CN111411693A - 装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系 - Google Patents

装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系 Download PDF

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Abstract

本发明涉及装配式建筑领域,公开了一种装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其包括楼层板、剪力墙骨架结构和设置在剪力墙骨架结构两侧的墙模板;剪力墙骨架结构包括若干个单元平面骨架和单元立体骨架;单元平面骨架包括上下两个水平构件和至少两个与水平构件垂直固定连接的竖向构件,单元立体骨架由四个单元平面骨架围合而成。本发明采用标准化施工和立体化安装,由单元平面骨架围合构成的单元立体骨架排列组合施工,安装效率高,钢骨架组合形成自身的稳定结构,不需要支护支撑和脚手架,节省大量的人力物力,也为其他工序高空作业,创造施工平面和施工空间,工序交叉互不影响,施工安全可靠,安装效率高,施工速度快。

Description

装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系
技术领域
本发明涉及装配式建筑领域,具体而言,涉及一种装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系。
背景技术
剪力墙结构是墙、梁、楼板的受力钢筋与混凝土浇注在一起形成一个整体、能够承担水平荷载和竖向荷载的结构体系。构成剪力墙结构体系受力机能的基本要素包括:墙肢(剪力墙墙身)、暗柱、扶墙柱,暗梁、连梁,转角墙、有翼墙、约束边缘构件、构造边缘构件、嵌固端和底部加强区(底部现浇层,高度不小于总高度1/10)。这种结构能够充分发挥混凝土的和易性好,抗压强度高,施工便捷,整体刚度大,抗震性能好的特性,被广泛应用于高层建筑领域。但是这种结构的施工方法是现场绑扎钢筋、支模板、浇注混凝土,需要使用模板和支护支撑及脚手架来完成,消耗了大量的木材资源和人工成本,不符合国家提倡的装配式建筑产业发展的基本理念。
目前常见的装配式剪力墙有双面叠合剪力墙(两侧是预制混凝土墙板,中间为后浇筑混凝土的双皮墙)、单面叠合剪力墙(PCF外墙板)和內浇外挂剪力墙。他们的共同点是:按照建筑层高,将剪力墙体设计拆分成若干个单元墙体,断开受力钢筋,钢筋两端预留出一定的连接长度,在工厂加工成预制构件,然后运至施工现场安装,连接节点的预留钢筋,用金属套筒连接在一起、内部注入水泥基浆料,再在连接处二次浇注混凝土、使预制的剪力墙体连接成一个整体,形成装配式剪力墙结构(简称PC剪力墙结构),实现装配式建筑之目的,(如图1所示)。
在具体实施中,构成剪力墙结构的暗柱、扶墙柱,连梁,转角墙、有翼墙、约束边缘构件、构造边缘构件及底部加强区(底部现浇层,高度不小于总高度1/10)的各个部分,结构要求是连续的整体,不允许拆分和断开,必须由现场浇注混凝土来完成。这种装配式剪力墙只是将局部非主要结构部分拆分、预制成构件进行装配,没有从根本上解决剪力墙结构的装配化问题。
现有的装配式剪力墙存在以下问题:
(1)在结构设计上拆分剪力墙体,无法发挥混凝土材料和易性好、整体性好、强度高的良好特性,增加了结构设计上的难度,降低了承重结构的可靠性;
(2)预制的剪力墙体,体积大、重量重,施工安装复杂难度大、效率低,同时装配安装产生大量的连接节点和接缝,削弱剪力墙的整体性和整体刚度,降低剪力墙的受力性能和抗震性能;
(3)采用金属套筒连接,造价高,耗时费工,增加建造成本。金属套筒内注浆是封闭的隐蔽施工,套筒内部的空气难于全部排出,易产生空洞不密实,而且无法检测灌浆的密实度和质量监控,给受力钢筋连接的可靠性带来不确定的安全隐患。
(4)预制的剪力墙体,外形尺寸不规则,不便于运输。工厂化预制,消耗大量的模具和蒸气养生需要的能源,不仅成倍数地增加混凝土本身的价格,也增加工厂到工地的二次运输和费用;
综上所述,现有装配式剪力墙的技术体系不完善,没有从根本上综合性地解决设计、施工安装、生产加工各环节上的技术问题,只是简单地拆分设计和叠加装配,由此产生了“建造成本不断攀升,安装效率低、施工周期长,工程质量难于保障”的痛点问题。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的上述不足,提供一种能够从根本上、综合性地解决设计、施工安装、生产加工等各环节上的技术问题的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,包括楼层板、剪力墙骨架结构和设置在剪力墙骨架结构两侧的墙模板,剪力墙骨架结构内浇筑有混凝土;
剪力墙骨架结构包括若干个单元平面骨架和单元立体骨架;
单元平面骨架包括上下两个水平构件和至少两个与水平构件垂直固定连接的竖向构件,水平构件上设置有与竖向构件截面形状相同的冲孔,竖向构件通过冲孔穿过水平构件并伸出一定的长度;
单元立体骨架由四个单元平面骨架围合而成,单元平面骨架的上下水平构件分别对应固定连接,竖向构件的长度相同;
整个剪力墙骨架结构的内部由若干单元立体骨架组成,外侧面均由单元平面骨架组成,水平构件分别对应固定连接;
每一面剪力墙的骨架均由两个单元平面骨架组成,竖向构件对称设置,同一楼层中,竖向构件固定连接形成钢骨柱;上下楼层的竖向构件对应固定连接形成上下贯通的钢骨柱,上下楼层的四个水平构件对应连接形成钢骨架梁,竖向构件的连接节点位于钢骨架梁内。
优选地,剪力墙骨架两侧还设置有钢筋网片,钢筋网片包括水平受力钢筋和竖向受力钢筋,上下楼层的竖向受力钢筋对应固定连接,水平受力钢筋对应固定连接。
优选地,钢筋网片的配筋还包括箍筋、构造钢筋和约束钢筋。
优选地,水平构件为L型型钢,竖向构件为L型、T型或C型型钢。
优选地,水平构件通过连接板或对穿螺栓连接,对穿螺栓为对称结构,两端设置有外螺纹,外螺纹上安装有螺母,外螺纹部分的最内端固定有挡片。
优选地,组成钢骨柱的两个竖向构件通过连接板和对穿螺栓连接。
优选地,墙模板安装在对穿螺栓上,墙模板包括外墙模板和内墙模板,采用蒸压加气混凝土墙板、陶粒混凝土墙板或钢筋混凝土墙板。
优选地,楼层板包括预制层和现浇层,现浇层与剪力墙的混凝土一起浇注,构成预制层和现浇层形成一体的楼层板结构。
优选地,钢骨架梁包括剪力墙内的连梁和暗梁、楼层结构中的主梁和次梁,钢骨架梁内设置有受力钢筋、箍筋或构造钢筋。
优选地,单元平面骨架中相邻的两个竖向构件之间还设置有洞口横梁,横梁与水平构件结构相同,洞口横梁与竖向构件之间形成剪力墙的洞口和门窗洞口。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明取缔了金属套筒、套筒灌浆及二次浇注混凝土多道的施工工序,将所有的连接节点及连接件浇注在混凝土内,与混凝土有效地结合在一起,构成无接缝、无连接节点的装配浇注一体化剪力墙结构建筑技术体系,消除了设计施工隐患,保障了工程质量;
(2)本发明充分发挥了钢材和混凝土的性能优势和特点,由单元平面骨架组合构成的钢骨架梁、钢骨柱、钢骨架墙,在剪力墙内与混凝土结合构成更加合理的受力体系,改善了剪力墙结构的延性,提高了抗侧力,抗震性能更好;
(3)本发明的一种装配浇注一体化剪力墙结构建筑技术体系,钢骨架与混凝土浇注在一起,结构优化合理,可使剪力墙体和连梁的截面尺寸设计得更小,增加了使用空间,提高了建筑物的使用性能;
(4)本发明的水平构件、竖向构件、连接件、螺栓、钢筋网片及一体化墙模板等均为标准化设计、工业化生产,工业标准化生产,精度高,效率高;
(5)本发明采用标准化施工和立体化安装,由单元平面骨架围合构成的单元立体骨架排列组合施工,安装效率高,钢骨架组合形成自身的稳定结构,不需要支护支撑和脚手架,节省大量的人力物力,也为其他工序高空作业,创造施工平面和施工空间,工序交叉互不影响,施工安全可靠,安装效率高,施工速度快;
(6)本发明多项工序合一,包括免拆除一体化墙模板,免抹灰的内外墙面,外墙装饰保温一体化的多道工序合一,减少了大量的建筑材料、机具设备、模板、支护、支撑、脚手架的消耗和使用以及建筑垃圾,省工省料,降低了建造成本;
综上所述,本发明的一种装配浇注一体化剪力墙结构建筑技术体系,具有“标准化设计、工业化化生产加工、立体化安装组合、信息化跟踪管理,多道工序合一”的多项技术创新,综合性地降低了建造成本、缩短了施工周期、保障了工程质量,具有结构优化合理、抗震性能强、使用舒适度高、绿色节能环保、节约资源的特点,具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是现有预制剪力墙的连接方式示意图;
图2是单元平面骨架结构示意图;
图3是水平构件结构示意图;
图4是单元立体骨架结构示意图;
图5是单元立体骨架和单元平面骨架安装示意图;
图6是钢骨柱结构示意图;
图7是钢骨柱与钢骨架梁连接示意图;
图8是对穿螺栓结构示意图;
图9是剪力墙结构示意图;
图10是本发明装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系结构示意图;
其中,上述附图包括以下附图标记:1、单元平面骨架;11、水平构件;12、竖向构件;13、洞口横梁;111、冲孔;2、单元立体骨架;3、连接板;4、对穿螺栓;41、螺母;42、挡片;5、钢筋网片;6、墙模板;7、楼层板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,包括楼层板、剪力墙骨架结构和设置在剪力墙骨架结构两侧的墙模板,剪力墙骨架结构内浇筑有混凝土;
剪力墙骨架结构包括若干个单元平面骨架1和单元立体骨架2;
如图2所示,单元平面骨架包括上下两个水平构件11和若干与水平构件垂直固定连接的竖向构件12,两端的竖向构件与水平构件的连接点位于水平构件的非端部位置,除了两端的竖向构件,根据设计需要,还可以在中间增加若干竖向构件,在相邻的两个竖向构件之间还可以增加洞口横梁13,洞口横梁与竖向构件之间形成剪力墙的洞口和门窗洞口。洞口横梁与水平构件结构相同。
水平构件为L型型钢,竖向构件为L型、T型或C型型钢。如图3所示,本实施例中以竖向构件为T型型钢为例进行说明,水平构件的一个侧板上设置有与T型型钢截面形状相同的T型冲孔111,竖向构件通过T型冲孔穿过水平构件并伸出一定的长度后与水平构件焊接固定。
如图4所示,单元立体骨架由四个单元平面骨架围合而成,单元平面骨架的上下水平构件分别对应固定连接,竖向构件的长度相同。
整个剪力墙骨架结构的内部由若干单元立体骨架组成,外侧面均由单元平面骨架组成,水平构件分别对应固定连接。为了更清楚地展示,以最小单元的剪力墙骨架结构为例,在如图5所示的一个单元立体骨架的四个侧面分别增加一个单元平面骨架才能构成一个完整的剪力墙骨架结构。
每一面剪力墙的骨架均由两个单元平面骨架组成,竖向构件对称设置,竖向构件通过连接板3和对穿螺栓4连接形成钢骨柱,连接板连接腹板,对穿螺栓连接翼板;上下楼层的竖向构件对应固定连接形成上下贯通的钢骨柱,上下楼层的四个水平构件通过对穿螺栓或连接板对应连接形成钢骨架梁,竖向构件的连接节点位于钢骨架梁内,如图6-7所示。钢骨架梁包括剪力墙内的连梁和暗梁、楼层结构中的主梁和次梁,钢骨架梁内设置有受力钢筋、箍筋或构造钢筋。
如图8所示,对穿螺栓为对称结构,两端设置有外螺纹,外螺纹上安装有螺母41,外螺纹部分的最内端固定有挡片42。挡片可以限制竖向构件或者水平构件的移动。
如图9所示,剪力墙骨架两侧还设置有钢筋网片5,钢筋网片包括水平受力钢筋和竖向受力钢筋,上下楼层的竖向受力钢筋对应固定连接,水平受力钢筋对应固定连接。竖向构件上设置有挂钩,钢筋网片挂在挂钩上。除了水平受力钢筋和竖向受力钢筋,钢筋网片的配筋还包括箍筋、构造钢筋和约束钢筋。
剪力墙骨架两侧还设置有墙模板6,墙模板包括外墙模板和内墙模板,均安装在竖向构件的对穿螺栓上,此时对穿螺栓还可以起到拉结螺栓的作用。墙模板可以采用蒸压加气混凝土墙板、陶粒混凝土墙板或钢筋混凝土墙板。外墙模板内侧还设置有保温层,外墙模板外表面带有瓷砖或石材装饰面层或自带花纹。将外墙的墙模板设计为具有保温隔热和外立面装饰的效果,与中间浇注的混凝土剪力墙和外墙内侧的墙模板形成保温装饰一体化的外墙体。一体化墙体的表面具有一定的平整度和光洁度,不需要抹灰找平,减少了大量的内外墙体抹灰工程,在室内外装修时,用修补材料抹平螺栓孔、刮腻子、刷涂料即可达到内外装修的要求,实现了多道工序合一的目的。
上述的整体剪力墙骨架是一个稳定的具有承载能力的结构体,可承担施工过程中安装的钢筋网片、墙模板、楼板和其他施工荷载,而且还具有代替或减少使用支护支撑及脚手架的作用,为其他工序的施工安装创造施工平面和施工空间。
钢骨架梁上设置有金属托板,楼层板7安装于金属托板上,楼层板包括预制层和现浇层,现浇层与剪力墙的混凝土一起浇注,构成预制层和现浇层形成一体的楼层板结构。浇筑完混凝土后,竖向构件的连接节点、连接竖向构件的连接板和/或对穿螺栓均被浇注的混凝土包裹在内,与剪力墙形成一体结构,保障了节点连接的可靠性,增加了节点的刚度,提高节点的受力性能,最终形成如图10所示的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系。
上述装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系的施工方法包括以下步骤:
步骤一:将标准化设计的水平构件和竖向构件在工厂加工成单元平面钢骨架,输入数字化信息管理编码,运至施工现场;
步骤二:在施工现场,清理基础梁、基础柱、基础墙上的预埋件,测量标高、定位、校正、放线并检查确认无误;
步骤三:在施工现场,组装经过制作加工好的带有数字化信息管理编码的单元平面钢骨架,形成单元立体钢骨架。将单元立体钢骨架和单元平面钢骨架吊装至安装指定位置,与基础预埋件连接固定、连接对应的竖向构件构成钢骨柱,至楼层整体钢骨架组合安装完成;
步骤四:按照上述步骤,安装上一层的楼层整体钢骨架,连接上下层竖向构件,连接对应的水平构件构成钢骨架梁,使上下层钢骨架连接在一起,完成首层的钢骨架梁、钢骨柱和钢骨墙的组合连接,构成稳定的具有承担施工荷载能力的楼层结构体;
步骤五:安装首层剪力墙的钢筋网片,固定在钢骨柱上设置的挂钩上,按照配筋设计,绑扎连梁及各部位的加强钢筋,至首层钢筋工程完成;
步骤六:安装首层一体化墙模板,固定在钢骨柱的对穿螺栓上,支撑加固一体化墙模板,至楼层一体化墙模板工程完成;
步骤七:将叠合楼板吊装至安装位置,安放在钢骨架梁两侧的金属托板上,在楼板底部安装临时支护支撑,连接叠合楼板端部之间的预留钢筋,绑扎楼板上设计要求的钢筋,放置其他设计要求的预埋件和预埋管线,至楼面钢筋工程完成。
步骤八:浇注剪力墙、楼层面和钢骨架梁内的混凝土,养生至混凝土强度达到施工要求的标准。
步骤九:重复步骤四—步骤八直至全楼层施工安装结束。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,包括楼层板(7)、剪力墙骨架结构和设置在剪力墙骨架结构两侧的墙模板(6),剪力墙骨架结构内浇筑有混凝土,其特征在于,
剪力墙骨架结构包括若干个单元平面骨架(1)和单元立体骨架(2);
单元平面骨架(1)包括上下两个水平构件(11)和至少两个与水平构件(11)垂直固定连接的竖向构件(12),水平构件(11)上设置有与竖向构件(12)截面形状相同的冲孔(111),竖向构件(12)通过冲孔(111)穿过水平构件(11)并伸出一定的长度;
单元立体骨架(2)由四个单元平面骨架(1)围合而成,单元平面骨架(1)的上下水平构件(11)分别对应固定连接,竖向构件(12)的长度相同;
整个剪力墙骨架结构的内部由若干单元立体骨架(2)组成,外侧面均由单元平面骨架(1)组成,水平构件(11)分别对应固定连接;
每一面剪力墙的骨架均由两个单元平面骨架(1)组成,竖向构件(12)对称设置,同一楼层中,竖向构件(12)固定连接形成钢骨柱;上下楼层的竖向构件(12)对应固定连接形成上下贯通的钢骨柱,上下楼层的四个水平构件(11)对应连接形成钢骨架梁,竖向构件(12)的连接节点位于钢骨架梁内。
2.根据权利要求1所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,剪力墙骨架两侧还设置有钢筋网片(5),钢筋网片(5)包括水平受力钢筋和竖向受力钢筋,上下楼层的竖向受力钢筋对应固定连接,水平受力钢筋对应固定连接。
3.根据权利要求2所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,钢筋网片(5)的配筋还包括箍筋、构造钢筋和约束钢筋。
4.根据权利要求1所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,水平构件(11)为L型型钢,竖向构件(12)为L型、T型或C型型钢。
5.根据权利要求1所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,水平构件(11)通过连接板(3)或对穿螺栓(4)连接,对穿螺栓(4)为对称结构,两端设置有外螺纹,外螺纹上安装有螺母(41),外螺纹部分的最内端固定有挡片(42)。
6.根据权利要求1所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,组成钢骨柱的两个竖向构件(12)通过连接板(3)和对穿螺栓(4)连接。
7.根据权利要求6所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,墙模板(6)安装在对穿螺栓(4)上,墙模板(6)包括外墙模板和内墙模板,采用蒸压加气混凝土墙板、陶粒混凝土墙板或钢筋混凝土墙板。
8.根据权利要求1所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,楼层板(7)包括预制层和现浇层,现浇层与剪力墙的混凝土一起浇注,构成预制层和现浇层形成一体的楼层板(7)结构。
9.根据权利要求1所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,钢骨架梁包括剪力墙内的连梁和暗梁、楼层结构中的主梁和次梁,钢骨架梁内设置有受力钢筋、箍筋或构造钢筋。
10.根据权利要求1所述的装配浇注一体化剪力墙结构建筑体系,其特征在于,单元平面骨架(1)中相邻的两个竖向构件(12)之间还设置有洞口横梁(13),横梁与水平构件(11)结构相同,洞口横梁(13)与竖向构件(12)之间形成剪力墙的洞口和门窗洞口。
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