一種高延性聯肢剪力墻制造技術

本發明專利技術公開了一種高延性聯肢剪力墻。該聯肢剪力墻與常規的聯肢剪力墻相比其特征在于：本發明專利技術的聯肢剪力墻的連梁為預制的交叉式對角斜筋連梁，并且其塑性鉸區的填充材料為高延性纖維混凝土；所述的交叉式對角斜筋連梁與常規的常規小跨高比連梁相比其特點為，連梁中設置有對角斜筋，對角斜筋無拉結筋，并且其填充材料為高延性纖維混凝土。該聯肢剪力墻中的連梁基體采用高延性纖維混凝土，對角斜筋不用配置拉結筋，在保證連梁抗震性能的前提下減少了鋼筋用量，降低了由于鋼筋擁擠造成的施工困難，并且連梁采用預制，縮短了聯肢剪力墻施工工期；剪力墻墻肢塑性鉸區基體材料和連梁基體材料采用高延性纖維混凝土，可充分保證聯肢剪力墻的整體抗震性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種剪力墻，具體為一種以高延性纖維混凝土為填充材料和以小跨高比交叉式對角斜筋連梁為連梁的高延性聯肢剪力墻。
技術介紹
剪力墻又稱抗風墻或抗震墻、結構墻，是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱，能承擔各類荷載引起的內力，主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體。由于結構使用功能的要求，剪力墻有時需要開設門窗洞口。根據洞口的有無、大小、形狀和位置等，剪力墻可分為整截面墻、整體小開口墻、聯肢墻和壁式框架。當剪力墻無洞口，或雖然有洞口，但可忽略洞口的影響，這類墻稱為整截面墻；當剪力墻的洞口稍大，但洞口對剪力墻的受力影響仍較小，這類墻稱為整體小開口墻；當剪力墻沿豎向開有一列或多列較大洞 口，其截面變形已不再符合平截面假定的剪力墻，可被看作是由墻肢和一系列連梁聯接組成的，其水平力由各墻肢抗彎和墻肢軸力組成的力偶共同抵抗，這類墻稱為聯肢剪力墻；當剪力墻成列布置的洞口很大，且洞口較寬、墻肢寬度相對較小，連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度時，剪力墻的受力性能與框架結構類似，這類剪力墻稱為壁式框架。現有的聯肢剪力墻的設計存在以下問題1)由于聯肢剪力墻中連梁跨度不大，但為了滿足連梁有足夠的剛度以保證聯肢剪力墻的整體性，使剪力墻在水平荷載作用下側移不致過大，連梁的截面高度又不能過小，因此連梁的跨高比一般都較小(小于2. 5)，在抗震聯剪力墻中常規小跨高比連梁(如圖I所示，常規小跨高比連梁包括縱筋2和設置在縱筋2外側的箍筋3以及普通混凝土填充材料)已無法避免其自身過早發生剪切破壞，從而無法滿足結構對其抗震性能的要求。為了提高小跨高比連梁的抗震性能，現有技術中主要從連梁的配筋方案、截面形式和基體材料三個角度對其進行改進。在配筋方案和截面形式改進上，主要有交叉暗柱式配筋連梁、菱形配筋連梁、雙連梁和鋼纖維連梁等。其中，交叉暗柱式配筋連梁(如附圖2所示，交叉暗柱式配筋連梁包括縱筋2、設置在縱筋2外側的箍筋3和設置在縱筋2之間的交叉暗柱6以及設置在交叉暗柱上的暗柱箍筋7)可以滿足整體結構對小跨高比連梁抗震性能的要求，具有較優的抗剪能力和耗能能力。但因其配置有交叉暗柱1，各暗柱上配置有大量箍筋2，導致此類連梁用鋼量大、鋼筋擁擠造成施工困難。另外，ZL201120109680. 2公開的高延性混凝土連梁以普通框架梁的構造為基礎，基體材料采用高延性混凝土，在一定程度上提高了小跨高比連梁的延性和耗能能力；但當跨高比過小時(小于2. 5)，其延性不再滿足結構抗震要求，需進一步增加箍筋的配置。2)聯肢剪力墻墻肢的彈塑性性能，如剛度、強度、延性和能量耗散等，主要取決于其塑性鉸區(墻肢底部)。而由于混凝土的脆性破壞機理和變形模式，在設計中很難保證剪力墻塑性鉸區的抗震抗剪能力，如邊緣構件混凝土壓碎、剪力引起的斜拉和斜壓破壞、沿施工縫處的滑移剪切破壞、受力鋼筋屈曲等
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種易于施工、延性高和抗震性能好的聯肢剪力墻。為此，本專利技術提供的聯肢剪力墻與常規的聯肢剪力墻相比其特征在于本專利技術的聯肢剪力墻的連梁為預制的交叉式對角斜筋連梁，并且其塑性鉸區的填充材料為高延性纖維混凝土 ；所述的交叉式對角斜筋連梁與常規的常規小跨高比連梁相比其特點在于，其對角縱筋間設置有對角斜筋，并且其填充材料為高延性纖維混凝土。上述對角斜筋的配置應滿足下述條件Vwb 彡 O. 14fcbh0+l. 3ftbh0+0. 24Asdfsd sin α (式 I)(式I)中Vwb為連梁斜截面抗剪承載力； b為連梁截面寬度；h0為連梁截面有效高度；fc為高延性纖維混凝土抗壓強度；ft為高延性纖維混凝土軸心抗拉強度，ft = 3. 683fc°-174 ；Asd為單向對角斜筋面積；fsd為對角斜筋屈服強度；α為對角斜筋與連梁縱軸的夾角，a = arctan(ln/h)，In為連梁凈跨。上述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數，PVA纖維的體積摻量為1.5%。上述水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；上述粉煤灰為I級粉煤灰；上述硅灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;上述砂的最大粒徑為I.26mm ;上述PVA纖維的長度為6 12_、直徑為26 μ m以上、抗拉強度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。本專利技術提供的聯肢剪力墻具有以下特點(I)抗剪箍筋用量少，節約鋼材，降低施工難度。(2)以高延性纖維混凝土作為連梁和墻體塑性鉸區的填充材料，可減小墻體整體的自重，并且高延性纖維混凝土具有良好的塑性變形能力，結構破壞時保護層混凝土不會剝落，可減少甚至免去強震后的修復費用。以下結合附圖與具體實施方式對本專利技術作進一步的詳細說明。圖I為常規小跨高比連梁的結構示意圖；圖2為交叉暗柱式配筋連梁的結構示意圖；圖3為本專利技術的高延性聯肢剪力墻的結構示意圖；圖4為本專利技術的交叉式對角斜筋連梁的結構示意圖；圖5為圖4的A-A剖視圖；圖6為非線性力-位移理論模型計算簡圖；圖7為R/C試件和R/FRC試件的尺寸與配筋示意圖；圖8 (a)為R/C試件的破壞形態示意圖8 (b)為R/FRC試件的破壞形態示意圖；圖9 (a)為R/C試件的滯回曲線圖；圖9 (b )為R/FRC試件的滯回曲線圖；附圖說明圖10為試件CB-I與試件CB-2的荷載-位移骨架曲線圖。具體實施方式 高延性纖維混凝土是一種在水泥基體中加入隨機分布短纖維，并通過界面設計的水泥基復合材料，纖維類型包括鋼釬維、碳纖維、聚合物纖維等。其具有很大的吸收能量的能力，與普通纖維混凝土最大的區別是僅添加2%左右的纖維，其單軸拉伸應變可達到3%，且拉伸時出現準應變硬化現象。延性高性能混凝土與鋼筋之間有很好的協調變形能力，鋼筋的粘結滑移變形較小。現有技術表明，每生產I噸水泥熟料約排放I噸CO2等有害氣體，延性高性能混凝土利用工業廢料(粉煤灰)取代部分水泥熟料(約50% 70%)，減少了有害氣體的排放。延性高性能混凝土經界面設計，不含粗骨料，可緩解我國天然骨料資源趨于枯竭的現狀。本專利技術是結合高延性纖維混凝土結構上的優點，同時考慮了連梁中鋼筋的配置方式以及聯肢剪力墻中的塑性鉸區的結構要求，而對現有的聯肢剪力墻的構造進行改進所得到的技術方案。參考圖3至圖5，本專利技術的聯肢剪力墻包括墻肢I和設置在墻肢I間的連梁8，墻肢I的底部設置有塑性鉸區9 ;所述連梁8為預制的交叉式對角斜筋連梁，所述塑性鉸區9的填充材料為高延性纖維混凝土(FRC);所述交叉式對角斜筋連梁包括縱筋2、設置在縱筋2外側的箍筋3和設置在對角縱筋2間的對角斜筋4以及填充材料高延性纖維混凝土(FRC) 5。所用的高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數，PVA纖維的體積摻量為1.5%。優選后的各種材料為水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；上述粉煤灰為I級粉煤灰；上述硅灰的燒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高延性聯肢剪力墻，包括墻肢和設置在墻肢間的連梁，所述墻肢的底部設有塑性鉸區，其特征在于，所述連梁為預制的交叉式對角斜筋連梁，該交叉式對角斜筋連梁包括縱筋、設置在縱筋上的箍筋和設置在縱筋間的交叉式對角斜筋以及連梁的填充材料，且連梁的填充材料為高延性纖維混凝土；所述塑性鉸區的填充材料為高延性纖維混凝土。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁興文，車佳玲，鄧明科，李方圓，史金田，孫云飛，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：