波纹管的位置，并使之保持垂直，在波纹管开口处将波纹管与预应力筋之间的缝隙进行封堵，之后支浇注混凝土用的模板；
7)浇筑钢管混凝土边框柱(1)、剪力墙墙板、上边框梁(10)的混凝土，浇筑过工程中放置预应力筋的波纹管中不能有任何混凝土，成型后脱模。
8)成型后，去掉波纹管与预应力筋之间的封堵材料，确保预应力筋的无粘结，在施工中可在张拉端预留施工洞，为张拉设备提供足够的施工空间，使用后张法将预应力筋张拉至设计预应力值，并用锚具(3)固定，空间形成一种可恢复的钢管混凝土边框组合剪力墙。
以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。