CN104532988A - 一种外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙 - Google Patents

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阙昂
刘超
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Abstract

本发明提供了一种外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，包括由外包钢板单元围合而成的剪力墙外包模板，以及浇筑于剪力墙外包模板内的活性粉末混凝土，剪力墙外包模板的内表面上设置有若干列带孔加劲肋。本发明将活性粉末混凝土内填于剪力墙外包模板之间，并用带孔加劲肋将剪力墙外包模板与活性粉末混凝土紧密耦合，使两者彼此互相约束，通过活性粉末混凝土超高的承载力和良好的变形能力，使得剪力墙在荷载作用下的承载力、延性及耗能能力有大幅度的提高。本发明提供的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙的构造简单，外侧的外包钢板单元可以兼做模板使用，施工简便。

Description

一种外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙
技术领域
本发明属于钢与混凝土组合结构及混合结构抗震技术领域，具体涉及一种外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙。
背景技术
剪力墙结构是同时抵抗垂直荷载与水平荷载的一种承重与抗侧力体系。在地震作用下，剪力墙不仅承担了大部分地震剪力，而且还起到了耗散地震能量的重要作用，其抗震性能的好坏对整个结构的抗震性能起到决定性作用。因此，剪力墙抗震性能的研究对于提高高层、超高层结构的整体抗震性能具有重要意义。
在工程结构中采用高强材料，既可满足现代工程结构向高层和大跨度发展的需求，减小结构构件截面尺寸，节约材料用量；也可提高混凝土结构的耐久性，延长结构使用年限，具有良好的经济和社会效益。但混凝土的抗压强度提高后，其抗拉、抗剪强度相对较低，延性降低，因而降低了混凝土结构的抗震性能。
对于现有内置钢板和单侧钢板组合剪力墙，由于混凝土位于钢板外侧或两侧，在大变形的情况下，混凝土板可能会发生开裂剥落，对钢板的约束作用大大减弱，使组合剪力墙在大震作用下的延性及耗能能力大幅降低；而且混凝土开裂较难控制，裂缝外露难以避免，从而影响正常使用和耐久性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，能够克服现有内置钢板和单侧钢板组合剪力墙的缺点，加大混凝土与钢板的粘结力，利用活性粉末混凝土的高强度与高延性，大幅度提高该剪力墙的极限抗剪承载力和抗震性能。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，包括由外包钢板单元围合而成的剪力墙外包模板，以及浇筑于剪力墙外包模板内的活性粉末混凝土，剪力墙外包模板的内表面上设置有若干列带孔加劲肋。
所述的带孔加劲肋上开设有若干通孔。
所述的带孔加劲肋沿剪力墙外包模板的全高布置。
所述的剪力墙外包模板的两端用加劲板形成封闭箱型空间，在封闭箱型空间内设置型钢并浇筑活性粉末混凝土，形成端柱。
所述的端柱沿剪力墙外包模板的全高布置。
所述的型钢为工字形型钢。
所述的活性粉末混凝土由水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂、减水剂、钢纤维和水混合制成。
所述的活性粉末混凝土中各物质的质量比为，水泥：硅灰：粉煤灰：石英砂：减水剂：水：钢纤维＝1：(0.2～0.3)：(0.2～0.4)：(1.1～1.3)：(0.02～0.03)：(0.23～0.30)：(0.15～0.29)。
其截面含钢率为0.04～0.2。
所述的外包钢板单元为外包双层钢板。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，是在钢板剪力墙的基础上提出的一种新型剪力墙形式，是一种适用于高层及超高层建筑的新型组合剪力墙。本发明将活性粉末混凝土填于剪力墙外包模板之间，并用带孔加劲肋将剪力墙外包模板与活性粉末混凝土紧密耦合，使得剪力墙外包模板对活性粉末混凝土的约束作用更强，能够提高剪力墙承载能力和变形能力，而且可以避免混凝土裂缝的暴露，提高其使用性能和耐久性。本发明提供的组合剪力墙中用带孔加劲肋取代传统的栓钉来增强混凝土与钢板之间的耦合、协同作用，可以有效的增强剪力墙体系受力过程中的阻尼效果，具有较好的延性。相对于栓钉而言，带孔加劲肋的加工质量更易于控制，方便操作，并且带孔加劲肋更有利于墙体内部管线的通过。另外由于活性粉末混凝土的韧性与延性优于普通混凝土，这样就能使用活性粉末混凝土进而减少剪力墙墙体的厚度，节约空间。本发明中在剪力墙外包模板内填充活性粉末混凝土，能有效地阻止外包钢板单元的向内屈曲，而与带孔加劲肋的耦合，则能有效的推迟外包钢板单元的向外鼓曲，因此，本发明提供的组合剪力墙结构体系能有效地推迟外包钢板单元的屈曲，从而达到弹塑性状态，能够克服现有内置钢板和单侧钢板组合剪力墙的缺点，并能够在很大程度上提高钢板剪力墙的极限抗剪承载力和抗震性能，使得高性能混凝土剪力墙在地震区高层及超高层结构中应用成为可能。另外，本发明提供的组合剪力墙的构造简单，外包钢板单元可以兼做模板使用，施工简便。
进一步的，本发明中在剪力墙的两端构建端柱，能够承担更多的轴力，有效减小剪力墙的轴压比。在强震作用后期，当剪力墙性能下降后，端柱作为第二道抗震防线可以有效避免墙体倒塌。本发明中端柱和剪力墙形成整体来共同承担剪力和弯矩，使得本发明提供的组合剪力墙可以获得更好的承载力及变形性能。
进一步的，与普通混凝土相比，本发明使用的活性粉末混凝土掺入了活性粉末硅灰、粉煤灰，利用活性粉末的微裂缝填充能力与二次水化作用，能得到超高强度的混凝土。并且还在活性粉末混凝土中掺入抗拉强度高、极限延伸率大、抗剪性能好的钢纤维，能在很大程度上提高混凝土的韧性与延性，使得剪力墙在荷载作用下的延性及耗能能力有大幅度的提高。
附图说明
图1为本发明提供的组合剪力墙的横截面示意图；
图2为本发明提供的组合剪力墙中带孔加劲肋的结构示意图；
图3为本发明提供的组合剪力墙的立体示意图；
图中：1为外包钢板单元，2为带孔加劲肋，3为型钢，4为活性粉末混凝土、5为加劲板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1至图3，本发明提供的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，包括由外包钢板单元1围合而成的剪力墙外包模板，以及浇筑于剪力墙外包模板内的活性粉末混凝土4，其中外包钢板单元1为外包双层钢板，剪力墙外包模板的内表面上竖直地设置有若干列带孔加劲肋2，带孔加劲肋2上均匀开设有若干椭圆形通孔。剪力墙外包模板的两端用加劲板5形成封闭箱型空间，在封闭箱型空间内设置工字形型钢并浇筑活性粉末混凝土4，形成端柱。带孔加劲肋2、加劲板5和型钢3沿剪力墙全高布置。活性粉末混凝土4由水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂、减水剂、钢纤维和水混合制成，其中各物质的质量比为水泥：硅灰：粉煤灰：石英砂：减水剂：水：钢纤维＝1：(0.2～0.3)：(0.2～0.4)：(1.1～1.3)：(0.02～0.03)：(0.23～0.30)：(0.15～0.29)。该外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙的截面含钢率为0.04～0.2。
本发明提供的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙的剪力墙外包模板根据需要由相应规格的外包钢板单元1焊接而成，事先在专业化的钢构公司生产，并在剪力墙外包模板内焊接好加劲板5和带孔加劲肋2，然后运到施工现场，在指定位置安装就位后向剪力墙外包模板内装入型钢3，再由专业混凝土拌合站配制符合要求的活性粉末混凝土4，向剪力墙外包模板内浇筑活性粉末混凝土4，待活性粉末混凝土4固化后，即在指定位置砌筑好了本发明提供的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙。本发明的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙的剪力墙外包模板可以直接用作施工阶段活性粉末混凝土4浇筑的模板，从而节省模板的制作，能够在大量节省耗材的同时使施工变得简单方便，可以加快施工进度，提高施工效率，创造更多更好的社会效益和经济效益。
本发明提供的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，能够充分发挥钢板与活性粉末混凝土两种材料的各自优势，扬长避短。一方面通过封闭式外包钢板形成一个三向约束状态结构，大大提高剪力墙的延性及耗能能力；另一方面在活性粉末混凝土中掺入活性成分硅灰、粉煤灰，以及抗拉强度高、极限延伸率大、抗剪性能好的钢纤维，不仅大大提高了混凝土的抗压与抗折能力，也增强了混凝土的韧性与延性，从而进一步提高组合剪力墙结构的抗震性能。因此本发明提供的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙是一种低成本、高效率的结构组合形式，在我国也是一种具有广阔发展前景的新型结构体系。
另外，本发明提供的组合剪力墙使高性能的活性粉末混凝土能够在高层、超高层建筑以及高地震烈度地区的建筑中得以推广应用，特别是抗震设防烈度8度以上地区的高层以及超高层建筑。

Claims (10)

1.一种外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：包括由外包钢板单元(1)围合而成的剪力墙外包模板，以及浇筑于剪力墙外包模板内的活性粉末混凝土(4)，剪力墙外包模板的内表面上设置有若干列带孔加劲肋(2)。
2.根据权利要求1所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的带孔加劲肋(2)上开设有若干通孔。
3.根据权利要求1所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的带孔加劲肋(2)沿剪力墙外包模板的全高布置。
4.根据权利要求1所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的剪力墙外包模板的两端用加劲板(5)形成封闭箱型空间，在封闭箱型空间内设置型钢(3)并浇筑活性粉末混凝土(4)，形成端柱。
5.根据权利要求4所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的端柱沿剪力墙外包模板的全高布置。
6.根据权利要求4所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的型钢(3)为工字形型钢。
7.根据权利要求1所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的活性粉末混凝土(4)由水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂、减水剂、钢纤维和水混合制成。
8.根据权利要求7所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的活性粉末混凝土(4)中各物质的质量比为，水泥：硅灰：粉煤灰：石英砂：减水剂：水：钢纤维＝1：(0.2～0.3)：(0.2～0.4)：(1.1～1.3)：(0.02～0.03)：(0.23～0.30)：(0.15～0.29)。
9.根据权利要求1所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：其截面含钢率为0.04～0.2。
10.根据权利要求1所述的外包钢板内填活性粉末混凝土组合剪力墙，其特征在于：所述的外包钢板单元(1)为外包双层钢板。
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