钢板混凝土组合剪力墙
双钢板-混凝土组合剪力墙与钢梁连接节点综述
建筑技术 Construction & Decoration
建筑与装饰2020年2月中 195双钢板-混凝土组合剪力墙与钢梁连接节点综述陈琦合肥工业大学/土木与水利工程学院 安徽 合肥 230009摘 要 本文对双钢板-混凝土组合剪力墙与钢梁连接节点形式进行简要总结,对比分析各连接节点的特点,为今后墙梁节点设计工作提出建议。关键词 双钢板-混凝土组合剪力墙;墙梁节点;抗震性能;组合结构引言随着经济社会的快速发展,高层建筑越来越成为主流,有利于更大程度利用土地资源,而剪力墙结构作为高层建筑的重要受力体系,提高墙体承载力和变形耗能能力一直是国内外学者的研究焦点,近些年来,双钢板-混凝土组合剪力墙以其良好的抗震性能,越来越受到各界关注,国内外学者对于组合墙体构造措施的研究愈加成熟,但是在组合墙与钢梁连接节点方面的研究还不完善,墙梁节点设计是实现“强节点”的重要环节,直接影响到整体建筑的安全,因而,墙梁节点设计在双钢板-混凝土组合剪力墙体系中至关重要。1 混凝土剪力墙与钢梁连接节点1.1 预埋件节点预埋件在工程中钢结构与混凝土之间协同工作的常见方式,预埋件节点形式的主要内容为:钢板等预埋件的一侧与钢梁连接,另外一侧则与栓钉或锚筋焊接,整体浇筑在混凝土墙体内,已达到将钢梁内力传送到墙体,其中钢梁与预埋件之间可采用螺栓连接、焊接、栓焊连接,而埋件厚度以及栓钉锚筋的数量则是根据钢梁内力。此类节点的传力机理较为明确,但是此节点刚度较小,接近铰接节点,承载力较低,所需栓钉锚筋数量较多,钢板埋件的厚度较厚,另外,节点在反复荷载作用下会出现周围混凝土的压碎脱落,存在一定安全隐患。1.2 型钢钢骨节点为增强节点刚度和承载力,参考钢结构中梁柱、梁梁节点形式,提出型钢钢骨节点,其主要连接为:先在混凝土墙体边缘设置钢骨柱或钢骨梁,再与外部钢梁连接,其中钢骨柱与钢梁采用外伸牛腿,与钢梁可采用铰接和刚接两种方式,而钢骨梁则与钢梁之间直接用高强螺栓连接。此类节点的刚度和承载力较高,但钢梁与墙内部型钢的传力机理较为复杂,且节点在反复荷载作用下仍会出现周围混凝土的压碎脱落,存在一定安全隐患。2008年,戴绍斌等人[1]为研究钢梁与混凝土墙刚性节点在地震作用下受力特性,加工制作了3个足尺节点试件,对其进行拟静力试验,结果表明,此种刚接节点在反复荷载作用下具有良好的承载力和耗能能力,其中钢梁翼缘与端板的焊接质量直接影响节点受力,并建议尽量采取规格较大的高强螺栓,且端板厚度满足平面内强度和平面外稳定即可。2 双钢板-混凝土组合剪力墙与钢梁连接节点2.1 H型钢组合剪力墙与钢梁节点2014年,金天德等人[2-3]提出了一种组合型钢管混凝土墙与钢梁的刚接节点,以若干个H型钢纵向焊接成一字型组合墙体,钢梁则布置在端部H型钢的两翼缘板之间,钢梁端部采用翼缘扩宽的措施,将塑性铰外移,以实现“强节点、弱杆件”设计原则,另外,此节点传力直接明确,无须在墙体内部设置埋件和内隔板,可明显降低施工难度,制作方便。2.2 隔板节点与钢结构中梁柱节点类似,钢梁与钢板-混凝土组合剪力墙采用内隔板与外伸隔板两种形式,在组合墙体的端部腔体内设置隔板,将钢梁的内力传送到墙体。此节点的传力机理较为明确,但存在自身局限性,由于墙板通常较薄,隔板与之只能采用角焊缝连接,强度和变形能力较差,且组合墙体的厚度小,其内隔板尺寸受到限制,传力效果有所下降,另外,隔板的设置将不利于混凝土的浇筑,对混凝土受力性能产生影响。2.3 端板型节点2016年,李砚波等人[4]提出一种新型端板式节点,钢管束组合墙端部外贴端板,一侧采用横贴板与墙身钢板焊接,另一侧与钢梁栓焊连接,通过端板以达到良好传力效果,设计制作了3个端板型节点试件,在低周反复荷载下进行拟静力试验,对比分析得知:此节点具有良好的抗震性能,增加端板厚度有利于提升节点承载力,梁翼缘的加厚便于梁端塑性铰外移,以达到“强节点、弱杆件”设计准则。2.4 肋板型节点此节点在钢梁上下翼缘的两侧均设置横向肋板,已达到将钢梁内力直接通过肋板传送到组合墙体。2016年,陈志华等人[5]进行拟静力试验研究肋板型墙梁刚接节点的抗震性能,结果表明,该节点将塑性铰位置移至肋板末端,避开墙梁交界区域,大大改善节点的受力性能,其等效粘滞阻尼系数为传统混凝土节点的四倍,具有更高的延性和变形耗能能力。3 墙-梁节点设计的若干问题组合墙体与钢梁节点设计仍需要考虑以下问题:①“强节点”的设计准则,节点的高承载力和良好的变形耗能能力。②墙体内部的传力方式需考虑组合墙体的薄厚度条件,满足基本的构造要求。③剪力墙结构常用于高层建筑,节点外观造型是否影响使用效果,也是一大考虑因素。4 结束语本文对双钢板-混凝土组合剪力墙与钢梁连接节点形式进行简要总结,多种节点各具优点,在节点设计中应综合考虑。随着研究人员对连接节点的深入研究,墙梁节点将在形式、结构试验、承载力计算、数值模拟等方面得到进一步发展,也为未来的工程应用提供借鉴参考。参考文献[1] 戴绍斌,张亮权,黄俊.混合结构中钢梁与混凝土墙刚性节点的拟静力试验[J].武汉大学学报(工学版),2008,41(1):72-76.[2] 金天德.组合型钢管混凝土柱与钢梁的刚接节点[P].中国:102995758B,2014-09-24.[3] 金天德,叶再利.H型钢拼接组合钢管混凝土墙/柱构件协同工作性能分析[J].建筑结构学报,2015,(9):64-69.[4] 李砚波,曹晟,陈志华,等.钢管束混凝土组合墙-梁翼缘加强型节点抗震性能试验[J].天津大学学报,2016,49(z1):41-47.[5] 李杰,陈志华,张晓萌,等.无边缘构件钢管束剪力墙的墙梁节点抗震性能试验研究[J].振动与冲击,2016,35(21):159-165.
钢板-混凝土剪力墙研究现状
第34卷第21期 ・56・ 2 0 0 8年7月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECrURI Vo1.34 No.21 Ju1.20o8
文章编号:1009.6825(20o8)21.0056.02
钢板一混凝土剪力墙研究现状
冯战坤 薛治平
摘要:针对目前国内对钢板一混凝土剪力墙结构体系研究较少的现状,总结了国外的研究成果及在工程中的应用,分
析了钢板一混凝土剪力墙的结构特点和抗震性能特点,阐述了国内该剪力墙的发展前景。
关键词:钢板,混凝土,剪力墙,抗震性能
中图分类号: lJ398.9 文献标识码:A
O引言
钢骨混凝土,是由型钢、钢筋和混凝土结合成整体的一种结
构形式。它既有钢筋混凝土造价低,刚度大,防火性能好,施工方
便的优点,又有钢结构抗震性能好,承载能力大的优点。目前,国
内外对型钢混凝土梁、柱、梁柱节点的研究和分析已经比较成熟,
而对钢骨混凝土剪力墙的研究,比如抗震性能的研究,还很少见 诸文献。本文主要介绍国外对现浇钢板一混凝土剪力墙的结构
性能特点和抗震性能等方面的研究,由此可以给我国的钢骨混凝 土结构体系的研究提供借鉴。
1 结构形式与分类
钢筋混凝土剪力墙和钢板剪力墙都有各自的优点和缺点,将
二者进行合理的优势组合即形成了钢板—混凝土剪力墙。根据
混凝土墙板和钢板的组合位置以及钢板数量的不同,钢板一混凝
土剪力墙主要包括下面几类。
1.1 单侧钢板一混凝土剪力墙
单侧钢板一混凝土剪力墙是将钢板焊接固定在工字钢框架
内,再用栓钉将钢板和混凝土墙板锚接。相对于钢筋混凝土剪力
墙,单侧钢板一混凝土剪力墙具有厚度小、自重轻,在高层建筑中
可以有效增大建筑使用面积的优点。墙中钢板的存在可以使结
构具有很好的耗能能力,而混凝土墙板可以限制钢板局部屈曲;
同时这种形式的剪力墙可以采用预制的混凝土墙板,具有施工速
度快、安装方便的优点。这种剪力墙已经应用在抗震地区。 California大学的Astaneh-Asl和Zhao等对钢框架填充单侧钢
基于温度场的钢板-混凝土剪力墙开裂风险分析方法研究
基于温度场的钢板-混凝土剪力墙开裂风险分析方法研究
贾玮
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2024()4
【摘 要】为简化钢板-混凝土剪力墙采取分层浇筑方法下的温度应力分析过程,将有限元模拟结果与理论计算方法相结合求解温度应力。对某块钢板-混凝土剪力墙进行温度和应力监测,并基于ABAQUS通过二次开发编写Hetval和Film子程序,精确模拟不采取措施施工和采用分层浇筑办法下的混凝土水化放热温度场。结果表明,采取分层浇筑可降低混凝土最高温度和温度差,分层数量越多,温度降低越显著;根据有限元温度场结果得到理论计算所需的综合温差这一中间参数,进而求解混凝土温度应力。根据计算结果,当墙体分六层浇筑时,15 d龄期温度应力约为1.94 MPa,小于该龄期混凝土抗拉强度1.98 MPa,可以保证混凝土不开裂;与试验监测结果相比,误差约为2%,验证了该方法的可行性。
【总页数】5页(P84-87)
【作 者】贾玮
【作者单位】中铁十二局集团建筑安装工程有限公司;中铁十二局集团有限公司
【正文语种】中 文
【中图分类】TU398.9
【相关文献】 1.钢板混凝土组合剪力墙干燥开裂研究2.C60混合砂钢板剪力墙混凝土早期收缩开裂试验研究3.钢板-混凝土组合剪力墙混凝土开裂原因分析4.钢板-混凝土组合剪力墙开裂原因分析及防控措施5.基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法
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双层钢板内填混凝土组合剪力墙设计计算方法研究
【日自圆圈 建筑结构
双层钢板内填混凝土组合剪力墙设计计算方法研究
0引言 摘要:我国目前尚无专门针对双层钢板内填混凝土组合剪力墙设计的计算规范,本文基于此种新型组合剪力墙在电厂中的实际应
用背景以及电厂结构墙体的受力特点,提出了双层钢板内填混凝土组合剪力墙在复杂受力状态下的计算方法,并采用美国混凝土规范
ACI 349的承载力计算公式和有限元模拟,对计算方法作了进一步的验证。研究表明,该计算方法具有良好的精度,可应用于工程实践。
关键词:组合剪力墙;有限单元法;结构设计
随着国民经济的发展及城市化进程的加快,建筑领域中的新型结构形式
大量涌现。作为主要抗力构件的墙体,其结构形式由最初的砖石砌体墙,到大
量应用的钢筋混凝士剪力墙,再到新型的钢板剪力墙及钢板一混凝土组合剪
力墙【】 。钢板与混凝土墙板用抗剪连接件组合在一起协同工作即组合剪力
墙,一般可分为钢板外包混凝土剪力墙(图1(a))和混凝土外包钢板剪力墙两
种,前者钢板在里面,后者钢板在外面。后者又可分为双层钢板内填混凝土组
合剪力墙(图l(b))和单侧钢板一混凝土组合剪力墙(图1(c))两种。组合剪力墙
能够发挥钢材和混凝土的各自优点,在平面内荷载作用下,混凝土的存在可
以抑制钢板的受压屈曲,使钢板更好地发挥强度作用;而对于双层钢板内填
混凝土组合剪力墙,钢板的存在可以为施工阶段混凝土浇筑提供永久性模板
支护,缩短了施工工期。国内外对组合剪力墙尤其是双层钢板内填混凝土组
合剪力墙的受力机理、破坏模式、结构性能等进行了许多研究 ,研究表明,
合理设计的组合剪力墙具有较高的承载力、良好的延性性能以及一定的经济
性,适用于抗震要求较高的结构。
目前,双层钢板内填混凝土组合剪力墙已在一些电厂中开始应用,相对
于普通民用建筑,电厂的结构墙体除主要承受平面内荷载(平面内剪力、平面
内弯矩和竖向轴力)作用外,还需考虑显著的平面外荷载(平面外剪力和平面
不同轴压比钢板-混凝土组合剪力墙的有限元分析
第34卷第6期 VoI_34 No.6 2013 青岛理工大学学报
Journal of Qingdao Technological University
不同轴压比钢板一混凝土组合剪力墙的有限元分析
宋文清 ,于_德湖 ,张同波
(1.青岛理工大学土木工程学院,青岛266033;2.青建集团股份公司,青岛266071)
摘要:钢板一混凝土组合剪力墙是一种适用于高层建筑结构的新型抗侧力体系.选择合适的混凝土和钢材本 构模型,利用ABAQUS有限元软件对单调荷载作用下的钢板一混凝土组合剪力墙进行有限元模拟.模拟结果 表明墙体所受的竖向轴压力有利于提高其水平抗剪承载力;轴压比较小时,墙体水平抗剪承载力随轴压比增 大而有所提高,但轴压比过大时,水平抗剪承载力又随之降低,轴压比在0.3~O.5之间时,墙体的水平抗剪承 载力最大;竖向轴压力对墙体水平抗剪承载力的提高幅度最大为(,cA +厂vA。)的4 左右.另外,轴压比越 大,墙体的变形能力、延性都越差. 关键词:钢板一混凝土组合剪力墙;有限元分析;轴压比 中图分类号:TU973.1 文献标志码:A 文章编号:1673—4602(2013)06—0107—06
Finite element analysis of steel plate。。reinforced concrete composite
shear walls with different axial compression ratios
SONG Wen-qing ,YU De-hu ,ZHANG Tong—bo。
(1.School of Civil Engineering,Qingdao Technological University,Qingdao 266033,China; 2.Qingjian Group Co.,Ltd.,Qingdao 266071,China)
Abstract:Steel plate—reinforced concrete composite shear wall iS a new kind of anti—latera1
钢板混凝土组合剪力墙
引言概述:
钢板混凝土组合剪力墙是一种结构形式,通过将钢板和混凝土
进行组合,旨在提高结构的抗震性能和承载能力。本文将深入探讨
钢板混凝土组合剪力墙的设计原理、施工技术以及在实际工程中的
应用。
正文内容:
1.设计原理
1.1钢板与混凝土间的相互作用
1.2剪力墙的作用机理
1.3设计参数及相关规范要求
1.4结构布局及构造形式
1.5钢板混凝土组合剪力墙与传统剪力墙的对比
2.施工技术
2.1钢板和混凝土的材料选用与预处理
2.2钢板与混凝土的连接方式
2.3填充材料的选择及施工工艺
2.4各个施工环节的控制要点
2.5施工中的质量控制与验收标准
3.工程应用3.1钢板混凝土组合剪力墙的适用范围
3.2工程案例分析
3.3钢板混凝土组合剪力墙在抗震设计中的优势
3.4应用注意事项及典型问题解决方案
3.5发展趋势及未来应用前景
4.小点1
4.1组合剪力墙的构造形式
4.2钢板与混凝土的相互作用机理
4.3设计参数的选取方法
4.4施工工艺及注意事项
4.5结构的抗震性能及理论分析方法
5.小点2
5.1钢板与混凝土的连接方式及材料特性
5.2施工前的准备工作及预处理措施
5.3钢板及填充材料的选用与施工工艺
5.4施工中的质量控制与验收标准
5.5施工中遇到的常见问题及解决方案
6.小点3
6.1钢板混凝土组合剪力墙的适用范围与工程案例6.2钢板混凝土组合剪力墙在抗震设计中的优势
6.3设计与施工中的注意事项及常见问题解决方案
6.4钢板混凝土组合剪力墙的发展趋势与前景
6.5钢板混凝土组合剪力墙与其他结构形式的对比总结:
钢板混凝土组合剪力墙作为一种新型结构形式,在抗震性能和
承载能力方面具有独特优势。通过深入研究其设计原理、施工技术
和工程应用,可以进一步推动其在实际工程中的广泛应用。在未
来,钢板混凝土组合剪力墙有望成为建筑结构设计的重要组成部
分,为工程的安全性和可靠性提供有力支撑。
高层建筑钢板-混凝土组合剪力墙研究综述
高层建筑钢板 -混凝土组合剪力墙研究综述
37250119770802**** 山东省聊城市252000
摘要:剪力墙作为高层建筑的主要抗侧力构件,具备整体性好、侧向刚度大、抗风性能和防火性能好等优点,在高层建筑中得到了广泛的应用。但随着建筑高度的逐渐增高,其底部剪力墙受到竖向荷载作用也逐步提高,若仍使用传统的剪力墙的结构形式,不仅导致建筑物整体的成本提高和建筑可用范围减小,而且还增加了建筑物整体的自重、降低其延性。
关键词:高层建筑钢板;混凝土组合;剪力墙研究
一、钢板-混凝土组合剪力墙研究进展
钢板-混凝土组合剪力墙的研究可追溯到钢板和混凝土组合构件,考虑到建筑防火的要求,施工过程中对钢梁的外部浇筑混凝土,形成钢板-混凝土组合构件。1973年,工程人员在高层建筑的剪力墙设计中首次使用钢板-混凝土的组合构件设计理念,并进行了一系列试验研究。由于钢板-混凝土组合剪力墙可以将钢板和混凝土有效结合起来并使其共同受力,使其抗震性能、承载能力和耐火性能都得到了一定的提高,因此深入研究钢板-混凝土组合剪力墙具有重要的现实意义。
(一)单侧钢板-混凝土组合剪力墙
1970年,日本钢铁公司Nippoon Steel Building高层建筑中最早应用单侧钢板混凝土组合剪力墙,其墙体厚度更小,并能够有效提高自身的承载能力和延性,在高层建筑的剪力墙工程应用中被广泛使用。
2002年,工程人员对单侧钢板混凝土组合剪力墙进行试验研究分析,并介绍了美国规范中对这种组合剪力墙的设计规定,指出了在此规范中,单侧钢板剪力墙只考虑钢板的贡献,并未考虑混凝土墙板的受力作用,设计方法偏于保守。单侧钢板-混凝土剪力墙具有构造简单、用钢量少、施工简便、成本低等优点,在高层建筑中得到了广泛应用,但外侧钢板长期暴露在外部环境,容易造成钢板的锈蚀,并且发生火灾时钢板承载力会显著降低,严重影响其力学性能,因此在实际应用过程中需要对外侧钢板进行防腐和防火处理。
钢板与混凝土组合剪力墙施工工法
钢板与混凝土组合剪力墙施工工法
一、前言钢板与混凝土组合剪力墙施工工法是在建筑工程领域中常用的一种结构加固和增加承载力的方法。通过在混凝土墙体中内置钢板,可以增加墙体的受力性能,提高墙体的承载能力和抗震性能。本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例等方面的内容。
二、工法特点钢板与混凝土组合剪力墙施工工法具有以下几个特点:1. 结构灵活:该工法可根据具体工程需要调整钢板与混凝土墙体的比例和布置方式,灵活应对不同的工程要求。2. 施工简便:相较于传统的剪力墙施工工法,钢板与混凝土组合剪力墙施工工法施工过程更加简便和高效。3. 施工周期短:由于采用了预制钢板与混凝土墙体结合的方式,施工周期较短,可大幅度缩短项目的工期。4. 墙体性能优越:通过使用钢板与混凝土组合剪力墙施工工法,墙体的抗震性能和承载能力可以得到显著提高。5. 可持续发展:该工法采用了环保的材料,符合可持续发展的理念,对环境友好。
三、适应范围钢板与混凝土组合剪力墙施工工法广泛适用于各种建筑工程中,特别适用于需要加固、改造或提高抗震性能的旧建筑和低强度墙体。此外,该工法还适用于一些既需要保持原有建筑特点,又需要提升结构性能的工程项目。
四、工艺原理钢板与混凝土组合剪力墙施工工法是基于如下的工艺原理:通过预先制作好的钢板与混凝土墙体相结合,利用预埋钢板的高抗拉强度和混凝土的高抗压强度,形成一体化的墙体结构。这种结构下的墙体受力均匀,抗震能力显著提高。
五、施工工艺钢板与混凝土组合剪力墙施工工艺包括以下几个阶段:1. 准备工作:包括施工图纸的编制、材料的采购、机具设备的调配等。2. 基础施工:施工人员首先在地基上进行基础的制作工作,确保墙体的稳定支撑。3. 混凝土浇筑:使用钢板作为混凝土的模板,在分层浇筑的过程中,将钢板与混凝土相互结合。4. 钢板安装:施工人员根据设计要求,将预制好的钢板固定在混凝土墙体内部。5. 后续处理:施工完成后,进行一些细节处理工作,如墙体表面的光滑和涂刷防腐漆等。
钢板混凝土剪力墙施工工法
目 录
一、海南省工程建设工法申报表 .............................................................................................. 3
二、钢板混凝土剪力墙施工工法 ............................................................................................ 11
三、企业级批准文件 ................................................................................................................ 23
四、工法应用和效益证明 ........................................................................................................ 26
五、科技部门出具的科技查新报告 ....................................................................................... 30
六、反映工法实际施工的照片 ................................................................................................ 36
填 写 说 明
1.“申报单位”栏:应为工法的主要完成单位。
2.“主要完成单位”栏:完成单位不得超过2个,完成单位之间不存在上下级或控股关系。并应当与“主要完成单位意见”栏中的签章一致。
3.“通讯地址”及“联系人”:指申报单位的地址和联系人。
双钢板-混凝土组合剪力墙压弯承载力数值模型及简化计算公式
双钢板-混凝土组合剪力墙压弯承载力数值模型及简化计算公式
双钢板-混凝土组合剪力墙是一种新型的抗侧力结构,具有承载力高、刚度大、构造简单等优点,适用于地震区的建筑结构。为了便于设计和计算,可以建立双钢板-混凝土组合剪力墙的数值模型,并基于模型提出简化计算公式。
具体的步骤如下:
1. 利用有限元分析软件,建立双钢板-混凝土组合剪力墙的数值模型。模型中需要考虑钢板、混凝土、锚固区等细部构件的受力情况,以及各个构件之间的相互作用。
2. 基于数值模型,进行双钢板-混凝土组合剪力墙的压弯承载力计算。计算中需要考虑组合剪力墙的截面特性、混凝土强度等级、钢板厚度、锚固区强度等因素。
3. 基于数值模型的计算结果,提出双钢板-混凝土组合剪力墙压弯承载力的简化计算公式。简化计算公式可以考虑一些主要的影响因素,如截面宽度、高度、混凝土强度等级、钢板厚度、锚固区强度等。
需要注意的是,双钢板-混凝土组合剪力墙的压弯承载力受到多种因素的影响,包括截面特性、混凝土强度等级、钢板厚度、锚固区强度等。因此,在具体的应用中,需要根据实际情况进行综合考虑,并对简化计算公式进行调整和修正,以确保计算结果的准确性和可靠性。
