一种外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种新型的组合构件，属于结构工程技术领域，具体涉及一种外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，其适用于多高层建筑结构。
【背景技术】
[0002]在高层建筑的结构设计中，抗侧力体系的选择成为至关重要的因素。剪力墙是建筑中抵抗水平力的高效结构构件。从最早的砖石、砌体剪力墙，到钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙，是一个结构向着高强、轻质、高延性、高效施工发展的过程，也是满足建筑物日益高、大、复杂的结构功能需求的过程。钢筋混凝土剪力墙以整体性好、刚度大、侧向变形小以及抵抗风荷载及中小级别地震效果好和防火性能好的优点受到广大设计人员的青睐，但是其自身的缺点(比如刚度过大、延性较小、裂缝产生较早、受力后期以剪切破坏为主、震后很难修复等)严重制约了它的应用，同时钢筋混凝土剪力墙的尺寸和自重都比较大，占用了房屋宝贵的使用面积并且增加了结构基础的负担。一般形式的钢板剪力墙具有很多优点:延性和滞回性能均较好，滞回环稳定，耗能能力强，抗震性能优越；与钢筋混凝土剪力墙相比，钢板剪力墙的尺寸和自重都比较小，地震作用也小，节省了结构占用的空间并且降低了基础的负担；另外，钢板剪力墙减少了支模的工序，节省了混凝土凝结的时间，大大缩短了工期，加快了施工速度。但在实际应用中，为了充分发挥钢板的性能，保证滞回环饱满，使钢板剪力墙受力时能够发生纯剪切屈服破坏，通常需要在钢板剪力墙两侧设置足够的横向和纵向加劲肋，以保证钢板在屈服前不发生整体屈曲和局部屈曲，这大大增加了钢板剪力墙设计、制造和施工的复杂程度；此外，钢板剪力墙的耐火性能也相对较差，需要额外的防火措施，这也增加了造价。
[0003]在这种情况下，钢板混凝土组合剪力墙就以其自身的优点脱颖而出。组合钢板剪力墙可以弥补钢筋混凝土剪力墙延性差和钢板剪力墙易屈曲的缺点，取两种材料之长，满足建筑、结构功能一体化的需求和结构性能目标多元化的需求。由此可见，组合墙有着广阔的应用前景。
[0004]组合钢板剪力墙是由钢板和混凝土板组成的抗侧力构件，与钢板剪力墙相似，组合钢板墙往往比相同抗剪承载力的钢筋混凝土剪力墙抗剪刚度大，而其厚度和重量均有所减小，可以节省使用空间，并降低基础的费用和减小地震作用。组合墙的提出旨在利用钢板承载力高、延性好、施工快捷和混凝土板刚度大、抗火性能好的优点，两种材料取长补短，形成一种综合性能较优的构件形式。不仅如此，与薄钢板剪力墙得益于屈曲后的斜拉场效应相比，组合墙通过抑制钢板屈曲可以获得以下收益:显著提高其抗剪承载力；通过合理设计可以避免钢板和混凝土在小、中地震中受损，从而可以免去小、中地震后的维修成本；可以避免屈曲带来的巨大噪音，而这种噪音往往成为钢板剪力墙工程应用的一大障碍。
[0005]压型钢板混凝土组合剪力墙是由压型钢板和混凝土芯板组成的新型构件。压型钢板?混凝土组合剪力墙的使用旨在利用钢板承载力高、延性好、施工快捷和混凝土板刚度大、抗火性能好的优点，两种材料取长补短，形成一种性能较优的构件形式。但在目前的研究中，发现压型钢板的优势没有得以充分发挥。组合墙板中面板采用薄壁钢板，由于厚度较薄，其局部稳定承载能力不高，因此需要设置连接件或其它措施加强面板的约束，防止其发生平面外鼓曲。
【实用新型内容】
[0006]针对上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，保证组合墙具有较高的抗压承载力的同时，提高了其变形能力，并且简化了抗剪连接件的构造，提高材料利用率。
[0007]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案如下:一种外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，它由混凝土填充于两块相对设置的压型钢板中，该组合剪力墙中间隔焊接有多块与该组合剪力墙等长的薄钢板，压型钢板的两端分别焊接有钢柱，使该组合剪力墙形成周边封闭的结构；所述压型钢板为波形，薄钢板为等间距焊接；
[0008]进一步地，所述组合剪力墙由受约束的混凝土承受竖向荷载，所述组合剪力墙的上下焊接有钢梁。
[0009]进一步地，所述薄钢板为缀板，充当加劲肋和连接件的作用，可以承受横向剪力作用。
[0010]进一步地，所述组合剪力墙可嵌入其它组合结构中，组合形式多样，应用范围广。
[0011]本实用新型的有益效果:
[0012]1.在两片压型钢板的中间焊接薄钢板充当加劲肋和连接件的作用，闭合的压型钢板对混凝土有较强的约束作用，同时加劲肋的存在提高了压型钢板的稳定承载力，在保证组合墙具有较高的抗压承载力的同时，提高了其变形能力，并且简化了抗剪连接件的构造，提尚材料利用率。
[0013]2.本实用新型的外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙消除了已有压型钢板组合墙缺点，改善了结构的延性，此种组合墙本质上是一种减震措施，在吸收地震能量输入的同时，让组合墙先于柱屈服，将塑性变形限制在组合墙内，从而保证了上部结构的安全，是一种先进的设计理念；它能有效地减震，并且有稳定地滞回耗能性能，避免上部结构和基础破坏的同时，有效地减低了上部结构和下部基础的造价。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构剖视图；
[0015]图2是本实用新型的整体示意图。
[0016]其中，1-组合剪力墙、2-薄钢板、3-混凝土、4-压型钢板、5-钢柱、6_钢梁。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步描述。
[0018]河北省某市的写字楼，核心结构拟采用本实用新型的外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，墙厚2m，墙长11m。该外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙1，它由混凝土 3填充于两块相对设置的压型钢板4中，该组合剪力墙1中间隔焊接有多块与该组合剪力墙等长的薄钢板2，压型钢板4的两端分别焊接有钢柱5，使该组合剪力墙1形成周边封闭的结构；所述压型钢板4为波形，薄钢板2为等间距焊接。
[0019]其中，所述组合剪力墙1中有受约束的混凝土 3承受竖向荷载，所述组合剪力墙的1上下焊接有钢梁6 ;所述薄钢板2为缀板，充当加劲肋和连接件的作用，可以承受横向剪力作用；所述组合剪力墙1可嵌入其它组合结构中，组合形式多样，应用范围广；
[0020]组合墙弹塑性有限元模拟分析研究:
[0021]压型钢板组合墙在整个受力过程中钢板可能发生屈曲，从而和混凝土分离，这一问题的准确模拟在很大程度上决定了有限元分析结果的精确度。
[0022]本实用新型拟采用通用有限元分析软件ANSYS V10建模分析，为准确模拟组合墙的复杂的非线性受力性能:混凝土拟全部采用S0LID65三维实体单元；压型钢板采用SHELL181单元；抗剪连接件采用八节点六面体单元S0LID45建模分析。钢板和混凝土之间的各个接触面采用接触单元C0NTA173来模拟。
[0023]关于组合墙的承载力简化计算方法研究:
[0024]对压型钢组合剪力墙结构进行弹塑性时程分析，为了能够模拟墙体在弹塑性工作状态下的滞变规则，并且能在计算机程序中得以应用，需要选取一种简便易行的墙单元模型来模拟墙体进入塑性工作阶段的滞回性能，建立组合墙承载力简化计算方法并选取恢复力模型。拟引用一种可以进行组合墙弹塑性时程分析的宏观墙单元，并分析组成墙单元的各个组件的工作性能，通过试验拟合来建立墙单元内各个组件的恢复力曲线的数学模型模型；并和有限元分析结果、试验结果及采用Hossain方法计算的结果进行对比，验证该简化方法的正确性并加以改进。
[0025]本实用新型在两片压型钢板的中间焊接薄钢板充当加劲肋和连接件的作用。闭合的压型钢板对混凝土有较强的约束作用，同时加劲肋的存在提高了压型钢板的稳定承载力。在保证组合墙具有较高的抗压承载力的同时，提高了其变形能力。并且简化了抗剪连接件的构造，提尚材料利用率。
[0026]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，它由混凝土(3)填充于两块相对设置的压型钢板(4)中，其特征在于:该组合剪力墙(1)中间隔焊接有多块与该组合剪力墙(1)等长的薄钢板(2)，压型钢板(4)的两端分别焊接有钢柱(5)，使该组合剪力墙(1)形成周边封闭的结构；所述压型钢板(4)为波形，薄钢板(2)为等间距焊接。2.根据权利要求1所述的外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，其特征在于:所述组合剪力墙(1)由受约束的混凝土(3)承受竖向荷载，所述组合剪力墙(1)的上下焊接有钢梁出)。3.根据权利要求1或2所述的外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，其特征在于:所述薄钢板(2)为缀板。4.根据权利要求1所述的外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，其特征在于:所述组合剪力墙(1)可嵌入其它组合结构中。
【专利摘要】本实用新型涉及一种外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，它由混凝土填充于两块相对设置的压型钢板中，该组合剪力墙中间隔焊接有多块与该组合剪力墙等长的薄钢板，压型钢板的两端分别焊接有钢柱，使该组合剪力墙形成周边封闭的结构；所述压型钢板为波形，薄钢板为等间距焊接。本实用新型的外包多腔压型钢板内填混凝土组合剪力墙，在两片压型钢板的中间焊接薄钢板充当加劲肋和连接件的作用，闭合的压型钢板对混凝土有较强的约束作用，同时加劲肋的存在提高了压型钢板的稳定承载力，在保证组合墙具有较高的抗压承载力的同时，提高了其变形能力，并且简化了抗剪连接件的构造，提高材料利用率。
【IPC分类】C04B28/04, E04B2/56
【公开号】CN204960035
【申请号】CN201520757434
【发明人】司林军, 韩爱红, 陈贡联, 李晓克, 谢文玲, 赵山
【申请人】华北水利水电大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月29日