可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，涉及結構工程抗震【技術領域】。所述剪力墻的墻體內分布有雙層網片，構造特殊的雙層網片使墻體混凝土石子從其兩側嵌入其內部區域并有序和適度對插。所述剪力墻滯回變形，墻體產生的斜裂縫向雙層網片集中并在其內部區域沿豎向發展聚集，逐漸豎分割出變形單元，或進一步演化為分縫墻柱，雙層網片也相應分割配置給兩相鄰變形單元，或分縫墻柱作為增強筋。本實用新型采用上述構造改變所述剪力墻的變形形態和破壞模式，顯著提升鋼筋混凝土剪力墻的抗震性能，而對其水平承載能力負面影響小，甚至有所提高。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及結構工程抗震【技術領域】，特別是涉及一種可自分割變形單元的鋼 筋混凝土剪力墻。 可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻
【背景技術】
[0002] 鋼筋混凝土剪力墻的抗剪和抗彎剛度大，水平承載能力強，廣泛應用于建筑結構 尤其是高層建筑結構，如框架一剪力墻結構、剪力墻結構和框架一筒體結構等，是這些結構 的核心抗震構件；但鋼筋混凝土剪力墻的延性較差，耗能能力水平低，容易發生剪切破壞和 局部壓潰，對結構體系的抗震性能有負面影響，若鋼筋混凝土剪力墻組成的抗震防線失效， 結構體系將很快失去抗震能力。
[0003] 為提高鋼筋混凝土剪力墻的抗震性能，現有技術出現了一種構造堅分縫鋼筋混凝 土剪力墻，分縫內可進一步填充阻尼耗能材料。這種做法增強了剪力墻的變形和耗能能力， 可避免剪力墻發生剪切破壞或局部壓潰；不足之處是：設置構造堅分縫使剪力墻的抗彎剛 度和水平承載能力均有較大幅度下降，而水平承載能力下降幅度、堅分縫內填充阻尼耗能 材料的具體效果等不能簡單確定，應用時需作針對性的試驗和計算檢驗，也帶來不便。
[0004] 此外，現有技術還出現了一種內置鋼骨（板）鋼筋混凝土剪力墻：其墻體內置堅 分隔鋼骨（板）并加上邊框形成鋼骨架，可進一步在鋼板上沖孔。這種做法使剪力墻在加 載后期分割成若干墻柱，較大幅度增強了剪力墻的變形和耗能能力，也可避免剪力墻剪切 破壞或局部壓潰，對剪力墻抗彎剛度的不利影響小。不足之處是：墻體形成堅分縫后，內置 堅分隔鋼骨（板）與墻體混凝土剝離基本退出工作，剝離（形成分縫墻柱）較突然且過程 短，卸載動效應明顯，鋼骨（板）與混凝土剝離后剪力墻即進入破壞階段變形，剪力墻的水 平承載能力有一定下降，下降幅度同鋼骨（板）與混凝土的粘結力有關，粘結力大則下降幅 度小，粘結力小則接近構造堅分縫剪力墻的下降幅度；墻體混凝土與鋼骨（板）的剝離面平 整，兩相鄰墻柱在分縫處的錯動摩擦耗能有限。
[0005] 本實用新型旨在對現有鋼筋混凝土剪力墻提出改進，使鋼筋混凝土剪力墻獲得更 好的抗震性能，并減少對其水平承載能力的負面影響，甚至有所提高。 實用新型內容
[0006] 本實用新型的目的是提供一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，顯著提升 鋼筋混凝土剪力墻的抗震性能，且對其水平承載能力負面影響小，甚至有所提高。
[0007] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種可自分割變形單元的鋼筋 混凝土剪力墻，該剪力墻的墻體內布置有雙層網片，且墻體的混凝土石子從兩側嵌入雙層 網片內部區域并形成對插，以使墻體滯回變形產生的斜裂縫向雙層網片集中并在其內部區 域沿堅向發展聚集，逐步自分割出變形單元，或進一步演化為分縫墻柱，而雙層網片相應分 割配置給兩相鄰的變形單元或分縫墻柱作為增強筋。
[0008] 進一步的，所述雙層網片分別沿其所在墻體的堅直方向布置。
[0009] 進一步的，所述雙層網片的布置高度為其所在墻體的下暗梁頂至上暗梁底。
[0010] 進一步的，所述剪力墻的墻體內沿橫向間隔布置有所述雙層網片。
[0011] 進一步的，所述剪力墻的墻體內，每兩相鄰的雙層網片的間距為其所在墻體厚度 的1. 5?2倍。
[0012] 進一步的，所述雙層網片包括兩個單層網片，該兩個單層網片相墊疊固定，且其內 部為空間隔或含其它片體。
[0013] 進一步的，所述雙層網片的平面內投影孔徑的下限值為7_，上限值為墻體混凝土 石子平均粒徑的一半。
[0014] 進一步的，所述雙層網片與墻體本身的鋼筋混凝土澆筑為一體。
[0015] 本實用新型的有益效果是：
[0016] 本實用新型采用在鋼筋混凝土剪力墻的墻體內布置堅分隔雙層網片，構造特殊的 雙層網片，使墻體混凝土石子在其內部區域有序和適度對插，從而使剪力墻滯回變形時，墻 體堅分割出變形單元，或進一步演化為分縫墻柱，且整個過程是一個漸進的、適應于其所受 外部作用的過程，對其抗彎剛度的負面影響小；此外，堅分割的變形單元或分縫墻柱兩側分 別配置有單層網片（墻邊單元外側為暗柱）起增強作用。整個過程中，剪力墻的變形形式 由彎曲型一彎剪型一剪切型轉變，其變形和滯回耗能能力顯著提升，其抗剪切破壞或局部 壓潰能力也顯著提升。
[0017] 特別地，構造雙層網片使墻體混凝土石子從其兩側嵌入其內部區域，并有序和適 度對插，使墻體在此區域由裂縫發展聚集形成的斷裂面凹凸嚙合，斷裂面兩側墻體剪切錯 動時有較強的相互擠壓和摩擦；墻體堅分割出變形單元或分縫墻柱后，雙層網片也相應地 分割配置給兩相鄰的變形單元或分縫墻柱作為增強筋，增加了剪力墻的延性和滯回耗能能 力，減少了墻體堅分割變形單元，或進一步演化為分縫墻柱對所述剪力墻水平承載能力的 負面影響，甚至有所提高。
[0018] 相比現有技術，本實用新型的鋼筋混凝土剪力墻的延性和滯回耗能能力更好，并 減少了墻體分縫對剪力墻水平承載能力的不利影響，甚至有所提高。
[0019] 以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明；但本實用新型的一種可自分 割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻不局限于實施例。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是實施例一本實用新型的橫截面示意圖；
[0021] 圖2是實施例一本實用新型的雙層網片組成示意圖；
[0022] 圖3是實施例一本實用新型出現裂縫后的側視圖；
[0023] 圖4是實施例二本實用新型的橫截面示意圖；
[0024] 圖5是實施例三本實用新型的橫截面示意圖；
[0025] 圖6是實施例四本實用新型的橫截面示意圖；
[0026] 圖7是實施例五本實用新型的橫截面示意圖；
[0027] 圖8是實施例六本實用新型的橫截面示意圖。
[0028] 圖9是實施例七本實用新型的橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 實施例一
[0030] 請參見圖1 一圖3所示，本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力 墻，該剪力墻為T型截面，按水平力作用方向墻體可區分為腹板1和翼緣2,腹板1內部沿橫 向間隔分布有若干雙層網片3,各個雙層網片3分別包括兩個單層網片31、32,該單層網片 31、32相墊疊固定。剪力墻滯回變形時腹板1產生的斜裂縫向雙層網片3集中，形成抗剪能 力薄弱的裂縫帶6,墻體的混凝土石子從兩側嵌入雙層網片3內部區域并有序和適度對插， 裂縫帶6的墻體裂縫從石子表面延伸進入雙層網片3內部區域，沿堅向發展聚集，腹板1逐 步沿雙層網片3內部區域堅分割出變形單元，雙層網片3的兩個單層網片31、32也相應地 分割配置給兩相鄰的變形單元，伴隨剪力墻滯回變形的持續和加劇，雙層網片3內部區域 的裂縫發展聚集成貫通斷裂面（分縫），堅分割的變形單元演化為分縫墻柱。這里，堅分割 的變形單元是指其堅分割邊界還未形成貫通斷裂面，但裂縫已較多或已聚集出一些小斷裂 面，墻體在其堅分割邊界及附近的抗剪剛度下降明顯，并產生較大的切應變，其堅分割邊界 的兩側墻體產生剪切錯動變形。
[0031] 作為一種優選，所述各雙層網片3分別沿其所在墻體（即腹板1)的堅直方向設 置。
[0032] 作為一種優選，所述各雙層網片3的布置高度為其所在墻體（即腹板1)的下暗梁 頂至上暗梁底，各雙層網片3的上下端宜分別伸入暗梁100mm錨固，為方便施工，錨固范圍 內的雙層網片3的橫向網格可以剪斷去除。
[0033] 作為一種優選，所述剪力墻的墻體（即腹板1)內，每兩相鄰的雙層網片3之間的 間距為其所在墻體厚度（這里，墻體厚度用hf表示，下同）的1.5?2.0倍。作為一種優選 實施例，取兩相鄰雙層網片3的間距為其所在墻體厚度的1. 5倍，S卩，兩相鄰雙層網片3的 間隔為1.5hf。
[0034] 兩相鄰雙層網片的間距宜適中，由材料力學知：彈性變形剪力墻的墻體（即腹板 1)的堅方向截面切應力在其橫截面形心中性軸處最大，故墻體（腹板1)堅分割變形單元總 是從布置在剪力墻截面形心附近的雙層網片開始，之后由內到外依序出現。若上述間距太 小，則堅分割出的變形單元的損傷已較大，容易提早破壞。若上述間距太大，則耗能單元相 應少，所述剪力墻也可能因變形形式改變不充分，仍在墻體（即腹板1)底端角部壓潰，或分 縫墻柱底端角部壓潰；堅分割的變形單元或分縫墻柱的剪跨比不能太大，以避免其發生剪 切破壞。根據結構層高和剪力墻厚度的常用取值，本發明視具體情況取所述雙層網片在墻 體（即腹板1)內的分布間距為墻體厚度的1. 5?2. 0倍。
[0035] 作為一種優選，所述雙層網片3的內部為空間隔或含其它片體。作為一種優選實 施例，兩個單層網片31、32之間的間隔為0_?0. 3 X墻體混凝土石子平均粒徑，使從兩側 單層網片31、32嵌入雙層網片3內部區域的墻體混凝土石子適度對插（對插長度=0.3X 墻體混凝土石子平均粒徑）。雙層網片3的內部間隔應適度，若內部間隔過大，則嵌入其內 部區域的兩側混凝土石子在墻體分縫后將失去單層網片31或32的保護，容易在相互擠壓 和摩擦時松動脫落。
[0036] 作為一種優選，所述雙層網片3的平面內投影孔徑下限值為7mm，上限值為墻體混 凝土石子平均粒徑的一半。作為一種優選實施例，所述雙層網片3中的兩個單層網片31、 32對中錯位墊疊，如圖2。單層網片31、32的孔徑為15mm?墻體混凝土石子平均粒徑，如 此，雙層網片3的平面內投影孔徑的下限值約為7. 5_，上限值約為墻體混凝土石子平均粒 徑的一半。使墻體混凝土石子可從雙層網片3的兩側單層網片31、32嵌入其內部區域并有 序對插。
[0037] 單層網片31、32的孔徑取略小于墻體混凝土石子平均粒徑為宜，使多數石子可從 雙層網片3的一側單層網片31、32嵌入其內部區域，但被錯位墊疊的另一側單層網片31、 32阻隔，如此，從雙層網片3兩側嵌入的墻體混凝土石子局限在其內部區域有序對插；但單 層網片31、32的孔徑也不應過小，過小則阻隔墻體混凝土砂子。本實施例取單層網片31、32 的孔徑下限為15_，不阻隔粒徑約小于7. 5_的墻體混凝土砂子。
[0038] 本實施例中，所述單層網片31、32采用Q235的低碳鋼絲網片、絲徑3mm(當然，也 可以是其它金屬絲網片，例如鐵絲網片；或其它新型中高強材料網片等）。采用抗拉強度和 剛度均較好的雙層網片有利于墻體（即腹板1)滯回變形產生的斜裂縫向雙層網片集中，澆 筑墻體混凝土對雙層網片3有一定干擾，也要求它具有一定抗彎剛度，故采用絲徑3_的低 碳鋼絲網片。
[0039] 作為一種優選，所述雙層網片3與墻體鋼筋混凝土澆筑一體。鋼筋混凝土剪力墻 的墻體（即腹板1)內沿橫向間隔布置有雙層網片3,與墻體（腹板1)原配置的鋼筋骨架綁 扎后用混凝土澆筑一體，形成一種內置堅分隔雙層網片+鋼筋混凝土組合剪力墻。通過雙 層網片3的特殊構造，使其兩側的墻體混凝土石子在其內部區域有序和適度的對插，但不 阻隔墻體混凝土砂子，既保持剪力墻墻體的整體性，又引導墻體（即腹板1)滯回變形產生 的裂縫在雙層網片3內部區域發展聚集，實現墻體（即腹板1)自分割變形單元、或進一步 演化為分縫墻柱，雙層網片3也相應分割配置給兩相鄰變形單元或分縫墻柱作為增強筋； 使雙層網片3內部區域的斷裂面或分縫（貫通斷裂面）凹凸嚙合，斷裂面或分縫處的墻體 混凝土石子與單層網片31或32相互嵌合形成固定和保護。
[0040] 本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其工作機理如下：
[0041] ⑴墻體自分割變形單元原理：所述鋼筋混凝剪力墻滯回變形時，墻體（即腹板1) 底部先出現水平裂縫，之后其抗剪剛度明顯下降，墻體出現斜裂縫；墻體內的雙層網片3阻 擋斜裂縫并引導斜裂縫在雙層網片3附近集中出現，逐漸形成裂縫帶6,如圖3 ;裂縫從混 凝土石子表面延伸進入雙層網片3內部區域并沿堅向發展，聚集成一些較小的斷裂面，墻 體在裂縫帶6處的抗剪剛度下降明顯，雙層網片3內部區域及附近墻體產生剪切錯動變形， 形成沿雙層網片3內部區域堅分割的變形單元邊界；隨著所述剪力墻滯回變形的持續和加 劇，又依序沿其它雙層網片3內部區域堅分割出新的變形單元邊界，已有變形單元邊界上 的小斷裂面也逐漸發展聚集成貫通斷裂面（分縫），堅分割的變形單元演化為分縫墻柱。
[0042] 因雙層網片3兩側的墻體混凝土石子插入雙層網片3網孔，裂縫在雙層網片3外 側面（間隔區域外）受石子阻擋難以發展聚集，而總是從石子表面延伸進入其內部區域，故 變形單元的自分割邊界在雙層網片3內部區域。
[0043] ⑵抗剪切破壞原理：所述筋混凝土剪力墻的抗剪剛度相對較大，而抗彎剛度相對 小，滯回變形時墻體（腹板1)底部先出現水平，之后其抗剪剛度明顯下降，墻體出現斜裂 縫，但斜裂縫受雙層網片3的阻擋難以聚集成大的斜斷裂面，故不容易產生剪切破壞。
[0044] ⑶抗局部壓潰原理：所述筋混凝土剪力墻在初始受往復水平力時呈彎曲型變形， 墻體（腹板1)的變形和應力峰值發生在墻底端角部，隨著往復水平力增大，橫截面形心附 近的雙層網片3內部區域形成堅分割的變形單元邊界，邊界兩側墻體剪切錯動變形，相應 削減墻體底端角部的變形和應力峰值；往復水平力繼續增大，墻體底端角部的變形和應力 峰值再次增大，又依序在相鄰雙層網片3內部區域形成堅分割的變形單元邊界，并再次削 減墻體底端角部的變形和應力峰值，……;伴隨往復水平力的持續和加劇，堅分割的變形單 元邊界逐漸演化為貫通斷裂面（分縫），堅分割的變形單元演化為分縫墻柱。上述過程中， 所述剪力墻的變形型式也逐漸由彎曲型一彎剪型一剪切型轉變，至此，所述剪力墻已不可 能發生墻體底端角部壓潰，其變形能力和耗能能力也顯著提高。
[0045] ⑷高耗能原理：普通鋼筋混凝土剪力墻滯回變形時，裂縫相對少和集中，容易產生 墻體（即腹板1)底部剪切破壞或底端角部壓潰，延性和耗能能力較差。本發明的鋼筋混凝 剪力墻則不同，耗能方式包括：墻體在雙層網片3及附近區域形成裂縫帶6耗能；堅分割的 變形單元兩側墻體剪切錯動變形耗能（包括此處墻體分布鋼筋屈服和滯回耗能）；堅分割 的變形單元彎剪型滯回變形耗能；堅分割的變形單元演化為分縫墻柱后，分縫墻柱的剪切 型滯回變形耗能，分縫兩側墻體凹凸嚙合在相對錯動時擠壓和摩擦耗能；單層網片31、32 分割配置給堅分割的變形單元或分縫墻柱后的屈服和滯回耗能等。所述剪力墻的變形和耗 能能力顯著提高。
[0046] 本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，墻體堅分割出變形單 元，或進一步演化為分縫墻柱的過程是一個漸進的、適應于其所受外部作用的過程，對所述 剪力墻的抗彎剛度影響小；分縫過程中及分縫后，雙層網片3不退出工作，而將兩個單層網 片31、31分割配置給兩相鄰的堅分割的變形單元或分縫墻柱作為增強筋，分縫（貫通斷裂 面）有適度凹凸嚙合，兩側墻體剪切錯動時有較強的擠壓和摩擦。與現有技術比較，本發明 所述剪力墻的耗能能力更好，墻體分縫產生的卸載動效應不明顯；特別地，本發明所述剪力 墻分縫對其水平承載能力的負面影響小、或甚至有所提高，便于推廣應用。
[0047] 實施例二
[0048] 請參見圖4所示，本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其 與實施例一的區別在于：該T型剪力墻腹板1和翼緣2交叉處的邊緣約束柱按壁式框架柱 7做法，腹板1和翼緣2中緊鄰壁式框架柱7邊布置一雙層網片3,腹板1其余部分按照上 述間隔距離1. 5hf布置雙層網片3。
[0049] 實施例三
[0050] 請參見圖5所示，本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其 與實施例一的區別在于：該T型剪力墻腹板1和翼緣2交叉處的邊緣約束柱按矩形框架柱 8做法，腹板1和翼緣2中緊鄰矩形框架柱8邊布置一雙層網片3,腹板1其余部分按照上 述間隔距離1. 5hf布置雙層網片3。
[0051] 實施例四
[0052] 請參見圖6所示，本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其 與實施例一的區別在于：該剪力墻為L型剪力墻；該L型剪力墻的腹板1和翼緣2內部按照 上述間隔距離1. 5hf布置雙層網片3。
[0053] 實施例五
[0054] 請參見圖7所示，本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其 與實施例四的區別在于：該L型剪力墻腹板1和翼緣2交叉處的邊緣約束柱按壁式框架柱 7做法，腹板1和翼緣2中緊鄰壁式框架柱7邊布置一雙層網片3,腹板1和翼緣2其余墻 體部分按照上述間隔距離1. 5hf布置雙層網片3。
[0055] 實施例六
[0056] 請參見圖8所示，本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其 與實施例四的區別在于：該L型剪力墻腹板1和翼緣2交叉處的邊緣約束柱按矩形框架柱 8做法，腹板1和翼緣2中緊鄰矩形框架柱8邊布置一雙層網片3,腹板1和翼緣2其余墻 體部分按照上述間隔距離1. 5hf布置雙層網片3。
[0057] 實施例七
[0058] 請參見圖9所示，本實用新型的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其 與實施例一的區別在于：該剪力墻為單肢剪力墻，該單肢剪力墻的墻體內部從墻邊1. 5匕起 按照上述間隔距離1. 5hf布置雙層網片3。
[0059] 上述實施例僅用來進一步說明本發明的一種可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪 力墻，但本發明并不局限于實施例，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的 任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發明技術方案的保護范圍內。
【權利要求】
1. 可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其特征在于：該剪力墻的墻體內布置有雙 層網片，且墻體的混凝土石子從兩側嵌入雙層網片內部區域并形成對插，以使墻體滯回變 形產生的斜裂縫向雙層網片集中并在其內部區域沿堅向發展聚集，逐步自分割出變形單 元，或進一步演化為分縫墻柱，而雙層網片相應分割配置給兩相鄰的變形單元或分縫墻柱 作為增強筋。
2. 根據權利要求1所述的可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其特征在于：所述 雙層網片分別沿其所在墻體的堅直方向布置。
3. 根據權利要求1所述的可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其特征在于：所述 雙層網片的布置高度為其所在墻體的下暗梁頂至上暗梁底。
4. 根據權利要求1所述的可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其特征在于：所述 剪力墻的墻體內沿橫向間隔布置有所述雙層網片。
5. 根據權利要求4所述的可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其特征在于：所述 剪力墻的墻體內，每兩相鄰的雙層網片的間距為其所在墻體厚度的1. 5?2倍。
6. 根據權利要求1所述的可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其特征在于：所述 雙層網片包括兩個單層網片，該兩個單層網片相墊疊固定，且其內部為空間隔或含有其它 片體。
7. 根據權利要求1所述的可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其特征在于：所述 雙層網片的平面內投影孔徑的下限值為7_，上限值為墻體混凝土石子平均粒徑的一半。
8. 根據權利要求1所述的可自分割變形單元的鋼筋混凝土剪力墻，其特征在于：所述 雙層網片與墻體本身的鋼筋混凝土澆筑為一體。
【文檔編號】E04B2/56GK203891257SQ201420258250
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】黃慶豐 申請人:華僑大學