CN102979220B - 一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构，包括剪力墙墙身，剪力墙墙身内设有墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋和墙身拉筋，沿剪力墙墙身平面对角线方向分别设有两组交叉斜向钢筋笼，交叉斜向钢筋笼与墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋绑扎连接，每组交叉斜向钢筋笼至少包括四根交叉斜向纵筋及加工成闭合矩形的交叉斜向箍筋且绑扎形成矩形条状交叉斜向钢筋笼；在墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋、墙身拉筋和交叉斜向钢筋笼之间围合成的每个空间里分别埋置块状泡沫塑料轻质内模。其施工方法包括：搭设剪力墙模板，绑扎墙身钢筋网片；布设、绑扎交叉斜向钢筋笼；埋置块状泡沫塑料轻质内模；剪力墙混凝土浇筑与养护。本发明节省材料、减轻结构自重、抗震性能好。

Description

一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构及其施工方法。

背景技术

剪力墙是高层建筑混凝土结构中的一类重要构件，在高层建筑剪力墙结构、框架—剪力墙结构、板柱—剪力墙结构以及各类筒体结构中普遍得到应用，是高层建筑混凝土结构中承受竖向和水平荷载的重要构件，其受力状态和力学性能直接决定了高层建筑的承载能力和结构安全。按照现行的剪力墙设计及施工规范，剪力墙墙体材料为实心钢筋混凝土，内部仅配置满足一定间距及配筋率要求的水平方向钢筋和竖直方向钢筋，无交叉斜向钢筋。

由于混凝土材料容重大，因此实心钢筋混凝土剪力墙自重大，墙体自重荷载在整座高层建筑的竖向荷载中占据了相当大的比例。并且，由于剪力墙采用实心结构形式，墙体刚度很大，在地震作用下结构变形能力小，墙体易开裂，造成结构损伤。剪力墙在竖向荷载与水平荷载的共同作用下，墙身平面内主拉应力的方向接近墙身平面对角线方向，而由于在该方向上并未配置任何钢筋，因此沿墙身平面对角线方向更容易出现交叉斜裂缝。虽然墙身水平方向钢筋和竖直方向钢筋能够起到一定的延缓剪力墙开裂的作用，但水平方向钢筋和竖直方向钢筋毕竟同主拉应力的方向不一致，传力不直接。交叉斜裂缝出现并扩展到一定程度后将引起剪力墙刚度的退化，导致剪力墙承载能力的降低。在罕遇地震作用下，斜裂缝宽度迅速增大，急剧扩展的交叉斜裂缝不仅严重降低了剪力墙的刚度，还会引起裂缝处水平方向钢筋及竖直方向钢筋的屈服，最终将会导致剪力墙失效，严重影响到高层建筑结构的承载安全。

剪力墙墙体采用实心钢筋混凝土的结构形式，不仅混凝土材料用量多，结构自重大，而且为了满足抗震结构延性设计的要求，墙身内水平方向钢筋和竖直方向钢筋分布密集、间距小、钢筋的用量大，分布密集的钢筋还会带来剪力墙墙体混凝土振捣施工的困难。

发明内容

本发明提供一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构及其施工方法，节省材料、减轻结构自重、抗震性能好。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构，包括剪力墙墙身，剪力墙墙身内设有墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋和墙身拉筋，沿剪力墙墙身平面对角线方向分别设有两组交叉斜向钢筋笼且沿剪力墙墙身厚度方向居中安放，交叉斜向钢筋笼与墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋绑扎连接，每组交叉斜向钢筋笼至少包括四根交叉斜向纵筋及加工成闭合矩形的交叉斜向箍筋，交叉斜向纵筋与交叉斜向箍筋绑扎形成矩形条状交叉斜向钢筋笼；在墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋、墙身拉筋和交叉斜向钢筋笼之间围合成的每个空间里分别埋置块状泡沫塑料轻质内模。

剪力墙墙身材料为混凝土，交叉斜向纵筋、交叉斜向箍筋、墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋、墙身拉筋材料均为普通钢筋，块状泡沫塑料轻质内模采用发泡聚苯乙烯泡沫塑料、可发性聚氨酯泡沫塑料或酚醛泡沫塑料。

墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋相互垂直设置，绑扎后组成一片钢筋网片，剪力墙墙身中应至少包括两片钢筋网片，且应布置在剪力墙靠近墙面部位，两片钢筋网片之间通过墙身拉筋绑扎连结。

除交叉斜向钢筋笼之外的剪力墙墙身其他区域，在墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋之间埋置块状泡沫塑料轻质内模。

埋置的块状泡沫塑料轻质内模的形状为正方体、长方体、棱柱体、楔形体、圆柱体或球体，块状泡沫塑料轻质内模的大小同墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋的间距相匹配，埋置时采用定位件或支撑件与墙身钢筋网片连接，确保埋置位置准确。

一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构的施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

（1）搭设剪力墙模板，绑扎墙身钢筋网片

按照设计尺寸搭设剪力墙混凝土模板，包括剪力墙底模板、侧模板、边模板，布设并绑扎剪力墙墙身钢筋网片，钢筋网片由墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋相互垂直并绑扎后形成，在钢筋网片之间按照设计间距要求布设并绑扎墙身拉筋；

（2）布设、绑扎交叉斜向钢筋笼

沿剪力墙墙身对角线方向布设交叉斜向纵筋和交叉斜向箍筋，同一方向的交叉斜向纵筋相互平行，沿交叉斜向纵筋布设方向每隔一定间距绑扎闭合矩形的交叉斜向箍筋，在交叉斜向纵筋、交叉斜向箍筋交接处，交叉斜向纵筋在内、交叉斜向箍筋在外，共同组成交叉斜向钢筋笼，并通过与墙身钢筋网片的绑扎连接确保其定位准确；

（3）埋置块状泡沫塑料轻质内模

按照墙身钢筋网片中墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋的间距设计确定块状泡沫塑料轻质内模的形状及规格，块状泡沫塑料轻质内模安放在墙身钢筋网片之间，并同周围相邻的墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋以及交叉斜向纵筋均保留一定的间距，间距的大小与混凝土构件的保护层厚度相当，安放时根据泡沫塑料轻质内模的具体形状及规格选用合适的定位件或支撑件，使泡沫塑料轻质内模与墙身钢筋网片可靠连接，以确保其埋置位置准确；

（4）剪力墙混凝土浇筑与养护

按照设计标号浇筑剪力墙混凝土，采用插入式振动器进行混凝土振捣，确保混凝土密实，特别要保证交叉斜向钢筋笼周围混凝土的密实，保证块状泡沫塑料轻质内模在浇筑混凝土时不跑位，当剪力墙墙身较高时采用分层浇筑方式，混凝土浇筑成型后根据施工环境温度和湿度采用合适的养护方案。

块状泡沫塑料轻质内模采用发泡聚苯乙烯泡沫塑料、可发性聚氨酯泡沫塑料或酚醛泡沫塑料，块状泡沫塑料轻质内模的形状为正方体、长方体、棱柱体、楔形体、圆柱体或球体。

本发明的有益效果为：

（1）竖向及水平荷载共同作用引起的剪力墙墙身平面内的主拉应力由交叉斜向钢筋承担，交叉斜向钢筋笼在剪力墙内部形成两道交叉刚性暗梁，暗梁的长度方向同主拉应力的方向一致，传力直接、简洁、高效，大大降低了剪力墙墙身出现沿对角线方向交叉斜裂缝的可能性，增强了剪力墙结构抵抗交叉斜裂缝出现及扩展的能力，使剪力墙墙身混凝土在风荷载及设防烈度地震作用下不开裂；

（2）交叉斜向钢筋笼在剪力墙内部形成的两道交叉刚性暗梁不仅可承受和传递主拉应力，还可以承受和传递主压应力，实际上相当于在剪力墙墙身两条对角线方向设置了两道刚性支撑，可显著提高剪力墙的抗震承载能力和结构延性，保障了罕遇地震作用下高层建筑结构的承载安全；

（3）增设交叉斜向钢筋笼后，原先由墙身水平方向钢筋及竖直方向钢筋所承担的一部分荷载转由交叉斜向钢筋承担，可减少墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋的配筋率，增大其钢筋间距，从而可以在墙身部分区域埋置块状泡沫塑料轻质内模，将剪力墙由实心墙改进为局部内置块状泡沫塑料的空心墙，这不仅可减轻剪力墙结构的自重，减少混凝土材料用量，节省基础建设费用，同时较轻的剪力墙所分配的地震作用也较低，因此还可进一步提高剪力墙的抗震承载能力；

（4）块状泡沫塑料轻质内模可采用发泡聚苯乙烯泡沫塑料材料制作，发泡聚苯乙烯泡沫塑料是一种硬质蜂窝状泡沫物，具有良好的隔热、隔音、防潮、减振性能，其压缩强度高、不易变形，并具有良好的加工性，可加工制作成任意形状的规格化产品，作为一种良好的建筑保温、隔热材料在建筑工程中已得到广泛应用，其商品名称为保丽龙，在国内有众多的生产厂家，非常便于用作本发明空心剪力墙的轻质内模；

（5）增设交叉斜向钢筋笼后，剪力墙墙身内水平方向钢筋及竖直方向钢筋间距得以增大，还可减小墙体混凝土振捣施工的难度，提高了墙体混凝土的施工质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的纵剖结构示意图（即图3的A-A剖视图）；

图3为本发明的横剖结构示意图（即图2的B-B剖视图）。

具体实施方式

实施例：如图1-3所示，一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构，包括剪力墙墙身1，剪力墙墙身1内设有墙身水平方向钢筋4、墙身竖直方向钢筋5和墙身拉筋6，沿剪力墙墙身1平面对角线方向分别设有两组交叉斜向钢筋笼且沿剪力墙墙身1厚度方向居中安放，交叉斜向钢筋笼与墙身水平方向钢筋4和墙身竖直方向钢筋5绑扎连接，每组交叉斜向钢筋笼至少包括四根交叉斜向纵筋2及加工成闭合矩形的交叉斜向箍筋3，交叉斜向纵筋2与交叉斜向箍筋3绑扎形成矩形条状交叉斜向钢筋笼；在墙身水平方向钢筋4、墙身竖直方向钢筋5、墙身拉筋6和交叉斜向钢筋笼之间围合成的每个空间里分别埋置块状泡沫塑料轻质内模7、8。

剪力墙墙身1材料为混凝土，交叉斜向纵筋2、交叉斜向箍筋3、墙身水平方向钢筋4、墙身竖直方向钢筋5、墙身拉筋6材料均为普通钢筋，块状泡沫塑料轻质内模7、8采用发泡聚苯乙烯泡沫塑料、可发性聚氨酯泡沫塑料或酚醛泡沫塑料。

墙身水平方向钢筋4和墙身竖直方向钢筋5相互垂直设置，绑扎后组成一片钢筋网片，剪力墙墙身1中应至少包括两片钢筋网片，且应布置在剪力墙靠近墙面部位，两片钢筋网片之间通过墙身拉筋6绑扎连结。

除交叉斜向钢筋笼之外的剪力墙墙身1其他区域，在墙身水平方向钢筋4和墙身竖直方向钢筋5之间埋置块状泡沫塑料轻质内模7、8。

埋置的块状泡沫塑料轻质内模的形状为正方体、长方体、棱柱体、楔形体、圆柱体或球体，块状泡沫塑料轻质内模的大小同墙身水平方向钢筋4和墙身竖直方向钢筋5的间距相匹配，埋置时采用定位件或支撑件与墙身钢筋网片连接，确保埋置位置准确。

一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构的施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

（1）搭设剪力墙模板，绑扎墙身钢筋网片

按照设计尺寸搭设剪力墙混凝土模板，包括剪力墙底模板、侧模板、边模板，布设并绑扎剪力墙墙身钢筋网片，钢筋网片由墙身水平方向钢筋4、墙身竖直方向钢筋5相互垂直并绑扎后形成，在钢筋网片之间按照设计间距要求布设并绑扎墙身拉筋6；

（2）布设、绑扎交叉斜向纵筋2及交叉斜向箍筋3

沿剪力墙墙身1对角线方向布设交叉斜向纵筋2和交叉斜向箍筋3，同一方向的四条交叉斜向纵筋2相互平行，沿交叉斜向纵筋2布设方向每隔一定间距绑扎闭合矩形的交叉斜向箍筋3，在交叉斜向纵筋2、交叉斜向箍筋3交接处，交叉斜向纵筋2在内、交叉斜向箍筋3在外，共同组成交叉斜向钢筋笼，并通过与墙身钢筋网片的绑扎连接确保其定位准确；

（3）埋置块状泡沫塑料轻质内模

按照墙身钢筋网片中墙身水平方向钢筋4、墙身竖直方向钢筋5的间距设计确定块状泡沫塑料轻质内模的形状及规格，块状泡沫塑料轻质内模安放在墙身钢筋网片之间，并同周围相邻的墙身水平方向钢筋4、墙身竖直方向钢筋5以及交叉斜向纵筋2均保留一定的间距，间距的大小与混凝土构件的保护层厚度相当，安放时根据泡沫塑料轻质内模的具体形状及规格选用合适的定位件或支撑件，使泡沫塑料轻质内模与墙身钢筋网片可靠连接，以确保其埋置位置准确；块状泡沫塑料轻质内模采用发泡聚苯乙烯泡沫塑料、可发性聚氨酯泡沫塑料或酚醛泡沫塑料，块状泡沫塑料轻质内模的形状为正方体、长方体、棱柱体、楔形体、圆柱体或球体；

（4）剪力墙混凝土浇筑与养护

按照设计标号浇筑剪力墙混凝土，采用插入式振动器进行混凝土振捣，确保混凝土密实，特别要保证交叉斜向钢筋笼周围混凝土的密实，保证块状泡沫塑料轻质内模在浇筑混凝土时不跑位，当剪力墙墙身较高时采用分层浇筑方式，混凝土浇筑成型后根据施工环境温度和湿度采用合适的养护方案。

同现有技术相比，本发明在剪力墙内配置的交叉斜向钢筋的存在，大大增强了剪力墙抵抗竖向荷载与水平荷载的能力，交叉斜向钢筋笼在剪力墙内部形成两道交叉刚性暗梁，暗梁的长度方向同竖向荷载与水平荷载共同作用产生的主拉应力及主压应力方向一致，可有效提高剪力墙结构的延性，增强剪力墙结构抵抗交叉斜裂缝出现及扩展的能力，从而使剪力墙墙身混凝土在风荷载及设防烈度地震作用下不开裂，在罕遇地震作用下裂缝开展不超过规定的限值，因此起到确保剪力墙刚度不过分退化，承载性能不过分降低的作用，保障了罕遇地震作用下高层建筑结构的承载安全。

剪力墙内部配置交叉斜向钢筋笼后，由于绝大部分主拉应力由交叉斜向钢筋承担，因此可大大减少剪力墙墙身水平方向钢筋及竖直方向钢筋的配筋率，增大水平方向钢筋及竖直方向钢筋的间距，从而可以在墙身水平方向钢筋及竖直方向钢筋之间埋置块状泡沫塑料轻质内模，将剪力墙由传统的实心墙改进为内置块状泡沫塑料的空心墙，由于内置的块状泡沫塑料轻质内模的容重远远低于混凝土的容重，因此本发明的空心剪力墙比传统的实心剪力墙自重轻，降低了结构自重在竖向荷载中所占比例，又可进一步提高剪力墙结构的承载能力和抗震性能。此外，墙身内水平方向钢筋及竖直方向钢筋间距的增大，还可减小墙体混凝土振捣施工的难度，提高了墙体混凝土的施工质量。

Claims (5)

1.一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构，其特征在于：包括剪力墙墙身，剪力墙墙身内设有墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋和墙身拉筋，沿剪力墙墙身平面对角线方向分别设有两组交叉斜向钢筋笼且沿剪力墙墙身厚度方向居中安放，交叉斜向钢筋笼与墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋绑扎连接，每组交叉斜向钢筋笼至少包括四根交叉斜向纵筋及加工成闭合矩形的交叉斜向箍筋，交叉斜向纵筋与交叉斜向箍筋绑扎形成矩形条状交叉斜向钢筋笼；在墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋、墙身拉筋和交叉斜向钢筋笼之间围合成的每个空间里分别埋置块状泡沫塑料轻质内模；

剪力墙墙身材料为混凝土，交叉斜向纵筋、交叉斜向箍筋、墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋、墙身拉筋材料均为普通钢筋，块状泡沫塑料轻质内模采用发泡聚苯乙烯泡沫塑料、可发性聚氨酯泡沫塑料或酚醛泡沫塑料；

墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋相互垂直设置，绑扎后组成一片钢筋网片，剪力墙墙身中应至少包括两片钢筋网片，且应布置在剪力墙靠近墙面部位，两片钢筋网片之间通过墙身拉筋绑扎连结。

2.根据权利要求1所述的交叉斜向配筋的空心剪力墙结构，其特征在于：除交叉斜向钢筋笼之外的剪力墙墙身其他区域，在墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋之间埋置块状泡沫塑料轻质内模。

3.根据权利要求2所述的交叉斜向配筋的空心剪力墙结构，其特征在于：埋置的块状泡沫塑料轻质内模的形状为正方体、长方体、棱柱体、楔形体、圆柱体或球体，块状泡沫塑料轻质内模的大小同墙身水平方向钢筋和墙身竖直方向钢筋的间距相匹配，埋置时采用定位件或支撑件与墙身钢筋网片连接，确保埋置位置准确。

4.一种交叉斜向配筋的空心剪力墙结构的施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

（1）搭设剪力墙模板，绑扎墙身钢筋网片

按照设计尺寸搭设剪力墙混凝土模板，包括剪力墙底模板、侧模板、边模板，布设并绑扎剪力墙墙身钢筋网片，钢筋网片由墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋相互垂直并绑扎后形成，在钢筋网片之间按照设计间距要求布设并绑扎墙身拉筋；

（2）布设、绑扎交叉斜向钢筋笼

沿剪力墙墙身对角线方向布设交叉斜向纵筋和交叉斜向箍筋，同一方向的交叉斜向纵筋相互平行，沿交叉斜向纵筋布设方向每隔一定间距绑扎闭合矩形的交叉斜向箍筋，在交叉斜向纵筋、交叉斜向箍筋交接处，交叉斜向纵筋在内、交叉斜向箍筋在外，共同组成交叉斜向钢筋笼，并通过与墙身钢筋网片的绑扎连接确保其定位准确；

（3）埋置块状泡沫塑料轻质内模

按照墙身钢筋网片中墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋的间距设计确定块状泡沫塑料轻质内模的形状及规格，块状泡沫塑料轻质内模安放在墙身钢筋网片之间，并同周围相邻的墙身水平方向钢筋、墙身竖直方向钢筋以及交叉斜向纵筋均保留一定的间距，间距的大小与混凝土构件的保护层厚度相当，安放时根据泡沫塑料轻质内模的具体形状及规格选用合适的定位件或支撑件，使泡沫塑料轻质内模与墙身钢筋网片可靠连接，以确保其埋置位置准确；

（4）剪力墙混凝土浇筑与养护

按照设计标号浇筑剪力墙混凝土，采用插入式振动器进行混凝土振捣，确保混凝土密实，特别要保证交叉斜向钢筋笼周围混凝土的密实，保证块状泡沫塑料轻质内模在浇筑混凝土时不跑位，当剪力墙墙身较高时采用分层浇筑方式，混凝土浇筑成型后根据施工环境温度和湿度采用合适的养护方案。

5.根据权利要求4所述的交叉斜向配筋的空心剪力墙结构的施工方法，其特征在于：块状泡沫塑料轻质内模采用发泡聚苯乙烯泡沫塑料、可发性聚氨酯泡沫塑料或酚醛泡沫塑料，块状泡沫塑料轻质内模的形状为正方体、长方体、棱柱体、楔形体、圆柱体或球体。