一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法

1.本发明属于异形剪力墙技术领域，具体涉及一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法。


背景技术：

2.装配式建筑具有施工效率高、污染小、工业化程度高等优点近年来越来越得到业界的重视，而剪力墙结构广泛的应用在住宅建筑中，国内外学者对于装配式剪力墙结构体系进行了深入研究。装配式剪力墙结构水平接缝和竖向接缝处连接性能是影响装配式剪力墙结构整体性能好坏的重要因素，接缝连接方式按施工作业方式可以分为湿式连接和干式连接两种。湿式连接是目前研究应用最多的方式，以现浇连接和套筒连接为主，现浇连接构造复杂、钢筋密集，套筒连接钢筋不易对接，套筒过大易造成混凝土保护层厚度过小，这些湿式连接方式仍存在一定的湿作业，不便于施工，未能充分发挥装配式结构的优势；干式连接以预埋钢筋或钢构件焊接为主，但现场焊接工作量大，整体质量难以保证，需要专业人员进行焊接。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，以解决背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，包括预制墙体、墙身端部预埋套管、外伸型钢槽型翼缘、高强螺栓及连接钢盖板，具体步骤如下：
5.步骤一：制作墙体钢筋骨架，钢筋切断和弯曲采用切割机和弯箍机进行，预制墙体中的竖向分布钢筋、水平分布钢筋、拉结筋、边缘加强部位钢筋按结构实际受力选取，构造要求应符合抗震规范、地区标准，分布钢筋应保证足够的锚固长度，钢筋制作完成后，对墙身钢筋进行绑扎形成墙身钢筋骨架；
6.步骤二：加工预埋套管，包括普通预制墙体的预埋套管加工或异形预制墙体的预埋套管加工；
7.步骤三：加工外伸型钢，外伸型钢包括外伸型钢腹板及外伸型钢槽型翼缘，加工完成后在型钢腹板及外伸型钢槽型翼缘部分进行开孔，具体孔洞数量按设计要求确定；
8.步骤四：制作整体结构骨架，将步骤二中制作完成的预埋套管固定于步骤一的墙身骨架端部相应位置，预制墙体分布的墙身钢筋底部与预埋套管两侧进行焊接锚固；
9.步骤五：加工连接钢盖板及高强螺栓，确定连接钢盖板数量、形式，连接钢盖板按照外伸型钢开孔大小、位置和数量进行开孔，按照高强螺栓连接规范标准完成所需高强螺栓制作准备；
10.步骤六：浇筑混凝土，根据步骤四制作完成的整体结构骨架制作模板，并将整体结构骨架放入模板中进行混凝土的浇筑；
11.步骤七：拼接，包括普通预制墙体的拼接或异形预制墙体的拼接。
12.优选的，步骤二中普通预制墙体的预埋套管加工包括预埋套管是由槽形钢框及栓钉形成整体预埋构件，槽形钢框通过3块钢板焊接形成，栓钉双排、均匀分布并焊接于槽形钢框两侧板上。
13.优选的，步骤二中异形预制墙体的预埋套管加工包括预埋套管是由槽形钢框及预埋栓钉形成整体预埋构件，槽形钢框通过3块钢板焊接形成，异形预制墙体三肢交汇处焊接x形加强肋，栓钉双排、均匀分布并焊接于槽形钢框两侧板上。
14.优选的，步骤三中开孔直径比高强螺栓直径大1mm。
15.优选的，步骤三中开孔直径比高强螺栓直径大2mm。
16.优选的，步骤七中普通预制墙体的拼接具体为先将底部预制墙体进行固定定位，之后对另一个预制墙体进行定位，竖向接缝采用连接钢盖板和高强螺栓进行外伸型钢腹板和外伸型钢槽型翼缘部位连接，用扭矩扳手为高强螺栓施加预定预紧力，对盖板接缝处进行间断焊接，焊接率保证在50％以上，完成底部墙体安装。
17.待上述两片预制墙体对正后，采用高强螺栓和连接钢盖板进行水平接缝处的连接，为高强螺栓施加预紧力，对盖板接缝处间断焊接，最后进行第三块预制墙体的安装，然后进行最后一块的对正，对正后，重复上述前两块预制墙体的安装步骤，完成水平接缝和竖向接缝处的连接，即完成预制墙体间水平接缝和竖向接缝连接。
18.优选的，步骤七中异形预制墙体的拼接具体为将上下两部分制作好的异形预埋墙体大致对正后，使用高强螺栓将上下两部分预制墙体的外伸槽型翼缘对正连接。
19.使用连接钢盖板和高强螺栓进行外伸型钢腹板连接，用扭矩扳手为高强螺栓施加预定预紧力，对连接钢盖板接缝处进行间断焊接，焊接率保证在50％以上，完成异形预制墙体安装。
20.本发明的技术效果和优点：相比于装配式预埋墙体中常采用的湿式连接方式而言，本发明预制程度高，所有构件可以在工厂预制完成，现场无需湿作业，符合绿色发展理念，连接部位构造简单，方便预制墙体运输，现场施工效率高，宽度较大的槽形翼缘也方便墙体间对正装配，预埋套管整体性好，其上部焊接双排均匀分布栓钉，增强了预埋构件与混凝土墙体间粘结力，保证连接强度。
21.总体而言，该连接方式具有较高强度、较好的延性和耗能性能，符合强连接设计原则，且连接区域破坏后易修复和更换；
22.并且连接区域采用螺栓连接可以保证连接具有较高强度的同时还具有较好的延性和耗能能力，在地震作用下连接部位发生破坏后也方便进行修复和更换，宽度较大的槽形翼缘也方便墙体间对正装配。预埋套管整体性好，其上部焊接双排均匀分布栓钉，增强了预埋构件与混凝土墙体间粘结力，保证连接强度。
附图说明
23.图1为本发明的装配式异形剪力墙对齐完成示意图；
24.图2为本发明的装配式异形剪力墙装配效果图；
25.图3为本发明的墙身钢筋立体图；
26.图4为本发明的装配式异形剪力墙单肢截面；
27.图5为本发明的第二状态一字型连接结构示意图。
28.图中：1、预制墙体；2、槽型钢框；3、外伸型钢腹板；4、外伸型钢槽型翼缘；5、高强螺栓；6、栓钉；7、墙身钢筋；8、连接钢盖板；9、连接盖板间断焊接。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本发明提供了如图中所示的一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，包括预制墙体1、墙身端部预埋套管、外伸型钢槽型翼缘4、高强螺栓5及连接钢盖板8，具体步骤如下：
31.步骤一：制作墙体钢筋骨架，钢筋切断和弯曲采用切割机和弯箍机进行，预制墙体1中的竖向分布钢筋、水平分布钢筋、拉结筋、边缘加强部位钢筋按结构实际受力选取，构造要求应符合抗震规范、地区标准，分布钢筋应保证足够的锚固长度，钢筋制作完成后，对墙身钢筋7进行绑扎形成墙身钢筋骨架；
32.步骤二：加工预埋套管，包括普通预制墙体1的预埋套管加工或异形预制墙体1的预埋套管加工；
33.步骤三：加工外伸型钢，外伸型钢包括外伸型钢腹板3及外伸型钢槽型翼缘4，加工完成后在型钢腹板3及外伸型钢槽型翼缘4部分进行开孔，具体孔洞数量按设计要求确定；
34.步骤四：制作整体结构骨架，将步骤二中制作完成的预埋套管固定于步骤一的墙身骨架端部相应位置，预制墙体1分布的墙身钢筋7底部与预埋套管两侧进行焊接锚固；
35.步骤五：加工连接钢盖板及高强螺栓5，确定连接钢盖板8数量、形式，连接钢盖板8按照外伸型钢开孔大小、位置和数量进行开孔，按照高强螺栓5连接规范标准完成所需高强螺栓5制作准备；
36.步骤六：浇筑混凝土，根据步骤四制作完成的整体结构骨架制作模板，并将整体结构骨架放入模板中进行混凝土的浇筑；
37.步骤七：拼接，包括普通预制墙体的拼接或异形预制墙体的拼接。
38.具体的，步骤二中普通预制墙体1的预埋套管加工包括预埋套管是由槽形钢框2及栓钉6形成整体预埋构件，槽形钢框2通过3块钢板焊接形成，栓钉6双排、均匀分布并焊接于槽形钢框2两侧板上。
39.具体的，步骤二中异形预制墙体1的预埋套管加工包括预埋套管是由槽形钢框2及预埋栓钉6形成整体预埋构件，槽形钢框2通过3块钢板焊接形成，异形预制墙体1三肢交汇处焊接x形加强肋，栓钉6双排、均匀分布并焊接于槽形钢框2两侧板上。
40.具体的，步骤三中开孔直径比高强螺栓6直径大1mm。
41.具体的，步骤七中普通预制墙体的拼接具体为先将底部预制墙体进行固定定位，之后对另一个预制墙体1进行定位，竖向接缝采用连接钢盖板8和高强螺栓5进行外伸型钢腹板3和外伸型钢槽型翼缘4部位连接，用扭矩扳手为高强螺栓5施加预定预紧力，对盖板接缝处进行间断焊接，焊接率保证在50％以上，完成底部墙体安装。
42.待上述两片预制墙体对正后，采用高强螺栓5和连接钢盖板6进行水平接缝处的连接，为高强螺栓6施加预紧力，对盖板接缝处间断焊接9，最后进行第三块预制墙体1的安装，然后进行最后一块的对正，对正后，重复上述前两块预制墙体1的安装步骤，完成水平接缝和竖向接缝处的连接，即完成预制墙体间水平接缝和竖向接缝连接。
43.具体的，步骤七中异形预制墙体1的拼接具体为将上下两部分制作好的异形预埋墙体大致对正后，使用高强螺栓5将上下两部分预制墙体1的外伸槽型翼缘4对正连接。
44.使用连接钢盖板8和高强螺栓5进行外伸型钢腹板3连接，用扭矩扳手为高强螺栓5施加预定预紧力，对连接钢盖板8接缝处进行间断焊接，焊接率保证在50％以上，完成异形预制墙体1安装。
45.工作原理：
46.实施例一：制作墙体钢筋骨架，钢筋切断和弯曲采用切割机和弯箍机进行，预制墙体1中的竖向分布钢筋、水平分布钢筋、拉结筋、边缘加强部位钢筋按结构实际受力选取，构造要求应符合抗震规范、地区标准，分布钢筋应保证足够的锚固长度，钢筋制作完成后，对墙身钢筋7进行绑扎形成墙身钢筋骨架，预埋套管是由槽形钢框2及栓钉6形成整体预埋构件，槽形钢框2通过3块钢板焊接形成，栓钉6双排、均匀分布并焊接于槽形钢框2两侧板上，外伸型钢包括外伸型钢腹板3及外伸型钢槽型翼缘4，加工完成后在型钢腹板3及外伸型钢槽型翼缘4部分进行开孔，具体孔洞数量按设计要求确定，将步骤二中制作完成的预埋套管固定于步骤一的墙身骨架端部相应位置，预制墙体1分布的墙身钢筋7底部与预埋套管两侧进行焊接锚固，确定连接钢盖板8数量、形式，连接钢盖板8按照外伸型钢开孔大小、位置和数量进行开孔，按照高强螺栓5连接规范标准完成所需高强螺栓5制作准备，根据步骤四制作完成的整体结构骨架制作模板，并将整体结构骨架放入模板中进行混凝土的浇筑，将底部预制墙体进行固定定位，之后对另一个预制墙体1进行定位，竖向接缝采用连接钢盖板8和高强螺栓5进行外伸型钢腹板3和外伸型钢槽型翼缘4部位连接，用扭矩扳手为高强螺栓5施加预定预紧力，对盖板接缝处进行间断焊接，焊接率保证在50％以上，完成底部墙体安装。
47.待上述两片预制墙体对正后，采用高强螺栓5和连接钢盖板6进行水平接缝处的连接，为高强螺栓6施加预紧力，对盖板接缝处间断焊接9，最后进行第三块预制墙体1的安装，然后进行最后一块的对正，对正后，重复上述前两块预制墙体1的安装步骤，完成水平接缝和竖向接缝处的连接，即完成预制墙体间水平接缝和竖向接缝连接；
48.实施例二：制作墙体钢筋骨架，钢筋切断和弯曲采用切割机和弯箍机进行，预制墙体1中的竖向分布钢筋、水平分布钢筋、拉结筋、边缘加强部位钢筋按结构实际受力选取，构造要求应符合抗震规范、地区标准，分布钢筋应保证足够的锚固长度，钢筋制作完成后，对墙身钢筋7进行绑扎形成墙身钢筋骨架预埋套管是由槽形钢框2及预埋栓钉6形成整体预埋构件，槽形钢框2通过3块钢板焊接形成，异形预制墙体1三肢交汇处焊接x形加强肋，栓钉6双排、均匀分布并焊接于槽形钢框2两侧板上，外伸型钢包括外伸型钢腹板3及外伸型钢槽型翼缘4，加工完成后在型钢腹板3及外伸型钢槽型翼缘4部分进行开孔，具体孔洞数量按设计要求确定，将步骤二中制作完成的预埋套管固定于步骤一的墙身骨架端部相应位置，预制墙体1分布的墙身钢筋7底部与预埋套管两侧进行焊接锚固，确定连接钢盖板8数量、形式，连接钢盖板8按照外伸型钢开孔大小、位置和数量进行开孔，按照高强螺栓5连接规范标
准完成所需高强螺栓5制作准备，根据步骤四制作完成的整体结构骨架制作模板，并将整体结构骨架放入模板中进行混凝土的浇筑，将上下两部分制作好的异形预埋墙体大致对正后，使用高强螺栓5将上下两部分预制墙体1的外伸槽型翼缘4对正连接。
49.使用连接钢盖板8和高强螺栓5进行外伸型钢腹板3连接，用扭矩扳手为高强螺栓5施加预定预紧力，对连接钢盖板8接缝处进行间断焊接，焊接率保证在50％以上，完成异形预制墙体1安装；
50.综上所述相比于装配式预埋墙体中常采用的湿式连接方式而言，本发明预制程度高，所有构件可以在工厂预制完成，现场无需湿作业，符合绿色发展理念，连接部位构造简单，方便预制墙体运输，现场施工效率高，宽度较大的槽形翼缘也方便墙体间对正装配，预埋套管整体性好，其上部焊接双排均匀分布栓钉，增强了预埋构件与混凝土墙体间粘结力，保证连接强度。
51.总体而言，该连接方式具有较高强度、较好的延性和耗能性能，符合强连接设计原则，且连接区域破坏后易修复和更换；
52.并且连接区域采用螺栓连接可以保证连接具有较高强度的同时还具有较好的延性和耗能能力，在地震作用下连接部位发生破坏后也方便进行修复和更换，宽度较大的槽形翼缘也方便墙体间对正装配。预埋套管整体性好，其上部焊接双排均匀分布栓钉，增强了预埋构件与混凝土墙体间粘结力，保证连接强度。
53.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，包括预制墙体(1)、墙身端部预埋槽型钢框(2)、外伸型钢腹板(3)、外伸型钢槽型翼缘(4)、高强螺栓(5)、栓钉(6)、墙身钢筋(7)及连接钢盖板(8)，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：制作墙体钢筋骨架，钢筋切断和弯曲采用切割机和弯箍机进行，预制墙体(1)中的竖向分布钢筋、水平分布钢筋、拉结筋、边缘加强部位钢筋按结构实际受力选取，构造要求应符合抗震规范、地区标准，分布钢筋应保证足够的锚固长度，钢筋制作完成后，对墙身钢筋(7)进行绑扎形成墙身钢筋骨架；步骤二：加工预埋套管，包括普通预制墙体(1)的预埋套管加工或异形预制墙体(1)的预埋套管加工；步骤三：加工外伸型钢，外伸型钢包括外伸型钢腹板(3)及外伸型钢槽型翼缘(4)，加工完成后在型钢腹板(3)及外伸型钢槽型翼缘(4)部分进行开孔，具体孔洞数量按设计要求确定；步骤四：制作整体结构骨架，将步骤二中制作完成的预埋套管固定于步骤一的墙身骨架端部相应位置，预制墙体(1)分布的墙身钢筋(7)底部与预埋套管两侧进行焊接锚固；步骤五：加工连接钢盖板及高强螺栓(5)，确定连接钢盖板(8)数量、形式，连接钢盖板(8)按照外伸型钢开孔大小、位置和数量进行开孔，按照高强螺栓(5)连接规范标准完成所需高强螺栓(5)制作准备；步骤六：浇筑混凝土，根据步骤四制作完成的整体结构骨架制作模板，并将整体结构骨架放入模板中进行混凝土的浇筑；步骤七：拼接，包括普通预制墙体的拼接或异形预制墙体的拼接。2.根据权利要求所述的一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，其特征在于：步骤二中普通预制墙体(1)的预埋套管加工包括预埋套管是由槽形钢框(2)及栓钉(6)形成整体预埋构件，槽形钢框(2)通过3块钢板焊接形成，栓钉(6)双排、均匀分布并焊接于槽形钢框(2)两侧板上。3.根据权利要求所述的一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，其特征在于：步骤二中异形预制墙体(1)的预埋套管加工包括预埋套管是由槽形钢框(2)及预埋栓钉(6)形成整体预埋构件，槽形钢框(2)通过3块钢板焊接形成，异形预制墙体(1)三肢交汇处焊接x形加强肋，栓钉(6)双排、均匀分布并焊接于槽形钢框(2)两侧板上。4.根据权利要求所述的一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，其特征在于：步骤三中开孔直径比高强螺栓(6)直径大1～2mm。5.根据权利要求所述的一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，其特征在于：步骤七中普通预制墙体的拼接具体为先将底部预制墙体进行固定定位，之后对另一个预制墙体(1)进行定位，竖向接缝采用连接钢盖板(8)和高强螺栓(5)进行外伸型钢腹板(3)和外伸型钢槽型翼缘(4)部位连接，用扭矩扳手为高强螺栓(5)施加预定预紧力，对盖板接缝处进行间断焊接，焊接率保证在50％以上，完成底部墙体安装。待上述两片预制墙体对正后，采用高强螺栓(5)和连接钢盖板(6)进行水平接缝处的连接，为高强螺栓(6)施加预紧力，对盖板接缝处间断焊接(9)，最后进行第三块预制墙体(1)的安装，然后进行最后一块的对正，对正后，重复上述前两块预制墙体(1)的安装步骤，完成水平接缝和竖向接缝处的连接，即完成预制墙体间水平接缝和竖向接缝连接。
6.根据权利要求所述的一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，其特征在于：步骤七中异形预制墙体(1)的拼接具体为将上下两部分制作好的异形预埋墙体大致对正后，使用高强螺栓(5)将上下两部分预制墙体(1)的外伸槽型翼缘(4)对正连接。使用连接钢盖板(8)和高强螺栓(5)进行外伸型钢腹板(3)连接，用扭矩扳手为高强螺栓(5)施加预定预紧力，对连接钢盖板(8)接缝处进行间断焊接，焊接率保证在50％以上，完成异形预制墙体(1)安装。

技术总结
本发明公开了一种全螺栓连接异形剪力墙装配式结构及其连接方法，包括预制墙体、墙身端部预埋套管、外伸型钢槽型翼缘、高强螺栓及连接钢盖板，具体步骤如下，相比于装配式预埋墙体中常采用的湿式连接方式而言，本发明预制程度高，所有构件可以在工厂预制完成，现场无需湿作业，符合绿色发展理念，连接部位构造简单，方便预制墙体运输，现场施工效率高，宽度较大的槽形翼缘也方便墙体间对正装配，预埋套管整体性好，其上部焊接双排均匀分布栓钉，增强了预埋构件与混凝土墙体间粘结力，保证连接强度，总体而言，该连接方式具有较高强度、较好的延性和耗能性能，符合强连接设计原则，且连接区域破坏后易修复和更换。区域破坏后易修复和更换。区域破坏后易修复和更换。


技术研发人员：王振山 朱金鹏 师莽华 卢俊龙 李晓蕾
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/16