一种键槽和集中配筋的全装配复合剪力墙墙板

技术领域

本发明涉及建筑外围护结构技术领域，具体涉及一种键槽和集中配筋的全装配复合剪力墙墙板。

背景技术

剪力墙作为现代建筑(特别是高层建筑)中重要的围护结构形式，具有自重大、抗震性能好和承载力高等优点，被广泛应用于各类建筑结构中。随着近年来社会经济的发展和绿色产业化建筑理念不断深入人心，装配式剪力墙(PSW)在我国各大城市建筑维护结构使用占比不断提高。近年来，随着我国民用建筑能耗不断增大，传统PSW构件的连接仍以现浇节点的湿作业方式为主，需要大量施工模具及支架等设备，增加了人力与资金负担的同时对周边环境污染严重；此外，传统PSW构件自重大，预制构件吊装困难，因此后期现场拼装时工序繁琐且施工周期长，墙板连接薄弱处的力学物理性能得不到有效保障。

发明内容

本发明提供了一种键槽和集中配筋的全装配复合剪力墙墙板，用以解决目前现有装配式墙板在多高层建筑中使用受限、现场施工效率较低、接缝连接处抗震性能不佳和使用质量难以保证等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种键槽和集中配筋的全装配复合剪力墙墙板，包括混凝土结构层和保温层，所述混凝土结构层开设有预留孔洞，所述预留孔洞贯穿整个混凝土结构层；所述预留孔洞中设置有集中配束插筋，复合剪力墙墙板之间通过所述预留孔洞中的集中配束插筋搭接后灌浆封闭，实现复合剪力墙墙板在竖直方向上的连接。

上述技术方案的设计思路在于，本技术方案墙板预留孔洞内设置有集中配束插筋，不同复合剪力墙墙板的集中配束插筋可错位搭接连接，定位准确后再灌浆填充预留孔洞，简化了墙板在竖向连接形式的同时大幅提升接缝抗震性能。此外，预留孔洞的设置减少了构件自重，改善了以往装配式剪力墙墙板自重大，不便于吊装运输的缺点。

作为上述技术方案的进一步优选，所述复合剪力墙墙板厚度为200mm，所述保温层厚度为40mm～80mm，所述连接件在墙板呈平面内和平面外方向均匀交替布置形式，有利于链接性能提高。

作为上述技术方案的进一步优选，所述预留孔洞的数量为3～5个，所述预留孔洞的形状、尺寸、间隔距离和设置位置均保持一致。保持预留孔洞各方面的一致性可提高现场上下复合剪力墙墙板拼装时钢筋搭接效率，保证墙板之间的连接性能。

作为上述技术方案的进一步优选，所述预留孔洞内设置多根集中配束插筋，所述多根集中配束插筋并排放置并错位搭接，形成集中配束插筋搭接段，提高了墙板间连接性能同时增强了水平接缝的抗震性能。

作为上述技术方案的进一步优选，所述预留孔洞为圆形、圆端形、方形或矩形；

所述圆形预留孔洞横截面直径为复合剪力墙厚度的2/5～3/5；方形预留孔洞横截面边长为复合剪力墙厚度的2/5～3/5；所述相邻圆预留孔洞中心轴间距为复合剪力墙厚度的2～3.5 倍。

作为上述技术方案的进一步优选，所述圆端形预留孔洞的横截面短轴长度为复合剪力墙厚度的2/5～3/5，长轴长度为复合剪力墙厚度为1.5～2.4倍；所述矩形预留孔洞的横截面短轴长度为复合剪力墙厚度的2/5～3/5，长轴长度为复合剪力墙厚度为1.5～3倍；所述相邻圆端形或矩形竖向预留孔洞中心轴间距为复合剪力墙厚度的2～5倍。以上尺寸的预留孔洞在最大程度上减少复合剪力墙板自重的前提下不会对混凝土结构层的力学性能造成较大的不利影响。

作为上述技术方案的进一步优选，所述混凝土结构层中设置有钢筋网绑扎形成的钢筋笼，所述突出钢筋与钢筋网为一体结构。将混凝土结构层内预置的钢筋网在各方向的出筋作为竖向暗槽式接缝中的突出钢筋，提高了墙板水平向连接强度。

作为上述技术方案的进一步优选，所述复合剪力墙墙板上设置有水平键槽式接缝和竖向凹槽式接缝，所述水平键槽式接缝包括设置在复合剪力墙墙板的上部凹槽结构B及下部凸齿结构；所述竖向凹槽式接缝包括设置在墙板表面的凹槽结构A以及设置在所述凹槽结构A内的突出钢筋，不同墙板之间的键槽式接缝可吻合拼接形成竖向暗槽；所述水平键槽式接缝和所述竖向凹槽式接缝尺寸一致，厚度为50mm～100mm，宽度为100mm～150mm。

作为上述技术方案的进一步优选，所述凹槽结构A的尺寸由复合剪力墙厚度和水平钢筋搭接长度确定：两凹槽结构A连接后形成的竖向暗槽短边长度为复合剪力墙厚度为3/5～4/5，长边长度由水平钢筋尺寸和灌浆料确定。灌浆料采用自密实混凝土时，长边长度优选的是40d；灌浆料采用超高性能混凝土时，长边长度优选的是25d。

作为上述技术方案的进一步优选，所述突出钢筋的出筋长度根据设计要求搭接长度及灌浆料类别进行确定。灌浆料采用自密实混凝土时，出筋长度为30d；灌浆料采用超高性能混凝土时，出筋长度为15d。

作为上述技术方案的进一步优选，所述保温层上开有若干连接孔洞，所述连接孔洞中设置有用于连接混凝土结构层和保温层的连接件，所述连接件为非金属锯齿状连接件。本优选方案所采用的纤维材料增强非金属锯齿状连接件(为碳纤维、玻璃纤维和改性聚氨酯纤维材料中的一种)，不仅增强了保温层和混凝土结构层之间的连接性能、降低了成本、提升了复合剪力墙墙板的整体性能，还避免了金属连接件在墙板形成冷、热桥，从而导致墙板保温隔热性能下降的问题。

作为上述技术方案的进一步优选，所述保温层外还设置有饰面层，所述饰面层为轻质纤维水泥板、硅钙板、碳氟漆层和彩色砂浆层中的至少一种；在安装饰面层前，预先在饰面层与保温层中放置一层柔性弹性腻子层，防止保温材料及饰面层过早开裂剥落。

作为上述技术方案的进一步优选，所述复合剪力墙墙板在混凝土结构层的左右边缘设置宽400mm并配置纵筋的暗柱构造，其厚度与混凝土结构层厚度一致，所述纵筋通过箍筋绑扎形成钢筋笼；所述暗柱区域边缘一定距离范围内预留竖向接缝区混凝土；所述暗在浇筑墙板混凝土结构层时一同浇筑成型。

基于同一技术构思，本申请还提供一种上述复合剪力墙墙板的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、根据设计的复合剪力墙墙板大小尺寸来确定预留孔洞的尺寸，从而制作混凝土结构层和预留孔洞浇筑所需模板，所述预留孔模具放置于模板内并用钢丝绳与所述钢筋网捆绑，以减小混凝土的浮力作用使得预留孔位置发生偏移；之后再清理模板内残渣，涂抹膜剂并组装固定模板；

S2、放置所述钢筋网及暗柱钢筋笼于架设好的模板内，再浇筑混凝土形成混凝土结构层与暗柱；在浇筑混凝土时边浇筑边振捣，以保证浇筑的质量；

S3、在混凝土结构层1浇筑完成后，清除其表面残渣，在其上铺设保温层(连接件已通过植筋胶紧黏安装在保温层的连接孔洞内)；待铺设完成后，连接件锚固于混凝土结构层内；

S4、在上述步骤S3保温层铺设完成后，将饰面层(为纤维水泥板、硅钙板等)提前涂抹粘结材料(如抗裂砂浆、树脂材料等)黏贴于保温层外侧。此外，亦可采用专用涂料进行喷锡装饰(材料为碳氟漆、真石漆及仿石漆中的至少一种)；

S5、待前述工序S1～S4完成后，采用水准仪及卷尺等材料测量观测三块不同结构层板在叠合方向是齐平，板的周围是否有多余浇筑部分或起毛部分，如若发现则需进行及时清理；

S6、对复合剪力墙墙板进行拆模，吊装、运输至现场后进行拼装。

基于同一技术构思，本申请还提供一种上述复合墙板竖向接缝的施工方法，具体包括以下步骤：

S1、根据剪力墙设计要求确定左、右复合剪力墙尺寸、竖向预留孔洞的形状尺寸、水平及竖向接缝尺寸，制作上、下复合剪力墙的模板，并在沿上、下复合剪力墙长度方向上预留出竖向孔洞位置.

S2、分别绑扎左、右复合剪力墙的构造筋，留突出钢筋伸出竖向凹槽的长度，并固定好左、右复合剪力墙水平钢筋各自的位置，左、右复合剪力墙在同一高度的相邻水平钢筋间距相同，分别错开一定距离保证其伸出凹槽后形成错位搭接，安装绑扎完成后进行混凝土的浇筑。

S3、将非金属连接件的一端安装在混凝土剪力墙内，与墙板共同浇筑形成整体，另一端穿过保温板板面孔洞锚固于保温板内。饰面层通过抗裂砂浆等胶结材料粘结在保温板外侧，养护后拆模。

S4、养护后先将左复合剪力墙吊装就位，然后将右复合剪力墙按照从上至下的方向进行凹槽和竖向孔洞定位，吊装放入后进行水平键槽式接缝的连接并养护。

S5、将左、右复合剪力墙竖向孔洞配筋插入孔洞中，根据设计要求可选择在复合剪力墙竖向接缝凹槽内形成的空心孔洞中放置竖向钢筋或钢筋笼，然后对竖向接缝形成的空心孔洞和竖向预留孔洞同时进行灌浆封闭，对浇筑完成的复合剪力墙进行常规养护。

与现有技术相比，本发明的优点在于以下几点：

1.本发明显著优势在于，所述预留孔洞内集中配束插筋上下错位搭接连接，定位准确后再灌注高强灌浆料填充后封孔，提升墙板间的连接性能同时极大程度提高了接缝抗震性能，尤其针对高层建筑的预制剪力墙墙板接缝的抗震性能差、接缝处易受外荷载作用而先行破坏的现象进行改善；此外，竖向孔洞集中配束的方式大幅减少了以往预制墙板竖向连接钢筋数量，精简了构件施工难度和工序，减轻了墙板自重；

2.本发明的复合剪力墙墙板为工厂预制的结构-保温隔热-装饰一体化成型的自承重墙板，从而实现“无模具施工”的创新性建筑施工方式；墙板设置的水平键槽式接缝及竖向凹槽式接缝减少了后续现场安装连接所需投入的人力及机械设备，且预留孔集中配束插筋的竖向方式较传统预制墙板连接方式更趋简化，质量更易于控制；

3.本发明采用非金属膨胀型连接件，不仅增强了墙板整体性能而且解决了金属连接件中易产生的冷、热桥问题，而且克服了传统有机保温材料防火性和防潮性差的问题；

4.饰面层采用材料不仅自重轻、强度高，而且对内侧保温层起到良好的保护作用。此外，其使用年限较普通装饰材料或装饰板具有更优异的耐久性，无需后续频繁修饰替换。

附图说明

图1是实施例1的复合剪力墙墙板的构造示意图；

图2是实施例1的复合剪力墙墙板结构示意图；

图3是实施例1的复合剪力墙墙板的侧视剖视图；

图4是实施例1的复合剪力墙墙板之间的整体连接关系示意图；

图5是实施例1的复合剪力墙上下墙板集中配筋连接关系正面示意图；

图6是实施例1的复合剪力墙上下墙板集中配筋连接关系侧视剖视图；

图7是实施例1的复合剪力墙墙板竖向凹槽连接俯视图；

图8是实施例2的复合剪力墙墙板的构造示意图；

图9是实施例2的复合剪力墙墙板的结构示意图；

图10为连接件的结构示意图。

图例说明：

1、混凝土结构层；2、保温层；3、饰面层；4、预留孔洞；5、连接件；6、集中配束插筋；7、凹槽结构B；8、钢筋网；9、拉结筋；10、凸齿结构；11、马牙搓结构；12、箍筋； 13、暗柱；14、右侧竖向凹槽接缝；15、左侧竖向凹槽接缝；16、平面外竖向凹槽接缝；17、暗柱纵筋；18、突出钢筋；19、坐浆层；20、竖向暗槽；21、凹槽结构A。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1-7所示，本实施例的复合剪力墙墙板，包括混凝土结构层1和保温层2，混凝土结构层1上沿垂直方向设置有贯穿整个混凝土结构层1的预留孔洞4，预留孔洞4内设置有集中配束插筋6，复合剪力墙墙板之间通过预留孔洞4中的集中配束插筋6错位搭接并灌浆封闭，实现复合剪力墙墙板在垂直方向上的连接。复合剪力墙墙板设置有水平键槽式接缝，包括凹槽结构B7和凸齿结构10，通过坐浆层19和集中配束插筋6完成上下墙板连接；墙板还设置有竖向凹槽式接缝，包括左侧竖向凹槽接缝15、右侧竖向凹槽接缝14和平面外竖向凹槽接缝16，其中竖向凹槽式接缝由设置在墙板表面的凹槽结构A21以及设置在凹槽结构A21内的突出钢筋18组成，吻合对齐拼接后灌注高强灌浆料形成竖向暗槽20，且混凝土结构层1中设置有钢筋网8，钢筋网8由拉结筋9连接形成钢筋笼，左侧竖向凹槽接缝15、右侧竖向凹槽接缝14内的突出钢筋18与钢筋网8为一体结构，在水平方向对齐形成包含有突出钢筋 18的暗槽。

保温层2表面开有若干连接孔洞，连接孔洞内涂有植筋胶，连接件5置于连接孔洞内，通过连接件5实现混凝土结构层1与保温层2之间的安装与固定，如图10所示，连接件5采用纤维增强材料制作而成(为碳纤维、玻璃纤维或聚氨酯增强纤维中的一种)，表面呈粗糙锯齿状，具有韧性高、强度大、不易弯折等特点，特别是可以降低传统金属连接件的热桥现象带来的能耗损失，可紧密连接混凝土结构层1和保温层2，提高墙板整体受力性能。

保温层2外设置有饰面层3。

混凝土结构层1厚度为200mm，保温层2厚度为60mm，饰面层3采用碳氟漆材料或纤维水泥板以增强墙板防潮和耐腐蚀性能，厚度为10mm～15mm。

复合剪力墙墙板边缘400mm～500mm范围内设有暗柱13，暗柱13内设置有双排布置直径14mm～16mm的HRB400暗柱纵筋17，并通过箍筋12绑扎形成钢筋笼增强墙板抗震性能和抗侧刚度。

钢筋网8的分布钢筋采用直径8mm～10mm的HRB400钢筋，间距为150mm；其中横向水平分布钢筋伸出混凝土结构层1的左右两侧各约120mm～240mm形成突出钢筋18，提高竖向凹槽式接缝连接性能；所述钢筋网8横竖向分布钢筋节点处采用直径8mmHRB335钢筋的拉结筋9连接形成钢筋笼。

水平键槽式接缝厚度(深度)为50mm～100mm，宽度为100mm～150mm，与混凝土结构层1采用C30或C40混凝土一同浇筑，在拼装时采用专用高强接缝砂浆坐浆连接形成水平接缝。

竖向凹槽式接缝(左侧竖向凹槽接缝15、右侧竖向凹槽接缝14和平面外竖向凹槽接缝 16)宽度为100mm～150mm，呈矩形或圆弧形凹槽形式，墙板拼装对接时形成“空腔”构造且内部含有突出钢筋18的搭接段，提升后浇带接缝整体抗震性能。

预留孔洞4的形状、尺寸、间隔距离和设置位置保持一致，通过PVC模具放置于混凝土结构层1的钢筋网8附近，并用钢丝绳捆绑以减少浇筑混凝土时的浮力影响产生的偏差，预留孔洞4的直径为80mm～120mm。

集中配束插筋6的直径取所述钢筋网8及暗柱纵筋17总面积的2/3～3/4为建议值，过高过低均会造成整体结构协同变形能力差、钢筋材料性能未得到充分利用等不利影响。

连接件5在墙板厚度方向均匀布置，且采用平面内和平面外交替布置方式，以增强墙板各层连接性能。

复合剪力墙墙板之间的连接关系如图5～图7所示。

本实施例的复合剪力墙墙板的制备方法为：

步骤S1：先制作并架设好浇筑混凝土结构层1和键槽式接缝的模具，并将其中杂物清理干净；

步骤S2：放置连接好的钢筋网8，并通过拉结筋9将钢筋网8紧紧拉结在一起形成钢筋笼，同时采用箍筋12绑扎形成暗柱纵筋17形成暗柱钢筋笼，再将制作预留孔洞4所需的PVC 模具按照设计位置规定在模具内并与钢筋笼绑扎在一起；

步骤S3：前述步骤S1和S2中模具及钢筋笼安装连接就位后，向模具内缓缓浇筑混凝土，边浇边用振动棒均匀振捣，以保证混凝土结构层1的浇筑质量；

步骤S4：完成步骤S3后，将浇筑面抹平，将先前预制好并插有连接件5的保温层2吊装至混凝土结构层1的上方，四周对齐铺设，连接件5插入浇筑好的混凝土内，待养护硬化后与混凝土结构层1牢牢锚固结合在一起；

步骤S5：待保温层2与混凝土结构层1粘结牢固后，在保温层2表面层均匀涂抹胶凝材料，再将饰面层3对齐铺设于保温层2上；

步骤S6：在室内环境中(如有条件可在恒温蒸汽环境中)待养护至设计强度，之后拆除模具，即得所述复合剪力墙墙板。

实施例2：

如图8和图9所示，本实施例与实施例1的复合剪力墙墙板结构类似，区别在于，键槽式接缝替换为马牙搓结构11，且采用“一凹一凸”的竖缝连接形式，该连接方式更便于墙板在工厂一体化生产加工后在现场拼装连接，马牙搓结构11通过工厂预制时支模与混凝土结构层1现场浇筑完成；

本实施例中，马牙搓结构11的左右两侧对称布置，一侧为突出状，另一侧为锯齿状，凹凸连接缝凸出和凹陷深度在水平投影方向保持一致，便于现场的坐浆安装与连接。

本实施例中，钢筋网8中横向分布钢筋位于混凝土结构层1内，且未伸出墙板左右两侧马牙搓连接缝，考虑马牙搓构造竖缝连接性能较出筋连接的削弱程度，钢筋网8的纵向分布钢筋采用直径10mm的HRB400钢筋，横向分布钢筋采用直径10mm的HRB400钢筋，分布钢筋采用直径8mm的HRB335拉结筋9拉结形成钢筋笼；

本实施例中，所述马牙搓结构11的各锯齿段长度与水平键槽接缝厚度基本一致，建议取值为50～100mm，宽度为100mm～150mm，为保证连接性能和抗剪承载力，可根据实际工程要求和现场浇筑施工工艺效果合力进行修改设计；

本实施例中，马牙搓结构11与混凝土结构层1的支模一同浇筑完成，模具应具有较好的连续性和密封性，保证在浇筑混凝土过程中不应出现渗漏、少浆等情况从而影响竖缝的成型质量；

本实施例中，考虑马牙搓性竖向接缝形式对截面的削弱，故预留孔洞4采用圆形孔而非对截面有较大程度削弱的矩形孔，预留孔洞4直径为100mm；

本实施例施工顺序及工艺同实施例1基本一致，先假设整体构件模具，在其内部定位后铺设PVC管道模具，埋入钢筋网8，浇筑混凝土结构层1，再在混凝土凝固前将预制好的保温层2与混凝土结构层1通过连接件5连接形成整体。其中，在支模浇筑混凝土时应注意墙板两侧马牙搓构造的模具架设方法和施工工艺的控制，以一次性浇筑成形形成整体结构层。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。