一种抗震叠合剪力墙结构及其施工方法

1.本发明属于建筑工程技术领域，特别是一种抗震叠合剪力墙结构及其施工方法。


背景技术：

2.近年来我国正大力推广装配式建筑，其中装配式剪力墙就属于装配式建筑中重要构件之一，装配式剪力墙结构又包括全部或部分预制剪力墙结构、装配整体式双面叠合混凝土剪力墙结构、装配式组合抗震叠合墙、预制装配式剪力墙等多种形式。装配式剪力墙在地震作用下水平拼缝处是其最薄弱的部位，在水平荷载作用下水平拼缝处会最先张开并形成贯通的主裂缝，且墙体中的钢筋和混凝土的塑性变形均集中在拼缝附近，若在罕遇地震下，剪力墙的水平拼缝处裂缝宽度较大，且容易出现滑移现象，钢筋和混凝土的变形很难满足要求。
3.装配式剪力墙在施工现场装配时常用的方法包括：灌浆套筒连接、浆锚搭接连接、焊接连接等；其中在以上所述的装配整体式双面叠合混凝土剪力墙结构、装配式组合抗震叠合墙、预制装配式剪力墙这几类装配式剪力墙中采用浆锚搭接连接时上层剪力墙中的纵筋和搭接纵筋之间间距较大，且相应的两根纵筋之间也无约束作用，这就使得上下层叠合剪力墙之间的传力效果相对较弱。目前，提高装配式剪力墙的抗震耗能能力的方法有很多种，其中在剪力墙中增加斜撑的方法是比较常见的方法，但传统的斜撑添加进剪力墙后，在地震作用下，由于斜撑是和混凝土粘结固定在一起的，斜撑只能和混凝土一起变形，使得斜撑的耗能能力大大下降，且斜撑与混凝土的连接没有水平方向的约束，在地震力的作用下墙体中的斜撑很容易发生翘曲变形，会导致混凝土与斜撑发生剥离破坏，从而降低墙体的抗震性能。
4.综上所述，如何改进或解决在现阶段装配式建筑所遇到的问题，正是目前本领域技术人员所要考虑的。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种抗震叠合剪力墙结构及其施工方法，要解决采用传统的装配式剪力墙中斜撑很容易发生翘曲变形、墙体的抗震性能较低以及上下层叠合剪力墙之间的传力效果相对较弱的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
7.一种抗震叠合剪力墙结构，包括有预制混凝土层、现浇混凝土层、竖向钢筋和水平钢筋；所述预制混凝土板设置在底部楼板与顶部楼板之间；所述现浇混凝土层浇筑在预制混凝土板的内侧与模板内表面之间的空腔中；所述竖向钢筋有两组，分别布置在预制混凝土板和现浇混凝土层中，每组竖向钢筋沿横向间隔设置；所述水平钢筋有一组，沿竖向间隔箍设在两组竖向钢筋上；抗震叠合剪力墙结构还包括有剪刀撑、加强器件、定位连接件、增强搭接钢筋和下螺旋箍筋；所述剪刀撑呈x形，设置在预制混凝土板内、靠近预制混凝土板的内侧面处；在剪刀撑的两根斜杆上，分别沿对应斜杆的长轴向间隔开设有通孔；所述通孔
呈长条状，且通孔的长轴向与斜杆的长轴向一致；所述预制混凝土板中设有定位连接件；所述定位连接件有一组，呈矩阵状布置，并且定位连接件在对应通孔的位置处从通孔中穿过；所述定位连接件包括有上翼板、下翼板和腹杆；所述前翼板预埋在预制混凝土板中、靠近预制混凝土板的外侧面位置处；所述下翼板浇筑在现浇混凝土层中、靠近现浇混凝土层的外侧面并于模板内表面抵触；所述腹杆连接在上翼板与下翼板之间，且腹杆的后翼板端还开有内螺纹孔；所述加强器件有一组，沿横向间隔布置在现浇混凝土层的底部，并且加强器件的下部插入底部楼板中，加强器件的上部浇筑在现浇混凝土层中；所述增强搭接钢筋是指所设的搭接钢筋的截面尺寸部分/全部比墙体中的竖向钢筋的截面尺寸大，所述增强搭接钢筋有两组，分别布置在两组竖向钢筋的内侧，并且增强搭接钢筋与竖向钢筋一一对应设置；所述增强搭接钢筋的下端伸入底部楼板或者下层墙体中，增强搭接钢筋的上端伸入现浇混凝土层中；所述下螺旋箍筋有两组，分别箍设在增强搭接钢筋位于现浇混凝土层中的部位与对应的竖向钢筋上。
8.优选的，当底部楼板为最底层楼板时，所述增强搭接钢筋呈l形，并且增强搭接钢筋的水平段埋设在最底层楼板中，增强搭接钢筋的上部浇筑在现浇混凝土层中。
9.优选的，当底部楼板为中间层楼板，并且下层墙体中的竖向钢筋上端不超出下层墙体的顶部时，所述增强搭接钢筋的上端伸入现浇混凝土层中，增强搭接钢筋的下端穿过底部楼板伸入下层墙体中；所述增强搭接钢筋位于下层墙体中的部位与对应的竖向钢筋上箍设有上螺旋箍筋。
10.优选的，当底部楼板为中间层楼板，并且下层墙体中的竖向钢筋上端超出下层墙体的顶部时，所述增强搭接钢筋为下层墙体的竖向钢筋超出下层墙体顶部的部位弯折形成。
11.优选的，所述前翼板的板面中间开设有第一螺纹孔；所述后翼板的板面中间开设有第二螺纹孔；所述腹杆的两端分别设置有外螺纹，并且腹杆与前翼板、后翼板之间分别螺纹连接。
12.优选的，所述加强器件呈x形，由两根相同的钢棒于中间垂直焊接而成；所述钢棒的水平切面为矩形或者为圆形，钢棒的水平切面面积不小于墙体中竖向钢筋中最大钢筋截面面积，钢棒的长度不小于20cm。
13.优选的，所述加强器件为矩形钢板，矩形钢板的厚度不小于竖向钢筋中最大钢筋直径，矩形钢板的竖向切面的短边长度不小于15cm，矩形钢板的外表面为毛面。
14.一种抗震叠合剪力墙结构的施工方法，包括步骤如下。
15.步骤一，制作加强器件和、上螺旋箍筋、剪刀撑和下螺旋箍筋。
16.步骤二，在工厂中绑扎预制混凝土层和现浇混凝土层中的竖向钢筋、水平钢筋、上螺旋箍筋、下螺旋箍筋、定位连接件和剪刀撑，后浇筑预制混凝土层，拼装模板；最后将整体运送至施工现场。
17.步骤三，施工增强搭接钢筋；步骤四，施工加强器件：在浇筑底部楼板时，将加强器件在待浇筑的现浇混凝土层处预埋在底部楼板中，预埋深度为加强器件垂直高度的1/2。
18.步骤五，吊装预制混凝土墙板至指定位置。
19.步骤六，浇筑现浇混凝土层，至此施工完毕。
20.优选的，与预制混凝土板中竖向钢筋相连的上螺旋箍筋和下螺旋箍筋预埋在预制混凝土板中，该上螺旋箍筋和下螺旋箍筋的一端套在对应的竖向钢筋上，另一端超出预制混凝土板的内侧面。
21.根据以上所述的x形/矩形加强器件、螺旋箍筋、增强搭接钢筋和斜撑中的任一项增强器件均可与另外的一项或多项共同运用到同一片剪力墙中，使其抗震性能进一步增强。所述组合如下：两两组合：组合a:x形/矩形加强器件+螺旋箍筋；即在搭接区域内增加螺旋箍筋的基础上再在水平缝处添加若干个x形/矩形加强器件。
22.组合b:x形/矩形加强器件+增强搭接钢筋；即在增加搭接钢筋的截面面积的同时再在水平拼缝处添加若干个x形/矩形加强器件。
23.组合c:x形/矩形加强器件+斜撑；即在预制墙体中提前预埋斜撑，并在水平拼缝处添加若干个x形/矩形加强器件。
24.组合d:螺旋箍筋+增强搭接钢筋；即在增加搭接钢筋的截面面积的同时再在搭接区域内的墙体纵筋上增加螺旋箍筋。
25.组合e:螺旋箍筋+斜撑；即在预制墙体中提前预埋斜撑，并在搭接区域内的墙体纵筋上增加螺旋箍筋。
26.组合f:增强搭接钢筋+斜撑；即在预制墙体中提前预埋斜撑，并在现场拼装时将增加搭接钢筋的截面面积。
27.三三组合：组合g:x形/矩形加强器件+螺旋箍筋+增强搭接钢筋；即在工厂预制时提前将螺旋箍筋与墙体纵筋通过焊接或钢丝绑扎连接在一起，在现场施工时增加搭接钢筋的截面面积并在水平拼缝处添加若干个x形/矩形加强器件。
28.组合h:x形/矩形加强器件+螺旋箍筋+斜撑；即在工厂中提前将斜撑预埋在抗震叠合墙中并将螺旋箍筋与墙体纵筋通过焊接或钢丝绑扎在一起，在现场施工时在水平拼缝处添加若干个x形/矩形加强器件组合i:螺旋箍筋+增强搭接钢筋+斜撑；即在工厂中提前将斜撑预埋在抗震叠合墙中并将螺旋箍筋与墙体纵筋通过焊接或钢丝绑扎在一起，在现场拼装时增加搭接钢筋的截面面积。
29.四四组合：组合j:x形/矩形加强器件+螺旋箍筋+增强搭接钢筋+斜撑；即在工厂中提前将斜撑预埋在抗震叠合墙中并将螺旋箍筋与墙体纵筋通过焊接或钢丝绑扎在一起，在现场拼装时增加搭接钢筋的截面面积的同时在水平拼缝处添加若干个x形器件。
30.通过将不同种增强方案或器件进行相互组合，使其各增强器件能够充分发挥其性能，最终达到一加一大于二的效果。不同的组合也可以用来来解决实际工程中遇到的不同问题。
31.与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
32.1、发明的抗震叠合剪力墙结构中的加强器件可以和墙体中的钢筋一起抵抗墙体所受的水平外荷载，从而提高墙体的抗震性能；另外，加强器件能够减缓墙体与楼板的水平
拼缝处的裂缝开，使墙体的水平拼缝处的抗滑移能力得到提升。
33.2、本发明在叠合剪力墙结构的底部设置增强搭接钢筋，通过增加搭接区域内底部搭接钢筋的截面面积能够使剪力墙结构在受到水平荷载作用下墙体内的塑性铰区域向上移，从而使水平拼缝处的钢筋和混凝土在罕遇地震下仍能保持弹性，达到提高叠合剪力墙的抗震性能的作用；同时，本发明在竖向钢筋与增强搭接钢筋的搭接范围内增加下螺旋箍筋和上螺旋箍筋能够提高钢筋与混凝土之间的连接性能，并且螺旋箍筋可对搭接区域内的增强搭接钢筋起到一定的约束作用，进而提高上下两层叠合剪力墙之间的传力效果。
34.3、本发明提供的剪刀撑施是在工厂内提前预埋在预制混凝土板中，不需要现场安装，方便了现场施工；并且，本发明所提供的剪刀撑上预留有用于可让定位连接件穿过的通孔，且通孔为长条状，能够让剪刀撑在地震作用下相对于混凝土沿着通孔的方向来回移动，提高墙体的耗能能力；另外，定位连接件穿过剪刀撑的通孔能够对混凝土与剪刀撑之间产生相应的约束作用，使剪刀撑在地震力的作用下不会因发生变形、翘曲，而造成混凝土与剪刀撑发生剥离破坏，大大的提高了墙体的抗震性能。
附图说明
35.下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
36.图1是本发明中当底部楼板为最底层楼板时，抗震叠合剪力墙结构组合g的正面结构示意图。
37.图2是图1的侧面结构示意图。
38.图3是本发明中当底部楼板为中间层楼板，并且下层墙体中的竖向钢筋上端超出下层墙体的顶部，同时加强器件由两根钢棒焊接而成时，抗震叠合剪力墙结构组合a的正面结构示意图。
39.图4是图3的侧面结构示意图。
40.图5是本发明中当底部楼板为中间层楼板，并且下层墙体中的竖向钢筋上端不超出下层墙体的顶部，同时加强器件呈x形时，抗震叠合剪力墙结构组合g的正面结构示意图。
41.图6是图5的侧面结构示意图。
42.图7是本发明中当底部楼板为中间层楼板，并且下层墙体中的竖向钢筋上端超出下层墙体的顶部，同时加强器件为矩形钢板时，抗震叠合剪力墙结构组合a的正面结构示意图。
43.图8是图7的侧面结构示意图。
44.图9是本发明中当底部楼板为中间层楼板，并且下层墙体中的竖向钢筋上端不超出下层墙体的顶部，同时加强器件为矩形钢板时，抗震叠合剪力墙结构组合g的正面结构示意图。
45.图10是图9的侧面结构示意图。
46.图11是本发明中剪刀撑设置在预制混凝土板中的结构示意图。
47.图12是图11中a-a的剖面结构示意图。
48.图13是本发明中剪刀撑的结构示意图。
49.图14是本发明中定位连接件的结构示意图。
50.图15是本发明中下翼板的结构示意图。
51.图16是本发明中腹杆的结构示意图。
52.图17是本发明中上翼板的结构示意图。
53.图18是本发明中抗震叠合剪力墙结构与底部楼板、顶部楼板连接的结构示意图。
54.附图标记：1－预制混凝土层、2－现浇混凝土层、3－竖向钢筋、4－水平钢筋、5－底部楼板、6－顶部楼板、7－剪刀撑、8－加强器件、9－定位连接件、9.1－下翼板、9.2－上翼板、9.3－腹杆、9.4-内螺纹孔、10－增强搭接钢筋、11－下螺旋箍筋、12－通孔、13－下层墙体、14－上螺旋箍筋、15－第一螺纹孔、16－第二螺纹孔、17－拉结筋、18－加密箍筋、19-模板。
具体实施方式
55.如图1-18所示，这种抗震叠合剪力墙结构，包括有预制混凝土板1、现浇混凝土层2、竖向钢筋3和水平钢筋4；所述预制混凝土板1设置在底部楼板5与顶部楼板6之间；所述现浇混凝土层2浇筑在预制混凝土板1的内侧与模板19内表面形成的空腔内；所述竖向钢筋3有两组，分别布置在预制混凝土板1和现浇混凝土层2中，每组竖向钢筋3沿横向间隔设置；所述水平钢筋4有一组，沿竖向间隔箍设在两组竖向钢筋3上；抗震叠合剪力墙结构还包括有剪刀撑7、加强器件8、定位连接件9、增强搭接钢筋10和下螺旋箍筋11；所述剪刀撑7呈x形，设置在预制混凝土板1内、靠近预制混凝土板1的内侧面处；在剪刀撑7的两根斜杆上，分别沿对应斜杆的长轴向间隔开设有通孔12；所述通孔12呈长条状，且通孔12的长轴向与斜杆的长轴向一致；所述预制混凝土板1中设有定位连接件9；所述定位连接件9有一组，呈矩阵状布置，并且定位连接件9在对应通孔12的位置处从通孔12中穿过；所述定位连接件9包括有下翼板9.1、上翼板9.2和腹杆9.3；所述下翼板9.1预埋在预制混凝土板1中、靠近预制混凝土板1的外侧面位置处；所述上翼板9.2浇筑在现浇混凝土层2中、靠近现浇混凝土层2的外侧面并于模板19的内表面抵触；所述腹杆9.3连接在下翼板9.1与上翼板9.2之间，且腹杆9.3的后翼板端还开有内螺纹孔9.4；所述加强器件8有一组，沿横向间隔布置在现浇混凝土层2的底部，并且加强器件8的下部插入底部楼板5中，加强器件8的上部浇筑在现浇混凝土层2中；所述增强搭接钢筋10是指所设的搭接钢筋的截面尺寸部分/全部比墙体中的竖向钢筋3的截面尺寸大，所述增强搭接钢筋10有两组，分别布置在两组竖向钢筋3的内侧，并且增强搭接钢筋10与竖向钢筋3一一对应设置；所述增强搭接钢筋10的下端伸入底部楼板5或者下层墙体13中，增强搭接钢筋10的上端伸入现浇混凝土层2中；所述下螺旋箍筋11有两组，分别箍设在增强搭接钢筋10位于现浇混凝土层2中的部位与对应的竖向钢筋3上。
56.本实施例中，靠近抗震叠合剪力墙结构纵轴的一侧为内侧，远离抗震叠合剪力墙结构纵轴的一侧为外侧；底部楼板5下方的抗震叠合剪力墙结构为下层墙体。
57.本实施例中，当底部楼板5为最底层楼板时，所述增强搭接钢筋10呈l形，并且增强搭接钢筋10的水平段埋设在最底层楼板中，增强搭接钢筋10的上部浇筑在现浇混凝土层中。
58.本实施例中，当底部楼板5为中间层楼板，即非最底层和最顶层楼板，并且下层墙体13中的竖向钢筋3上端不超出下层墙体13的顶部时，所述增强搭接钢筋10的上端伸入现浇混凝土层2中，增强搭接钢筋10的下端穿过底部楼板5伸入下层墙体13中；所述增强搭接钢筋10位于下层墙体13中的部位与对应的竖向钢筋3上箍设有上螺旋箍筋14。
59.本实施例中，当底部楼板5为中间层楼板，即非最底层和最顶层楼板，并且下层墙体13中的竖向钢筋3上端超出下层墙体13的顶部时，所述增强搭接钢筋10为下层墙体13的竖向钢筋3超出下层墙体13顶部的部位弯折形成。
60.本实施例中，所述下翼板9.1的板面中间开设有第一螺纹孔15；所述上翼板9.2的板面中间开设有第二螺纹孔16；所述腹杆9.3的两端分别设置有外螺纹，并且腹杆9.3与下翼板9.1、上翼板9.2之间分别螺纹连接。
61.本实施例中，所述加强器件8呈x形，由两根相同的钢棒于中间垂直焊接而成；所述钢棒的水平切面为矩形或者为圆形，钢棒的水平切面面积不小于墙体中竖向钢筋3中最大钢筋截面面积，钢棒的长度不小于20cm。
62.本实施例中，所述加强器件8为矩形钢板，矩形钢板的厚度不小于竖向钢筋3中最大钢筋的直径，矩形钢板的竖向切面的短边长度不小于15cm，矩形钢板的外表面为毛面。
63.本实施例中，所述的增强搭接钢筋10的直径部分/全部大于所对应的墙体中的竖向钢筋3的直径，其作用在于通过增加搭接区域内增强搭接钢筋10的截面面积使剪力墙在受到水平荷载作用下墙体内的塑性铰区域向上移，从而使水平拼缝处的钢筋和混凝土在罕遇地震下仍能保持弹性。
64.当增强搭接钢筋10为下层竖向钢筋的上部超出下层墙体13顶面的部位形成时，下层竖向钢筋超出下层墙体13顶部的部位直径等于下层竖向钢筋位于下层墙体13中部位的直径。
65.本实施例中，所述定位连接件9在预制混凝土板1中的分布应根据所使用的模板及其实际的受力情况合理分布，例如使用铝模板时，定位连接件9的分布和数量可以和现浇剪力墙中的对拉螺栓的位置和数量一致；所述定位连接件9的腹杆9.3及其下翼板9.1、上翼板9.2的材料和尺寸，可根据定位连接件9的受力情况选择不同的材料和尺寸分别制作腹杆9.3、下翼板9.1与上翼板9.2；列如：发明中的定位连接件9的主要受力部分为腹杆9.3，主要受拉力的作用，可以用抗拉性能较好的钢材、合金或其他金属/非金属材料来制作腹杆9.3的部分，而本定位连接件9中的下翼板9.1与上翼板9.2相对于腹杆9.3来说受力略小一些，因此可以选用强度/成本较低的其他材料，例如铝或铝合金、塑料等其他低成本的能达到所需强度的耐腐蚀的材料等，通过以上方式优化定位连接件9的加工和使用方法来降低成本，提高性价比。
66.本实施例中，通孔12的宽度大于腹杆9.3的直径，使定位连接件9和剪刀撑12在安装中互不影响；所述通孔12的形状为椭圆形如图13所示，定位连接件9的腹杆9.3穿过剪刀撑7的通孔12，在现浇混凝土层2浇筑完成后对剪刀撑7与现浇混凝土层2的混凝土之间产生一定的约束作用，使剪刀撑7在地震力的作用下不会发生翘曲变形。另外，剪刀撑7与混凝土之间，在地震力的作用下可以沿着通孔12的方向发生相对的移动，进而提高剪刀撑7的耗能能力和墙体的抗震性能。
67.本实施例中，预制混凝土层1与现浇混凝土层2中对应的竖向钢筋3之间、沿竖向间隔设置有拉结筋17。
68.本实施例中，所述预制混凝土板1的两侧分别沿竖向间隔设置有加密箍筋18；所述加密箍筋18间隔箍设在横向相邻的竖向钢筋3之间。
69.这种抗震叠合剪力墙结构的施工方法，包括步骤如下。
70.步骤一，制作加强器件8和、上螺旋箍筋14、剪刀撑7和下螺旋箍筋11。
71.步骤二，在工厂中绑扎预制混凝土层1和现浇混凝土层2中的竖向钢筋3、水平钢筋4、上螺旋箍筋14、下螺旋箍筋11、定位连接件9和剪刀撑7，后浇筑预制混凝土层3，拼装模板19；最后整体运送至施工现场步骤三，施工增强搭接钢筋10：在施工底层楼板5前，将增强搭接钢筋10布置到位。
72.步骤四，施工加强器件8：在浇筑底部楼板5时，将加强器件8在待浇筑的现浇混凝土层2处预埋在底部楼板5中，预埋深度为加强器件8垂直高度的1/2。
73.步骤五，吊装预制混凝土墙板至指定位置。
74.步骤六，浇筑现浇混凝土层2，至此施工完毕。
75.本实施例中，与预制混凝土板1中竖向钢筋3相连的下螺旋箍筋11预埋在预制混凝土板1中，该下螺旋箍筋11的一端套在对应的竖向钢筋3上，该下螺旋箍筋11另一端超出预制混凝土板1的内侧面。
76.本实施例中，上螺旋箍筋14和下螺旋箍筋11由钢筋绕一固定的圆周旋转缠绕而成，位于预制混凝土板1一侧的上螺旋箍筋14和下螺旋箍筋11，在工厂中将制作好的螺旋箍筋与预制混凝土板1的竖向钢筋3通过焊接或金属丝绑扎连接的方式连接在一起。
77.本实施例中，先提前设计好剪刀撑7钢板的尺寸及通孔12的开设位置，通过切削钻孔等方式在工厂中将所需的剪刀撑7加工出来，然后在预制混凝土板1的钢筋绑扎过程中将剪刀撑7安装在预制混凝土板1中，在添加定位连接件9时，需要穿过通孔12的定位连接件9可先将定位连接件9的腹杆9.3穿过通孔12，然后将定位连接件9的前后两翼板通过螺纹紧固；最后，将下翼板9.1、腹杆9.3的前端和预制混凝土板1中的钢筋骨架一起预埋在预制混凝土板1中。
78.上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。