CN110700447A - 一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造及其构造方法 - Google Patents

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Abstract

一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造及其构造方法，本发明属于结构工程抗震领域，它为了解决与混凝土框架之间柔性连接构造的填充墙平面外承载力不足的问题。本发明砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造包括背板、两块侧翼板和多个锚固钢筋，该柔性连接构造设置在砌块填充墙与混凝土框架之间，在背板的一侧板面上设置有多个锚固钢筋，锚固钢筋浇筑在混凝土框架内，在背板的另一侧板面的左右两侧板边各设置有一块侧翼板形成槽口，砌块填充墙的砌块位于槽口内。本发明加强了混凝土框架与砌块填充墙之间的连接，使砌块填充墙在地震作用下不易与混凝土框架脱离，显著提升砌块填充墙的平面外承载力，保证砌块填充墙的稳定性。

Description

一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造及其构造 方法
技术领域
本发明属于结构工程抗震领域，具体涉及一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造结构及砌块填充墙的砌筑施工方法。
背景技术
填充墙混凝土框架结构是一种被广泛应用的建筑结构形式。目前填充墙与混凝土框架之间的连接方式一般分为刚性连接与柔性连接两种。其中，刚性连接方案施工简单，在实际工程中最为常见。但是由于在刚性连接方案中，填充墙与框架间紧密连接，使结构的刚度、强度等发生变化，易导致结构出现脆性破坏，如柱端剪切破坏、短柱效应等，对结构产生不良影响。
柔性连接则可以削弱填充墙与框架之间的相互作用，减轻填充墙对框架结构的影响，与目前的设计规范中将填充墙视为非结构构件的计算假设相符合。但是由于填充墙与框架脱开，墙框之间缺少有效连接，使填充墙在地震作用下受力与悬臂墙相似，承载力显著小于四边连接的刚性连接填充墙，容易在震中因平面外失稳而坍塌。
针对柔性连接方案中存在的缺点，《砌体填充墙构造详图》10SG64-2提出了填充墙与混凝土框架之间连接的具体构造方案。但目前尚无有效的柔性连接构造可以解决柔性连接方案中填充墙的平面外承载力不足的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有与混凝土框架之间柔性连接构造的填充墙平面外承载力不足的问题，而提出的一种能够加强平面外稳定性的填充墙与混凝土框架的柔性连接构造及其构造方法。
本发明砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造包括背板、两块侧翼板和多个锚固钢筋，该柔性连接构造设置在砌块填充墙与混凝土框架之间，在背板的一侧板面上设置有多个锚固钢筋，锚固钢筋呈L形，锚固钢筋浇筑在混凝土框架内，在背板的另一侧板面的左右两侧板边各设置有一块侧翼板形成槽(轨)口，砌块填充墙的砌块位于槽(轨)口内。
本发明所述柔性连接构造能够在不限制砌块填充墙壁在平面内方向运动的同时，限制其平面外方向位移。柔性连接构造(可滑动钢锁)的主体结构为槽型，槽型开口内侧为砌块填充墙壁平面内滑动的轨道。柔性连接构造包括预埋在混凝土框架柱中的锚固件和与其相连的连接件。锚固件为一长方形背板，背面焊有多个L型锚固钢筋。连接件为两片长方形侧翼，用来限制砌块填充墙的混凝土框架柱端位移。锚固件与连接件需要现场焊接。
本发明砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造的构造方法按下列步骤实现：
一、在背板的一侧板面上焊接有多个锚固钢筋，锚固钢筋呈L形，得到锚固件；
二、绑扎框架钢筋，制作混凝土框架的模板，预先在混凝土框架柱和框架梁靠近砌块填充墙一侧的模板上分别对锚固件、第一拉结筋和构造柱纵筋的位置进行定位并做标记，将锚固件固定在柱模板内侧，对模板上第一拉结筋与构造柱纵筋的位置标记处进行钻孔并插入预留筋，浇筑框架的混凝土，养护完成得到带有锚固件的混凝土框架；
三、拆除混凝土框架的模板，在锚固件背板上确定第二拉结筋的位置，将两块侧翼板焊接在锚固件的背板两侧形成槽(轨)口，将第二拉结筋的一端与锚固件的背板焊接；水平方向上将钢筋网片分别与第一拉结筋和第二拉结筋点焊，竖直方向上将上下框架梁上预留的构造柱纵筋绑扎连接，并将构造柱纵筋与水平方向的钢筋网片用(细)钢丝绑扎连接(成一个整体)，制作并绑扎构造柱的箍筋，完成拉结筋与构造柱钢筋的绑扎；
四、在混凝土框架内砌筑砌块填充墙，砌筑中填充墙预留出构造柱的位置，砌筑中填充墙左右两端砌块嵌入锚固件的槽(轨)口内，砌筑完成后使用柔性密封材料填充砌块填充墙与混凝土框架之间的间隙，砂浆养护完成后使用(低强度)混凝土浇筑构造柱，从而完成砌块填充墙的施工。
本发明所述的柔性构造砌筑的混凝土框架砌块填充墙包以下有益效果为：
1.所述的柔性连接构造与砌块填充墙与混凝土框架之间的钢筋拉结加强了混凝土框架与砌块填充墙之间的连接，使砌块填充墙在地震作用下不易与混凝土框架脱离，有助于砌块填充墙在平面外方向形成“拱机制”，显著提升砌块填充墙的平面外承载力，保证砌块填充墙在地震作用下平面外的稳定性，降低地震时砌块填充墙坍塌导致的人员伤亡和经济损失的风险。
2.所述的柔性连接构造与柔性连接构造的构造方法对砌块填充墙在平面内方向的受力的影响较小，砌块填充墙与混凝土框架之间属于分隔状态，砌块填充墙与混凝土框架之间的相互作用减小，地震作用下砌块填充墙平面内的损伤程度较低，可降低震后因砌块填充墙受损导致的修护费用和停工时间。
3.所述的柔性连接砌块填充墙的传力路径清晰：平面内方向砌块填充墙与混凝土框架分隔，延缓砌块填充墙对角撑杆机制的形成，降低了砌块填充墙的刚度效应与约束效应；平面外方向通过所述的柔性连接构造的构造方法，加强了砌块填充墙与混凝土框架的连接，使砌块填充墙在平面外荷载作用下墙面变成拱状，使墙面比常规做法中的悬臂状态承受更高的荷载，提高砌块填充墙的稳定性。以上措施使结构在设计时无需考虑砌块填充墙的影响，简化设计过程。
附图说明
图1为砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造的结构示意图；
图2为柔性连接构造上拉结筋和框架柱预留拉结筋的结构示意图；
图3为砌块填充墙内拉结筋、钢筋网片与构造柱钢筋的结构示意图；
图4为柔性连接构造加强平面外稳定性填充墙与混凝土框架的结构示意图；
图5为本发明实施例中柔性连接砌块填充墙与混凝土框架构件的平面外加载实验图；
图6为常规柔性连接砌块填充墙与混凝土框架构件的平面外加载实验图；
图7为本发明实施例中柔性连接砌块填充墙与混凝土框架构件的平面内加载实验图；
图8为常规柔性连接砌块填充墙与混凝土框架构件的平面内加载实验图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造包括背板1-1、两块侧翼板1-2和多个锚固钢筋1-3，该柔性连接构造设置在砌块填充墙4-3与混凝土框架之间，在背板1-1的一侧板面上设置有多个锚固钢筋1-3，锚固钢筋1-3呈L形，锚固钢筋1-3浇筑在混凝土框架内，在背板1-1的另一侧板面的左右两侧板边各设置有一块侧翼板1-2形成槽(轨)口，砌块填充墙4-3的砌块位于槽(轨)口内。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是背板1-1上的锚固钢筋1-3呈矩形阵列排布。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是背板1-1和两块侧翼板1-2均为钢板。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是所述砌块填充墙4-3的砌块为蒸压加气混凝土砌块。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是砌块填充墙4-3与混凝土框架之间存在间隙，间隙宽度为混凝土框架的框架柱4-1高度的1/50。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是在背板1-1的另一侧板面的左右两侧板边各焊接有一块侧翼板1-2。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是在背板1-1带有侧翼板1-2一侧的板面上焊接有第二拉结筋2-2。
本实施方式拉结筋在背板上沿竖向均匀设置，相邻两个水平拉结筋之间间距由所用砌块模数与高度确定，不宜超过500mm。
具体实施方式八：本实施方式砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造的构造方法按下列步骤实施：
一、在背板1-1的一侧板面上焊接有多个锚固钢筋1-3，锚固钢筋1-3呈L形，得到锚固件；
二、绑扎框架钢筋，制作混凝土框架(由框架柱4-1和框架梁4-2组成)的模板，预先在混凝土框架柱4-1和框架梁4-2靠近砌块填充墙4-3一侧的模板上分别对锚固件、第一拉结筋2-1和构造柱纵筋3-1的位置进行定位并做标记，将锚固件固定在柱模板内侧，对模板上第一拉结筋2-1与构造柱纵筋3-1的位置标记处进行钻孔并插入预留筋，浇筑框架的混凝土，养护完成得到带有锚固件的混凝土框架；
三、拆除混凝土框架的模板，在锚固件背板上确定第二拉结筋2-2的位置，将两块侧翼板1-2焊接在锚固件的背板1-1两侧形成槽(轨)口，将第二拉结筋2-2的一端与锚固件的背板1-1焊接；水平方向上将钢筋网片3-2分别与第一拉结筋2-1和第二拉结筋2-2点焊，竖直方向上将上下框架梁4-2上预留的构造柱纵筋3-1绑扎连接，并将构造柱纵筋3-1与水平方向的钢筋网片3-2用(细)钢丝绑扎连接(成一个整体)，制作并绑扎构造柱的箍筋3-3，完成拉结筋与构造柱钢筋的绑扎；
四、在混凝土框架内砌筑砌块填充墙4-3，砌筑中填充墙4-3预留出构造柱4-4的位置，砌筑中填充墙4-3左右两端砌块嵌入锚固件的槽(轨)口内，砌筑完成后使用柔性密封材料3-4填充砌块填充墙4-3与混凝土框架之间的间隙，砂浆养护完成后使用(低强度)混凝土浇筑构造柱4-4，从而完成砌块填充墙的施工。
本实施方式构造柱(或芯柱)中设置4根竖向钢筋与上下混凝土框架梁连接。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是相邻构造柱4-4的间距为1000mm～2000mm。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九不同的是所述的柔性密封材料3-4为聚氨酯泡沫板。
实施例一：本实施例砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造包括背板1-1、两块侧翼板1-2和6根锚固钢筋1-3，该柔性连接构造设置在砌块填充墙与混凝土框架之间，在背板1-1的一侧板面上设置有6根锚固钢筋1-3，锚固钢筋1-3呈L形，6根锚固钢筋1-3呈矩形阵列，锚固钢筋1-3浇筑在混凝土框架内，在背板1-1的另一侧板面的左右两侧板边对称焊接有侧翼板1-2形成槽(轨)口，砌块填充墙4-3的砌块位于槽(轨)口内。
本实施例长方形钢侧翼与背板高度相同，800mm高。两片长方形钢侧翼在现场焊接在背板的两侧。
实施例二：本实施例砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造的构造方法按下列步骤实施：
一、在背板1-1的一侧板面上焊接有多个锚固钢筋1-3，锚固钢筋1-3呈L形，得到锚固件；
二、绑扎框架钢筋，制作混凝土框架(由框架柱4-1和框架梁4-2组成)的模板，预先在混凝土框架柱4-1和框架梁4-2靠近砌块填充墙4-3一侧的模板上分别对锚固件、第一拉结筋2-1和构造柱纵筋3-1的位置进行定位并做标记，将锚固件固定在柱模板内侧，对模板上第一拉结筋2-1与构造柱纵筋3-1的位置标记处进行钻孔并插入预留筋，浇筑框架的混凝土，养护完成得到带有锚固件的混凝土框架；
三、拆除混凝土框架的模板，根据砌块填充墙的砌块高度，在锚固件背板上确定第二拉结筋2-2的位置，将两块侧翼板1-2焊接在锚固件的背板1-1两侧形成槽(轨)口，将第二拉结筋2-2的一端与锚固件的背板1-1焊接；水平方向上将钢筋网片3-2分别与第一拉结筋2-1和第二拉结筋2-2点焊，竖直方向上将上下框架梁4-2上预留的构造柱纵筋3-1绑扎连接，并将构造柱纵筋3-1与水平方向的钢筋网片3-2用(细)钢丝绑扎连接(成一个整体)，制作并绑扎构造柱的箍筋3-3，完成拉结筋与构造柱钢筋的绑扎；
四、在混凝土框架内砌筑砌块填充墙4-3，砌筑中填充墙4-3预留出构造柱4-4的位置，砌筑中填充墙4-3左右两端砌块嵌入锚固件的槽(轨)口内，第一拉结筋2-1、第二拉结筋2-2与水平向钢筋网片3-2压入水平灰缝中，砌筑完成后使用柔性密封材料3-4填充砌块填充墙4-3与混凝土框架之间的间隙，砂浆养护完成后使用(低强度)混凝土浇筑构造柱4-4，从而完成砌块填充墙的施工。
实验测试分析：
分别使用本实施例中的柔性连接构造方法和《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)进行设计制作2组1/2缩尺柔性连接填充墙混凝土框架试件，进行平面内和平面外的试验加载对比。所有试件框架梁柱尺寸和配筋都相同，框架柱高度为1.9m，梁跨度为2.2m，填充墙尺寸为2.1m×1.7m×0.1m(长×宽×高)。试验结果如图5-图8所示。填充墙平面外实验结果可见，使用本实施例中的柔性连接构构造方法制作的填充墙平面外承载力为44kN，比标准组的25kN提升了76％。填充墙平面内实验结果可见，使用本实施例中的柔性连接构构造方法制作的填充墙的平面内损伤程度比标准组较轻，在平面内位移角到达2％，即规范设计中的倒塌位移时，填充墙墙面基本没有发生破坏，而规范组的填充墙墙面已出现数条宽裂缝。
本实施例平面内方向砌块填充墙与混凝土框架分隔，延缓砌块填充墙对角撑杆机制的形成，降低了砌块填充墙的刚度效应与约束效应；平面外方向通过有效的构造措施加强砌块填充墙与混凝土框架的连接，使砌块填充墙在平面外荷载作用下产生拱机制，提高砌块填充墙的稳定性。

Claims (10)

1.一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造，其特征在于该砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造包括背板(1-1)、两块侧翼板(1-2)和多个锚固钢筋(1-3)，该柔性连接构造设置在砌块填充墙(4-3)与混凝土框架之间，在背板(1-1)的一侧板面上设置有多个锚固钢筋(1-3)，锚固钢筋(1-3)呈L形，锚固钢筋(1-3)浇筑在混凝土框架内，在背板(1-1)的另一侧板面的左右两侧板边各设置有一块侧翼板(1-2)形成槽口，砌块填充墙(4-3)的砌块位于槽口内。
2.根据权利要求1所述的一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造，其特征在于背板(1-1)上的锚固钢筋(1-3)呈矩形阵列排布。
3.根据权利要求1所述的一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造，其特征在于背板(1-1)和两块侧翼板(1-2)均为钢板。
4.根据权利要求1所述的一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造，其特征在于所述砌块填充墙(4-3)的砌块为蒸压加气混凝土砌块。
5.根据权利要求1所述的一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造，其特征在于砌块填充墙(4-3)与混凝土框架之间存在间隙，间隙宽度为混凝土框架的框架柱(4-1)高度的1/50。
6.根据权利要求1所述的一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造，其特征在于在背板(1-1)的另一侧板面的左右两侧板边各焊接有一块侧翼板(1-2)。
7.根据权利要求1所述的一种砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造，其特征在于在背板(1-1)带有侧翼板(1-2)一侧的板面上焊接有第二拉结筋(2-2)。
8.砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造的构造方法，其特征在于该构造方法是按下列步骤实现：
一、在背板(1-1)的一侧板面上焊接有多个锚固钢筋(1-3)，锚固钢筋(1-3)呈L形，得到锚固件；
二、绑扎框架钢筋，制作混凝土框架的模板，预先在混凝土框架柱(4-1)和框架梁(4-2)靠近砌块填充墙(4-3)一侧的模板上分别对锚固件、第一拉结筋(2-1)和构造柱纵筋(3-1)的位置进行定位并做标记，将锚固件固定在柱模板内侧，对模板上第一拉结筋(2-1)与构造柱纵筋(3-1)的位置标记处进行钻孔并插入预留筋，浇筑框架的混凝土，养护完成得到带有锚固件的混凝土框架；
三、拆除混凝土框架的模板，在锚固件背板上确定第二拉结筋(2-2)的位置，将两块侧翼板(1-2)焊接在锚固件的背板(1-1)两侧形成槽口，将第二拉结筋(2-2)的一端与锚固件的背板(1-1)焊接；水平方向上将钢筋网片(3-2)分别与第一拉结筋(2-1)和第二拉结筋(2-2)点焊，竖直方向上将上下框架梁(4-2)上预留的构造柱纵筋(3-1)绑扎连接，并将构造柱纵筋(3-1)与水平方向的钢筋网片(3-2)用钢丝绑扎连接，制作并绑扎构造柱的箍筋(3-3)，完成拉结筋与构造柱钢筋的绑扎；
四、在混凝土框架内砌筑砌块填充墙(4-3)，砌筑中填充墙(4-3)预留出构造柱(4-4)的位置，砌筑中填充墙(4-3)左右两端砌块嵌入锚固件的槽口内，砌筑完成后使用柔性密封材料(3-4)填充砌块填充墙(4-3)与混凝土框架之间的间隙，砂浆养护完成后使用混凝土浇筑构造柱(4-4)，从而完成砌块填充墙的施工。
9.根据权利要求8所述的砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造的构造方法，其特征在于相邻构造柱(4-4)的间距为1000mm～2000mm。
10.根据权利要求8所述的砌块填充墙与混凝土框架结构的柔性连接构造的构造方法，其特征在于所述的柔性密封材料(3-4)为聚氨酯泡沫板。
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