预留施工余量的钢连梁与混凝土剪力墙装配式连接结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于装配式组合结构连接技术领域，具体涉及型钢连梁与混凝土剪力墙新型组合体系。
【背景技术】
[0002]混凝土联肢墙结构形式是非常重要的结构形式，该种结构形式具有很好的刚度和延性。其中，钢连梁不仅构造简单，施工方便，而且可以提供很大的剪力，在地震作用下可以耗散大量能量，对结构起到很好的控制作用，因此相比于混凝土连梁就具有极大的优越性。
[0003]组合结构构件在安装定位时，由于混凝土浇筑时的各种不确定因素，使得构件之间的尺寸精度差，和预定尺寸存在较大差异，严重时会影响构件的安装。
[0004]混合联肢剪力墙在大震下耗能能力显著，但是地震过后由于连梁发生严重塑性变形使得结构无法继续使用，维修和更换都非常困难。
[0005]针对混合联肢剪力墙结构，节点区的刚度和承载力至关重要，刚度太低导致梁端无法有效传递内力，墙体之间耦合作用低，因而抵抗外荷载的能力降低。
[0006]已有混合联肢剪力墙在节点区的连接形式有多种多样，根据节点传力特性可分为刚接节点、铰接节点和半刚性节点三类。连接方式主要有直插式连接和端板锚筋连接等。
[0007]现有型钢梁与混凝土剪力墙连接体系存在一些缺点，例如:
[0008]1、传统的端板锚筋式节点刚度小，延性差，往复荷载作用下刚度和强度退化明显，只适用于对延性要求较低的低层建筑中。
[0009]2、直插式节点刚度虽然大、延性好，但是震后无法更换，结构无法得到有效修复。
[0010]3、上述两种连接体系无法满足震后变形严重的连梁可更换需求，无法延长结构寿命，特别是对于重要建筑耗能构件的可更换显得更加有意义，与此同时传统连接体系施工过程极其繁琐，剪力墙和连梁需要同时施工，对于构件的尺寸和定位要求较高，否则会出现安装不上的问题。另外钢筋绑扎、混凝土浇筑等问题都大大影响着联肢墙的施工进度，尤其在高层及超高层中，这种问题带来的弊端极其明显。
【发明内容】
[0011]本发明针对上述问题提出了一种新型的装配式连接体系，即采用端板和高强螺栓解决钢连梁与混凝土墙现场连接问题，并用垫板和长圆螺栓孔来解决由于制造误差导致构件轴向和横向误差较大，安装不上的问题。其主要技术思路阐述为:在混凝土剪力墙的暗柱区域内设置钢骨柱，钢骨柱与预留牛腿钢梁段的焊接在工厂内制作完成并运至施工现场；同时，在工厂内完成钢连梁的制作(含其端部连接板)，待施工现场含钢骨柱的混凝土剪力墙施工完成后，用高强螺栓将钢连梁两端端板和牛腿上的端板拼接，并通过垫板和长圆螺栓孔进行安装调节。这种装配式连接体系采用外伸端板和高强螺栓的拼接，端板中间插入垫板，其中垫板和与钢梁焊接端板开设两种方向长圆螺栓孔，以此大大提高了施工效率和安装准确度，同时也保证了钢连梁的快速可更换能力。
[0012]基于上述思路，本发明需要保护表征的技术方案为:
[0013]本发明提出的装配式连接体系，其特征在于，由混凝土剪力墙1、预埋于混凝土剪力墙中的型钢柱3、预留变截面牛腿梁段4、钢连梁7、端板9和开设两个方向长圆孔的垫板5组成；
[0014]所述预留牛腿梁段4的截面在墙肢外开始以一定比例缩进直到与钢连梁7截面相同；
[0015]所述端板9采用外伸式；
[0016]所述预留变截面牛腿梁段4与内埋于剪力墙中的钢骨柱3焊接，牛腿梁段4与钢连梁7端部分别焊接端板9，端板9之间内插垫板5使钢连梁7顶紧在牛腿梁段4之间，最后用高强螺栓8通过两个相反方向的斜45°长圆螺栓孔12将端板9和垫板5连接在一起；
[0017]垫板5沿正45°的方向开设长圆螺栓孔12，垫板5的平面尺寸小于端板9的尺寸；与钢连梁7焊接的端板9在相应位置沿负45°的方向开设长圆螺栓孔12 ;
[0018]所述钢连梁7试件以一定的负公差制作，预留施工余量，使试件长度稍短于牛腿钢梁段4之间的距离，而由所述负公差导致的端板9之间的间隙可以用内插垫板5填充。
[0019]综上技术方案，混凝土剪力墙中的钢骨柱与牛腿梁段采用焊缝连接，牛腿梁段和钢连梁通过端板和高强螺栓拼接而成，以梁端焊接的端板作为拼接构件，以高强螺栓作为紧固件。在现场安装或者更换钢连梁时，首先确定垫板数量保证钢连梁两端顶紧，其次滑动垫板以及微调钢连梁使端板和垫板上的螺栓孔对齐并允许螺栓穿入。最后拧紧高强螺栓完成安装。
[0020]垫板可以同时在钢连梁两端节点处添加，垫板厚度为Imm?1.5_，每侧端板数量不超过两块。
[0021]本发明保证钢连梁7的可更换性以及方便施工。
[0022]为了满足强节点弱构件的原则，保证钢连梁屈服时节点区仍保持弹性，本发明将牛腿梁段4设计为变截面，截面在墙肢处放大来提高截面的承载能力；端板9采用外伸式，以此增加尚强螺检8的数量，提尚端板9连接的承载力。
[0023]本发明的技术难点是构件的尺寸精度要求高，混凝土结构的误差对于钢构件的安装产生严重影响，有时会影响构件安装。这里安装误差包括钢连梁轴向误差和两侧对应端板的螺栓孔平面内误差，消除第一个误差方法是以一定负公差来制作试件(一般为2?3mm)，预留安装余量，保证试件只会短不会长，然后通过在构件两端的端板9中间分别插入垫板5来填充端板中的缝隙，使构件顶紧在梁段4之间再进行拼装；消除第二个误差的方法是制作垫板5时，在螺栓对应位置开设正45°长圆螺栓孔12，在与钢连梁7连接的端板9相应位置开设负45°长圆螺栓孔12，以此消除端板9上的螺栓孔在平面内两个方向上产生的误差，只要同侧端板9处相应螺栓孔位置可以穿过螺栓8即可连接。需要注意此时垫板5的平面尺寸应稍微小于端板9尺寸，以保证在调节垫板5位置以适应两边螺栓孔时，垫板5不会伸出端板9边缘。
[0024]上述暗柱内的钢骨柱3可以是H型截面。
[0025]上述变截面牛腿钢梁段4 一部分内埋于混凝土剪力墙I中，另一部分伸出墙外，夕卜伸的梁段截面从墙边缘缩进到与钢连梁7截面相同。
[0026]上述端板9之间的垫板5在螺栓布置处