CN107859208B - 一种自复位的高强混凝土剪力墙及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自复位的高强混凝土剪力墙及其制作方法，包括高强混凝土墙体、所述高强混凝土墙体两侧设置有边框钢管，所述两侧的各自所述边框钢管的内侧分别通过抗剪连接键与所述高强混凝土墙体连接；所述边框钢管内设置有若干超高强纵筋，所述超高强纵筋用高强混凝土浇筑锚固，其表面涂覆有防锈涂层。本发明提供的自复位的高强混凝土剪力墙在遭遇地震或受到外界较大的作用力而产生较大变形时，能使超高强纵筋控制在弹性阶段内变形耗能，减小剪力墙震后的残余变形，为剪力墙提供自复位能力，能延缓混凝土的开裂，避免在边框钢管与高强混凝土墙体间的界面处出现较多大裂缝，从而实现结构震后破坏较轻、易于修复的目的。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，尤其涉及一种自复位的高强混凝土剪力墙及其制作方法。
背景技术
建筑技术水平的快速发展,使高层建筑的高度不断增高，需求日益增多，该类建筑需承受更大的竖向荷载和水平荷载，对建筑材料的强度和延性有更高的要求，同时结构形式也面临着新的挑战。高强高性能混凝土因其具有高强、高变形模量、高耐久性、高流动性、减轻建筑物重量、降低建筑造价等优点，近年来快速发展，在多高层建筑的剪力墙结构中也得到了诸多推广应用。但高强混凝土与普通混凝土相比较，高强混凝土的延性较差，极大地限制了在抗震设防地区高层建筑中的应用。
高强钢筋是与高强高性能混凝土相匹配的理想材料，具有强度高，节约用量，经济效益好的优点。然而高强钢筋与普通钢筋相比，其材料的高性能、高强度难以充分发挥且受腐蚀后强度损失大，对结构的安全性和耐久性有较大不利影响。
剪力墙是高层建筑中常见的抗侧力构件，其抗震性能优异，经合理设计具有承载力高、抗侧刚度大、延性好、耗能能力强等特点。但随着高层建筑的不断增高，剪力墙的高度随之增大，对其抗震性能提出了更高的要求，特别是高强混凝土的应用，由于高强混凝土的 延性较差，使剪力墙的截面尺寸减小、脆性增大，现浇剪力墙结构在经历大震后往往损伤严 重，残余变形大，许多建筑虽然在地震中没有倒塌，但由于加固修复性差而需重建。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的高强混凝土剪力墙震后残余变形严重、加固自修 复能力差的问题，提供一种自复位的高强混凝土剪力墙及其制作方法。
本发明提供的一种自复位的高强混凝土剪力墙，包括高强混凝土墙体、所述高强混凝土墙体两侧设置有边框钢管，所述两侧的各自所述边框钢管的内侧分别通过抗剪连接键与所述高强混凝土墙体连接；所述边框钢管内设置有若干超高强纵筋，所述超高强纵筋 用高强混凝土浇筑锚固，其表面涂覆有防锈涂层。
优选地，所述超高强纵筋为超高强光面钢筋，其屈服强度大于等于1000Mpa。
优选地，所述高强混凝土墙体内设置有分布钢筋，所述分布钢筋包括水平分布钢筋和竖向分布钢筋，所述水平分布钢筋两侧分别与边框钢管连接，所述竖向分布钢筋和水平分布钢筋通过拉结筋进行固定。
优选地，所述抗剪连接键采用槽型钢和两块钢板拼接形成U型，其腹板固定于所述边框钢管的内侧壁上；所述两块钢板的端部分别冷弯成钩状并与所述竖向钢筋勾连固定。
优选地，所述边框钢管采用Q345及以上强度的钢板拼焊而成，所述分布钢筋为HRB500级及以上强度的钢筋。
优选地，所述边框钢管内还设有用于绑扎超高强纵筋的箍筋，所述箍筋与超高强纵筋绑扎形成方形钢筋笼，所述方形钢筋笼用高强混凝土浇筑锚固在边框钢管内。
优选地，所述边框钢管为方形钢管，所述方形钢管的对角线与方形钢筋笼的对角线之间的夹角互为45°。
优选地，所述箍筋为连续矩形螺旋箍筋。
优选地，所述高强混凝土墙体采用高强钢纤维混凝土浇筑而成，其混凝土强度等级范围为C60-C100，所述高强钢纤维混凝土中钢纤维的体积占比为1.5％-2％。
本发明还提供了一种自复位的高强混凝土剪力墙的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1：预制边框钢管及抗剪连接键，两个边框钢管通过钢板拼焊成方形钢管，将两侧边框钢管之间通过连接钢板进行连接固定，抗剪连接键采用槽型钢及两块钢板左右拼焊形成U型，两块钢板的端部分别冷弯成钩状；按一定间距将抗剪连接键横向的槽钢腹板焊接在边框钢管内侧壁上；
步骤S2：对所述超高强纵筋表面涂覆防锈涂层，将两侧边框钢管内的超高强纵筋和箍筋绑扎形成方形钢筋笼，将钢筋笼放置于边框钢管中，所述方形钢管的对角线与方形钢筋笼的对角线之间的夹角互为45°放置；将边框钢管和钢筋笼均插入基础内固定；
步骤S3：将分布钢筋的水平分布钢筋和竖向分布钢筋用拉结筋按一定间距进行拉结绑扎，水平分布钢筋的左右两端分别焊接在抗剪连接键的槽钢腹板上，靠近边框钢管的竖向分布钢筋插入抗剪连接键两端的弯钩内；
步骤S4：在分布钢筋外侧的支模板，浇筑高强混凝土墙体，及边框钢管内浇筑高强混凝土,高强混凝土墙体浇筑到预定标高时将其表面找平；
步骤S5：拆模养护，形成自复位的高强混凝土剪力墙。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种自复位的高强混凝土剪力墙，通过在边框钢管内设置纵向超高强光面钢筋，并在钢筋与浇筑的混凝土之间设置防锈涂层，不仅能提高钢筋的防锈抗腐蚀性能，还能在钢筋与混凝土之间形成弱粘结作用，使超高强光面 钢筋控制在弹性阶段内变形耗能，延缓边框钢管的屈曲，充分发挥高强材料的性能优势，通 过提高屈服阶段的二次刚度，为剪力墙提供自复位能力，在组合剪力墙遭遇地震或受到外界较大的作用力而产生较大变形时，延缓混凝土的开裂，避免在边框钢管与高强混凝土墙体间的界面处出现较多大裂缝，从而实现结构震后破坏较轻、易于修复的目的。
附图说明
图1为本发明实施例的一种自复位的高强混凝土剪力墙主视结构图；
图2为本发明实施例的一种自复位的高强混凝土剪力墙俯视结构图；
图3为图1中边框钢管结构图；
图4为图1中抗剪连接键结构图。
附图标记说明：
1-高强混凝土墙体； 2-边框钢管； 3-抗剪连接键；
4-基础； 5-连接钢板； 11-水平分布钢筋；
12-竖向分布钢筋； 13-拉结筋； 21-超高强纵筋；
22-箍筋； 211-防锈涂层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例的一种自复位的高强混凝土剪力墙，参考图1和图2，包括高强混凝土墙体1、所述高强混凝土墙体1两侧设置有边框钢管2，所述两侧的各自所述边框钢管2的内侧分别通过抗剪连接键3与所述高强混凝土墙体1连接；所述边框钢管2内设置有若干超高强纵筋21，所述超高强纵筋21用高强混凝土浇筑锚固，其表面涂覆有防锈涂层211。
具体地，所述高强混凝土墙体1和边框钢管2均插入并锚固设置于基础4内；所述超高强纵筋21为超高强光面钢筋，其屈服强度大于等于1000Mpa。
本发明的剪力墙在边框钢管2内放置屈服强度大于等于1000Mpa的超高强光面钢筋，并在超高强光面钢筋表面涂覆防锈物质，在超高强钢筋与高强混凝土之间形成弱粘结作用，使超高强光面钢筋控制在弹性阶段内变形耗能，该结构能够延缓边框钢管的屈曲，充分发挥高强材料的性能优势，通过提高屈服阶段的二次刚度，为剪力墙提供自复位能力，在组合剪力墙遭遇地震或受到外界较大的作用力而产生较大变形时，延缓混凝土的开裂，避免在边框钢管与高强混凝土墙体间的界面处出现较多大裂缝，从而实现结构震后破坏较轻、易于修复、能抗损伤的性能，可有效改善传统边框钢管组合剪力墙钢管鼓曲变形严重、钢管边框与墙体变形不协调等问题；超高强光面钢筋表面涂覆的防锈物质还能在钢筋表面形成牢固防锈防腐薄膜，提高钢筋的防锈抗腐蚀性能，延长使用寿命达20年以上。
基于上述实施例，本实施例中，参考图1和图2，所述高强混凝土墙体1内设置有分布钢筋，所述分布钢筋包括水平分布钢筋11和竖向分布钢筋12，所述水平分布钢筋11两侧分别与边框钢管2焊接固定，所述竖向分布钢筋12和水平分布钢筋11通过拉结筋13进行拉结固定。具体地，所述边框钢管2采用Q345及以上强度的钢板拼焊而成，所述分布钢筋采用HRB500级及以上强度的钢筋；
基于上述实施例，本实施例中，参看图3，所述抗剪连接键3采用槽型钢和两块钢板拼焊形成U型，其槽型腹板的外壁焊接固定在所述边框钢管2的内侧壁上，所述水平分布钢筋11的左右两端分别焊接固定在槽型腹板内壁上；所述两块钢板的端部分别冷弯成钩状并与所述竖向分布钢筋12勾连固定，抗剪连接键3的端部弯钩竖向分布钢筋12以加强锚固，可以增强对墙体边缘竖向分布钢筋的约束作用。所述抗剪连接键3与传统抗剪连接键相比，所述抗剪连接键3横向的槽钢腹板贴在边框钢管2内侧壁上与其焊接，增加了抗剪连接键3与混凝土界面接触的型钢面积，从而使高强混凝土墙体1与边框钢管2之间不易出现明显的滑移错动。
基于上述实施例，本实施例中，所述边框钢管2内还设有用于绑扎超高强纵筋21的箍筋22，所述箍筋22与超高强纵筋21绑扎形成方形钢筋笼，所述方形钢筋笼用高强混凝土浇筑锚固在边框钢管2内。具体地，所述边框钢管2为方形钢管，所述箍筋22与超高强纵筋21绑扎形成方形钢筋笼，所述方形钢管的对角线与方形钢筋笼的对角线之间的夹角互为45°，由于方形钢管四角部及钢管内壁附近对其内混凝土的有效约束较弱，属于弱约束区，边框钢管2内置方形钢筋笼，且边框钢管2的角部顶点与方形钢筋笼上相对应边长的中心线处于同一条直线上时，可增强对边框钢管2角部处混凝土的约束作用，提高混凝土的强度，有效减缓边框钢管2角部的应力集中，延缓钢材的屈曲。所述箍筋22可为矩形连续螺旋箍筋，以加强超高强纵筋21的约束作用，但不限于此。
基于上述实施例，本实施例中，所述高强混凝土墙体1采用高强钢纤维混凝土浇筑而成，其混凝土强度等级范围为C60-C100，所述高强钢纤维混凝土中钢纤维的体积占比为1.5％-2％，,高强混凝土中掺加钢纤维以改善高强混凝土的延性，控制裂缝的开展；由于钢纤维混凝土具有优良的受弯、受剪和高韧性等性能，在配筋密集的剪力墙中采用钢纤维混凝土，可以提高剪力墙的受力性能、减小截面尺寸、改善钢筋拥挤状况、降低施工难度和成本。
本发明实施例的一种自复位的高强混凝土剪力墙的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1：预制方形边框钢管2及抗剪连接键3，两个边框钢管2通过钢板拼焊成方形钢管，将两侧边框钢管2之间通过连接钢板5进行连接固定；抗剪连接键3采用槽型钢和两块钢板拼焊形成U型，两块钢板的端部分别冷弯成钩状；按一定间距将抗剪连接键3横向的槽钢腹板焊接在边框钢管2内侧壁上；
步骤S2：对所述超高强纵筋21表面涂覆防锈涂层211，将两侧边框钢管2内的超高强纵筋21和箍筋22绑扎形成方形钢筋笼，将方形钢筋笼放置于边框钢管2中，所述方形钢管的对角线与方形钢筋笼的对角线之间的夹角互为45°放置，将边框钢管2和钢筋笼均插入基础4内的柱脚孔中焊接固定；
步骤S3：将分布钢筋的水平分布钢筋11和竖向分布钢筋12用拉结筋13按一定间距进行拉结绑扎，水平分布钢筋11的左右两端分别焊接在抗剪连接键3的槽钢腹板上，靠近边框钢管2的竖向分布钢筋12插入抗剪连接键3两端的弯钩内；
步骤S4：在分布钢筋外侧的支模板，浇筑高强混凝土墙体1，及边框钢管2内浇筑高强混凝土，浇筑时振捣密实，随时检查高强混凝土墙体1浇筑高度，高强混凝土墙体1浇筑到预定标高时将其表面找平；
步骤S5：拆模养护，形成自复位的高强混凝土剪力墙。
本发明的自复位的高强混凝土剪力墙在遭遇地震或受到外界较大的作用力而产生较大变形时，能延缓混凝土的开裂，避免在边框钢管与高强混凝土墙体间的界面处出现较多大裂缝，从而实现结构震后破坏较轻、易于修复的目的。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。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。
Claims (10)
1.一种自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，包括高强混凝土墙体(1)、所述高强混凝土墙体(1)两侧设置有边框钢管(2)，所述两侧的各自所述边框钢管(2)的内侧分别通过抗剪连接键(3)与所述高强混凝土墙体(1)连接；所述边框钢管(2)内设置有若干超高强纵筋(21)，所述超高强纵筋(21)用高强混凝土浇筑锚固，其表面涂覆有防锈涂层(211)。
2.如权利要求1所述的自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，所述超高强纵筋(21)为超高强光面钢筋，其屈服强度大于等于1000Mpa。
3.如权利要求1或2所述的自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，所述高强混凝土墙体(1)内设置有分布钢筋，所述分布钢筋包括水平分布钢筋(11)和竖向分布钢筋(12)，所述水平分布钢筋(11)两侧分别与边框钢管(2)连接，所述竖向分布钢筋(12)和水平分布钢筋(11)通过拉结筋(13)进行固定。
4.如权利要求3所述的自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，所述抗剪连接键(3)采用槽型钢和两块钢板拼接形成U型，其腹板固定于所述边框钢管(2)的内侧壁上；所述两块钢板的端部分别冷弯成钩状并与所述竖向钢筋(11)勾连固定。
5.如权利要求3所述的自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，所述边框钢管(2)采用Q345及以上强度的钢板拼焊而成，所述分布钢筋为HRB500级及以上强度的钢筋。
6.如权利要求1所述的自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，所述边框钢管(2)内还设有用于绑扎超高强纵筋(21)的箍筋(22)，所述箍筋(22)与超高强纵筋(21)绑扎形成方形钢筋笼，所述方形钢筋笼用高强混凝土浇筑锚固在边框钢管(2)内。
7.如权利要求6所述的自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，所述边框钢管(2)为方形钢管，所述方形钢管的对角线与方形钢筋笼的对角线之间的夹角互为45°。
8.如权利要求6所述的自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，所述箍筋(22)为连续矩形螺旋箍筋。
9.如权利要求1所述的自复位的高强混凝土剪力墙，其特征在于，所述高强混凝土墙体(1)采用高强钢纤维混凝土浇筑而成，其混凝土强度等级范围为C60-C100，所述高强钢纤维混凝土中钢纤维的体积占比为1.5％-2％。
10.一种自复位的高强混凝土剪力墙的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：预制边框钢管(2)及抗剪连接键(3)，两个边框钢管(2)通过钢板拼焊成方形钢管，将两侧边框钢管(2)之间通过连接钢板(5)进行连接固定，抗剪连接键(3)采用槽型钢及两块钢板左右拼焊形成U型，两块钢板的端部分别冷弯成钩状；按一定间距将抗剪连接键(3)横向的槽钢腹板焊接在边框钢管(2)内侧壁上；
步骤S2：对所述超高强纵筋(21)表面涂覆防锈涂层(211)，将两侧边框钢管(2)内的超高强纵筋(21)和箍筋(22)绑扎形成方形钢筋笼，将方形钢筋笼放置于边框钢管(2)中，所述方形钢管的对角线与方形钢筋笼的对角线之间的夹角互为45°放置；将边框钢管(2)和方形钢筋笼均插入基础(4)内固定；
步骤S3：将分布钢筋的水平分布钢筋(11)和竖向分布钢筋(12)用拉结筋(13)按一定间距进行拉结绑扎，水平分布钢筋(11)的左右两端分别焊接在抗剪连接键(3)的槽钢腹板上，靠近边框钢管(2)的竖向分布钢筋(12)插入抗剪连接键(3)两端的弯钩内；
步骤S4：在分布钢筋外侧的支模板，浇筑高强混凝土墙体(1)，及边框钢管(2)内浇筑高强混凝土,高强混凝土墙体(1)浇筑到预定标高时将其表面找平；
步骤S5：拆模养护，形成自复位的高强混凝土剪力墙。
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