本實用新型屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

鋼筋混凝土剪力墻作為一種抗側(cè)力構(gòu)件，其在高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著重要作用。然而面對高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會需求，全球普遍出現(xiàn)人口聚集區(qū)域化、城市用地緊張等局面，這就向城市規(guī)劃者和建設(shè)者提出了更為苛刻的要求，即如何在有限的生存環(huán)境下提高人居生活質(zhì)量并緊跟城市發(fā)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(tǒng)鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(gòu)件在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

為了滿足結(jié)構(gòu)承載能力的需求，諸多增強(qiáng)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(qiáng)度(如采用高強(qiáng)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(qiáng)混凝土雖然能提高墻本身的承載能力，但高強(qiáng)混凝土的脆性對結(jié)構(gòu)墻的抗震性能十分不利。當(dāng)然內(nèi)置的型鋼可以在這方面彌補(bǔ)高強(qiáng)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(nèi)布置較多的型鋼將導(dǎo)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(zhì)量。顯然，采用約束混凝土技術(shù)能更好地避免上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，鋼板外包混凝土剪力墻秉承了鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，但在鋼材使用量上則顯得不夠經(jīng)濟(jì)，且鋼板與混凝土之間容易出現(xiàn)粘脫等現(xiàn)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(yīng)的構(gòu)造措施(如設(shè)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(dāng)，則十分不利于結(jié)構(gòu)的耐久性能和防火性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種構(gòu)造簡單、施工便捷、性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)節(jié)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(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)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(nèi)部空間的內(nèi)隔板，墻體骨架由超高性能混凝土澆筑成型，且構(gòu)成骨架的外包板和內(nèi)隔板相互貫通連接；外包板和內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)有鋼筋混凝土剪力墻存在的不足，發(fā)明人設(shè)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(nèi)部空間的內(nèi)隔板，墻體骨架由超高性能混凝土澆筑成型，且構(gòu)成骨架的外包板和內(nèi)隔板相互貫通連接；外包板和內(nèi)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(xiàn)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(qiáng)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(nèi)隔板，形成對內(nèi)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(tǒng)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(jié)約鋼材并降低工程造價和后期維護(hù)所需的費(fèi)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(nèi)隔板將狹長的矩形剪力墻內(nèi)部空間進(jìn)行分區(qū)，形成多個束狀的獨立分體柱，更小的柱體截面可發(fā)揮約束緊致的作用，有利于對混凝土材料更強(qiáng)的約束效應(yīng)，發(fā)揮材料的承壓能力。

<3>在各束獨立分體柱內(nèi)可配置多種類型的加強(qiáng)措施，如鋼筋籠骨架、型鋼骨架以及高強(qiáng)混凝土等，方便滿足不同承載力需求的混凝土剪力墻設(shè)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(fā)揮混凝土材料間橫向變形系數(shù)相近的特色，以此取代鋼材對混凝土的外包約束作用，節(jié)約鋼材并降低造價；基于超高性能混凝土優(yōu)良的密實性、可澆筑性以及高強(qiáng)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(jié)構(gòu)簡單、材料新穎、性能優(yōu)越等特點。此外，通過預(yù)制超高性能混凝土墻體骨架可實現(xiàn)建筑工業(yè)化的要求，同時輕薄高強(qiáng)的超高性能混凝土有利于機(jī)械化吊裝，能有效加快施工進(jìn)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(nèi)隔板，6墻體骨架，7普通混凝土。

具體實施方式

基本結(jié)構(gòu)

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(nèi)部空間的內(nèi)隔板，墻體骨架由超高性能混凝土澆筑成型，且構(gòu)成骨架的外包板和內(nèi)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(nèi)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(nèi)隔板數(shù)量及各內(nèi)隔板間距按承載能力設(shè)計要求而定；外包板和內(nèi)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(shè)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(gòu)成了外圍約束系統(tǒng)，在平行于短邊方向的墻體內(nèi)部設(shè)置多道內(nèi)隔板，內(nèi)隔板的間距設(shè)置根據(jù)結(jié)構(gòu)承載能力的需求而定，若上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載較大，可縮小內(nèi)隔板的間距，反之，則可放大內(nèi)隔板的間距；通過內(nèi)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(nèi)部的功能；通過對矩形骨架支模并向其內(nèi)澆筑超高性能混凝土，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)后成型為矩形超高性能混凝土剪力墻墻體骨架。該生產(chǎn)過程宜在較高規(guī)格的預(yù)制構(gòu)件廠進(jìn)行生產(chǎn)，保證構(gòu)件質(zhì)量。如圖2所示，在圖1墻體骨架的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要通過配置相應(yīng)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(nèi)，或直接在分體柱內(nèi)配置型鋼骨架，進(jìn)一步增強(qiáng)剪力墻的承載能力；之后，向其內(nèi)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(chǎn)使用

1)首先在預(yù)制構(gòu)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(nèi)平行于短邊方向上則布置多道內(nèi)隔板，各內(nèi)隔板之間控制一定的間距，其間距根據(jù)結(jié)構(gòu)的承載能力而定，之后向外包板和內(nèi)隔板中澆筑超高性能混凝土并采用蒸汽養(yǎng)護(hù)成型；

2)將矩形超高性能混凝土墻體骨架吊裝至剪力墻結(jié)構(gòu)中的特定位置，采用預(yù)埋連接件將墻體骨架與基礎(chǔ)或下部樓層進(jìn)行連接；

3)按照一定的規(guī)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(gòu)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(nèi)，并向其中澆筑普通混凝土即得。

綜上所述，本實用新型應(yīng)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(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

1)對矩形截面分區(qū)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(nèi)隔的超高性能混凝土薄板聯(lián)系在一起，即連體內(nèi)有分體，這樣便形成一個又獨立又統(tǒng)一的截面形式；

2)在各束狀截面內(nèi)，可采用多種措施用于提高矩形柱的承載能力，其內(nèi)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(qiáng)混凝土；若采用高強(qiáng)混凝土的增強(qiáng)方式，能有效克服高強(qiáng)混凝土所具有的脆性性質(zhì)，實現(xiàn)優(yōu)優(yōu)組合；

3)超高性能混凝土(UHPC)是一種高強(qiáng)度、高模量、高延性的超高性能纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料，UHPC還具有相當(dāng)高的致密性，抗?jié)B系數(shù)很高，水分基本不易透過UHPC進(jìn)入內(nèi)部普通混凝土。如果用UHPC代替普通混凝土結(jié)構(gòu)，通?？梢圆捎幂^小的板厚，降低結(jié)構(gòu)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(qiáng)度也遠(yuǎn)大于鋼材的強(qiáng)度，因此可節(jié)約鋼材并降低造價；另一方面能避免因鋼材銹蝕產(chǎn)生的耐久性能降低以及防火措施要求苛刻等后期維護(hù)所需要的人力、物力投入，實現(xiàn)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(yù)制構(gòu)件在工廠實現(xiàn)建筑工業(yè)化生產(chǎn)，保證超高性能混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，有利于節(jié)約綜合費(fèi)用；

5)超高性能混凝土擁有比普通混凝土更加優(yōu)越的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)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(huán)境下采用此類構(gòu)件也能保證其力學(xué)性能的發(fā)揮，對于實現(xiàn)混凝土自約束功能具有良好的應(yīng)用前景。