一种高延性混凝土耗能填充墙框架结构及其施工方法技术

本发明专利技术提供了一种高延性混凝土耗能填充墙框架结构及其施工方法，以解决普通填充墙框架结构承载能力不足、延性差和耗能能力低的问题。本发明专利技术的高延性混凝土耗能填充墙框架结构由框架柱、框架梁、柔性连接、填充墙和高延性混凝土面层组成；施工时，首先把柔性材料固定在框架柱上然后砌筑填充墙，最后在填充墙表面均匀压抹高延性混凝土。本发明专利技术的高延性混凝土耗能填充墙框架结构的承载力、延性和耗能能力明显高于普通填充墙框架，减小填充墙对框架柱的约束效应，减轻框架柱损伤。高延性混凝土耗能填充墙框架结构具有施工方便、构造简单、节约造价，既适用于新建结构，又可用于既有结构加固改造。

【技术实现步骤摘要】
一种高延性混凝土耗能填充墙框架结构及其施工方法
本专利技术属于建筑结构工程和加固改造
，具体涉及一种高延性混凝土耗能填充墙框架结构及其施工方法。
技术介绍
填充墙框架结构是一种广泛应用的结构形式。在进行填充墙框架结构设计时，将填充墙视为非结构构件，填充墙被当作竖向荷载作用在框架结构上，其对框架结构刚度的贡献通过自振周期折减的方法来考虑，忽略填充墙与框架之间的相互作用。在地震作用下，填充墙与框架变形能力不协调，填充墙阻碍框架变形，由于填充墙刚度较大，承担了大部分水平地震作用。因填充墙强度较低，容易发生脆性破坏。历次震害表明：框架梁、柱轻微损坏或基本完好，但填充墙破坏严重；尤其是作为逃生通道的楼梯间隔墙倒塌最为严重。填充墙破坏或倒塌会造成严重的人员伤亡和财产损失。特别是中小学校中的单跨结构，其抗侧刚度小，冗余度低，在强烈地震下更易倒塌。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷或不足，本专利技术的目的在于提供一种高延性混凝土耗能填充墙框架结构及其施工方法。为此，本专利技术提供的高延性混凝土耗能填充墙框架结构包括框架柱、框架梁和位于框架梁和框架柱之间的填充墙，所述框架柱与填充墙之间设有柔性连接层，所述填充墙表面压抹有高延性混凝土面层。可选的，所述高延性混凝土面层(5)厚度为10～30mm。可选的，所述柔性连接层的厚度根据式(1)和(2)确定：t＝Δu/2(1)Δu＝θ×h(2)式中：t为柔性材料厚度，单位：mm；Δu为填充墙未参与抵抗水平荷载作用时允许框架产生的层间位移，单位：mm；θ为框架结构的层间位移角；h为计算楼层层高，单位：mm。可选的，所述柔性连接层的厚度为5～30mm。可选的，所述柔性连接层选用聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯发泡剂或硅酮胶。可选的，所述柔性连接层高度与填充墙高度相同，宽度为填充墙(4)厚度加2倍高延性混凝土面层(5)厚度。上述高延性混凝土耗能填充墙框架结构的施工方法包括：步骤一，进行框架柱和框架梁施工；步骤二，把柔性连接层固定在框架柱(1)上；步骤三，在柔性连接层之间砌筑填充墙(4)；步骤四，在填充墙表面压抹高延性混凝土面层(5)。本专利技术同时还提供了采用上述结构的建筑。本专利技术的高延性混凝土耗能填充墙框架结构主要适用于一般民用建筑(多层和高层钢筋混凝土框架填充墙结构房屋)，也可适用于工业建筑。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的高延性混凝土耗能填充墙框架结构应用在实际工程后，在受到较低烈度地震作用时，仅框架主体承担水平地震力，高延性混凝土耗能填充墙基本不受力。(2)当受到较高烈度地震作用时，本专利技术的高延性混凝土耗能填充墙与框架挤紧，耗能填充墙被激活，耗能填充墙与框架共同发挥作用，显著提高承载力。(3)在强烈地震作用下，本专利技术结构通过高延性混凝土耗能填充墙耗散外部输入的能量，面层表仅有细密裂缝，震后无需修补或稍微修补即可继续使用。综上，本专利技术的结构中在填充墙内外两侧表面压抹高延性混凝土面层，形成高延性混凝土耗能填充墙，可有效避免填充墙局部压碎，减小填充墙对框架的约束效应，减轻了填充墙和框架的损伤，显著提高框架填充墙的整体性与抗震性能，减少甚至免去强震后修复的工作。并且，本专利技术中采用的高延性混凝土面层，不仅施工方便、构造简单、经济性好，还不增加结构自重。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术的高延性混凝土耗能填充墙框架结构的结构示意图；图2是图1的断面示意图；图3为试件IF、DIF和FDIF的尺寸与配筋示意图；图4a为试件IF加载前示意图；图4b为试件DIF加载前示意图；图4c为试件FDIF加载前示意图；图5a为试件IF的破坏形态示意图；图5b为试件DIF的破坏形态示意图；图5c为试件FDIF的破坏形态示意图；图6a为试件IF的滞回曲线图；图6b为试件DIF的滞回曲线图；图6c为试件FDIF的滞回曲线图；图7为试件IF、DIF和FDIF的骨架曲线图；图8为试件IF、DIF和FDIF的累积耗能曲线图。具体实施方式术语解释：如果没有特殊说明，本专利技术所述术语、参数均按照本领域常规认识理解或者采用本领域已有技术手段实现。本专利技术所述的高延性混凝土是本领域已知材料，其是一种具有高韧性、高抗裂性能和高耐损伤能力的结构材料，在拉伸荷载下具有典型的应变硬化特征和细密的多裂缝开展现象，例如但又不限于CN102910871B、CN111003980A中公开的高延性混凝土及在其基础上做的优化或改进。在本专利技术中高延性混凝土的作用包括但不限于：1)可改善普通填充墙框架结构的脆性破坏模式；2)解决砌体填充墙变形能力小、整体性差和抗倒塌能力不足的问题；3)提高普通填充墙框架结构的承载能力、延性和耗能能力。本专利技术方案中的高延性混凝土的配方不做限定，配方设计以实现本专利技术的技术目的为准。本专利技术的高延性混凝土面层厚度可按实际工程中填充墙抹灰厚度±10mm确定，例如，10～30mm。本专利技术所述的柔性连接层的作用包括但不限于：1)减小填充墙对框架柱的约束效应；2)减轻填充墙对框架主体的不利影响。其具体材料可选用聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯发泡剂或硅酮胶。柔性连接层厚度可按下式确定：t＝Δu/2(1)，Δu＝θ×h(2)式中：t为柔性材料厚度；Δu为填充墙未参与抵抗水平荷载作用时允许框架产生的层间位移(mm)；θ为框架结构的层间位移角；h为计算楼层层高(mm)。例如：柔性连接层厚度可取5～30mm。包括上述说明内容，整体结构上，本专利技术高延性混凝土填充墙框架结构在极限位移时累计耗能是普通填充墙框架结构的9倍以上(可参见图8结果)，起到耗能填充墙的作用，可大幅度提高填充墙框架结构的耗能能力。本专利技术结构及施工过程中，所述柔性连接层与框架柱的连接方式可选用现有工程的施工连接手段，例如可采用直接贴放或塞填方式。实施例1：如图1和2所示，本实施例提供了一种高延性混凝土耗能填充墙框架结构尺寸为：框架柱中心线长度为4.3m、柱高为3m、填充墙厚度为200mm，在填充墙4外表面涂覆有15mm厚的高延性混凝土面层5，聚苯乙烯泡沫板柔性连接层厚度为20mm；该实施例中所用高延性混凝土配方为：水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PE纤维、钢纤维和水，其中，按质量比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水＝1：0.1：0.2：0.76：0.22，以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PE纤维的体积掺量为1％，钢纤维的体积掺量为2％；所用混凝土采用C30级商品混凝土，框架梁、柱钢筋均采用HRB400级钢筋，填充墙采用MU5.0级烧结空心砖(240mm×200mm×115mm)，填充墙采用全顺形式砌筑，灰缝厚度10mm。其截面尺寸及配筋相同，其几何尺寸及配筋见图3所示。施工方法：首先进行框架柱、梁施工；采用把厚度为20mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高延性混凝土耗能填充墙框架结构，包括框架柱(1)、框架梁(2)和位于框架梁和框架柱之间的填充墙(4)，其特征在于：所述框架柱与填充墙之间设有柔性连接层(3)，所述填充墙表面压抹有高延性混凝土面层(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高延性混凝土耗能填充墙框架结构，包括框架柱(1)、框架梁(2)和位于框架梁和框架柱之间的填充墙(4)，其特征在于：所述框架柱与填充墙之间设有柔性连接层(3)，所述填充墙表面压抹有高延性混凝土面层(5)。


2.如权利要求1所述的高延性混凝土耗能填充墙框架结构，其特征在于，所述高延性混凝土面层(5)厚度为10～30mm。


3.如权利要求1所述的高延性混凝土耗能填充墙框架结构，其特征在于，所述柔性连接层选用聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯发泡剂或硅酮胶。


4.如权利要求1所述的高延性混凝土耗能填充墙框架结构，其特征在于，所述柔性连接层的厚度为5～30mm。


5.如权利要求1所述的高延性混凝土耗能填充墙框架结构，其特征在于，所述柔性连接层的厚度根据式(1)和(2)确定：
t＝Δu/2(1)
Δu＝θ×h(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓明科，吕浩，范洪侃，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61