本申请涉及装配式建筑领域,具体涉及一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙及生产方法。
背景技术:
1、装配式建筑经过十余年的大力发展,在国内已经取得了巨大的发展,但目前适用于地下的结构体系的寥寥可数,究其原因,装配式的建造方式是将多个预制构件拼装,而预制构件之间的拼装缝隙形成了防水薄弱区域,特别对于地下室外墙防水的要求更加严格。
2、与此同时,我们应该认识到,地下室剪力墙特别是地下室外剪力墙没有窗洞,模数简单,因此从这个角度出发,地下室的剪力墙更适合于工业化的生产与建造。近年来,采用两侧预制中部空腔位置现浇的叠合剪力墙正逐步成为装配式地下室外墙的唯一选择,这是因为空腔位置的整体现浇避免了预制构件相邻位置的防水薄弱区,同时也有利于钢板止水带的布设。
技术实现思路
1、本申请提供了一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙及生产方法;内置钢板不但作为主受力构件,焊接后可作为整体的钢板止水带相较于现浇结构防水性能更优秀,于此同时,钢板还作为外叶板的底模,生产无需采用反转机,避免了目前叠合剪力墙生产的效率低下和设备昂贵等问题。
2、对于地下室的剪力墙结构,特别是地下室外墙来讲,与地上剪力墙结构存在本质的不同,从场景来分析,地下室剪力墙一侧直接接触土壤,土壤中存在较为复杂的成分和较高的含水率,因此对地下室剪力墙结构首要解决的是与土壤接触的外侧防水、防腐蚀的性能要求;从尺寸来分析,地下室剪力墙相较于地上剪力墙结构,高度高、厚度大、重量大,因此对于地下室剪力墙结构,要考虑运输、吊装的安全性和便捷性,更要考虑成本;从受力来分析,地下室剪力墙属于典型的单向受弯构件,外侧承受土壤的侧压力,因此不同于地上剪力墙结构,地下室剪力墙外侧应着重考虑抗拉能力,而内侧着重考虑抗压能力。
3、本申请提供了一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙,包括:沿第一方向设置外叶板、第一钢板和内叶板,所述外叶板、第一钢板和内叶板平行间隔设置,通过型钢连接件连接外叶板、第一钢板和内叶板,第一钢板和内叶板之间形成空腔层;所述外叶板内设置外叶板钢筋网片,内叶板内设置内叶板钢筋网片,沿垂直于第一方向的第二方向分别为室外、外叶板、第一钢板、空腔层、内叶板、室内。
4、首先,采用叠合剪力墙也就是沿第一方向设置两侧预制结构,预制结构通过连接件连接,预制结构之间具备空腔层,使得在安装完毕后可以一次性现浇保障结构的整体性。由于外叶板直接与土壤接触,需要具备良好的防水、防腐蚀的性能,内叶板则需要具备良好抗压性能,而第一钢板则具备良好的抗拉性能,与此同时,在垂直于第一方向的两个型钢叠合剪力墙,通过第一钢板两侧的焊接,能够保障抗拉力学性能和足够的防水性能。
5、本申请提供的一个实施例,沿第二方向设置的型钢连接件,型钢连接件连接外叶板一侧设置若干第二钢板,所述第二钢板沿第一方向宽度减小;型钢连接件连接内叶板一侧设置若干第一锚钉,第一锚钉包括第一锚钉杆和第一锚钉帽,所述第一锚钉杆和第一锚钉帽为圆柱体或类圆柱体,第一锚钉帽直径大于第一锚钉杆。
6、根据试验,叠合剪力墙在正常使用工况下破坏为垂直于第一方向的抗剪破坏,通俗的来讲,就是在荷载作用下的最不利位置为外叶板和第一钢板、外叶板与型钢接连件以及内叶板与型钢连接件的交界面。为了有效的提高叠合剪力墙最不利位置的抗剪能力,增设第一锚钉和第二钢板。
7、本申请提供的一个实施例,第二钢板内嵌于外叶板,所述第一锚钉内嵌于内叶板。
8、本申请提供的一个实施例,型钢连接件包括上翼缘、下翼缘、实腹板和腹板孔,型钢连接件的实腹板由h型钢腹板沿第二方向锯齿形切割而成,所述h型钢腹板切割后的h型钢腹板齿端相互焊接为实腹板,所述h型钢腹板切割后的h型钢腹板齿侧围合形成腹板孔。
9、常规的叠合剪力墙采用立体桁架钢筋作为连接件,立体桁架钢筋本身的刚度有限,对于地下室外墙的厚度一般是地上剪力墙结构的2-3倍,在安全性、便捷性上立体桁架钢筋无法保障,但普通的型钢在成本上劣势巨大,正因为如此,在国内目前尚无较好的装配式地下室外墙结构案例。
10、本申请在传统型钢的基础上,由两类型钢切割后再错齿拼接,错齿拼接后型钢高度相较于错齿前增加了80%,由于型钢刚度与型钢高度为立方关系,因此,错齿拼接后型钢刚度为错齿拼接前的5.8倍左右。换句话说,在同等刚度要求下,只需要大约六分之一的材料就可以实现,大大减少的材料的成本。另外,腹板孔也为空腔层的混凝土浇筑流动和叠合楼板之间的附加钢筋布设提供了条件。
11、本申请提供的一个实施例,一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙的生产方法,主要包括两个生产区域,即钢结构加工区域和混凝土加工区域。
12、本申请提供的一个实施例,在钢结构加工区域,可以采用传统的人工切割和焊接,也可以采用机械臂的自动化切割和焊接,其中的步骤主要有:将型钢腹板锯齿形切割、将切割后的两侧型钢沿h型钢腹板齿端相互焊接为实腹板、在第一钢板上放置边模板并设置若干矩形孔、根据图纸将焊接后的型钢连接件焊接拼接或切割至指定长度。在钢结构加工区域,工人将型钢加工完毕后,通过吊车或其他运输设备转运至第二个生产区域,也就是混凝土加工区域。
13、本申请提供的一个实施例,所述的型钢优选为h型钢。
14、本申请提供的一个实施例,在混凝土加工区域,步骤主要有:在固定模台上放置边模板、根据图纸在边模板内放置内叶板钢筋和型钢连接件、在边模板内浇筑内叶板混凝土、在型钢连接件的上翼缘放置第一钢板,第二钢板穿过矩形孔,穿过后将第二钢板弯曲并与第一钢板焊接连接、在第一钢板上放置外叶板钢筋、在第一钢板上浇筑外叶板混凝土、拆除外模板。
15、本申请提供的一个实施例,第一钢板外侧设置与外叶板同厚度的第三钢板替代外模板,所述第三钢板材质为不锈钢。在第一钢板外侧焊接或螺栓连接第三钢板,采用了第三钢板后,外叶板的质量更有保障,另外在施工现场外叶板可内外两侧焊接,但是考虑到第三钢板会直接接触土壤,对第三钢板的材质要求较高。
16、本申请提供的一个实施例,内叶板混凝土重量配比按照kg/m3计:水泥420-460份、中砂110-132份、粉煤灰84-92份、硅灰42-50份,水230-270份。前文已叙述内叶板主要考虑抗压能力,因此在普通混凝土的基础上,提高了对砂的要求并增加了硅灰,可有效提高混凝土抗压能力同时成本增加不大。
17、本申请提供的一个实施例,外叶板混凝土重量配比按照kg/m3计:水泥450至510份、中砂105-125份、粉煤灰90-102份、矿粉0-180份,硅灰30-40份,减水剂18-20份、保塌剂12-15份,消泡剂0.2份,水120-130份、钢纤维0-144份。前文已叙述外叶板主要考虑抗拉、抗水、抗腐蚀的能力,钢纤维的主要作用为增加抗拉能力,而采用矿粉、减水剂、保塌剂和消泡剂可以有效减少混凝土的内部孔洞,从而提高抗水、抗腐蚀能力。
1.一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙,其特征在于,所述型钢连接件(3)包括上翼缘(14)、下翼缘(15)、实腹板(16)和腹板孔(17),所述型钢连接件(3)的实腹板(16)由h型钢腹板(18)沿第二方向锯齿形切割而成,所述h型钢腹板(18)切割后的h型钢腹板齿端(19)相互焊接为实腹板(16),所述h型钢腹板(18)切割后的h型钢腹板齿侧(20)围合形成腹板孔(17)。
3.一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙的生产方法,其特征在于,包括:
4.如权利要求3所述的一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙的生产方法,其特征在于,s3所述第一钢板外侧设置与外叶板同厚度的第三钢板替代外模板,所述第三钢板材质为不锈钢。
5.如权利要求3所述的一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙的生产方法,其特征在于,s7所述内叶板混凝土重量配比按照kg/m3计:水泥420-460份、中砂110-132份、粉煤灰84-92份、硅灰42-50份,水230-270份。
6.如权利要求3所述的一种适用于地下室的型钢叠合剪力墙的生产方法,其特征在于,s10所述外叶板混凝土重量配比按照kg/m3计:水泥450至510份、中砂105-125份、粉煤灰90-102份、矿粉0-180份,硅灰30-40份,减水剂18-20份、保塌剂12-15份,消泡剂0.2份,水120-130份、钢纤维0-144份。