装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其施工方法
技术领域
本发明涉及墙体施工领域，特别是装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其施工方法。
背景技术
相比于装配式混凝土结构，装配式钢结构建筑具有承载能力强、抗震性能好、使用空间大、工业化程度高、结构自重轻等一系列优点，是未来住宅建筑的发展方向。
目前，装配式钢结构住宅建筑主要采用框架-支撑结构体系。然而，该结构体系应用于住宅时，由于我国的住宅套内户型多样化，建筑上采光、通风和造型等需要，容易出现柱网不连续、柱网过密、露梁露柱等问题。传统装配式混凝土剪力墙结构体系能承担较大的水平荷载，对平面布置适用性较好，能够适应套内户型变化，因此，将剪力墙结构体系引入装配式钢结构住宅建筑中，可以以实现新结构体系兼具装配式混凝土剪力墙与装配式钢结构二者的优势，解决了目前装配式钢结构住宅存在的问题。
在装配式钢结构中应用剪力墙结构体系，需要采用一种适合于钢结构的剪力墙构件。钢板组合剪力墙由于具有良好的承载能力、抗侧刚度、延性及耗能能力，在实际工程中得到广泛的推广与应用。多腔钢板组合剪力墙是在钢板组合剪力墙的基础上，在外包钢板内设置多道竖向钢隔板，竖向隔板的设置增强了对内填混凝土的约束作用，有效阻止了外包钢板在早期出现局部屈曲，相比于钢板组合剪力墙，提高了剪力墙的承载能力和耗能能力。
现阶段，多腔钢板组合剪力墙是在工厂加工钢构件，在施工现场将钢构件通过焊接组装，之后向内灌注混凝土，通过养护形成整片剪力墙。多腔钢板组合剪力墙虽然省去传统混凝土结构现场支模的工序，但是仍然需要大量的现场焊接和混凝土灌注工作，存在施工效率低、湿作业量大、人工成本高、环境污染严重等一系列问题。
发明内容
本发明的目的是提供装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其施工方法，要解决现阶段没有可以直接在现场装配的组合剪力墙、施工过程复杂、工期长、装配效率低、湿作业量大等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙，所述剪力墙包括墙本体、设置在墙本体顶面的水平连接结构、设置在墙本体底部的第一法兰盘，所述墙本体包括外包钢板、间隔设置在外包钢板内的竖向隔板、设置在墙本体下部的预留空腔、内填混凝土以及设置在内填混凝土内的预埋波纹管；第一法兰盘为矩形边框，边框边缘位置开设有第一螺栓孔，外包钢板下部与第一法兰盘边框的内侧边缘焊接固定；
水平连接结构包括第二法兰盘、焊接设置在第二法兰盘顶面的一排凸部，第二法兰盘底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘呈矩形，第二法兰盘四周边缘位置开设有第二螺栓孔；
所述外包钢板包括前墙板、后墙板和侧墙板，前墙板下部、靠近第一法兰盘的一侧设置一排注浆孔，前墙板中部、注浆孔正上方设置有出浆孔；
预埋波纹管一端与出浆孔连通，预埋波纹管另一端与预埋空腔连通。
进一步，凸部采用方钢管。
进一步，预埋波纹管的内径为14mm，外径为20mm；预埋波纹管采用镀锌软钢金属材质。
进一步，预埋波纹管的数量与出浆孔的数量相适应。
进一步，凸部与预留空腔相适配。凸部的宽度与相邻两块竖向隔板的间距相适应。凸部可以布置在每一个预留空腔的对应位置，也可以间隔布置。
进一步，竖向隔板为钢板；钢板厚度至少4mm。竖向隔板为钢板或者桁架。
进一步，还包括顶部剪力墙和底部剪力墙；
所述顶部剪力墙包括墙本体、设置在墙本体底部的第一法兰盘，所述墙本体包括外包钢板、间隔设置在外包钢板内的竖向隔板、设置在墙本体下部的预留空腔、内填混凝土以及设置在内填混凝土内的预埋波纹管；第一法兰盘为矩形边框，边框边缘位置开设有用于穿过高强螺栓的第一螺栓孔，外包钢板下部与第一法兰盘边框的内侧边缘焊接固定；前墙板下部、靠近第一法兰盘的一侧、每个预留空腔处设置一个注浆孔，前墙板中部、注浆孔正上方对应设置有出浆孔；预埋波纹管一端与出浆孔连通，预埋波纹管另一端与预留空腔连通；
所述底部剪力墙包括墙本体和设置在墙本体顶面的水平连接结构、所述墙本体包括外包钢板、间隔设置在外包钢板内的竖向隔板以及内填混凝土；水平连接结构包括第二法兰盘、焊接设置在第二法兰盘顶面的一排凸部，第二法兰盘底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘呈矩形，第二法兰盘四周边缘位置开设有用于穿过高强螺栓的第二螺栓孔。
进一步，装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的高度至少为2.7米。
进一步，装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的高度为建筑一层的层高或几层的层高。
进一步，装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙截面形式为一字形或者L形或者T形。
本发明另一方面提供一种包含上述装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的施工方法，具体步骤如下：
步骤一，在工厂预制顶部剪力墙、底部剪力墙和中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙；
步骤二，将底部剪力墙与建筑的底部基础进行可靠连接；
步骤三，使用起吊设备将一块中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙吊装至底部剪力墙上方，缓慢下放，使底部剪力墙的第一法兰盘顶面的一排凸部插接在中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的预留空腔内；调整对齐中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙和底部剪力墙后，采用高强螺栓将中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的第一法兰盘与底部剪力墙的第二法兰盘进行连接；在水平接缝位置处安装钢梁，钢梁上搭接楼板；
采用压力注浆的方式，通过注浆孔将高强灌浆料注入预留空腔，浆体灌满后从对应的出浆孔流出，对出浆孔和注浆孔进行封堵；
步骤四，将其余装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙进行两两拼接；
步骤五，将顶部剪力墙与最上面一块中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙进行拼接，至此形成建筑中的一片剪力墙。
进一步，顶部剪力墙与装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙、装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙与底部剪力墙以及相邻两个装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙之间通过榫卯或者法兰盘或者耳板或者后灌浆连接。
进一步，步骤一中，顶部剪力墙的预制步骤：
S1， 在前墙板下部、靠近第一法兰盘的一侧、每个预留空腔处设置一个注浆孔，在前墙板中部、注浆孔正上方的对应位置开设出浆孔；
S2，将竖向隔板焊接到后墙板上，采用机械臂焊接前墙板和两个侧墙板，焊接第一法兰盘；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管，向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的顶部剪力墙底部预留一定空间用以形成预留空腔，以便第二法兰盘顶面的一排凸部插入；其中，预埋波纹管一端与出浆孔连通、另一端与预埋空腔连通用以形成出浆通道。
进一步，步骤一中，装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的制作步骤：
S1，在前墙板下部、靠近第一法兰盘的一侧设置一排注浆孔，在前墙板中部、注浆孔正上方的对应位置开设出浆孔；
S2，将竖向隔板焊接到后墙板上，采用机械臂焊接前墙板和两个侧墙板，焊接第一法兰盘；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管，向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的底部预留一定空间用以形成预留空腔，以便第二法兰盘顶面的一排凸部插入；其中，预埋波纹管一端与出浆孔连通、另一端与预埋空腔连通用以形成出浆通道；
S4，在剪力墙上部焊接第二法兰盘，在第二法兰盘顶面、对应腔体焊接一排凸部。
进一步，步骤一中，底部剪力墙的制作步骤：
S1，将竖向隔板焊接到前墙板上，采用机械臂焊接后墙板和两个侧墙板；
S2，向腔内灌注混凝土；
S3，在底部剪力墙上部焊接上第二法兰盘，在第二法兰盘顶面、对应腔体的位置，焊接一排凸部，凸部与对应的预留空腔内径相差1-2mm，以便拼插。
本发明的有益效果体现在：
1，本发明提供的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其施工方法，设计简单，结构巧妙。可以通过调节剪力墙的数量以适应主体高度，灵活方便，应用范围广，水平接缝采用高强螺栓直接连接。水平接缝承载能力强、抗震性能好，是一种良好的装配式钢结构预制剪力墙构件。
2，本发明提供的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其施工方法，在施工现场拼装时，水平接缝通过高强螺栓连接后，再采用压力注浆的方式进行连接。
3，既可以解决传统框架-支撑结构体系钢结构住宅柱网不连续、柱网过密、露梁露柱的问题，又可以解决传统多腔钢板组合剪力墙施工现场装配效率低、湿作业量大等问题。该剪力墙可用于多、高层建筑结构中，尤其适用于装配式住宅及公寓。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的装配整体式多腔钢板组合剪力墙的示意图；
图2是本发明的装配整体式多腔钢板组合剪力墙的分解图；
图3是中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙的构造图；
图4是图3的1-1剖面图；
图5是图3的2-2剖面图；
图6是图3的3-3剖面图；
图7是图3的4-4剖面图；
图8是本发明的顶部剪力墙的构造图；
图9是图8的1-1剖面图；
图10是本发明的底部剪力墙的构造图；
图11是图10的剖面图；
图12是本发明的装配整体式多腔钢板组合剪力墙施工现场拼接示意图；
图13是本发明的装配整体式多腔钢板组合剪力墙施工方法的水平接缝构造图；
图14是本发明的实施例2的示意图；
图15是本发明的实施例2的施工方法的水平接缝构造图。
附图标记：1-装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙、2-高强螺栓、3-水平连接结构、4-第一法兰盘、5-高强灌浆料、6-竖向隔板、7-预留空腔、8-内填混凝土、9-预埋波纹管、10-第一螺栓孔、11-第二法兰盘、12-凸部、13-第二螺栓孔、14-前墙板、15-后墙板、16-侧墙板、17-注浆孔、18-出浆孔、19-顶部剪力墙、20-底部剪力墙、21-钢梁、22-楼板、23-第一耳板、24-第二耳板。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
实施例1
如图1-12所示，本发明提供装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙，所述剪力墙包括墙本体、设置在墙本体顶面的水平连接结构3、设置在墙本体底部的第一法兰盘4，所述墙本体包括外包钢板、间隔设置在外包钢板内的竖向隔板6、设置在墙本体下部的预留空腔7、内填混凝土8以及设置在内填混凝土8内的预埋波纹管9；第一法兰盘4为矩形边框，边框边缘位置开设有第一螺栓孔10，外包钢板下部与第一法兰盘4边框的内侧边缘焊接固定。竖向隔板6可以为钢板或者桁架；竖向隔板6为钢板时，可以采用厚度至少4mm的钢板。
水平连接结构3包括第二法兰盘11、焊接设置在第二法兰盘11顶面的一排凸部12，第二法兰盘11底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘11呈矩形，第二法兰盘11四周边缘位置开设有第二螺栓孔13；凸部12采用方钢管。凸部12与预留空腔7相适配。凸部12的宽度与相邻两块竖向隔板6的间距相适应。凸部12可以布置在每一个预留空腔7的对应位置，也可以间隔布置。
所述外包钢板包括前墙板14、后墙板15和侧墙板16，前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧设置一排注浆孔17，前墙板14中部、注浆孔17正上方设置有出浆孔18；预埋波纹管9一端与出浆孔18连通，预埋波纹管9另一端与预埋空腔连通。预埋波纹管9可以采用内径为14mm，外径为20mm的镀锌软钢金属材质。预埋波纹管9的数量与出浆孔18的数量相适应。
还可以包括顶部剪力墙19和底部剪力墙20；其中，所述顶部剪力墙19包括墙本体、设置在墙本体底部的第一法兰盘4，所述墙本体包括外包钢板、间隔设置在外包钢板内的竖向隔板6、设置在墙本体下部的预留空腔7、内填混凝土8以及设置在内填混凝土8内的预埋波纹管9；第一法兰盘4为矩形边框，边框边缘位置开设有用于穿过高强螺栓2的第一螺栓孔10，外包钢板下部与第一法兰盘4边框的内侧边缘焊接固定；前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧、每个预留空腔7处设置一个注浆孔17，前墙板14中部、注浆孔17正上方对应设置有出浆孔18；预埋波纹管9一端与出浆孔18连通，预埋波纹管9另一端与预留空腔7连通；
所述底部剪力墙20包括墙本体和设置在墙本体顶面的水平连接结构3、所述墙本体包括外包钢板、间隔设置在外包钢板内的竖向隔板6以及内填混凝土8；水平连接结构3包括第二法兰盘11、焊接设置在第二法兰盘11顶面的一排凸部12，第二法兰盘11底面与墙本体顶面焊接连接，第二法兰盘11呈矩形，第二法兰盘11四周边缘位置开设有用于穿过高强螺栓2的第二螺栓孔13。
装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1的高度至少为2.7米。其高度可以灵活调整，可以为建筑一层的层高或几层的层高。剪力墙截面形式为一字形或者L形或者T形。
上述装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1的施工方法，具体步骤如下：
步骤一，在工厂预制顶部剪力墙19、底部剪力墙20和中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1；
具体的，顶部剪力墙19的预制步骤：
S1， 在前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧、每个预留空腔7处设置一个注浆孔17，在前墙板14中部、注浆孔17正上方的对应位置开设出浆孔18；
S2，将竖向隔板6焊接到后墙板15上，采用机械臂焊接前墙板14和两个侧墙板16，焊接第一法兰盘4；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管9，向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的顶部剪力墙19底部预留一定空间用以形成预留空腔7，以便第二法兰盘11顶面的一排凸部12插入；其中，预埋波纹管9一端与出浆孔18连通、另一端与预埋空腔连通用以形成出浆通道。
设置在中部的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1的制作步骤：
S1，在前墙板14下部、靠近第一法兰盘4的一侧设置一排注浆孔17，在前墙板14中部、注浆孔17正上方的对应位置开设出浆孔18；
S2，将竖向隔板6焊接到后墙板15上，采用机械臂焊接前墙板14和两个侧墙板16，焊接第一法兰盘4；
S3，将焊接好的钢构件底部一定高度处支模板，并预埋波纹管9，向腔内灌注混凝土，使得灌浆后的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1底部预留一定空间用以形成预留空腔7，以便第二法兰盘11顶面的一排凸部12插入；其中，预埋波纹管9一端与出浆孔18连通、另一端与预埋空腔连通用以形成出浆通道；
S4，在剪力墙上部焊接第二法兰盘11，在第二法兰盘11顶面、对应腔体焊接一排凸部12。
底部剪力墙20的制作步骤：
S1，将竖向隔板6焊接到前墙板14上，采用机械臂焊接后墙板15和两个侧墙板16；
S2，向腔内灌注混凝土；
S3，在底部剪力墙20上部焊接上第二法兰盘11，在第二法兰盘11顶面、对应腔体的位置，焊接一排凸部12，凸部12与对应的预留空腔7内径相差1-2mm，以便拼插。
步骤二，将底部剪力墙20与建筑的底部基础进行可靠连接；
步骤三，使用起吊设备将一块中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1吊装至底部剪力墙20上方，缓慢下放，使底部剪力墙20的第一法兰盘4顶面的一排凸部12插接在中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1的预留空腔7内；调整对齐中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1和底部剪力墙20后，采用高强螺栓2将中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1的第一法兰盘4与底部剪力墙20的第二法兰盘11进行连接；在水平接缝位置处安装钢梁21，钢梁21上搭接楼板22；
采用压力注浆的方式，通过注浆孔17将高强灌浆料5注入预留空腔7，浆体灌满后从对应的出浆孔18流出，对出浆孔18和注浆孔17进行封堵；
步骤四，将其余装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1进行两两拼接；
步骤五，将顶部剪力墙19与最上面一块中部装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1进行拼接，至此形成建筑中的一片剪力墙。
顶部剪力墙19与装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1、装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1与底部剪力墙20以及相邻两个装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙1之间通过法兰盘连接。
实施例2，装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其施工方法，同实施例1，不同之处在于第一法兰盘4上设置有第一耳板23，第二法兰盘11上设置有第二耳板24，第一法兰盘4与第二法兰盘11连接节点通过第一耳板23和第二耳板24连接固定。具体参见图14和15，在耳板上开螺栓孔，在施工现场采用高强螺栓2连接。
本发明提供的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙及其施工方法，丰富了目前钢结构建筑的结构体系。解决了装配式钢结构住宅采用框架-支撑结构体系所带来的柱网不连续、柱网过密、露梁露柱等问题。顶部剪力墙、中部的装配整体式榫卯连接多腔钢板组合剪力墙以及底部剪力墙之间的连接方式多样，例如榫卯或者或者耳板或者后灌浆连接。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
