内置纤维增强复合管约束金属骨架混凝土的组合剪力墙的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢筋混凝土结构技术领域，具体涉及一种内置纤维增强复合管约束金属骨架混凝土的组合剪力墙。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土剪力墙是现代高层及超高层建筑结构中广泛使用的抗侧力构件，主要用于承受风荷载或地震作用引起的水平荷载，控制结构刚度，使结构在整体位移与层间位移方面满足结构设计要求。钢筋混凝土剪力墙一般由墙身及边缘构件组成。根据不同的抗震等级需要，边缘构件可以设计成构造边缘构件或约束边缘构件。一般通过增加边缘构件竖向受力筋以及箍筋来增加约束边缘构件的延性及承载力，从而增加钢筋混凝土墙整体的承载力及变形能力。
[0003]在普通钢筋混凝土剪力墙中，由于钢筋受力屈服后会出现明显的不可恢复的塑性变形，混凝土材料由于受拉强度较低，受压强度达到后会出现材料软化(应力下降)，传统混凝土墙体存在变形能力差、延性较低的特点，在强烈水平荷载作用下(如大震时)，钢筋混凝土剪力墙墙体可能出现受拉开裂、混凝土压碎等现象，使整体结构存在因为关键抗侧力构件变形过大导致的不可恢复破坏甚至倒塌的风险。结构设计中虽然可通过控制剪力墙的轴压比或增加剪力墙截面尺寸来达到避免上述问题的目的，但是可能导致墙体厚度、长度过大，这样不仅增加工程造价，而且可能影响建筑使用功能，导致结构设计与建筑设计难以协调的问题。为解决上述问题，公开号为CN100434601C的发明专利提出在钢筋混凝土的墙体两侧设置钢管混凝土边柱以增加剪力墙的承载力、抗震性能。上述专利利用钢管约束混凝土具有良好的变形能力及延行，将其置于受力较大的墙端位置能够增加墙体的变形能力及延行;然而，由于钢管屈服后钢管混凝土整体的自复位功能(self-centering)较弱，大震后结构依然可能出现不可修复的破坏。为此，中国专利公开号为CNl 02 I 2794 I B及CN104088378B发明专利提出在墙端利用钢管混凝土的基础上，在墙身设置钢板以进一步增加墙身部分的延性及变形能力，此两专利除存在中国专利公开号CN100434601C的缺点外，还存在用钢量较大的问题，其他利用钢管混凝土的剪力墙(如中国专利公开号CN202380606U，CN104818784A，CN202380574U，CN203808295U 等)也均存在类似缺点(S卩无自复位功能)。中国专利公开号为CN201459963U的实用新型专利提出在边缘构件以及墙身全部或者部分配置高强钢筋、纤维增强复合材料筋使墙体在大震时具有自复位功能;但是该专利并未解决大变形时墙体受拉区混凝土开裂及受压区混凝土压碎的问题。中国专利公开号为CN201459963U的实用新型专利提出在边缘构件部分采用钢管混凝土并内置纤维增强复合材料管组成组合剪力墙以增加结构整体的受力性能及变形能力，同时使结构具有一定的二阶刚度及自复位功能;但是上述组合剪力墙应用有一定困难，主要表现在墙身部分的水平钢筋与钢管混凝土粘结比较困难，可能降低组合墙的整体工作性能，同时FRP管与周围混凝土的协同工作也不能得到保证。
[0004]上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种内置纤维增强复合管约束金属骨架混凝土的组合剪力墙，其不仅具有良好的变形能力及延性，而且在大变形时具有明显的二阶刚度和自复位功能及优越的抗震性能。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0007]提供一种内置纤维增强复合管约束金属骨架混凝土的组合剪力墙，所述剪力墙为钢筋混凝土剪力墙，所述剪力墙内部布置有纤维增强复合材料管，纤维增强复合材料管内设置有金属骨架，在纤维增强复合材料管与金属骨架之间填充混凝土。
[0008]其中，所述剪力墙内部布置至少两个纤维增强复合材料管，和/或，一个纤维增强复合材料管内布置至少两个金属骨架。
[0009]其中，所述金属骨架上连接有加劲筋，和/或，所述金属骨架上连接有剪力钉或剪力键。
[0010]其中，所述金属骨架、剪力钉或剪力键所用材料是低碳钢、高碳钢、高强钢、不锈钢、轻质钢、铝合金中的一种或两种以上的组合。
[0011]其中，所述加劲筋的截面形状为圆形、椭圆形、方形、长方形及多边形中的一种。
[0012]其中，所述加劲筋平行于金属骨架的轴向或垂直金属骨架的轴向。
[0013]其中，所述金属骨架的形心与纤维增强复合材料管的中心重合。
[0014]其中，所述纤维增强复合材料管位于剪力墙的墙端、两个墙肢交叉处、多个墙肢交叉处其中一处或多处的暗柱或者连墙明柱内。
[0015]其中，所述纤维增强复合材料管的截面形状是圆形、椭圆形、带圆弧化角的正方形、长方形、多边形中的一种，和/或，所述金属骨架的截面形状是“一”型、“L”型、“T”型、“十”型、型、“工”型、“U”型，正方形、长方形型中的一种或两种以上的组合。
[0016]其中，所述纤维增强复合材料管所用纤维材料是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等中的一种或两种以上的组合，和/或，所述纤维增强复合材料管及金属骨架之间填充的混凝土为普通混凝土、高强混凝土、膨胀混凝土、粉煤灰混凝土、轻骨料混凝土、回收骨料混凝土、纤维混凝土、自密实混凝土、橡胶混凝土中的一种。
[0017]本发明利用利用纤维增强复合材料(以下简称FRP)约束混凝土强度高、变形能力好，同时具有明显二阶刚度的特点，将FRP管约束置于墙体变形或者受力较大部位，如墙端、两个墙肢交叉处、多个墙肢交叉处位置中的一处或者多处，并在所述纤维增强复合材料管约束混凝土内埋设金属骨架，形成纤维增强复合材料约束金属骨架混凝土，本发明的组合剪力墙不仅具有变形能力强、受压区混凝土不易压碎的特点，还具有明显的二阶刚度使墙体在大变形时候具有自复位功能，从而有效避免了现有钢管混凝土组合剪力墙“延性有余而自复位功能不足”的缺点。
[0018]为了进一步实现所发明剪墙的上述优点，本发明增加金属骨架与周围混凝土的协同工作，在金属骨架上连接有沿着金属骨架轴向、垂直金属骨架轴向、以及其他方向的金属加劲筋、金属剪力钉或剪力键。根据实际应用的需要，所述的纤维增强复合材料管的截面形状是圆形、椭圆形、带圆弧化角的正方形、长方形、多边形中的一种或者多种的组合;所述的纤维增强复合材料管所用纤维材料是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等中的一种或者多种的组合;所述的金属骨架以及加劲筋所用钢材是低碳钢、高碳钢、高强钢、不锈钢、铝合金中的一种。
[0019]本发明专利的有益效果是:
[0020]1、利用FRP约束混凝土强度高、变形能力好，同时具有明显二阶刚度的特点，并利用金属骨架置于约束混凝土内部以增加其轴向受拉、压能力;将FRP管约束金属骨架混凝土布置在墙体变形或者受力较大的部位，使所组成的组合剪力墙具有变形能力强，受拉区混凝土不易开裂、受压区混凝土不