專利名稱：灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構的建造方法
技術領域：
本發明涉及建筑類，具體涉及房屋建筑混凝土結構工程，特別是涉及裝配式混凝土結構體系，是一種對現行裝配式混凝土結構設計和施工方法的改進，成為一種“等同現澆裝配式混凝土結構”的灌芯疊合裝配式剪力墻結構鋼筋混凝土房屋的建造方法。
背景技術：
目前，高層住宅、公寓等居住類房屋建筑多采用剪力墻(抗震設防區稱為抗震墻) 結構。近幾年，隨著國家建筑產業政策的調整，興起了裝配式混凝土剪力墻結構。如萬科引入了日本的疊合現澆墻技術(《房屋建筑裝配式混凝土結構建造技術新進展》，《施工技術》，郭正興，2011年6月第40卷342期)，剪力墻一側預制兼做模板，另一側現場支模，然后澆筑混凝土，此種方法現場濕作業太多，工業化程度低，施工速度慢，施工質量難以保證；合肥西偉德的雙墻拼裝結構體系，相當于預制了剪力墻的兩個面層當做模板，兩側的鋼筋之間沒有拉結致使受力性能差，工藝過于復雜，用鋼量較大，工程建設成本較高。隨著我國“建筑工業化、住宅產業化”進程的加快，裝配整體式混凝土結構在房屋建筑中的應用成為當前研究熱點，但目前尚無將剪力墻做成可以灌芯疊合的預制混凝土空心剪力墻構件，然后實施裝配的設計和施工的做法。
發明內容
本發明針對現有的裝配式混凝土剪力墻結構施工方法的工業化程度和施工效率較低、質量難以保證、工藝過于復雜以及建設成本較高等問題，提出一種灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構房屋的建造方法，即工廠化預制混凝土空心剪力墻構件，通過少量的現澆混凝土連接節點以及對預制混凝土空心剪力墻構件的空心部位現場澆筑疊合混凝土的方法，實現對各預制構件的整體連接，達到等同現澆混凝土結構的目的。本發明的結構形式可稱之為“灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構”，具體是通過將已經完成設計的、含有鋼筋混凝土剪力墻的結構，根據工程建造的質優、高效、降耗的原則及其合理性需求對其進行設計拆分，使之拆分成若干個結構構件。拆分原則如下
I.減少預制構件間現場澆筑混凝土連接節點以及便于安裝的原則。2.構件重量控制的原則。要實現“吊運和安裝”成本的綜合最低化。如果為了吊運容易、減輕構件重量，就會增加構件數量、吊運次數以及安裝節點數量，進而增加工程建設成本；反之，如果為了減少構件數量、吊運次數和安裝節點，就會加大構件重量，進而需要增加吊運機械的吊運能力，也會增加工程建設成本。拆分合理的構件重量，可以降低工程建設成本。建筑物的低部各層可以采用汽車吊、大構件的方案，每個拆分后的結構構件重量控制在30 60kN ;高部各層可以采用塔吊、小構件的方案，每個拆分后的結構構件重量控制在15 30kN。也可以全部采用塔吊、小構件的方案。結構構件重量應該按照市場吊運設備的性價比變化進行及時調整。
3.方便制造的原則。盡可能使用通用模板和工具成型，減少非標模板和工具設備的使用。每個拆分后的結構構件，要能夠一次澆筑混凝土成型，盡可能避免使用翻轉機二次燒筑混凝土。4.方便運輸的原則。便于運輸以降低運輸成本,采用疊放運輸增加每車次運量、減少運輸次數，盡可能避免采用專用支架運輸而減少每車次運量、增加運輸次數。 5.連接節點要簡單，施工安裝操作要方便，模板及工具要通用，每類連接節點均可以采用同一連接節點。 一種灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構的建造方法
采用工廠化預制混凝土空心剪力墻構件單元，通過少量的現澆混凝土連接節點，以及對預制混凝土空心剪力墻構件單元的空心部位現場澆筑疊合混凝土的方法，實現對各預制構件單元的整體連接，成為剪力墻的整體結構，達到等同現澆混凝土結構的目的，具體方法為
將已經完成設計的、含有鋼筋混凝土剪力墻的結構，根據工程建造的質優、高效、降耗的原則及其合理性結構需求對其進行設計拆分，使之拆分成為a構件單元、b構件單元、c構
件單元、d構件單元、......η構件單元,并上述構件單元能夠成為a-b、b-c、c-d、d_e、e---η
個連接的構件單元組合結構，上述拆分后的若干構件單元設計詳圖提供給工業化預制工廠進行各個單元的批量生產，滿足裝配式剪力墻結構鋼筋混凝土房屋的建造的需要。其鋼筋混凝土剪力墻的結構構件單元的拆分，在構件水平方向首先要避開墻體轉角位置、又要避開門窗洞口位置，還要為構件水平方向的現澆混凝土連接節點的施工安裝留有足夠的操作空間，同時要使得每一個連接節點結構型式及規格盡可能做到一致。裝配式鋼筋混凝土剪力墻的垂直方向，在樓層位置間設置復數個連接節點，并實施現澆混凝土進行連接，樓板和連梁、圈梁現澆成為剛節點，并可以通過此環節調整建筑施工安裝誤差；連接節點可化為內墻水平方向后澆連接節點、外墻水平方向后澆連接節點，以及內墻樓層標高處后澆連接節點、外墻樓層標高處后澆連接節點。拆分合理的構件重量，可以降低工程建設成本。通過水平和豎向連接節點和空心孔洞內澆筑疊合混凝土實現預制構件的一體化連接。每類連接節點均可以采用同一連接節點，為了便于連接節點水平分布鋼筋的搭接焊接方便，水平分布鋼筋的端部要留有鋼筋焊接搭接可操作長度。一種灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構的建造方法所采用的結構
由內墻構件單元或外墻構件單元構成的墻體，該墻體設有外墻保溫隔熱層和內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞，該設有所需要保溫隔熱層厚度的外墻保溫隔熱層設置在剪力墻厚度為、長度、水平分布鋼筋兩端焊接可操作長度的墻體外部；墻體內設有復數個內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞，墻體內設有拉結鋼筋、水平分布鋼筋和豎向分布鋼筋，水平方向端部的抗剪切滑移鍵槽設置在復數排列的預制混凝土空心剪力墻構件的兩端，連接節點之間通過水平分布鋼筋端部的焊接搭接實現連接。預制混凝土空心剪力墻構件中沿豎向預置可以是圓形、橢圓形、矩形或者不同幾何圖形組合形狀的、且內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞，在構件水平方向的兩端部設有抗剪切滑移鍵槽，在剪力墻構件底部設有鍵槽。
外墻保溫隔熱層及飾面直接組合在墻體外側，且在構件兩端外挑的部分混凝土內設置有使得構件拼接后澆筑混凝土時不至于使兼做模板的構件兩端外挑的部分混凝土和外部保溫隔熱層因脹模而破壞的鋼絲網片。兩個內墻構件單元或外墻構件單元的水平方向連接，采用復數個固定用螺栓及模板系統通過現澆混凝土連接節點連接成整體結構，包括有水平分布鋼筋端部焊接、固定用螺栓、模板系統、用于外墻的鋼絲網片、用于外墻的水泥砂漿封堵等，模板系統間設有用于將兩構件單元連接為整體結構的現澆混凝土連接節點。預制混凝土空心剪力墻構件中沿豎向預置可以是圓形、橢圓形、矩形或者不同幾何圖形組合形狀的、且內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞；在構件水平方向的兩端部設有抗剪切滑移鍵槽；在剪力墻構件底部設有鍵槽。帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞的抗滑移鍵槽也可以不設置。
外墻保溫隔熱層及飾面直接組合在墻體外側，且在構件兩端外挑的部分混凝土內設置有使得構件拼接后澆筑混凝土時不至于使兼做模板的構件兩端外挑的部分混凝土和外部保溫隔熱層因脹模而破壞的鋼絲網片。裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構適用的鋼筋混凝土結構類型有剪力墻結構、框架-剪力墻結構、部分框支剪力墻結構、筒體結構和板柱-剪力墻結構。與現有裝配剪力墻結構相比，本發明具有以下有益效果
一、整體結構經過科學合理的拆分后，預制構件的制造簡單方便，連接節點的種類和數量均很少。主要連接節點簡化為四種類型，每種類型的模板和安裝工具均相同，使得安裝簡單易操作、方便快捷，可以顯著提高工效，降低工程建設成本。二、采用預制空心剪力墻構件，與預制實心構件比較，在單位工程相同預制構件數量的情況下，可以降低單個預制構件的重量(約50%);在相同單個預制構件重量的情況下，可以減少單位工程預制構件的數量(約50%)。都能夠做到降低吊裝、運輸和安裝成本。三、預制空心剪力墻構件水平方向的端部以及空心孔洞內壁均設有抗剪切滑移鍵槽，構件底部也設有鍵槽，通過現場澆筑混凝土的節點連接，將預制構件連接成為整體，可以達到等同現澆混凝土結構的效果。四、剪力墻結構的抗彎鋼筋可以在空心孔洞內布置，且連接方便。本發明將促進建筑產業化的發展，推動房屋建筑建造的工業化，可以顯著提高房屋建造的質量和工效，大幅度降低房屋建設成本。
圖I整體結構設計拆分及連接節點布置示意圖。圖2預制混凝土空心剪力墻示意圖(一段標準層外墻示意圖)。圖3附圖2的A-A剖面圖。圖4內墻水平方向后澆連接節點示意圖。圖5外墻水平方向后澆連接節點示意圖。圖6內墻樓層標高處后澆連接節點(模板支模兼做板托方式)示意圖。圖7內墻樓層標高處后澆連接節點(預制一體化托板方式)示意圖。圖8外墻樓層標高處后澆連接節點(模板支模兼做托板方式)示意圖。
圖9外墻樓層標高處后澆連接節點(預制一體化托板方式)示意圖。附圖序號含義1.外墻保溫隔熱層；2.墻體；3.內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞；4.水平方向端部的抗剪切滑移鍵槽；5.鋼筋焊接搭接可操作長度；6.水平分布鋼筋端部；7.剪力墻厚度；8.保溫隔熱層厚度；9.墻長；10.拉結鋼筋；11.水平分布鋼筋；12.豎向分布鋼筋；13.構件底部鍵槽；14.水平分布鋼筋間距；15.樓層結構標高；16.板、圈梁、暗梁、框架梁等需要的高度；17.豎向分布鋼筋預留錨固長度；18.內墻構件單元；19.模板系統；20.外墻構件單元；21.固定用螺栓；22.預制一體化板托；23.現澆混凝土連接節點；24.水泥砂漿封堵；25.保溫隔熱層拼接縫；26.拼接縫隙填縫劑；27.樓板；28.鋼絲網片。
具體實施例方式本發明的結構構件的拆分設計如附圖I所示，采用工廠化預制混凝土空心剪力墻構件單元，通過少量的現澆混凝土連接節點(附圖4、5、6、7、8、9)，以及對預制混凝土空心剪力墻構件單元的空心部位現場澆筑疊合混凝土的方法，實現對各預制構件單元的整體連接，成為剪力墻的整體結構，達到等同現澆混凝土結構的目的，具體方法為
按照本發明技術方案的拆分原則，將設計完成的整體結構拆分為多個構件，分別為構
件a、構件b、構件C、構件d、構件e、......、構件η,上述構件具有a_b、b_c、c_d、d_e、e_n等
多個連接節點。具體構件結構如附圖2和附圖3所示，預制混凝土空心剪力墻包括墻體2、剪力墻厚度7、長度9，該預制混凝土空心剪力墻內部設有復數個內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞3 (該內壁帶有抗滑移鍵槽的空心孔洞3，根據需要也可以做成不帶抗滑移鍵槽的空心孔洞)、拉結鋼筋10、水平分布鋼筋11和豎向分布鋼筋12，以及構件兩端預留長度為鋼筋焊接搭接可操作長度5的水平分布鋼筋端部6，在構件水平方向的端部設有水平方向端部的抗剪切滑移鍵槽4 ;當為外墻構件單元時，外墻保溫隔熱層I及飾面等可以直接組合在墻體2外側，且在構件兩端外挑的部分混凝土內設置鋼絲網片28，防止澆筑混凝土時造成保溫隔熱層脹模破壞；在樓層結構標高15處以上，豎向分布鋼筋12要預留錨固長度17， 以便與上一層墻體構件連接。連接節點的設計，通過調整構件端部的尺寸和空心孔洞的間距，使得構件水平方向后澆連接節點歸納為同一形式和尺寸，連接節點水平方向的尺寸在滿足可焊接操作和焊接搭接長度的前提下要盡可能小，如附圖4、5所示；墻體2由內墻構件單元18或外墻構件單元20構成，為了水平連接節點能夠使各個構件水平方向連接成為一體，兩個內墻構件單元18的連接結構，采用復數個固定用螺栓21及模板系統19相連接成整體結構，包括有水平分布鋼筋端部6焊接、位于內墻構件單元18兩側面部固定連接的模板系統19，該模板系
統19間設有用于將兩構件單元a-b或b-c或c_d或d_e或e---η連接為整體結構的現燒
混凝土連接節點23。兩個外墻構件單元20的連接結構與兩個內墻構件單元18的主要連接結構相近似，主要區別在于外墻構件單元20的一側面設置有外墻保溫隔熱層1，采用只伸出外墻構件單元20 —側面的復數個固定用螺栓21及一側面的模板系統19，將混凝土空心剪力墻的構件單元連接成整體結構，包括有水平分布鋼筋端部6焊接、位于外墻構件單元20固定連接的模板系統19,該模板系統19間設有用于將兩構件單元a-b或b-c或c-d或d-e或eη連接為整體結構的現澆混凝土連接節點23。除此，還設有用于外墻保溫隔熱層I需要的水泥砂漿封堵24、保溫隔熱層拼接縫25、拼接縫隙填縫劑26和鋼絲網片28，防止焊接過程中引燃外墻保溫隔熱材料及澆筑混凝土過程中保溫隔熱材料的脹模破壞。結構構件的預制，預制構件工廠依據結構構件設計的詳圖預制結構構件，預制時要預留好安裝模板的拉結螺栓孔等(見附圖1、4、5、6、7、8、9)。如附圖6內墻樓層標高15處后澆連接節點(模板支模兼做板托方式)示意圖所示，采用復數個模版支模兼做板托，通過設在內墻構件單元18上的拉結螺栓孔穿固定用螺栓21固定模板系統19，樓板27擱置于模板系統19之上，通過現澆混凝土連接節點23將內墻構件單元18和樓板27連接成為整體。如附圖7內墻樓層標高15處后澆連接節點(預制一體化板托方式)示意圖所示，采用復數個內墻構件單元18，樓板27擱置于預制一體化板托22之上，通過現澆混凝土連接節點23將內墻構件單元18和樓板27連接成為整體。 如附圖8外墻樓層標高15處后澆連接節點(模板支模兼做板托方式)示意圖所示，采用復數個模版支模兼做板托，通過設在內墻構件單元18上的單側拉結螺栓孔穿固定用螺栓21固定模板系統19，樓板27擱置于模板系統19之上，通過現澆混凝土連接節點23將外墻構件單元20和樓板27連接成為整體。如附圖9外墻樓層標高15處后澆連接節點(預制一體化板托方式)示意圖所示，采用復數個外墻構件單元20，樓板27擱置于預制一體化板托22之上，通過現澆混凝土連接節點23將外墻構件單元18和樓板27連接成為整體。具體實施過程為預制構件的吊運安裝，預制好的結構構件運輸至工程現場，吊裝至安裝工位，通過模板系統19等實施對預制構件的安裝。對于內墻水平方向后澆連接節點(見附圖4)，先將搭接的水平分布鋼筋端部6實施焊接，然后通過固定用螺栓21合上模板系統19 ;對于外墻水平方向后澆連接節點(見附圖5)，應先將兩個構件間的保溫隔熱層拼接縫2用帶有端部開口 60°水泥砂漿封堵24，然后再對搭接的水平分布鋼筋端部6實施焊接，再后通過固定用螺栓21合上模板系統19 ;對于樓層標高15處后澆連接節點(見附圖6、7、8、9)，應先將底部清理干凈，用壓縮空氣吹凈浮塵，在構件的底部接觸點位置攤鋪一層薄水泥凈漿(5mm)，然后安裝并固定預制墻體構件，對于模板支模兼做板托的方式，應先通過固定用螺栓21固定模板系統19，接下來安裝樓板27或疊合板。預制構件的澆筑混凝土疊合連接構件及模板安裝結束后，做綁扎鋼筋等，然后向現澆混凝土連接節點23及內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞3內澆筑混凝土，完成灌芯疊合，使預制構件和現澆混凝土成為一個整體，本層安裝施工結束。待混凝土強度能夠滿足施工要求時，向上重復前一輪的安裝施工。
權利要求
1.一種灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構的建造方法，其特征在于工廠化預制混凝土空心剪力墻構件單元，通過少量的現澆混凝土連接節點，以及對預制混凝土空心剪力墻構件單元的空心部位現場澆筑疊合混凝土的方法，實現對各預制構件單元的整體連接，成為剪力墻的整體結構，達到等同現澆混凝土剪力墻結構的目的，具體方法為 A、將已經完成設計的、含有鋼筋混凝土剪力墻的結構，根據工程建造的質優、高效、降耗的原則及其合理性結構需求對其進行設計拆分，使之拆分成為(a)構件單元、構件單元(b)、構件單元(C)、構件單元(d)、......(η)構件單元，并上述構件單元能夠成為(a-b)、(b-c)、(c-d)、(d-e)、(e---n)個連接的構件單元組合結構,上述拆分后的述若干構件單元設計詳圖提供給工業化預制工廠進行各個單元的批量生產，滿足裝配式剪力墻結構鋼筋混凝土房屋的建造的需要；其鋼筋混凝土剪力墻的結構構件單元的拆分，在構件水平方向首先要避開墻體轉角位置、又要避開門窗洞口位置，還要為構件水平方向的現澆混凝土連接節點(23)的施工安裝留有足夠的操作空間，同時要使得每一個連接節點結構型式及規格盡可能做到一致； B、裝配式鋼筋混凝土剪力墻的垂直方向，在各個樓層標高位置設置復數個連接節點，并實施現澆混凝土進行連接，樓板和連梁、圈盤現澆成為剛節點，并可以通過此環節調整建筑施工安裝誤差；裝配式鋼筋混凝土剪力墻的水平方向設置復數個連接節點，并實施現澆混凝土進行連接，使構件連接成為整體； C、通過水平和豎向連接節點和空心孔洞內澆筑疊合混凝土實施預制構件的一體化連接; D、每類連接節點均可以采用同一連接節點，為了便于連接節點水平分布鋼筋(11)的搭接焊接方便，水平分布鋼筋的端部(6)要留有鋼筋焊接搭接可操作長度(5)。
2.一種灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構，其特征在于包括有由內墻構件單元(18)或外墻構件單元(20)構成的墻體(2)，該墻體(2)設有外墻保溫隔熱層(I)和內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞(3)，該設有所需要保溫隔熱層厚度(8)的外墻保溫隔熱層(I)設置在剪力墻厚度為(7)、長度(9)、水平分布鋼筋(11)兩端焊接可操作長度(5)的墻體(2)外部；墻體(2)內設有復數個內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞(3)，墻體(2)內設有拉結鋼筋(10)、水平分布鋼筋(11)和豎向分布鋼筋(12)，水平方向端部的抗剪切滑移鍵槽(4)設置在復數排列的預制混凝土空心剪力墻構件的兩端，連接節點之間通過水平分布鋼筋端部(6)的焊接搭接實現連接； 預制混凝土空心剪力墻構件中沿豎向預置為圓形、橢圓形、矩形或者幾何圖形組合形狀的、且內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞(3)，在構件水平方向的兩端部設有抗剪切滑移鍵槽(4)，在剪力墻構件底部設有鍵槽(13)； 外墻保溫隔熱層(I)及飾面直接組合在墻體(2)外側，且在構件兩端外挑的部分混凝土內設置有使得構件拼接后澆筑混凝土時不至于使兼做模板的構件兩端外挑的部分混凝土和外墻保溫隔熱層(I)因脹模而破壞的鋼絲網片(28)。
3.依據權利要求2所述的灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構，其特征在于兩個內墻構件單元(18)或外墻構件單元(20)的水平方向連接，采用復數個固定用螺栓(21)及模板系統(19)通過現澆混凝土連接節點(23)連接成整體結構，包括有水平分布鋼筋端部(6)焊接、固定用螺栓(21)、模板系統(19)、用于外墻的鋼絲網片(28)、用于外墻的水泥砂漿封堵(24)，模板系統(19)間設有用于將兩構件單元連接為整體結構的現澆混凝土連接節點(23)。
4.依據 權利要求2所述的灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構，其特征在于預制混凝土空心剪力墻構件中沿豎向預置為圓形、橢圓形、矩形或者幾何圖形組合形狀的、且內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞(3);在構件水平方向的兩端部設有抗剪切滑移鍵槽(4);在剪力墻構件底部設有鍵槽(13)。
5.依據權利要求2所述的灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構的建造方法，其特征在于內壁帶有抗剪切滑移鍵槽的空心孔洞(3)的抗滑移鍵槽也可以不設置。
6.依據權利要求2所述的灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構，其特征在于外墻保溫隔熱層(I)及飾面直接組合在墻體(2)外側，且在構件兩端外挑的部分混凝土內設置有使得構件拼接后澆筑混凝土時不至于使兼做模板的構件兩端外挑的部分混凝土和外部保溫隔熱層(I)因脹模而破壞的鋼絲網片(28)。
7.依據權利要求2所述的灌芯疊合裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構，其特征在于適用的鋼筋混凝土結構類型有剪力墻結構、框架-剪力墻結構、部分框支剪力墻結構、筒體結構和板柱-剪力墻結構。
全文摘要
本發明為一種灌芯疊合鋼筋混凝土剪力墻結構的建造方法，屬于建筑類，是一種對現行裝配式混凝土結構設計和施工方法的改進。是將現澆鋼筋混凝土剪力墻的結構進行設計拆分，使之拆分成為若干結構構件，其中的每個剪力墻構件在豎向預留可以為任何形狀的空心孔洞，孔洞的內壁以及剪力墻的水平方向連接端部均設有抗剪切滑移鍵槽。預制構件工廠完成對結構構件的預制生產，運抵工程施工現場吊運安裝，經過對結構構件的定位固定和少量后澆連接節點的支模后，對構件進行水平方向和豎向的拼接，然后對結構構件進行灌芯澆筑混凝土疊合，使得結構成為一體。
文檔編號E04B2/00GK102877646SQ20121039942
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者孟凡林, 孟祥瑞, 付萍, 孟錦 申請人:孟凡林