多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形剪力墻的制作方法

本實用新型屬于建筑工程技術領域，尤其涉及一種多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形剪力墻。

背景技術：

鋼筋混凝土剪力墻作為一種抗側力構件，其在高層及超高層建筑結構中發揮著重要作用。然而面對高速發展的經濟社會需求，全球普遍出現人口聚集區域化、城市用地緊張等局面，這就向城市規劃者和建設者提出了更為苛刻的要求，即如何在有限的生存環境下提高人居生活質量并緊跟城市發展的步伐。因此，面向天空的建筑群是解決人們生存空間擁擠的重要出路。但是，這勢必對傳統鋼筋混凝土剪力墻結構產生巨大的沖擊，主要因為鋼筋混凝土剪力墻存在承載能力有限、抗震性能較差、耐久性能不良等缺陷，如此便限制了這類構件在超高層建筑結構中的應用。

為了滿足結構承載能力的需求，諸多增強型措施被用于鋼筋混凝土剪力墻，這些措施主要包括提高混凝土強度(如采用高強混凝土)、增加含鋼率(如采用型鋼混凝土)以及使用約束混凝土(如鋼管混凝土)等。高強混凝土雖然能提高墻本身的承載能力，但高強混凝土的脆性對結構墻的抗震性能十分不利。當然內置的型鋼可以在這方面彌補高強混凝土的不足，然而另一個顯著問題也隨之而來，即在狹長的墻內布置較多的型鋼將導致施工階段混凝土的澆筑十分困難，不能保證混凝土的澆筑質量。顯然，采用約束混凝土技術能更好地避免上述現象的產生，鋼板外包混凝土剪力墻秉承了鋼結構與混凝土結構的優勢，但在鋼材使用量上則顯得不夠經濟，且鋼板與混凝土之間容易出現粘脫等現象，其可削弱鋼板對混凝土的約束作用，組合效果變差。雖然相應的構造措施(如設置加勁肋和約束拉桿)也被提出來用于改善鋼板外包混凝土剪力墻的性能，但是這些措施會對鋼板造成較大的損傷，并且加工成本也大幅度增加。此外，外包的鋼板在鋼板外包混凝土剪力墻后期防腐、防火處理上也極為繁瑣，若處理不當，則十分不利于結構的耐久性能和防火性能。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種構造簡單、施工便捷、性能優良、經濟節約的多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形剪力墻。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形剪力墻，包括矩形截面混凝土剪力墻，矩形截面混凝土剪力墻的墻體骨架包括包覆在墻身外的外包板和分隔墻截面內部空間的內隔板，墻體骨架由超高性能混凝土澆筑成型，且構成骨架的外包板和內隔板相互貫通連接；外包板和內隔板將矩形墻截面分割成多個束狀矩形獨立單元體，形成多束狀的獨立分體柱。

外包板圍繞墻身外圍布置，外包板共四道，其布置方向分別為沿剪力墻的長邊方向和短邊方向。

內隔板至少一道，其布置方向為平行于剪力墻的短邊方向，并垂直于剪力墻的長邊方向。

在每個單元體內可放置鋼筋籠骨架或型鋼骨架，并采用普通混凝土將各單元體澆筑密實。

針對現有鋼筋混凝土剪力墻存在的不足，發明人設計了一種多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形剪力墻，包括矩形截面混凝土剪力墻，矩形截面混凝土剪力墻的墻體骨架包括包覆在墻身外的外包板和分隔墻截面內部空間的內隔板，墻體骨架由超高性能混凝土澆筑成型，且構成骨架的外包板和內隔板相互貫通連接；外包板和內隔板將矩形墻截面分割成多個束狀矩形獨立單元體，形成多束狀的獨立分體柱。

本實用新型通過三方面實現了鋼筋混凝土矩形剪力墻承載能力的大幅度提高：

<1>使用高致密性和高強度的超高性能混凝土作為混凝土矩形剪力墻的外包板和內隔板，形成對內部普通混凝土的約束骨架，而這兩個“高”恰恰促使了超高性能混凝土可取代傳統鋼板對混凝土的約束材料，克服了外包鋼板抗腐蝕性差、抗火性不良等缺陷，也有利于節約鋼材并降低工程造價和后期維護所需的費用。

<2>超高性能混凝土沿襲了混凝土可澆注性的特點，將其作為內隔板將狹長的矩形剪力墻內部空間進行分區，形成多個束狀的獨立分體柱，更小的柱體截面可發揮約束緊致的作用，有利于對混凝土材料更強的約束效應，發揮材料的承壓能力。

<3>在各束獨立分體柱內可配置多種類型的加強措施，如鋼筋籠骨架、型鋼骨架以及高強混凝土等，方便滿足不同承載力需求的混凝土剪力墻設計形式。

總之，本實用新型充分利用混凝土自約束功能(超高性能混凝土約束普通混凝土)，充分發揮混凝土材料間橫向變形系數相近的特色，以此取代鋼材對混凝土的外包約束作用，節約鋼材并降低造價；基于超高性能混凝土優良的密實性、可澆筑性以及高強度，多束狀能顯著提高矩形剪力墻的承載能力和耐久性能，具有結構簡單、材料新穎、性能優越等特點。此外，通過預制超高性能混凝土墻體骨架可實現建筑工業化的要求，同時輕薄高強的超高性能混凝土有利于機械化吊裝，能有效加快施工進度。

附圖說明

圖1是本實用新型多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形剪力墻墻體骨架示意圖。

圖2是本實用新型多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形剪力墻空間立體示意圖。

圖1和圖2中：1外包板一，2外包板二，3外包板三，4外包板四，5內隔板，6墻體骨架，7普通混凝土。

具體實施方式

基本結構

如圖1和圖2所示，本實用新型的多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形剪力墻，包括矩形截面混凝土剪力墻，矩形截面混凝土剪力墻的墻體骨架包括包覆在墻身外的外包板和分隔墻截面內部空間的內隔板，墻體骨架由超高性能混凝土澆筑成型，且構成骨架的外包板和內隔板相互貫通連接；外包板圍繞墻身外圍布置，外包板共四道，其布置方向分別為沿剪力墻的長邊方向和短邊方向；內隔板至少一道，其布置方向為平行于剪力墻的短邊方向，并垂直于剪力墻的長邊方向，內隔板數量及各內隔板間距按承載能力設計要求而定；外包板和內隔板將矩形墻截面分割成多個束狀矩形獨立單元體，形成多束狀的獨立分體柱。

設計原理

如圖1所示，在狹長矩形截面剪力墻的墻體骨架中，長邊方向的外包板一和外包板二以及短邊方向的外包板三和外包板四構成了外圍約束系統，在平行于短邊方向的墻體內部設置多道內隔板，內隔板的間距設置根據結構承載能力的需求而定，若上部結構傳來的荷載較大，可縮小內隔板的間距，反之，則可放大內隔板的間距；通過內隔板和外包板的分割，將剪力墻的截面劃分為更小的截面積，形成外包約束內部的功能；通過對矩形骨架支模并向其內澆筑超高性能混凝土，采用蒸汽養護后成型為矩形超高性能混凝土剪力墻墻體骨架。該生產過程宜在較高規格的預制構件廠進行生產，保證構件質量。如圖2所示，在圖1墻體骨架的基礎上，根據需要通過配置相應的縱向鋼筋和水平箍筋，并將由兩者綁扎而成的矩形鋼筋籠骨架放置于各束狀分體柱內，或直接在分體柱內配置型鋼骨架，進一步增強剪力墻的承載能力；之后，向其內空間澆筑普通混凝土，由此形成多束狀超高性能混凝土約束普通混凝土剪力墻。

生產使用

1)首先在預制構件廠支模形成如圖1所示的矩形剪力墻墻體骨架，在墻外的長邊及短邊方向布置外包板，而在剪力墻內平行于短邊方向上則布置多道內隔板，各內隔板之間控制一定的間距，其間距根據結構的承載能力而定，之后向外包板和內隔板中澆筑超高性能混凝土并采用蒸汽養護成型；

2)將矩形超高性能混凝土墻體骨架吊裝至剪力墻結構中的特定位置，采用預埋連接件將墻體骨架與基礎或下部樓層進行連接；

3)按照一定的規格綁扎矩形鋼筋籠骨架，該鋼筋籠骨架由分布于矩形截面四個角點的縱向鋼筋和一定箍筋間距的水平箍筋構成；

4)將鋼筋籠骨架分別放入矩形剪力墻墻體的各束分體柱內，并向其中澆筑普通混凝土即得。

綜上所述，本實用新型應用超高性能混凝土約束普通混凝土的多束狀矩形截面剪力墻，與現有技術相比具有如下優點：

1)對矩形截面分區后，每一個束狀單元可等效為一個分體柱，而各束狀分體柱又是通過外包和內隔的超高性能混凝土薄板聯系在一起，即連體內有分體，這樣便形成一個又獨立又統一的截面形式；

2)在各束狀截面內，可采用多種措施用于提高矩形柱的承載能力，其內的配置方式更加靈活，可為鋼筋籠骨架、型鋼骨架等，甚至在各分體柱僅采用普通混凝土或高強混凝土；若采用高強混凝土的增強方式，能有效克服高強混凝土所具有的脆性性質，實現優優組合；

3)超高性能混凝土(UHPC)是一種高強度、高模量、高延性的超高性能纖維增強水泥復合材料，UHPC還具有相當高的致密性，抗滲系數很高，水分基本不易透過UHPC進入內部普通混凝土。如果用UHPC代替普通混凝土結構，通常可以采用較小的板厚，降低結構自重，從而降低工程造價。因此以超高性能混凝土取代鋼板，一方面超高性能混凝土良好的密實性并不輸于鋼材，且其抗壓強度也遠大于鋼材的強度，因此可節約鋼材并降低造價；另一方面能避免因鋼材銹蝕產生的耐久性能降低以及防火措施要求苛刻等后期維護所需要的人力、物力投入，實現一勞永逸的目的；

4)可將由超高性能混凝土澆筑而成的矩形剪力墻墻體作為預制構件在工廠實現建筑工業化生產，保證超高性能混凝土的澆筑和養護質量，加快施工進度，有利于節約綜合費用；

5)超高性能混凝土擁有比普通混凝土更加優越的抗拉強度、抗壓強度和耐久性能，能顯著提高矩形墻的承載能力和耐腐蝕性，在極端環境下采用此類構件也能保證其力學性能的發揮，對于實現混凝土自約束功能具有良好的應用前景。