一种内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙的制作方法

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙。

技术背景

剪力墙是高层建筑结构中的核心抗侧力构件，合理的剪力墙体系能成为抵御地震作用、避免或减轻地震灾害的可靠防线，其作用十分关键。短肢剪力墙是我国近二十多年提出的一种新型剪力墙，常见截面有一、t、l、十字型等形式，各肢横截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8。与普通剪力墙相比，由于其厚度与填充墙等厚，所以截面尺寸相对较小，能够克服传统矩形截面柱框架结构中露梁、露柱的不美观和不利使用、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定等弱点，在建筑空间的美观和利用上具有优异的建筑效能，符合我国现代高层建筑住宅的发展理念。同时因截面尺寸变小会适量降低结构刚度，从而改进普通剪力墙结构整体刚度偏大、自振周期过短的缺点，减少地震作用，成为一种非常适用于高层住宅建筑结构中具有良好发展前景的新型结构体系。

但是，配置普通钢筋的短肢混凝土剪力墙(以下简称普通短肢墙)墙厚受限相对薄，斜撑错位布置会导致其外混凝土保护层厚度减小，不利于腹部钢-混凝土协同工作，同时预应力的施加不当直接导致墙体平面稳定性降低。如果斜撑直接交叉布置，则需要断开而导致连接制作困难，预应力施加干扰、承载能力小，抗震性能相对较差等问题，因此其工程应用受到较多的限制，现行国家规范《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)(以下简称《高规》)在其数量、适用高度和适用设防烈度等方面提出了严格限制。如何解决短肢剪力墙的性能缺陷，使其应用范围更广，已成为一个工程界广泛关注和亟待解决的重要问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙，综合利用预应力技术和有阻尼斜撑的新思路，将预应力组合斜撑合理配置到短肢剪力墙中，形成内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙结构体系，改善了短肢剪力墙的开裂机制和刚度退化，提升其耗能特性和抗震承载力。

本发明的技术方案为：一种内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙，包括上层梁、下层梁、短肢墙墙肢、预应力组合斜撑；所述短肢墙墙肢固定连接上层梁和下层梁，整体呈工字形；所述预应力组合斜撑设有两组，位于短肢墙墙肢内部，呈人字形或v字形，预应力组合斜撑的锚固端连接上层梁，预应力组合斜撑的张拉端通过锚垫板连接下层梁。

进一步地，所述预应力组合斜撑包括预应力钢筋和矩形钢管；所述预应力钢筋穿过矩形钢管构成预应力组合斜撑。

优选地，所述预应力钢筋的材质为精轧螺纹钢，具有高强度、高尺寸精度等特点。

进一步地，所述矩形钢管内部灌注高阻尼材料，所述高阻尼材料包括高阻尼混凝土、高阻尼砂浆和高阻尼高分子材料；高阻尼材料具有较大的塑性性能，与预应力筋的相互作用，将增加剪力墙的耗能能力。

优选地，所述锚垫板的形状为π字形。

本发明的有益效果是：本发明的内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙，针对现有技术不足提出了几点改进：1、将预应力张拉部位改变至上下梁端，对于预应力张拉提供便利；2、通过增加应力面积，改善应力集中的不利受力状态，从而减少可能发生的预应力损失；3、采用高阻尼材料替代灌浆砂浆，该斜撑实现了同时具备普通斜撑作用、对结构施加预应力、具备阻尼特性等三方面的功能优点,达到改善短肢剪力墙刚度退化的目的；4、本发明内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙，结构构造简单，施工便捷，通过合理的构成及连接可根据建筑结构的抗震性能需求，在重要或有高性能需求的部位加以应用，安全性能稳定可靠,符合高层与超高层建筑中新型结构体系的发展趋势，符合我国防震减灾事业的需要，具有着重要的工程实际意义和社会意义。

附图说明

图1为本发明内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙的结构示意图。

图2为预应力组合斜撑的结构示意图。

图3为本发明内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙的内部配筋透视图。

图4为预应力组合斜撑的受力示意图。

附图标记：上层梁1、下层梁2、短肢墙墙肢3、预应力组合斜撑4、锚固端5、张拉端6、预应力钢筋7、锚垫板8、矩形钢管9、钢筋笼10、格构式型钢柱11、水平力a、拉杆b、压杆c、腹板斜裂缝d。

具体实施方式

以下结合附图描述本发明的实施结构。

如图1和图2所示，本发明内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙，包括上层梁1、下层梁2、短肢墙墙肢3、预应力组合斜撑4；短肢墙墙肢3固定连接上层梁1和下层梁2，整体呈工字形；预应力组合斜撑4设有两组，位于短肢墙墙肢3内部，呈人字形，预应力组合斜撑4的锚固端5连接上层梁1，预应力组合斜撑4的张拉端6通过锚垫板8连接下层梁2；锚垫板8的形状优选为π字形，起到分散局部应力的作用。

如图2所示，预应力组合斜撑4包括预应力钢筋7和矩形钢管9；预应力钢筋7穿过矩形钢管9构成预应力组合斜撑4；预应力钢筋7的材质优选为精轧螺纹钢，因其具有高强度、高尺寸精度等特点；矩形钢管9内部灌注高阻尼材料，高阻尼材料包括高阻尼混凝土、高阻尼砂浆和高阻尼高分子材料；高阻尼材料具有较大的塑性性能，与预应力筋的相互作用，将增加剪力墙的耗能能力。

如图3所示，本发明内置预应力组合斜撑的短肢剪力墙内部的钢筋笼10合理布置，短肢墙墙肢3的端部暗柱中设有格构式型钢柱11，即为组合短肢剪力墙；否则属于钢筋混凝土短肢剪力墙。格构式型钢柱11是采用两个角钢和一个槽钢通过缀件连接而成，或者四个角钢通过缀件连接而成。

如图4所示，依建筑要求，构造相应的短肢剪力墙，预应力钢筋7采用精轧螺纹钢，人字形斜向布置于短肢墙墙肢3腹板，在水平力a作用下，一侧预应力钢筋为拉杆b，另一侧的则为压杆c，拉杆b与主拉应力的方向接近，即与腹板斜裂缝d接近垂直相交，直接高效的承担了水平剪力。人字斜撑直接增加了剪力墙的初始刚度，同时通过预应力钢筋7施加的预应力，可通过深入混凝土内部的“π”形锚垫板8施加到腹板混凝土里(斜撑会分担小部分预应力)。对腹板的受拉侧(拉杆b一侧)，该预压应力将提升剪力墙的开裂荷载，改善裂缝的分布形态和减小裂缝的宽度，增加裂缝间混凝土的咬合和摩擦，从而改善短肢墙墙肢3的刚度退化和耗能。在短肢墙墙肢3的受压侧(压杆c一侧)，短肢墙墙肢3在水平力a作用下产生的压缩变形会使预应力钢筋7产生预应力降低，从而不会对受压区的混凝土增加太多的额外预压压力，且受压斜撑和预应力钢筋7成为了混凝土受压区的配筋，可增大短肢墙墙肢3的延性。

由于短肢墙墙肢3的厚度一般不小于200mm，方便混凝土施工起见，矩形钢管9的截面形式和尺寸宜根据性能要求和墙的厚度综合选定，截面短边一般宜在80至100mm，高度则宜选择较大的尺寸。矩形钢管9需采取措施保证与混凝土的良好粘结，长度的两端宜与锚垫板之间留出合理的空间，以使预压应力向混凝土内部传递，矩形钢管9承担较小预应力，预应力钢筋7穿于矩形钢管9即形成预应力组合斜撑4，预应力的施加采用拉拔千斤顶于下端张拉的单端张拉方式。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或简单替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。