內(nèi)置纖維增強復(fù)合材料管的組合剪力墻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)置纖維增強復(fù)合材料管的組合剪力墻。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土剪力墻是現(xiàn)代高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)中廣泛使用的抗側(cè)力構(gòu)件，主要用于承受風(fēng)荷載或地震作用引起的水平荷載，控制結(jié)構(gòu)剛度，使結(jié)構(gòu)在整體位移與層間位移方面滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。鋼筋混凝土剪力墻一般由墻身及邊緣構(gòu)件組成。根據(jù)不同的抗震等級需要，邊緣構(gòu)件可以設(shè)計成構(gòu)造邊緣構(gòu)件或約束邊緣構(gòu)件。一般通過增加邊緣構(gòu)件豎向受力筋以及箍筋來增加約束邊緣構(gòu)件的延性及承載力，從而增加鋼筋混凝土墻整體的承載力及變形能力。
[0003]在普通鋼筋混凝土剪力墻中，由于鋼筋受力屈服后會出現(xiàn)明顯的不可恢復(fù)的塑性變形，混凝土材料由于受拉強度較低，受壓強度達到后會出現(xiàn)材料軟化(應(yīng)力下降)，傳統(tǒng)混凝土墻體存在變形能力差、延性較低的特點，在強烈水平荷載作用下(如大震時)，鋼筋混凝土剪力墻墻體可能出現(xiàn)受拉開裂、混凝土壓碎等現(xiàn)象，使整體結(jié)構(gòu)存在因為關(guān)鍵抗側(cè)力構(gòu)件變形過大導(dǎo)致的不可恢復(fù)破壞甚至倒塌的風(fēng)險。結(jié)構(gòu)設(shè)計中雖然可通過控制剪力墻的軸壓比或增加剪力墻截面尺寸來達到避免上述問題的目的，但是可能導(dǎo)致墻體厚度、長度過大，這樣不僅增加工程造價，而且可能影響建筑使用功能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑設(shè)計難以協(xié)調(diào)的問題。為解決上述問題，公開號為CN100434601C的發(fā)明專利提出在鋼筋混凝土的墻體兩側(cè)設(shè)置鋼管混凝土邊柱以增加剪力墻的承載力、抗震性能。上述專利利用鋼管約束混凝土具有良好的變形能力及延行，將其置于受力較大的墻端位置能夠增加墻體的變形能力及延行;然而，由于鋼管屈服后鋼管混凝土整體的自復(fù)位功能(self-centering)較弱，大震后結(jié)構(gòu)依然可能出現(xiàn)不可修復(fù)的破壞。為此，中國專利公開號為CNl 02 I 2794 I B及CN104088378B發(fā)明專利提出在墻端利用鋼管混凝土的基礎(chǔ)上，在墻身設(shè)置鋼板以進一步增加墻身部分的延性及變形能力，此兩專利除存在中國專利公開號CN100434601C的缺點外，還存在用鋼量較大的問題，其他利用鋼管混凝土的剪力墻(如中國專利公開號CN202380606U，CN104818784A，CN202380574U，CN203808295U 等)也均存在類似缺點(S卩無自復(fù)位功能)。中國專利公開號為CN201459963U的實用新型專利提出在邊緣構(gòu)件以及墻身全部或者部分配置高強鋼筋、纖維增強復(fù)合材料筋使墻體在大震時具有自復(fù)位功能;但是該專利并未解決大變形時墻體受拉區(qū)混凝土開裂及受壓區(qū)混凝土壓碎的問題。中國專利公開號為CN201459963U的實用新型專利提出在邊緣構(gòu)件部分采用鋼管混凝土并內(nèi)置纖維增強復(fù)合材料管組成組合剪力墻以增加結(jié)構(gòu)整體的受力性能及變形能力，同時使結(jié)構(gòu)具有一定的二階剛度及自復(fù)位功能;但是上述組合剪力墻應(yīng)用有一定困難，主要表現(xiàn)在墻身部分的水平鋼筋與鋼管混凝土粘結(jié)比較困難，可能降低組合墻的整體工作性能，同時FRP管與周圍混凝土的協(xié)同工作也不能得到保證。
[0004]上述論述內(nèi)容目的在于向讀者介紹可能與下面將被描述和/或主張的本發(fā)明的各個方面相關(guān)的技術(shù)的各個方面，相信該論述內(nèi)容有助于為讀者提供背景信息，以有利于更好地理解本發(fā)明的各個方面，因此，應(yīng)了解是以這個角度來閱讀這些論述，而不是承認現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種內(nèi)置纖維增強復(fù)合材料管的組合剪力墻，其不僅具有良好的變形能力及延性，而且在大變形時具有明顯的二階剛度和自復(fù)位功能及優(yōu)越的抗震性能。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]提供一種內(nèi)置纖維增強復(fù)合材料管的組合剪力墻，所述剪力墻為鋼筋混凝土剪力墻，所述剪力墻內(nèi)部布置有至少一個纖維增強復(fù)合材料管，所述纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)填充有混凝土。
[0008]其中，所述剪力墻內(nèi)設(shè)置有水平鋼筋，所述水平鋼筋繞過纖維增強復(fù)合材料管進行錨固。
[0009]其中，所述纖維增強復(fù)合材料管的內(nèi)表面為粗糙表面，和/或，所述的纖維增強復(fù)合材料管的外表面為粗糙表面。
[0010]其中，所述纖維增強復(fù)合材料管的內(nèi)壁粘貼纏繞不連續(xù)的纖維布，和/或，所述纖維增強復(fù)合材料管的外壁粘貼纏繞不連續(xù)的纖維布。
[0011]其中，所述纖維增強復(fù)合材料管、不連續(xù)纖維布的纖維材料是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或兩種以上的組合。
[0012]其中，所述纖維增強復(fù)合材料管的內(nèi)壁布置有縱向筋、環(huán)向筋或螺旋向筋，和/或，所述纖維增強復(fù)合材料管外壁布置有縱向筋、環(huán)向筋或螺旋向筋。
[0013]其中，所述筋所用材料是低碳鋼、高碳鋼、高強鋼、不銹鋼、鋁材、鋁合金、碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種，和/或，所述筋的截面形狀是圓形、橢圓形、正方形、長方形、多邊形中的一種或兩種以上的組合。
[0014]其中，所述纖維增強復(fù)合材料管位于所述剪力墻的墻端、兩個墻肢交叉處、多個墻肢交叉處中的其中一處或多處的暗柱或者連墻明柱內(nèi)。
[0015]其中，所述纖維增強復(fù)合材料管的截面形狀是圓形、橢圓形、帶圓弧化角的正方形、長方形、多邊形中的一種或兩種以上的組合。
[0016]其中，所述纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)填充的混凝土為普通混凝土、高強混凝土、膨脹混凝土、粉煤灰混凝土、輕骨料混凝土、回收骨料混凝土、纖維混凝土、自密實混凝土、橡膠混凝土中的一種。
[0017]本發(fā)明利用纖維增強復(fù)合材料(以下簡稱FRP)約束混凝土強度高、變形能力好，同時具有明顯二階剛度的特點，將FRP管置于墻體變形或者受力較大部位，如墻端、兩個墻肢交叉處、多個墻肢交叉處位置中的一處或者多處，使組合剪力墻不僅具有變形能力強、受壓區(qū)混凝土不易壓碎的特點，還具有明顯的二階剛度使墻體在大變形時具有自復(fù)位功能，從而有效避免了現(xiàn)有鋼管混凝土組合剪力墻“延性有余而自復(fù)位功能不足”的缺點。
[0018]為了進一步實現(xiàn)本發(fā)明上述優(yōu)點，需要加強FRP約束混凝土與墻體剩余部分協(xié)同工作的能力，為此，本發(fā)明采用了如下五種技術(shù)手段:a)所述墻體內(nèi)的水平向鋼筋可以繞過FRP管進行錨固；b)使所述的纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)、外表面為粗糙表面;c)所述的纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)、外壁粘貼纏繞不連續(xù)的纖維布;d)所述的纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)、外壁粘結(jié)縱向筋;e)所述的纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)、外壁粘結(jié)環(huán)向或螺旋向筋。上述五種技術(shù)手段可以獨自使用，也可以在需要的時候?qū)煞N或者兩種以上結(jié)合使用。
[0019]根據(jù)實際應(yīng)用的需要，所述的纖維增強復(fù)合材料管是圓形、橢圓形、帶圓弧化角的正方形、長方形、多邊形中的一種或者多種的組合。所述的纖維增強復(fù)合材料管、不連續(xù)的纖維布所用纖維材料是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維等中的一種或者多種的組合;所述筋截面形狀是圓形、橢圓形、正方形、長方形、多邊形中的一種。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
[0021 ] 1、利用FRP約束混凝土強度高、變形能力好，同時具有明顯二階剛度的特點，將FRP管布置在墻體變形或者受力較大的部位，使所組成的組合剪力墻具有變形能力強、受壓區(qū)混凝土不易壓碎的特點，使墻整體具有明顯的二階剛度從而在大變形時候具有自復(fù)位功能，有效避免了現(xiàn)有鋼管混凝土組合剪力墻“延性有余而自復(fù)位功能不足”的缺點。
[0022]2、FRP約束混凝土充分利用新型材料FRP強度高的特點，增強了傳統(tǒng)材料混凝土的強度，大大改善了其變形能力及延性，節(jié)約了建設(shè)工程中的材料成本；
[0023]3、由于充分利用了材料的優(yōu)點，在相同的豎向承載力及抗震條件下，相比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土墻體，本發(fā)明所涉及的組合剪力墻可使截面尺寸大大減小，還可增加建筑空間的利用率，降低綜合造價。
[0024]4、本發(fā)明還可促進高性能復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0025]利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0026]圖1a為一個纖維增強復(fù)合材料管位于墻端位置暗柱內(nèi)的示意圖。
[0027]圖1b為兩個纖維增強復(fù)合材料管位于墻端位置暗柱內(nèi)的示意圖。
[0028]圖2a為一個纖維增強復(fù)合材料管位于兩個墻肢交叉處位置暗柱內(nèi)的示意圖。
[0029]圖2b為三個纖維增強復(fù)合材料管位于兩個墻肢交叉處位置暗柱內(nèi)的示意圖。
[0030]圖3a為一個纖維增強復(fù)合材料管位于多個墻肢交叉處位置暗柱內(nèi)的示意圖。
[0031]圖3b為四個纖維增強復(fù)合材料管位于多個墻肢交叉處位置暗柱內(nèi)的示意圖。
[0032]圖4a為一個纖維增強復(fù)合材料管位于墻端位置連墻明柱(柱寬度大于墻厚)內(nèi)的示意圖。
[0033]圖4b為九個纖維增強復(fù)合材料管位于墻端位置連墻明柱(柱寬度大于墻厚)內(nèi)的示意圖。
[0034]圖5a為一個纖維增強復(fù)合材料管位于兩個墻肢交叉處位置連墻明柱(柱寬度大于墻厚)內(nèi)的不意圖。
[0035]圖5b為四個纖維增強復(fù)合材料管位于兩個墻肢交叉處位置連墻明柱(柱寬度大于墻厚)內(nèi)的不意圖。
[0036]圖6a為一個纖維增強復(fù)合材料管位于多個墻肢交叉處位置連墻明柱(柱寬度大于墻厚)內(nèi)的不意圖。
[0037]圖6b為兩個纖維增強復(fù)合材料管位于多個墻肢交叉處位置連墻明柱(柱寬度大于墻厚)內(nèi)的不意圖。
[0038]圖7為體內(nèi)水平鋼筋繞過纖維增強復(fù)合材料管進行錨固的示意圖。
[0039]圖8為纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)、外表面粗糙程度的示意圖。
[0040]圖9a為在纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)、外表面纏繞水平向不連續(xù)的纖維布的示意圖。[0041 ]圖9b為在纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)、外表面纏繞螺旋向不連續(xù)的纖維布的示意圖。
[0042]圖1Oa為在纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)表面粘貼縱向筋的示意圖。
[0043]圖1Ob為在纖維增強復(fù)合材料管外表面粘貼縱向筋的示意圖。
[0044]圖1la為在纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)表面粘貼環(huán)向筋的示意圖。
[0045]圖1lb為在纖維增強復(fù)合材料管外表面粘貼環(huán)向筋的示意圖。
[0046]圖12a為在纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)表面粘貼螺旋向筋的示意圖。
[0047]圖12b為在纖維增強復(fù)合材料管外表面粘貼螺旋向筋的示意