开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙及施工方法与流程

本发明涉及开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙加固非延性钢筋混凝土框架及其施工方法，属于施工技术领域。

背景技术：

我国既有建筑的主要结构形式之一为钢筋混凝土结构，相当一部分存在轴压比较大、体积配箍率较低，延性和耗能能力不足的现象，将这种结构称为“非延性钢筋混凝土框架结构”。非延性钢筋混凝土框架是指设计过程中仅考虑了结构自身的竖向荷载和风荷载，而未考虑抗震设计要求的延性较差的钢筋混凝土框架结构。研究表明，由于延性和能量耗散能力较差，非延性钢筋混凝土框架结构在遭受未来可能的强地震动作用时，可能出现严重破坏甚至倒塌的风险。因此，国内外的许多学者致力于提高非延性rc框架的抗震性能。

传统形式上，桁架式压型钢板将压型钢板和桁架焊接在一起，但由于在水平荷载反复作用下，焊接接头的焊缝及热影响区发生断裂，致使结构整体传力发生改变，最终导致强度破坏。由于焊接技术和工艺方面的原因，焊接易产生残余应力和残余变形，对受压构件的局部稳定有影响，构件制作和结构安装过程中出现质量不符合要求等现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种非延性钢筋混凝土框架加固方法，解决传统桁架式压型钢板焊接连接产生的焊接缺陷，由于大开间整体刚度小，需设置支撑的问题，提高非延性钢筋混凝土框架结构的强度和耗能能力。实现施工简便，减小施工周期和人工的需求。

为了解决上述问题，本发明提供一种开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙，包括两片压型钢板，两片所述压型钢板之间设置方钢管桁架，所述方钢管桁架包括弦杆和腹杆，所述压型钢板包含有若干个波峰位置，所述方钢管桁架内部开设有孔洞，所述孔洞与压型钢板的所述波峰位置相对应，所述剪力墙安装于框架梁和框架柱之间，所述剪力墙与框架柱之间留有缝隙。

更进一步地，所述缝隙的宽度为10mm。

更进一步地，所述框架梁外包设有若干横向箍板。

更进一步地，所述在剪力墙与框架梁的连接处，压型钢板的水平截面比方钢管桁架的水平截面高100mm。

更进一步地，还包括纵向角钢，所述纵向角钢与横向箍板通过焊接连接，两片压型钢板与纵向角钢采用高强螺栓连接，两片压型钢板与方钢管桁架的弦杆采用高强螺栓连接。

本发明还提供一种开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙的施工方法，包括如下步骤：

1)剪力墙的墙板包括两片压型钢板，在两片压型钢板对称位置预先打孔；

2)将方钢管桁架的弦杆与两片压型钢板对应位置预先打孔，在方钢管桁架内部开设孔洞；

3)压型钢板和方钢管桁架的上、下弦杆在两对称孔之间采用高强螺栓连接，方钢管桁架的腹杆起到斜向支撑的作用；

4)剪力墙与两框架柱之间留有缝隙；

5)在剪力墙与框架梁的连接处，压型钢板水平截面高出方钢管桁架水平截面100mm；

6)采用外包钢技术，沿梁长布置纵向角钢，隔段分布横向箍板，剪力墙与纵向角钢通过高强螺栓相连接。

7.根据权利要求6所述的开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙的施工方法，其特征在于：所述步骤6)中的外包钢技术包括如下步骤：

6-1)表面处理：对框架梁表面进行打磨处理至粗糙并露出混凝土本色；对横向箍板打磨至金属光泽，并沿受力方向打磨出纹路；

6-2)配胶：结构胶采用yzj-3型结构胶，有a级与b级两种胶体，按照a级∶b级＝4∶1的比例配置，将胶放在同一容器内搅拌，搅拌时按同一方向搅拌，搅拌约8min至色泽均匀为止；

6-3)注胶：采用压力注胶；将已经配置好的结构胶放在专用注胶器中，注胶器一端与最下面的注胶口连接，另一端与气泵连接，打开气泵用气泵的气压力将注胶器中的胶注入，直到上面的注胶口出胶为止，断开与注胶口连接，将这一注胶口封堵，将注胶器一端与出胶的那一个注胶口连接注胶，依次向下直到注胶完为止；

6-4)固化：常温下，固化时间不少于72h；

6-5)检验：查看横向箍板周边是否有漏胶，观察胶液的色泽、硬化程度，并击钢板检验钢板的有效粘结面积，不密实区补钻注胶孔进行补注；

6-6)横向箍板与纵向角钢进行焊接。

本发明的开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙及施工方法具有如下有益效果：

(1)本发明专利采用高强螺栓连接方钢管桁架与压型钢板，有效避免了焊点脱挥。即由于桁架弯角处与压型钢板接触面积小，从而因电阻电焊时有效焊接面积小导致焊点强度不够，这种强度不够的焊点很容易造成桁架抵达现场之后，出现桁架与压型钢板脱焊的现象；有效避免焊点穿透，即由于压型钢板过薄，这种薄板在工厂焊接过程中很容易被焊穿，从而降低剪力墙的抗剪性能；

(3)压型钢板内部设置方钢管桁架加强件，两侧翼缘与压型钢板共同作用，增强了压型钢板剪力墙的刚度，桁架中部的腹杆提高了抵抗水平剪力的能力，内部洞口与压型钢板波峰处相对应，本发明结合压型钢板波峰处增加面外刚度的特性，将方钢管桁架在压型钢板波峰的对应点开洞，既满足既有刚度和强度的要求，也可以节省大量钢材；与普通压型钢板相比，开洞方钢管桁架压型钢板凭借其独特的构造，在结构方面，刚度大，节约材料，普通压型钢板通过其截面的凹凸形成刚度，但是受到其厚度的限制，刚度是比较有限的，在受力过程中，压型钢板承受水平荷载，大开间需要设置相应的支撑。

(4)外包钢技术具有实用、施工快和造价低等优点，在作为连接件的同时还能够有效提高既有钢筋混凝土梁的抗弯承载力和抗剪承载力；

(5)开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙屈曲后将产生很大的斜向拉力作用于周边框架梁、柱构件上，柱子要承担由此产生的横向拉力，从而在柱子中产生相应的附加弯曲应力。为了避免墙板屈曲后对柱子的不利影响，本发明提出方钢管桁架压型钢板剪力墙只与框架梁相连，而与框架柱留有间隙。

附图说明

图1是本发明的开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙的整体结构示意图；

图2是图1中沿a-a线的剖面结构图；

图3是在方钢管桁架内部开设孔洞示意图。

图中标记：1、压型钢板；2、方钢管桁架；3、弦杆；4、高强螺栓；5、框架柱；6、缝隙；7、框架梁；8、纵向角钢；9、横向箍板；10、腹杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙，包括两片压型钢板1、方钢管桁架2，两片压型钢板1和方钢管桁架2的弦杆3采用高强螺栓4连接，框架梁7外包横向箍板9，纵向角钢8与横向箍板9通过焊接连接，两片压型钢板1与纵向角钢8采用高强螺栓4连接，方钢管桁架压型钢板剪力墙与框架柱5留有缝隙6。

本发明开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙的施工方法如下：

(1)所述墙板包括两片压型钢板1，在两片压型钢板对称位置预先打孔；

(2)所述方钢管桁架2，将方钢管桁架的弦杆3与两片压型钢板1对应位置预先打孔，在方钢管桁架内部开设洞口，如图3所示；

(3)压型钢板1和方钢管桁架2上、下弦杆3在两对称孔之间采用高强螺栓4连接，方钢管桁架腹杆10起到斜向支撑的作用；

(4)方钢管桁架压型钢板剪力墙与两框架柱5之间留有缝隙6为为10mm；

(5)为便于与框架梁7连接，在方钢管桁架压型钢板剪力墙与框架梁7连接处，压型钢板1水平截面高出方钢管桁架2水平截面100mm；

(6)采用外包钢技术，沿梁长布置纵向角钢8，隔段分布横向箍板9，方钢管桁架压型钢板剪力墙与角钢通过高强螺栓相连接。

(7)所述方钢管桁架压型钢板剪力墙加固非延性钢筋混凝土框架的受力机理：

非延性钢筋混凝土框架由于强度、延性、刚度不足需要，需要进行抗震加固；方钢管桁架2各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对弦杆3和腹杆10的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡；通过合理布置腹杆10，能够将剪力逐步传递给压型钢板剪力墙1；

(8)所述开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙加固非延性钢筋混凝土框架及其施工方法中外包钢技术包括如下步骤：

1)表面处理：为使混凝土梁7表面与钢板很好地粘结在一起，对梁7表面用角磨机以钢丝刷进行打磨处理至粗糙并露出混凝土本色。对横向箍板9用角磨机以砂轮片打磨至金属光泽，并沿受力方向打磨出纹路；

2)配胶：结构胶采用的是yzj-3型结构胶，有a级与b级两种胶体，按照a级∶b级＝4∶1的比例配置，将胶放在同一容器内搅拌，搅拌时按同一方向搅拌，搅拌约8min至色泽均匀为止；

3)注胶：为了使胶能填满钢板与混凝土面之间的空间，采用压力注胶。将已经配置好的结构胶放在专用注胶器中，注胶器一端与最下面的注胶口连接，另一端与气泵连接，打开气泵用气泵的气压力将注胶器中的胶注入，直到上面的注胶口出胶为止，断开与注胶口连接，将这一注胶口封堵，将注胶器一端与出胶的那一个注胶口连接注胶，依次下去直到注胶完为止；

4)固化：注胶完后最初几小时应注意检查是否有留胶现象，以防脱胶；常温下，固化时间不少于72h；

5)检验：先查看横向箍板9周边是否有漏胶，观察胶液的色泽、硬化程度，并以小锤敲击钢板检验钢板的有效粘结面积，不密实区可补钻注胶孔进行补注。

6)横向箍板9与纵向角钢8进行焊接。

综上所述，本发明提出了一种加固非延性钢筋混凝土框架及其施工方法，对于非延性钢筋混凝土框架结构，开洞方钢管桁架压型钢板剪力墙是一种新型的加固方法，是在压型钢板剪力墙及平钢板组合剪力墙的基础上发展起来的一种新型结构构件，具有截面尺寸小，抗侧刚度大，抗震性能高等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。