CN206189659U - 多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙，包括矩形截面混凝土剪力墙，剪力墙的墙体骨架包括包覆在墙身外的外包板和分隔墙截面内部空间的内隔板，墙体骨架由超高性能混凝土(UHPC)浇筑成型的外包板和内隔板将矩形墙截面分割成多个束状的矩形独立单元体，形成多束状独立分体柱；各分体柱内可浇筑常规混凝土及配置构造需要的钢筋笼骨架、型钢骨架等。本实用新型充分利用混凝土自约束功能，取代钢材对混凝土的外包约束作用，节约钢材并降低造价；基于UHPC优良的密实性、可浇筑性以及高强度，截面分区后的多束状能显著提高混凝土剪力墙的承载能力和耐久性能，具有结构简单、材料新颖、性能优越、适应建筑工业化生产等特点。

Description

多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙

技术领域

本实用新型属于建筑工程技术领域，尤其涉及一种多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙。

背景技术

钢筋混凝土剪力墙作为一种抗侧力构件，其在高层及超高层建筑结构中发挥着重要作用。然而面对高速发展的经济社会需求，全球普遍出现人口聚集区域化、城市用地紧张等局面，这就向城市规划者和建设者提出了更为苛刻的要求，即如何在有限的生存环境下提高人居生活质量并紧跟城市发展的步伐。因此，面向天空的建筑群是解决人们生存空间拥挤的重要出路。但是，这势必对传统钢筋混凝土剪力墙结构产生巨大的冲击，主要因为钢筋混凝土剪力墙存在承载能力有限、抗震性能较差、耐久性能不良等缺陷，如此便限制了这类构件在超高层建筑结构中的应用。

为了满足结构承载能力的需求，诸多增强型措施被用于钢筋混凝土剪力墙，这些措施主要包括提高混凝土强度(如采用高强混凝土)、增加含钢率(如采用型钢混凝土)以及使用约束混凝土(如钢管混凝土)等。高强混凝土虽然能提高墙本身的承载能力，但高强混凝土的脆性对结构墙的抗震性能十分不利。当然内置的型钢可以在这方面弥补高强混凝土的不足，然而另一个显著问题也随之而来，即在狭长的墙内布置较多的型钢将导致施工阶段混凝土的浇筑十分困难，不能保证混凝土的浇筑质量。显然，采用约束混凝土技术能更好地避免上述现象的产生，钢板外包混凝土剪力墙秉承了钢结构与混凝土结构的优势，但在钢材使用量上则显得不够经济，且钢板与混凝土之间容易出现粘脱等现象，其可削弱钢板对混凝土的约束作用，组合效果变差。虽然相应的构造措施(如设置加劲肋和约束拉杆)也被提出来用于改善钢板外包混凝土剪力墙的性能，但是这些措施会对钢板造成较大的损伤，并且加工成本也大幅度增加。此外，外包的钢板在钢板外包混凝土剪力墙后期防腐、防火处理上也极为繁琐，若处理不当，则十分不利于结构的耐久性能和防火性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种构造简单、施工便捷、性能优良、经济节约的多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙，包括矩形截面混凝土剪力墙，矩形截面混凝土剪力墙的墙体骨架包括包覆在墙身外的外包板和分隔墙截面内部空间的内隔板，墙体骨架由超高性能混凝土浇筑成型，且构成骨架的外包板和内隔板相互贯通连接；外包板和内隔板将矩形墙截面分割成多个束状矩形独立单元体，形成多束状的独立分体柱。

外包板围绕墙身外围布置，外包板共四道，其布置方向分别为沿剪力墙的长边方向和短边方向。

内隔板至少一道，其布置方向为平行于剪力墙的短边方向，并垂直于剪力墙的长边方向。

在每个单元体内可放置钢筋笼骨架或型钢骨架，并采用普通混凝土将各单元体浇筑密实。

针对现有钢筋混凝土剪力墙存在的不足，发明人设计了一种多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙，包括矩形截面混凝土剪力墙，矩形截面混凝土剪力墙的墙体骨架包括包覆在墙身外的外包板和分隔墙截面内部空间的内隔板，墙体骨架由超高性能混凝土浇筑成型，且构成骨架的外包板和内隔板相互贯通连接；外包板和内隔板将矩形墙截面分割成多个束状矩形独立单元体，形成多束状的独立分体柱。

本实用新型通过三方面实现了钢筋混凝土矩形剪力墙承载能力的大幅度提高：

<1>使用高致密性和高强度的超高性能混凝土作为混凝土矩形剪力墙的外包板和内隔板，形成对内部普通混凝土的约束骨架，而这两个“高”恰恰促使了超高性能混凝土可取代传统钢板对混凝土的约束材料，克服了外包钢板抗腐蚀性差、抗火性不良等缺陷，也有利于节约钢材并降低工程造价和后期维护所需的费用。

<2>超高性能混凝土沿袭了混凝土可浇注性的特点，将其作为内隔板将狭长的矩形剪力墙内部空间进行分区，形成多个束状的独立分体柱，更小的柱体截面可发挥约束紧致的作用，有利于对混凝土材料更强的约束效应，发挥材料的承压能力。

<3>在各束独立分体柱内可配置多种类型的加强措施，如钢筋笼骨架、型钢骨架以及高强混凝土等，方便满足不同承载力需求的混凝土剪力墙设计形式。

总之，本实用新型充分利用混凝土自约束功能(超高性能混凝土约束普通混凝土)，充分发挥混凝土材料间横向变形系数相近的特色，以此取代钢材对混凝土的外包约束作用，节约钢材并降低造价；基于超高性能混凝土优良的密实性、可浇筑性以及高强度，多束状能显著提高矩形剪力墙的承载能力和耐久性能，具有结构简单、材料新颖、性能优越等特点。此外，通过预制超高性能混凝土墙体骨架可实现建筑工业化的要求，同时轻薄高强的超高性能混凝土有利于机械化吊装，能有效加快施工进度。

附图说明

图1是本实用新型多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙墙体骨架示意图。

图2是本实用新型多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙空间立体示意图。

图1和图2中：1外包板一，2外包板二，3外包板三，4外包板四，5内隔板，6墙体骨架，7普通混凝土。

具体实施方式

基本结构

如图1和图2所示，本实用新型的多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙，包括矩形截面混凝土剪力墙，矩形截面混凝土剪力墙的墙体骨架包括包覆在墙身外的外包板和分隔墙截面内部空间的内隔板，墙体骨架由超高性能混凝土浇筑成型，且构成骨架的外包板和内隔板相互贯通连接；外包板围绕墙身外围布置，外包板共四道，其布置方向分别为沿剪力墙的长边方向和短边方向；内隔板至少一道，其布置方向为平行于剪力墙的短边方向，并垂直于剪力墙的长边方向，内隔板数量及各内隔板间距按承载能力设计要求而定；外包板和内隔板将矩形墙截面分割成多个束状矩形独立单元体，形成多束状的独立分体柱。

设计原理

如图1所示，在狭长矩形截面剪力墙的墙体骨架中，长边方向的外包板一和外包板二以及短边方向的外包板三和外包板四构成了外围约束系统，在平行于短边方向的墙体内部设置多道内隔板，内隔板的间距设置根据结构承载能力的需求而定，若上部结构传来的荷载较大，可缩小内隔板的间距，反之，则可放大内隔板的间距；通过内隔板和外包板的分割，将剪力墙的截面划分为更小的截面积，形成外包约束内部的功能；通过对矩形骨架支模并向其内浇筑超高性能混凝土，采用蒸汽养护后成型为矩形超高性能混凝土剪力墙墙体骨架。该生产过程宜在较高规格的预制构件厂进行生产，保证构件质量。如图2所示，在图1墙体骨架的基础上，根据需要通过配置相应的纵向钢筋和水平箍筋，并将由两者绑扎而成的矩形钢筋笼骨架放置于各束状分体柱内，或直接在分体柱内配置型钢骨架，进一步增强剪力墙的承载能力；之后，向其内空间浇筑普通混凝土，由此形成多束状超高性能混凝土约束普通混凝土剪力墙。

生产使用

1)首先在预制构件厂支模形成如图1所示的矩形剪力墙墙体骨架，在墙外的长边及短边方向布置外包板，而在剪力墙内平行于短边方向上则布置多道内隔板，各内隔板之间控制一定的间距，其间距根据结构的承载能力而定，之后向外包板和内隔板中浇筑超高性能混凝土并采用蒸汽养护成型；

2)将矩形超高性能混凝土墙体骨架吊装至剪力墙结构中的特定位置，采用预埋连接件将墙体骨架与基础或下部楼层进行连接；

3)按照一定的规格绑扎矩形钢筋笼骨架，该钢筋笼骨架由分布于矩形截面四个角点的纵向钢筋和一定箍筋间距的水平箍筋构成；

4)将钢筋笼骨架分别放入矩形剪力墙墙体的各束分体柱内，并向其中浇筑普通混凝土即得。

综上所述，本实用新型应用超高性能混凝土约束普通混凝土的多束状矩形截面剪力墙，与现有技术相比具有如下优点：

1)对矩形截面分区后，每一个束状单元可等效为一个分体柱，而各束状分体柱又是通过外包和内隔的超高性能混凝土薄板联系在一起，即连体内有分体，这样便形成一个又独立又统一的截面形式；

2)在各束状截面内，可采用多种措施用于提高矩形柱的承载能力，其内的配置方式更加灵活，可为钢筋笼骨架、型钢骨架等，甚至在各分体柱仅采用普通混凝土或高强混凝土；若采用高强混凝土的增强方式，能有效克服高强混凝土所具有的脆性性质，实现优优组合；

3)超高性能混凝土(UHPC)是一种高强度、高模量、高延性的超高性能纤维增强水泥复合材料，UHPC还具有相当高的致密性，抗渗系数很高，水分基本不易透过UHPC进入内部普通混凝土。如果用UHPC代替普通混凝土结构，通常可以采用较小的板厚，降低结构自重，从而降低工程造价。因此以超高性能混凝土取代钢板，一方面超高性能混凝土良好的密实性并不输于钢材，且其抗压强度也远大于钢材的强度，因此可节约钢材并降低造价；另一方面能避免因钢材锈蚀产生的耐久性能降低以及防火措施要求苛刻等后期维护所需要的人力、物力投入，实现一劳永逸的目的；

4)可将由超高性能混凝土浇筑而成的矩形剪力墙墙体作为预制构件在工厂实现建筑工业化生产，保证超高性能混凝土的浇筑和养护质量，加快施工进度，有利于节约综合费用；

5)超高性能混凝土拥有比普通混凝土更加优越的抗拉强度、抗压强度和耐久性能，能显著提高矩形墙的承载能力和耐腐蚀性，在极端环境下采用此类构件也能保证其力学性能的发挥，对于实现混凝土自约束功能具有良好的应用前景。

Claims (1)

1.一种多束状超高性能混凝土约束普通混凝土矩形剪力墙，包括矩形截面混凝土剪力墙，其特征在于：所述矩形截面混凝土剪力墙的墙体骨架包括包覆在墙身外的外包板和分隔墙截面内部空间的内隔板，墙体骨架由超高性能混凝土浇筑成型，且构成骨架的外包板和内隔板相互贯通连接；所述外包板和内隔板将矩形墙截面分割成多个束状矩形独立单元体，形成多束状的独立分体柱；所述外包板围绕墙身外围布置，外包板共四道，其布置方向分别为沿剪力墙的长边方向和短边方向；所述内隔板至少一道，其布置方向为平行于剪力墙的短边方向，并垂直于剪力墙的长边方向；在每个所述单元体内可放置钢筋笼骨架或型钢骨架，并采用普通混凝土将各单元体浇筑密实。