一種外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻。
【背景技術(shù)】
[0002]剪力墻結(jié)構(gòu)是同時(shí)抵抗垂直荷載與水平荷載的一種承重與抗側(cè)力體系。在地震作用下，剪力墻不僅承擔(dān)了大部分地震剪力，而且還起到了耗散地震能量的重要作用，其抗震性能的好壞對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能起到?jīng)Q定性作用。因此，剪力墻抗震性能的研宄對(duì)于提尚尚層、超尚層結(jié)構(gòu)的整體抗震性能具有重要意義。
[0003]在工程結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)材料，既可滿足現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向高層和大跨度發(fā)展的需求，減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸，節(jié)約材料用量；也可提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用年限，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但混凝土的抗壓強(qiáng)度提高后，其抗拉、抗剪強(qiáng)度相對(duì)較低，延性降低，因而降低了混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。
[0004]對(duì)于現(xiàn)有內(nèi)置鋼板和單側(cè)鋼板組合剪力墻，由于混凝土位于鋼板外側(cè)或兩側(cè)，在大變形的情況下，混凝土板可能會(huì)發(fā)生開(kāi)裂剝落，對(duì)鋼板的約束作用大大減弱，使組合剪力墻在大震作用下的延性及耗能能力大幅降低；而且混凝土開(kāi)裂較難控制，裂縫外露難以避免，從而影響正常使用和耐久性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，能夠克服現(xiàn)有內(nèi)置鋼板和單側(cè)鋼板組合剪力墻的缺點(diǎn)，加大混凝土與鋼板的粘結(jié)力，利用活性粉末混凝土的尚強(qiáng)度與尚延性，大幅度提尚該剪力墻的極限抗剪承載力和抗震性能。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0007]一種外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，包括由外包鋼板單元圍合而成的剪力墻外包模板，以及澆筑于剪力墻外包模板內(nèi)的活性粉末混凝土，剪力墻外包模板的內(nèi)表面上設(shè)置有若干列帶孔加勁肋。
[0008]所述的帶孔加勁肋上開(kāi)設(shè)有若干通孔。
[0009]所述的帶孔加勁肋沿剪力墻外包模板的全高布置。
[0010]所述的剪力墻外包模板的兩端用加勁板形成封閉箱型空間，在封閉箱型空間內(nèi)設(shè)置型鋼并澆筑活性粉末混凝土，形成端柱。
[0011]所述的端柱沿剪力墻外包模板的全高布置。
[0012]所述的型鋼為工字形型鋼。
[0013]所述的活性粉末混凝土由水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂、減水劑、鋼纖維和水混合制成。
[0014]所述的活性粉末混凝土中各物質(zhì)的質(zhì)量比為，水泥:硅灰:粉煤灰:石英砂:減水劑:水:鋼纖維=1: (0.2 ?0.3): (0.2 ?0.4): (1.1 ?1.3): (0.02 ?0.03): (0.23 ?0.30): (0.15 ?0.29) O
[0015]其截面含鋼率為0.04?0.2。
[0016]所述的外包鋼板單元為外包雙層鋼板。
[0017]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明提供的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，是在鋼板剪力墻的基礎(chǔ)上提出的一種新型剪力墻形式，是一種適用于高層及超高層建筑的新型組合剪力墻。本發(fā)明將活性粉末混凝土填于剪力墻外包模板之間，并用帶孔加勁肋將剪力墻外包模板與活性粉末混凝土緊密耦合，使得剪力墻外包模板對(duì)活性粉末混凝土的約束作用更強(qiáng)，能夠提高剪力墻承載能力和變形能力，而且可以避免混凝土裂縫的暴露，提高其使用性能和耐久性。本發(fā)明提供的組合剪力墻中用帶孔加勁肋取代傳統(tǒng)的栓釘來(lái)增強(qiáng)混凝土與鋼板之間的耦合、協(xié)同作用，可以有效的增強(qiáng)剪力墻體系受力過(guò)程中的阻尼效果，具有較好的延性。相對(duì)于栓釘而言，帶孔加勁肋的加工質(zhì)量更易于控制，方便操作，并且?guī)Э准觿爬吒欣趬w內(nèi)部管線的通過(guò)。另外由于活性粉末混凝土的韌性與延性優(yōu)于普通混凝土，這樣就能使用活性粉末混凝土進(jìn)而減少剪力墻墻體的厚度，節(jié)約空間。本發(fā)明中在剪力墻外包模板內(nèi)填充活性粉末混凝土，能有效地阻止外包鋼板單元的向內(nèi)屈曲，而與帶孔加勁肋的耦合，則能有效的推遲外包鋼板單元的向外鼓曲，因此，本發(fā)明提供的組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系能有效地推遲外包鋼板單元的屈曲，從而達(dá)到彈塑性狀態(tài)，能夠克服現(xiàn)有內(nèi)置鋼板和單側(cè)鋼板組合剪力墻的缺點(diǎn)，并能夠在很大程度上提高鋼板剪力墻的極限抗剪承載力和抗震性能，使得高性能混凝土剪力墻在地震區(qū)高層及超高層結(jié)構(gòu)中應(yīng)用成為可能。另外，本發(fā)明提供的組合剪力墻的構(gòu)造簡(jiǎn)單，外包鋼板單元可以兼做模板使用，施工簡(jiǎn)便。
[0019]進(jìn)一步的，本發(fā)明中在剪力墻的兩端構(gòu)建端柱，能夠承擔(dān)更多的軸力，有效減小剪力墻的軸壓比。在強(qiáng)震作用后期，當(dāng)剪力墻性能下降后，端柱作為第二道抗震防線可以有效避免墻體倒塌。本發(fā)明中端柱和剪力墻形成整體來(lái)共同承擔(dān)剪力和彎矩，使得本發(fā)明提供的組合剪力墻可以獲得更好的承載力及變形性能。
[0020]進(jìn)一步的，與普通混凝土相比，本發(fā)明使用的活性粉末混凝土摻入了活性粉末硅灰、粉煤灰，利用活性粉末的微裂縫填充能力與二次水化作用，能得到超高強(qiáng)度的混凝土。并且還在活性粉末混凝土中摻入抗拉強(qiáng)度高、極限延伸率大、抗剪性能好的鋼纖維，能在很大程度上提高混凝土的韌性與延性，使得剪力墻在荷載作用下的延性及耗能能力有大幅度的提尚。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明提供的組合剪力墻的橫截面示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明提供的組合剪力墻中帶孔加勁肋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明提供的組合剪力墻的立體示意圖；
[0024]圖中:1為外包鋼板單元，2為帶孔加勁肋，3為型鋼，4為活性粉末混凝土、5為加勁板。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]參見(jiàn)圖1至圖3，本發(fā)明提供的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，包括由外包鋼板單元I圍合而成的剪力墻外包模板，以及澆筑于剪力墻外包模板內(nèi)的活性粉末混凝土 4，其中外包鋼板單元I為外包雙層鋼板，剪力墻外包模板的內(nèi)表面上豎直地設(shè)置有若干列帶孔加勁肋2，帶孔加勁肋2上均勻開(kāi)設(shè)有若干橢圓形通孔。剪力墻外包模板的兩端用加勁板5形成封閉箱型空間，在封閉箱型空間內(nèi)設(shè)置工字形型鋼并澆筑活性粉末混凝土4，形成端柱。帶孔加勁肋2、加勁板5和型鋼3沿剪力墻全高布置?；钚苑勰┗炷?4由水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂、減水劑、鋼纖維和水混合制成，其中各物質(zhì)的質(zhì)量比為水泥:硅灰:粉煤灰:石英砂:減水劑:水:鋼纖維=1: (0.2?0.3):(0.2?0.4):(1.1?1.3):(0.02?0.03): (0.23?0.30): (0.15?0.29)。該外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻的截面含鋼率為0.04?0.2。
[0027]本發(fā)明提供的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻的剪力墻外包模板根據(jù)需要由相應(yīng)規(guī)格的外包鋼板單元I焊接而成，事先在專業(yè)化的鋼構(gòu)公司生產(chǎn)，并在剪力墻外包模板內(nèi)焊接好加勁板5和帶孔加勁肋2，然后運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，在指定位置安裝就位后向剪力墻外包模板內(nèi)裝入型鋼3，再由專業(yè)混凝土拌合站配制符合要求的活性粉末混凝土 4，向剪力墻外包模板內(nèi)澆筑活性粉末混凝土 4，待活性粉末混凝土 4固化后，即在指定位置砌筑好了本發(fā)明提供的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻。本發(fā)明的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻的剪力墻外包模板可以直接用作施工階段活性粉末混凝土 4澆筑的模板，從而節(jié)省模板的制作，能夠在大量節(jié)省耗材的同時(shí)使施工變得簡(jiǎn)單方便，可以加快施工進(jìn)度，提高施工效率，創(chuàng)造更多更好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0028]本發(fā)明提供的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，能夠充分發(fā)揮鋼板與活性粉末混凝土兩種材料的各自優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短。一方面通過(guò)封閉式外包鋼板形成一個(gè)三向約束狀態(tài)結(jié)構(gòu)，大大提高剪力墻的延性及耗能能力；另一方面在活性粉末混凝土中摻入活性成分硅灰、粉煤灰，以及抗拉強(qiáng)度高、極限延伸率大、抗剪性能好的鋼纖維，不僅大大提高了混凝土的抗壓與抗折能力，也增強(qiáng)了混凝土的韌性與延性，從而進(jìn)一步提高組合剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。因此本發(fā)明提供的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻是一種低成本、高效率的結(jié)構(gòu)組合形式，在我國(guó)也是一種具有廣闊發(fā)展前景的新型結(jié)構(gòu)體系。
[0029]另外，本發(fā)明提供的組合剪力墻使高性能的活性粉末混凝土能夠在高層、超高層建筑以及高地震烈度地區(qū)的建筑中得以推廣應(yīng)用，特別是抗震設(shè)防烈度8度以上地區(qū)的高層以及超高層建筑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:包括由外包鋼板單元(I)圍合而成的剪力墻外包模板，以及澆筑于剪力墻外包模板內(nèi)的活性粉末混凝土(4)，剪力墻外包模板的內(nèi)表面上設(shè)置有若干列帶孔加勁肋(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述的帶孔加勁肋(2)上開(kāi)設(shè)有若干通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述的帶孔加勁肋(2)沿剪力墻外包模板的全高布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述的剪力墻外包模板的兩端用加勁板(5)形成封閉箱型空間，在封閉箱型空間內(nèi)設(shè)置型鋼(3)并澆筑活性粉末混凝土(4)，形成端柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述的端柱沿剪力墻外包模板的全高布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述的型鋼(3)為工字形型鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述的活性粉末混凝土(4)由水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂、減水劑、鋼纖維和水混合制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述的活性粉末混凝土(4)中各物質(zhì)的質(zhì)量比為，水泥:硅灰:粉煤灰:石英砂:減水劑:水:鋼纖維=I: (0.2 ?0.3): (0.2 ?0.4): (1.1 ?1.3): (0.02 ?0.03): (0.23 ?0.30):(0.15 ?0.29) ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:其截面含鋼率為0.04?0.2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，其特征在于:所述的外包鋼板單元(I)為外包雙層鋼板。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻，包括由外包鋼板單元圍合而成的剪力墻外包模板，以及澆筑于剪力墻外包模板內(nèi)的活性粉末混凝土，剪力墻外包模板的內(nèi)表面上設(shè)置有若干列帶孔加勁肋。本發(fā)明將活性粉末混凝土內(nèi)填于剪力墻外包模板之間，并用帶孔加勁肋將剪力墻外包模板與活性粉末混凝土緊密耦合，使兩者彼此互相約束，通過(guò)活性粉末混凝土超高的承載力和良好的變形能力，使得剪力墻在荷載作用下的承載力、延性及耗能能力有大幅度的提高。本發(fā)明提供的外包鋼板內(nèi)填活性粉末混凝土組合剪力墻的構(gòu)造簡(jiǎn)單，外側(cè)的外包鋼板單元可以兼做模板使用，施工簡(jiǎn)便。
【IPC分類】E04B2-86, C04B18-08, C04B14-48, C04B28-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104532988
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410842059
【發(fā)明人】馬愷澤, 闕昂, 劉超, 劉伯權(quán)
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日