CN106066233A - 一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构及制作方法，属于装配整体式混凝土结构实验研究领域，用于解决装配整体式剪力墙模型结构难以模拟装配整体式剪力墙结构住宅、办公楼等高层建筑结构构件水平连接、竖向连接和预制整体式楼板的施工工艺，进一步影响该类型结构整体模型实验研究的难题，同时，解决低弹性模量细石混凝土配合比的难题。所述的模型结构包括预制墙片、第一内横墙、第二内横墙、连接部以及预制楼板构成，模型结构平面为“田”型，设计带有偏心的平面布置形式；采用本发明可以精细化实现装配整体式剪力墙原型结构的大比尺模型结构试验研究，验证该类型原型结构的抗震性能。

Description

一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构及制作方法

技术领域

本发明涉及装配整体式混凝土结构实验研究技术领域，具体涉及一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构及制作方法，结构平面为“田”型，可分别模拟“L”、“T”、“+”三种预制剪力墙现浇连接部位和结构在双向地震动作用下的的扭转效应。

背景技术

装配整体式剪力墙结构是全部或部分采用预制墙板构建成的装配整体式混凝土结构，各预制墙板纵向钢筋采用套筒灌浆连接或浆锚搭接连接，水平钢筋采用箍筋套箍法连接后浇筑混凝土形成整体，该结构形式适用于多层建筑或高层建筑。因该结构构件采用工业化生产和机械化组装，实现建造过程绿色化、集成化和工业化，建造速度可大幅度提升，解放建筑行业的生产力，推动我国城镇化建设和棚户区改造工程。但是，我国大部分地区建筑结构必须考虑抗震设防，因钢筋套筒灌浆连接和预制墙板间后现浇部位及装配整体式楼板在缩尺模型结构中难以实现，目前相关文献研究仅考虑装配整体式剪力墙结构单个墙片或两层足尺子结构试验研究，而多层模型结构试验研究对象回避套筒灌浆连接形式及预制墙片现浇部位及预制楼板的相似性，尚未有模型结构设计支撑原型装配整体式剪力墙结构高层建筑的试验研究。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构及制作方法，用于检验装配整体式剪力墙结构多层及高层建筑的抗震性能，解决多高层装配整体式剪力墙整体模型结构试验研究的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构，包括预制墙片、第一内横墙、第二内横墙以及连接部；所述的连接部包括L形的第一连接部、T形的第二连接部以及十字形的第三连接部，所述的预制墙片设置多段，多段预制墙片共同围绕成一个矩形结构，而第一内横墙、第二内横墙相互垂直设置于所述的矩形结构的内部，且第一内横墙、第二内横墙的端部与预制墙片连接；所述的第一内横墙、第二内横墙均设置两段，第一内横墙、第二内横墙之间通过一个第三连接部连接；第一内横墙的端部、第二内横墙的端部均通过第二连接部与相邻的两段预制墙片连接，位于拐角处的相邻两段预制墙片之间均通过第一连接部连接；所述的预制墙片、第一内横墙以及第二内横墙的内部均沿纵向设置有预埋钢筋，预埋钢筋的端部穿出预制墙片的顶面；在预制墙片与第一内横墙、第二内横墙构成的四个区域上均设置有预制楼板，预制楼板内部间隔分布有第一镀锌铁丝，第一镀锌铁环丝环绕呈回形结构，回形结构的两端穿出预制楼板的侧面并分别套装在穿出预制墙片顶面的预埋钢筋、穿出第一内横墙或第二内横墙顶面的预埋钢筋上；在所述的预制楼板的表面上铺设有钢丝网片，铺设钢丝网片后，再现浇一层混凝土层。

进一步地，所述的预制墙片以及第一内横墙、第二内横墙的内部均沿纵向设置有第二镀锌铁丝，预制楼板上间隔分布有多个毛细钢管，当所述的剪力墙模型结构设置多层时，位于下面一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝穿过毛细钢管并穿出毛细钢管的上端部，而上面一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝自毛细钢管中伸出，然后将毛细钢管内部用灌浆料进行填充。

进一步地，所述的预制墙片以及第一内横墙、第二内横墙的内部的第二镀锌铁丝之间通过间隔设置的横筋连接。

进一步地，所述的预制楼板的厚度为10mm，预制楼板的表面上铺设钢丝网片后再浇筑一层混凝土层的厚度为10mm～30mm。

进一步地，所述的毛细钢管的内径为6mm～8mm，毛细钢管的壁厚为1mm～2mm。

进一步的，所述的预制墙片、第一内横墙、第二内横墙的厚度为20mm～60mm，高度为300mm～1000mm。

进一步地，所述的剪力墙模型结构中用到的混凝土的配比为：

水泥：细骨料：粗骨料：水：石膏＝1:3.64:3.64:0.93:0.5

一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤一，按照设计图纸确定预制墙片、第一内横墙、第二内横墙的位置，并在预制墙片、第一内横墙、第二内横墙位置处绑扎第二镀锌铁丝，第二镀锌铁丝之间通过横筋连接；

步骤二，第二镀锌铁丝绑扎好之后，在第一内横墙、第二内横墙和预制墙片处支护墙片模板，墙片模板内部预设预埋钢筋，并在墙片模板内部浇筑混凝土；

步骤三，安装预制楼板，预制楼板内部分布有回形结构的第一镀锌铁丝，将第一镀锌铁丝的端部穿过预制墙片、第一内横墙或第二内横墙顶面伸出的预埋钢筋上，在预制楼板上铺设钢丝网片；

步骤四，待墙片模板内部的混凝土凝固48小时以后，浇筑预制墙片之间的连接部位、预制墙片与第一内横墙和/或第二内横墙的连接部位，连接部位呈L形、T形或十字形；然后在预制楼板表面浇筑一层混凝土层；

步骤五，待全部混凝土强度达到80％以上时，拆除墙片模板，进行下一层剪力墙模型结构的施工；下一层剪力墙模型结构施工时，首先在预制墙片、第一内横墙、第二内横墙的顶部设置毛细钢管，将上一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝穿过毛细钢管并穿出毛细钢管的上端部，将本层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝插入到毛细钢管中，再在毛细钢管内部填充灌浆料，待灌浆料凝固后，再进行本层第二镀锌铁丝的绑扎。

本发明与现有技术相比具有以下技术特点：

1.本发明提出的大比尺装配整体式剪力墙模型结构，解决了装配整体式剪力墙模型结构难以模拟装配整体式剪力墙结构住宅、办公楼等高层建筑结构构件水平连接、竖向连接和预制整体式楼板的施工工艺的业界难题，且进一步影响了并推动了该类型结构整体模型试验研究；

2.本发明为实验研究提供了一种多层模型实验研究对象，可进行原型装配整体式剪力墙结构高层建筑的实验研究，并且给出了对应的制作工艺，经实际验证，本发明提出的结构工艺简单，各项性能均满足实验要求，同时解决了低弹性模量细石混凝土配合比的难题。

3.采用本发明的结构可以精细化实现装配整体式剪力墙原型结构的大比尺模型结构试验研究，验证该类型原型结构的抗震性能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为图1的A向剖视图(图中为两层模型结构)；

图4为图1的B向剖视图(图中为两层模型结构)；

图5为图3的D处放大结构示意图；

图6为预制楼板内部第一镀锌铁丝的布设结构示意图；

图7为图1中C处的结构放大示意图；

图8为钢丝网片的结构示意图；

图中标号代表：1—预制墙片，2—第一连接部，3—第二连接部，4—第三连接部，5—第一内横墙，6—第二内横墙，7—预制楼板，8—第一镀锌铁丝，9—毛细钢管，10—预埋钢筋，11—第二镀锌铁丝，12—混凝土层，13—灌浆料，14—钢丝网片。

具体实施方式

遵从上述技术方案，如图1至图7所示，一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构，包括预制墙片1、第一内横墙5、第二内横墙6以及连接部，在预制墙片1上设置有门洞或窗洞；本方案中的连接部模拟原型结构中的三种常见连接部位，连接部包括L形的第一连接部2、T形的第二连接部3以及十字形的第三连接部4，如图1所示。

所述的预制墙片1设置多段，多段预制墙片1共同围绕成一个矩形结构，例如本实施例中的这个例子就是正方形结构，正方形结构的每一条边均由一段以上的预制墙片1构成；而第一内横墙5、第二内横墙6相互垂直设置于所述的矩形结构的内部，且第一内横墙5、第二内横墙6的端部与预制墙片1连接，这样本方案的平面图呈“田”字形；田字形内部的结构，即第一内横墙5、第二内横墙6在保持相互垂直的前提下，可以相对偏移，二者的相交处并不一定位于矩形结构的正中位置，以改变结构平面内的刚度分布，可以研究装配整体式剪力墙结构在双向地震作用下的扭转效应。

所述的第一内横墙5、第二内横墙6均设置两段，第一内横墙5、第二内横墙6之间通过一个第三连接部4连接；第一内横墙5的端部、第二内横墙6的端部均通过第二连接部3与相邻的两段预制墙片1连接，即第一内横墙5端部、第二内横墙6的端部与矩形结构连接处均有两段间隔的预制墙片1，这两段预制墙片1与第一内横墙5端部、第二内横墙6的端部这三端之间由一个第二连接部3，即T形结构连接；位于拐角处的相邻两段预制墙片1(即相互垂直的预制墙片1)之间均通过第一连接部2连接；预制墙片1、第一内横墙5、第二内横墙6的厚度为20mm～60mm，高度为300mm～1000mm。

所述的预制墙片1、第一内横墙5以及第二内横墙6的内部均沿纵向设置有直径为4mm的预埋钢筋10，其作用是保证预制楼板7与预制墙片1之间连接可靠；预制楼板7的表面需要粗糙处理，粗糙处理后再浇筑混凝土层12时，能保证预制楼板7与混凝土的粘接可靠；预埋钢筋10的端部穿出预制墙片1的顶面；在预制墙片1与第一内横墙5、第二内横墙6构成的四个区域上均设置有预制楼板7以模拟实际结构中的楼层，预制楼板7的厚度为10mm；预制楼板7内部间隔分布有第一镀锌铁丝8(8#镀锌铁丝)，其布设方向与模型结构短边方向一致；第一镀锌铁环丝环绕呈回形结构，回形结构即为将一段第一镀锌铁丝8首尾相接，然后将其拉直使其大部分相互平行而形成的结构，这时候其端部相当于一个U形扣；回形结构的两端穿出预制楼板7的侧面并分别套装在穿出预制墙片1顶面的预埋钢筋10、穿出第一内横墙5或第二内横墙6顶面的预埋钢筋10上；在所述的预制楼板7的表面上铺设有钢丝网片14，钢丝网片14所采用的钢筋为10#镀锌铁丝，并将钢丝网片14的端部下折，使其端部支撑在预制墙片1、第一内横墙5、第二内横墙6的顶部；铺设钢丝网片14后，再现浇一层混凝土层12，混凝土层12的厚度为10mm～30mm。

预制墙片1以及第一内横墙5、第二内横墙6的内部均沿纵向设置有第二镀锌铁丝11，预制楼板7上间隔分布有多个毛细钢管9，以模拟套筒灌浆连接，模拟预制墙板内第二镀锌铁丝11在竖向的连接；当所述的剪力墙模型结构设置多层时，位于下面一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝11穿过毛细钢管9并穿出毛细钢管9的上端部，而上面一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝11自毛细钢管9中伸出，镀锌铁丝之间为搭接的连接方式，然后将毛细钢管9内部用高强度无收缩灌浆料13进行填充。毛细钢管9的内径为6mm～8mm，毛细钢管9的壁厚为1mm～2mm。

在本发明中，采用低弹性模量混凝土模拟原型结构混凝土。按照模型结构与原型结构的相似关系，所用混凝土抗压强度和弹性模量均比原型结构用混凝土低，考虑材料的普遍适用性，混凝土粗骨料选用豆石，细骨料选用河沙，水泥选用P.O42.5，选用石膏来降低其强度和弹性模量，该四类材料经过试配可实现不同强度的低弹性模量混凝土。经试配强度和弹性模量降低1/3的细石混凝土配合比(质量)为：

编号	水泥:细骨料:粗骨料:水:石膏
		1	1:3.64:3.64:0.93:0.5

对于装配整体式剪力墙原型结构，工厂预制剪力墙，将其运至施工现场，吊装就位预制墙片1，安装待浇筑连接部位模板，浇筑连接部位混凝土和预制楼板7板面混凝土，完成装配整体式剪力墙标准层施工。

相应的，本发明还提供了一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构制作方法：

一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤一，按照设计图纸确定预制墙片1、第一内横墙5、第二内横墙6的位置，并在预制墙片1、第一内横墙5、第二内横墙6位置处绑扎第二镀锌铁丝11，第二镀锌铁丝11之间通过横筋连接；在预制墙片1、第一内横墙5、第二内横墙6的连接处绑扎箍筋、单只箍筋和拉筋，以确保浇筑后连接部的强度；

步骤二，第二镀锌铁丝11绑扎好之后，在第一内横墙5、第二内横墙6和预制墙片1处支护墙片模板，墙片模板内部预设预埋钢筋10，并在墙片模板内部浇筑混凝土(即上述的低弹性模量混凝土)；

步骤三，安装预制楼板7，预制楼板7内部分布有回形结构的第一镀锌铁丝8，将第一镀锌铁丝8的端部穿过预制墙片1、第一内横墙5或第二内横墙6顶面伸出的预埋钢筋10上，在预制楼板7上铺设钢丝网片14；

步骤四，待墙片模板内部的混凝土凝固48小时以后，浇筑预制墙片1之间的连接部位以形成连接部、预制墙片1与第一内横墙5和/或第二内横墙6的连接部位，连接部位呈L形、T形或十字形；然后在预制楼板7表面浇筑一层混凝土层12；

步骤五，待全部混凝土强度达到80％以上时，拆除墙片模板，进行下一层剪力墙模型结构的施工；下一层剪力墙模型结构施工时，首先在预制墙片1、第一内横墙5、第二内横墙6的顶部设置毛细钢管9，将上一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝11穿过毛细钢管9并穿出毛细钢管9的上端部，将本层(即当前待施工层)的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝11插入到毛细钢管9中，再在毛细钢管9内部填充灌浆料13，待灌浆料13凝固后，再进行本层第二镀锌铁丝11的绑扎，绑扎后从前面的步骤一开始继续施工。

Claims (8)

1.一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构，其特征在于，包括预制墙片(1)、第一内横墙(5)、第二内横墙(6)以及连接部；所述的连接部包括L形的第一连接部(2)、T形的第二连接部(3)以及十字形的第三连接部(4)，所述的预制墙片(1)设置多段，多段预制墙片(1)共同围绕成一个矩形结构，而第一内横墙(5)、第二内横墙(6)相互垂直设置于所述的矩形结构的内部，且第一内横墙(5)、第二内横墙(6)的端部与预制墙片(1)连接；所述的第一内横墙(5)、第二内横墙(6)均设置两段，第一内横墙(5)、第二内横墙(6)之间通过一个第三连接部(4)连接；第一内横墙(5)的端部、第二内横墙(6)的端部均通过第二连接部(3)与相邻的两段预制墙片(1)连接，位于拐角处的相邻两段预制墙片(1)之间均通过第一连接部(2)连接；所述的预制墙片(1)、第一内横墙(5)以及第二内横墙(6)的内部均沿纵向设置有预埋钢筋(10)，预埋钢筋(10)的端部穿出预制墙片(1)的顶面；在预制墙片(1)与第一内横墙(5)、第二内横墙(6)构成的四个区域上均设置有预制楼板(7)，预制楼板(7)内部间隔分布有第一镀锌铁丝(8)，第一镀锌铁环丝环绕呈回形结构，回形结构的两端穿出预制楼板(7)的侧面并分别套装在穿出预制墙片(1)顶面的预埋钢筋(10)、穿出第一内横墙(5)或第二内横墙(6)顶面的预埋钢筋(10)上；在所述的预制楼板(7)的表面上铺设有钢丝网片(14)，铺设钢丝网片(14)后，再现浇一层混凝土层(12)。

2.如权利要求1所述的所述的大比尺装配整体式剪力墙模型结构，其特征在于，所述的预制墙片(1)以及第一内横墙(5)、第二内横墙(6)的内部均沿纵向设置有第二镀锌铁丝(11)，预制楼板(7)上间隔分布有多个毛细钢管(9)，当所述的剪力墙模型结构设置多层时，位于下面一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝(11)穿过毛细钢管(9)并穿出毛细钢管(9)的上端部，而上面一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝(11)自毛细钢管(9)中伸出，然后将毛细钢管(9)内部用灌浆料(13)进行填充。

3.如权利要求2所述的所述的大比尺装配整体式剪力墙模型结构，其特征在于，所述的预制墙片(1)以及第一内横墙(5)、第二内横墙(6)的内部的第二镀锌铁丝(11)之间通过间隔设置的横筋连接。

4.如权利要求1所述的大比尺装配整体式剪力墙模型结构，其特征在于，所述的预制楼板(7)的厚度为10mm，预制楼板(7)的表面上铺设钢丝网片(14)后再浇筑一层混凝土层(12)的厚度为10mm～30mm。

5.如权利要求2所述的大比尺装配整体式剪力墙模型结构，其特征在于，所述的毛细钢管(9)的内径为6mm～8mm，毛细钢管(9)的壁厚为1mm～2mm。

6.如权利要求1所述的大比尺装配整体式剪力墙模型结构，其特征在于，所述的预制墙片(1)、第一内横墙(5)、第二内横墙(6)的厚度为20mm～60mm，高度为300mm～1000mm。

7.如权利要求1所述的大比尺装配整体式剪力墙模型结构，其特征在于，所述的剪力墙模型结构中用到的混凝土的配比为：

水泥：细骨料：粗骨料：水：石膏＝1:3.64:3.64:0.93:0.5。

8.一种大比尺装配整体式剪力墙模型结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，按照设计图纸确定预制墙片、第一内横墙、第二内横墙的位置，并在预制墙片、第一内横墙、第二内横墙位置处绑扎第二镀锌铁丝，第二镀锌铁丝之间通过横筋连接；

步骤二，第二镀锌铁丝绑扎好之后，在第一内横墙、第二内横墙和预制墙片处支护墙片模板，墙片模板内部预设预埋钢筋，并在墙片模板内部浇筑混凝土；

步骤三，安装预制楼板，预制楼板内部分布有回形结构的第一镀锌铁丝，将第一镀锌铁丝的端部穿过预制墙片、第一内横墙或第二内横墙顶面伸出的预埋钢筋上，在预制楼板上铺设钢丝网片；

步骤四，待墙片模板内部的混凝土凝固48小时以后，浇筑预制墙片之间的连接部位、预制墙片与第一内横墙和/或第二内横墙的连接部位，连接部位呈L形、T形或十字形；然后在预制楼板表面浇筑一层混凝土层；

步骤五，待全部混凝土强度达到80％以上时，拆除墙片模板，进行下一层剪力墙模型结构的施工；下一层剪力墙模型结构施工时，首先在预制墙片、第一内横墙、第二内横墙的顶部设置毛细钢管，将上一层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝穿过毛细钢管并穿出毛细钢管的上端部，将本层的剪力墙模型结构的第二镀锌铁丝插入到毛细钢管中，再在毛细钢管内部填充灌浆料，待灌浆料凝固后，再进行本层第二镀锌铁丝的绑扎。