一种预应力夯土建筑墙体的制作方法

本实用新型属于建筑工程技术领域，涉及到生土建筑墙体的建造，特别是涉及到一种预应力夯土建筑墙体。

背景技术：

目前，世界上仍有超过1/3的人口居住在生土建造的房屋内。夯土作为生土建筑常见的应用方式，在古代建筑中被普遍采用，如秦长城就大量应用夯土方式建造。现代建筑普遍采用的钢材、水泥、烧结砖瓦等，在生产过程中都严重地破坏生态环境，而且水泥制品和烧结砖瓦等在自然环境中降解速度慢，严重污染环境。然而，无论是在生产方式落后的远古时代，还是在当今时代，夯土建筑都具有明显的生态优势：就地取材、无需深加工从而节约生产运输能耗、降低环境污染；土墙保温隔热性能好，还可调节空气湿度；生土可再循环利用，或直接回归土地，最大限度地减少对生态环境的影响。

夯土建筑，无论是在古代还是在现代，都存在着难以克服的缺陷，其中很重要的一项就是夯土墙体的弹性模量较低，仅为混凝土的1/50～1/100,后期变形较大；还有就是由于其抗剪强度较低，使得其抗震性能较差。

授权实用新型专利CN201943217U，一种内置绳网夯土墙体，属于土木工程生土建筑构件技术领域，具体涉及一种内置绳网夯土墙体。所述墙体包括夯土墙，其特征在于，在夯土墙体内部设置有至少一张绳网，其中的绳网面积大于土墙体面积，使绳网边侧与其他构件相连接，以增强结构的整体性。该结构墙体施工简单，造价低廉，绳网对夯土墙体的抗震性能提高显著。显然这是一种被动式的提高夯土建筑抗震性能的方式，而绳网在夯土的过程中容易弯曲褶皱，从而会显著降低其作用。

被驳回的发明专利申请文件CN201510380826.X，预应力夯土墙及其施工工艺，涉及一种预应力夯土墙及其施工工艺,包括墙体,墙体为夯土墙墙体,墙体内设置有套管,套管沿墙体长度方向布置,且贯穿整个墙体,套管内设置有预应力钢筋,墙体两侧分别设置有固定板,预应力钢筋两端设置螺纹,预应力钢筋两端分别穿过两块固定板,并通过垫圈及锁紧螺母与固定板固定。该发明申请是在夯土墙土体内,沿夯土墙高度方向设置多组预应力钢筋,预应力钢筋沿夯土墙长度方向布置,同时通过钢板与夯土墙两侧面固定,给夯土墙向内的挤压力,从而使夯土墙处于多向受压状态,有效提高夯土墙的抗压、抗剪承载力,能够有效的避免竖向通缝的形成,有效地降低了墙体的高厚比,在不增加墙体厚度的前提下,提高墙体的砌筑高度。该发明专利申请至少存在两方面问题：其一，与其说是为夯土墙建立水平方向的预应力，还不如说是为套管建立的预应力，与初衷不符；其二，由于夯土的弹性模量非常低，即便是在夯土墙体中建立了水平方向的预应力，也会因夯土的压缩变形而很快被损失殆尽，从而失去其作用。

从墙体的抗剪承载力计算公式及其原理得知，若要提高墙体的抗剪承载力，一是提高材料的抗剪强度指标，二是适度增加墙体的竖向压应力，在夯土墙体的抗剪强度指标一定的条件下，只有通过增加墙体竖向压应力的方式来提高夯土墙体的抗剪强度，进而提高夯土墙体的抗震性能。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种预应力夯土建筑墙体，在夯土建筑的墙体中建立持久的竖向预压应力，为了解决夯土材料弹性模量过低造成变形过大而产生的预应力损失问题，将大直径圆钢制作的弹簧作为预应力钢筋的一部分，使得夯土建筑墙体即便是在低弹性模量条件下产生较大的变形，预应力损失也不会很多，从而有效保证夯土墙体的抗震性能。

一种预应力夯土建筑墙体，其特征是：包括一套以上预应力组件、地梁、夯土以及圈梁，所述地梁位于墙体底部，所述夯土位于地梁的上部，所述圈梁位于夯土上部，所述一套以上预应力组件均设置在地梁、夯土以及圈梁内部；

所述每一套预应力组件均包括外套管、弹簧、下端板、上端板、内套管以及预应力钢筋，所述外套管为钢管；所述内套管设置在外套管的内部并深入外套管内部50mm～500mm，内套管外径小于外套管内径0.5mm～5mm，内套管的上部距管顶端50mm～100mm位置处设置有钢质隔板，钢质隔板外轮廓尺寸大于内套管外径50mm～100mm，钢质隔板的中心设有直径为12mm～40mm的孔洞；所述下端板为钢板，焊接在外套管的底部，下端板外轮廓尺寸大于外套管外径50mm～100mm；所述弹簧设置在内套管内部，且底部固定设置在下端板上，弹簧外径小于内套管内径0.5mm～5mm；所述上端板为钢板，设置在弹簧的顶部，且外轮廓尺寸与弹簧外径相同；所述预应力钢筋设置在上端板上部，且顶部穿过钢质隔板上的孔洞。

一种预应力夯土建筑墙体，其特征是：所述预应力钢筋为屈服强度大于300MPa的钢筋或精轧螺纹钢。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：一种预应力夯土建筑墙体，采用大直径圆钢制作的弹簧作为预应力钢筋的一部分，解决了夯土材料弹性模量过低造成变形过大而产生的预应力损失问题，在夯土建筑的墙体中建立持久的竖向预压应力，即便是在低弹性模量条件下产生较大的变形，预应力损失也不会很多，从而有效保证夯土墙体的抗震性能和耐久性能，为夯土建筑的应用提供了有效的技术质量保证。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型内套管的剖面示意图。

图2为本实用新型弹簧、下端板、上端板及预应力钢筋的组件立面示意图。

图3为本实用新型外套管的剖面示意图。

图4为本实用新型预应力组件的剖面示意图。

图5为本实用新型地梁制作完成后的剖面示意图。

图6为本实用新型夯土墙制作完成后的剖面示意图。

图7为本实用新型圈梁制作完成后的剖面示意图。

图8为本实用新型预应力夯土建筑墙体建造完成后的剖面示意图。

图中1-基础、2-外套管、3-弹簧、301-下端板、302-上端板、4-地梁、5-内套管、6-预应力钢筋、7-夯土、8-圈梁、9-预应力锚具。

具体实施方式

一种预应力夯土建筑墙体，如图8所示，包括一套以上预应力组件、地梁4、夯土7及圈梁8；

所述每一套预应力组件，如图4所示，均包括外套管2、弹簧3、下端板301、上端板302、内套管5和预应力钢筋6；

所述外套管2，如图3～图8所示，采用钢管制备，其内径大于内套管5的外径0.5mm～5mm，且底部与下端板301连接；

所述内套管5，如图1所示，采用钢管制备并深入外套管内部50mm～500mm，其外径小于外套管2的内径0.5mm～5mm，内径大于上端板302的外径0.5mm～5mm，在顶部距离顶端50mm～100mm位置设置与内套管5为一体式结构的钢质隔板，钢质隔板的外轮廓尺寸大于内套管5的外径50mm～100mm，钢质隔板的中心设有直径12mm～40mm的孔洞；

所述下端板301，如图2所示，采用钢板制备，其外轮廓尺寸大于外套管2的外径50mm～100mm；

所述上端板302，如图2所示，采用钢板制备，其外径小于内套管5的内径0.5mm～5mm，顶部与预应力钢筋6连接；

所述弹簧3，如图2所示，采用直径为12mm～25mm的圆钢制备，其外径小于内套管5的内径0.5mm～5mm，且底部与下端板301连接，顶部与上端板302连接；

所述预应力钢筋6，如图2和图8所示，为屈服强度大于300MPa的钢筋或精轧螺纹钢，预应力钢筋6的顶部设置有预应力锚具9；

所述地梁4，如图5～图8所示，采用钢筋混凝土制备，设置于墙体的底部；所述夯土7，如图6～图8所示，采用素土或素土掺和骨料后经人工或机械夯实制备；所述圈梁8，如图7和图8所示，采用钢筋混凝土制备，设置于墙体的顶部。

本实用新型一种预应力夯土建筑墙体的建造方法，如图1～图8所示，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、制备预应力组件

制备一套以上预应力组件，如图4所示，每一套预应力组件均包括外套管2、下端板301、上端板302、弹簧3、内套管5和预应力钢筋6；外套管2采用钢管制备，其内径大于内套管5的外径0.5mm～5mm；下端板301采用钢板制备，其外轮廓尺寸大于外套管2的外径50mm～100mm；上端板302采用钢板制备，其外径小于内套管5的内径0.5mm～5mm；弹簧3采用直径为12mm～25mm的圆钢制备，其外径小于内套管5的内径0.5mm～5mm，将弹簧3的底部与下端板301焊接连接，顶部与上端板302焊接连接；内套管5采用钢管制备，其外径小于外套管2的内径0.5mm～5mm，内径大于上端板302的外径0.5mm～5mm，在顶部距离顶端50mm～100mm位置设置与内套管5焊接连接成一体的钢质隔板，钢质隔板的外轮廓尺寸大于内套管5的外径50mm～100mm，钢质隔板的中心设有直径12mm～40mm的孔洞；预应力钢筋6采用屈服强度大于300MPa的钢筋或精轧螺纹钢；

预应力组件组装，如图4所示，将预应力钢筋6从内套管5上部端钢质隔板中心的孔洞中插入，并从底部露出，然后将外套管2从底部套在内套管5的外侧，将焊接连接成为一体的弹簧3、下端板301和上端板302整体件的上端板302与预应力钢筋6焊接或螺栓连接，紧接着将上端板302和弹簧3的一部分插入内套管5中，窜动外套管2，将外套管2的底部与下端板301焊接连接，预应力组件制备完成；

步骤二、制备包含预应力组件的夯土建筑墙体

如图5所示，在建筑基础1施工完成后，支地梁4模板和绑扎地梁4钢筋，根据设计要求布置一件以上预应力组件，将预应力组件的底部置入地梁4中，并使外套管2的顶标高与地梁4的顶标高平齐，然后浇筑地梁4混凝土并养护至强度达到C20以上；

如图6和图7所示，采用素土或素土掺和骨料后经人工或机械夯实制备夯土7墙体，夯土7墙体顶部达到设计标高后，整平墙体顶面，支圈梁8模板并绑扎圈梁8钢筋，圈梁8的顶标高与内套管5的顶标高平齐，然后浇筑圈梁8混凝土并养护至强度达到C20以上；

步骤三、夯土建筑墙体施加预应力

如图8所示，将千斤顶坐在圈梁8顶面上对预应力钢筋6施加预拉应力，紧密的弹簧3被拉开缝隙，采用锚具9锁紧预应力钢筋6，移除千斤顶并去掉多余的预应力钢筋段；

所有的预应力钢筋6完成张拉并锁紧后，夯土建筑墙体施加了可持续的竖向预压应力，完成一种预应力夯土建筑墙体的建造。