一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构及其施工方法

摘要

本发明公开了一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构及其施工方法，包括连续复合螺旋箍筋，连续复合螺旋水平分布筋均匀分布在混凝土中；同一水平面上，相邻连续复合螺旋水平分布筋固定连接在一起；连续复合螺旋箍筋对称设置在混凝土的两端约束边缘构件处；连续复合螺旋箍筋与连续复合螺旋水平分布筋的重叠区域内均匀设置有纵筋，连续复合螺旋水平分布筋中均匀设置有竖向分布筋；本发明在墙体边缘设置连续复合螺旋箍筋，能够有效约束核心混凝土，增大混凝土的有效约束区面积，提高混凝土的抗压强度及极限压应变；连续复合螺旋水平分布筋与竖向分布筋形成稳定的钢筋骨架，增强墙身的整体稳定性，约束墙体混凝土的横向变形，提高了墙体的抗震性能。

说明书

技术领域

本发明涉及剪力墙结构技术领域，特别涉及一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构及其施工方法。

背景技术

高层结构底部的剪力墙承受较大的轴力、弯矩和剪力，在强震作用下，高轴压比下的剪力墙容易发生受压剪切或者压溃破坏，使其构件强度和耗能明显下降，震后难以修复；如何改善剪力墙的抗震性能，是高层结构抗震设计的关键问题之一。

目前，为了解决上述问题，常采用高强混凝土材料，及在剪力墙中配置螺旋箍筋，形成螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构体系；但高强混凝土本身脆性大，延性差；在剪力墙约束边缘构件中采用普通螺旋箍筋，能够提高混凝土的抗压强度，但当约束边缘构件较长，纵筋较多时，采用普通螺旋箍筋会造成约束不到位，对核心混凝土起不到有效的约束作用；墙体约束不够，易发生剪力墙裂缝较大，底部压溃等问题，无法达到有效节约成本和能源的目的。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构及其施工方法，以解决现有在高强混凝土剪力墙中配置螺旋箍筋时，对核心混凝土无法起到有效约束作用，墙体约束不够，易发生剪力墙裂缝较大，底部压溃的技术问题。

为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构，包括连续复合螺旋箍筋、连续复合螺旋水平分布筋、纵筋、竖向分布筋及混凝土，连续复合螺旋水平分布筋均匀分布在混凝土中；同一水平面上，相邻连续复合螺旋水平分布筋固定连接在一起；连续复合螺旋箍筋对称设置在混凝土的两端约束边缘构件处；连续复合螺旋箍筋与连续复合螺旋水平分布筋的重叠区域内均匀设置有纵筋，连续复合螺旋水平分布筋中均匀设置有竖向分布筋。

进一步的，纵筋与连续复合螺旋箍筋绑扎固定；竖向分布筋与连续复合螺旋水平分布筋绑扎固定。

进一步的，连续复合螺旋箍筋包括若干箍筋单元，若干箍筋单元均为矩形结构；若干箍筋单元上下呈螺旋形首尾依次连接，相邻箍筋单元竖向间距为60-100mm。

进一步的，连续复合螺旋水平分布筋包括若干分布筋单元，若干分布筋单元均为矩形结构；上下相邻两个分布筋单元呈螺旋状依次连接，相邻分布筋单元的竖向间距为80-150mm。

进一步的，连续复合螺旋箍筋及连续复合螺旋水平分布筋均采用细直径的高强钢筋制作；高强钢筋的直径为4-6mm，高强钢筋的强度为不低于800MPa。

进一步的，混凝土采用高强混凝土，混凝土的强度等级不低于C50。

进一步的，纵筋采用强度不小于HRB400的钢筋，竖向分布筋采用HRB335钢筋或HRB400钢筋。

本发明还提供了一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、制作连续复合螺旋箍筋、连续复合螺旋水平分布筋、纵筋及竖向分布筋，加工剪力墙构件模板；

步骤2、均匀布设连续复合螺旋水平分布筋，在混凝土构件边缘处设置连续复合螺旋箍筋，并将连续复合螺旋箍筋与连续复合螺旋水平分布筋固定；

步骤3、将纵筋安装在连续复合螺旋箍筋内部，将竖向分布筋安装在连续复合螺旋水平分布筋内部，形成钢筋骨架；

步骤4、安装模板，浇筑混凝土，振捣密实；

步骤5、养护，拆除模板，得到所述剪力墙结构。

与现有技术比，本发明的有益效果有：

本发明提供了一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构，通过在墙体约束边缘构件设置连续复合螺旋箍筋，利用其高强密配连续封闭的特点，能够有效约束核心混凝土，增大混凝土的有效约束区面积，使核心混凝土处于三向受压状态，提高混凝土的极限抗压强度及极限压应变；通过在墙身均匀布设连续复合螺旋水平分布筋，能够与竖向分布筋形成稳定的钢筋骨架，减少拉筋的使用，浇筑混凝土过程不易变形，且能够有效增强墙身的整体稳定性，限制墙体混凝土的横向变形；通过将连续复合螺旋箍筋与连续复合螺旋水平分布筋在墙体边缘重合搭接，能够加强墙身与墙体两端约束边缘构件的连接，利于力的转移，增强整体的稳定性，有效提高了墙体的抗震性能。

进一步的，将连续复合螺旋箍筋与纵筋绑扎固定，确保了连续复合螺旋箍筋的纵向间距，形成稳定的墙体边缘约束钢筋骨架，确保了混凝土浇筑振捣过程，墙体边缘约束钢筋骨架不发生变形，稳定性较高；将竖向分布筋与连续复合水平分布筋绑扎固定，能够有效保证连续复合水平分布筋的纵向间距，同时对竖向分布筋起到拉结作用，形成稳定的墙身钢筋骨架，保证了浇筑混凝土墙板的厚度。

进一步的，连续复合螺旋箍筋采用若干箍筋单元呈螺旋形首尾依次连接，形成连续封闭状结构，有效增强核心混凝土的约束作用；连续复合螺旋箍筋内部无弯钩结构，有效保证的混凝土的施工质量。

进一步的，连续复合螺旋箍筋及连续复合螺旋水平分布筋均采用细直径高强钢筋制作，同等力作用下，因其强度高，选用细直径钢筋，加密箍筋间距，能够节省钢筋用量，便于工程中钢筋的加工和绑扎，可以节省材料和提高施工效率，从而增大经济效益；从生态能源角度来讲，使用高强钢筋不仅可以节约煤、水、矿石等能源和资源的消耗量，还可以降低CO

进一步的，高强混凝土具有抗压强度高的优点，其构件可以承担较大的竖向荷载，从而减小截面尺寸；通过减小螺旋箍筋及水平分布筋的直径，加密间距，使得箍筋对混凝土起到有效的约束作用；在竖向压力作用下，核心区混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力，将混凝土剪力墙的破坏由脆性变为塑性；同时还可提高钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力，更易于实现抗震规范要求“强剪弱弯”的抗震设计原则。

本发明还提供了一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构的施工方法，在混凝土剪力墙中嵌入连续复合螺旋箍筋及连续复合螺旋水平分布筋，利用连续复合螺旋箍筋及连续复合螺旋水平分布筋的约束作用提高混凝土的承载力，施工方法更加快捷、简便，节约工期。

附图说明

图1为本发明所述的复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构的平面结构示意图；

图2为本发明中的连续复合螺旋箍筋的结构示意图；

图3为本发明中的T型或L型截面墙体中的连续复合螺旋箍筋的结构示意图；

图4为本发明中的连续复合螺旋箍筋在约束边缘构件的结构示意图；

图5为本发明所述的复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构的滞回曲线图。

其中，1连续复合螺旋箍筋，2连续复合螺旋水平分布筋，3纵筋，4竖向分布筋，5混凝土；11箍筋单元。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如附图1-5所示，本发明提供了一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构，包括连续复合螺旋箍筋1、连续复合螺旋水平分布筋2、纵筋3、竖向分布筋4及混凝土5；连续复合螺旋水平分布筋2均匀分布在混凝土5中，连续复合螺旋水平分布筋2沿混凝土5的横截面连续分布；同一水平面上，相邻连续复合螺旋水平分布筋2固定连接在一起；连续复合螺旋箍筋1对称设置在混凝土5的两端约束边缘构件处，混凝土5边缘处的连续复合螺旋箍筋1与连续复合螺旋水平分布筋2绑扎固定。

连续复合螺旋箍筋1与连续复合螺旋水平分布筋2的重叠区域内均匀设置有纵筋3，纵筋3设置在连续复合螺旋箍筋1内部，纵筋3与连续复合螺旋箍筋1绑扎固定；连续复合螺旋水平分布筋2中均匀设置有竖向分布筋4，竖向分布筋4与连续复合连续水平分布筋2绑扎固定；优选的，纵筋3采用强度不小于HRB400的钢筋，竖向分布筋4采用HRB335钢筋或HRB400钢筋。

如附图2所示，连续复合螺旋箍筋1包括若干箍筋单元11，若干箍筋单元11均为矩形结构；若干箍筋单元11上下呈螺旋形首位依次连接，相邻箍筋单元11竖向间距为60-100mm；连续复合螺旋水平分布筋2包括若干分布筋单元，若干分布筋单元均为矩形结构；若干分布筋单元上下呈螺旋形首位依次连接；优选的，相邻分布筋单元的竖向间距为80-150mm。

如附图3所示，在L型或T型截面的墙体中，连续复合螺旋箍筋1包括若干箍筋单元11，若干箍筋单元11均为矩形结构；若干箍筋单元11上下呈螺旋形首位依次连接，上下相邻两个箍筋单元11的长轴方向垂直设置。

本发明中，连续复合螺旋箍筋1及连续复合螺旋水平分布筋2均采用细直径的高强钢筋制作；高强钢筋的直径为4-6mm，高强钢筋的强度为不低于800MPa；混凝土5采用高强混凝土，混凝土的强度等级不低于C50。

本发明还提供了一种复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构的施工方法，具体包括以下步骤：

步骤1、利用制箍机，按要求制作连续复合螺旋箍筋1、连续复合螺旋水平分布筋2、纵筋3及竖向分布筋4；加工剪力墙构件模板；

步骤2、均匀布设连续复合螺旋水平分布筋，在混凝土构件边缘处设置连续复合螺旋箍筋1；将连续复合螺旋箍筋1及连续复合螺旋水平分布筋2的底端与基础或下一层剪力墙的纵筋固定连接；并将混凝土构件边缘处的连续复合螺旋箍筋1与连续复合螺旋水平分布筋2绑扎固定；

步骤3、将纵筋3安装在连续复合螺旋箍筋1内部，将竖向分布筋4安装在连续复合螺旋水平分布筋2内部；将连续复合螺旋箍筋1和连续复合螺旋水平分布筋2拉伸至剪力墙构件的上端部位置进行固定，将纵筋3与连续复合螺旋箍筋1按间距绑扎精确定位；将竖向分布筋与连续复合螺旋水平分布筋2按间距绑扎进行定位，形成钢筋骨架；

步骤4、安装模板，浇筑混凝土，振捣密实；

步骤5、养护，拆除模板，得到所述剪力墙结构。

本发明所述的复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构及其施工方法，通过在约束边缘构件采用连续复合螺旋箍筋，墙身采用连续复合螺旋水平分布筋，有效简化了剪力墙钢筋的放置及绑扎固定；将连续复合螺旋箍筋和连续复合螺旋水平分布筋分别放置在剪力墙约束边缘构件和墙身内，再将纵筋和竖向分布筋分别放置在高强连续复合螺旋箍筋和高强连续复合螺旋水平分布筋内；连续复合螺旋钢筋能够像弹簧一样自然被拉伸开，制作过程中按照施工要求的间距与纵筋或竖向分布筋绑扎固定，施工精准且高效；连续复合螺旋箍筋及连续复合螺旋水平分布筋均采用高强度钢筋，能够大大节省钢筋的用量，一笔成型的连续复合螺旋箍筋及连续复合螺旋水平分布筋能够解决普通复合箍筋嵌套施工复杂，振捣困难，混凝土浇筑不密实等问题。

本发明中，采用在墙体边缘设置连续复合螺旋箍筋，连续复合螺旋箍筋具有高强密配连续封闭等特点，能够有效约束核心混凝土，增大混凝土的有效约束区面积，使核心混凝土处于三向受压状态，提高混凝土的抗压强度和极限压应变；减小箍筋间距，提高其强度，能够有效增加混凝土吸收能量，提高墙体的抗剪性能，避免墙体底部塑性铰区发生由于箍筋崩开或断裂所导致的纵筋屈曲和混凝土坍落，增强墙体的承载力和变形能力，有效改善了剪力墙的抗震性能。同时降低了钢筋用量，实现了节约能源的目的，达到节能减排的效果；采用在墙身部分均匀设置连续复合螺旋水平分布筋，能够和竖向分布筋形成更稳定的钢筋骨架，并且减少拉筋的使用，浇筑混凝土时不易变形；采用高强密配螺旋水平分布筋，能够增强墙身的整体稳定性，有效约束墙体混凝土的横向变形，抑制墙身裂缝的出现和发展，使墙体破坏形式由脆性转为延性；采用在墙体边缘，连续复合螺旋箍筋与连续复合螺旋水平分布筋重合搭接，能够加强墙身和两端约束边缘构件的连接，有利于力的转移；当约束边缘构件承受较高轴向作用时，墙身能够快速分担部分作用，达到有效协同工作的目的，从而增强整个墙体的稳定性，提高墙体的抗震性能。

本发明中，连续复合螺旋箍筋和连续复合螺旋水平分布筋均采用细直径密配的高强钢筋制作，能够有效约束核心混凝土，提高其极限压应变，从而提高混凝土的抗压强度和变形能力；通过连续复合螺旋箍筋的连续约束，能够有效避免箍筋出现崩开拉断现象，进而预防和减少纵筋的屈曲和断裂，剪力墙底部核心混凝土不易发生压碎和脱落。

本发明所述的剪力墙结构中，连续复合螺旋箍筋和连续复合螺旋水平分布筋具有高强、密配及封闭等特点，能够有效抑制墙体斜裂缝的发生和开展，从而提高剪力墙的抗剪承载力；因其对核心混凝土的约束作用，可以有效提高剪力墙的承载能力和变形能力，以及耗能能力，有效提高剪力墙的抗震性能，同时避免墙体发生脆性剪切破坏，而是更倾向延性弯曲或者弯剪破坏，从而实现高强混凝土剪力墙从脆性破坏到延性破坏的转变。

现有技术中，箍筋间距在塑性铰区多采用100mm，在受压极限状态混凝土破碎后从箍筋空隙中塌落，纵向钢筋发生弯曲失去承载能力。

本发明通过改变箍筋间距的试验表明，加密箍筋间距时，能提高受压承载力；当箍筋间距小于80mm后，承载力和延性系数提高；特别是箍筋间距在35-60mm时，承载力和延性系数提高速率加快。

如附图5所示，附图5中给出了本发明所述复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构的滞回曲线图，从附图5中可以看出复合螺旋箍筋约束高强混凝土剪力墙滞回环饱满且环数较多，各阶段的承载力均有明显提高，变形能力显著改善，在连续复合螺旋钢筋的约束作用下，混凝土被密配螺旋箍筋捆绑很难发生破碎，也避免了内部混凝土塌落，从而显著提高了剪力墙的抗震性能和耗能能力。

现有技术中，常用箍筋强度为300MPa，承载力在峰值以后下降速度较快；箍筋强度800MPa时下降变缓；箍筋强度高达1300MPa的承载力在大变形时并不下降，是理想耗能的延性材料，它突破了箍筋强度没必要提高的传统观念。工程实践证明采用高强箍筋的钢筋用量比惯用低强箍筋要节约30％左右，采用高强箍筋还能间接减排CO

表1高强箍筋节能减排指标

普通箍筋直径较大，本发明改用高强钢筋制作连续复合螺旋箍筋及连续复合螺旋水平分布筋，高强钢筋的直径为4-6mm，有效增加混凝土与钢筋的粘结力，减少箍筋用量，获得经济效益。

本发明所述的复合螺旋箍筋约束混凝土剪力墙结构，采用连续复合螺旋箍筋能够有效约束核心混凝土，能大大提高混凝土的抗压强度和变形性能；在峰值荷载过后，能够继续提供较大的约束力，提高其承载力和变形能力，并显著改善混凝土结构的抗震性能；连续复合螺旋箍筋能够抑制斜裂缝的产生和扩展，从而提高构件的抗剪承载力；当采用高强混凝土减小构件截面尺寸时，使用高强连续复合螺旋箍筋，因其强度高，直径小，一笔成型，能够避免钢筋拥挤，易于施工和保证质量；利用连续复合螺旋钢筋作为横向钢筋，能够改善高强混凝土的脆性，拓宽高强混凝土的适用范围。

以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。