本發(fā)明屬于高層結(jié)構(gòu)，為一種ecc(工程水泥基復(fù)合材料)增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、剪力墻作為高層建筑的主要抗側(cè)力構(gòu)件，是高層建筑抗震的核心部分。傳統(tǒng)鋼筋混凝土剪力墻通過結(jié)構(gòu)損傷消耗地震輸入的能量，遭遇中大震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)混凝土開裂、剝落及鋼筋屈曲等不同程度的損傷，產(chǎn)生明顯的殘余變形。種種損傷導(dǎo)致剪力墻抗震性能降低，增加震后修復(fù)難度，加大維護(hù)成本。

2、ecc材料具有多穩(wěn)態(tài)開裂的特點(diǎn)，擁有良好的變形能力，可較好解決傳統(tǒng)混凝土脆性和受拉性能的不足，相關(guān)研究表明，ecc可提高構(gòu)件的承載能力、延性和耐久性，ecc材料一般應(yīng)用在結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置，例如梁柱節(jié)點(diǎn)。ecc能夠充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)中筋材的力學(xué)性能。

3、碳纖維網(wǎng)格(cfrp)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，網(wǎng)格形式具有較好的整體性和錨固性能，同時(shí)網(wǎng)格大小以及纖維層數(shù)均可根據(jù)實(shí)際要求制作。將碳纖維網(wǎng)格筋布置在剪力墻中，可有效抑制裂縫的開展。

4、暗柱區(qū)域?yàn)榧袅﹃P(guān)鍵部位，發(fā)生地震時(shí)該處破壞嚴(yán)重。本發(fā)明將ecc材料配置在剪力墻暗柱位置，可充分發(fā)揮碳纖維材料的力學(xué)性能，提高剪力墻整體變形能力。同時(shí)本發(fā)明結(jié)合碳纖維材料，能控制結(jié)構(gòu)裂縫開展和殘余變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，可提升混凝土剪力墻變形能力及減少結(jié)構(gòu)殘余變形，充分發(fā)揮剪力墻中碳纖維材料的力學(xué)性能，具有良好的抗震性能。

2、技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)包含混凝土、ecc材料、鋼筋5、碳纖維筋4、碳纖維網(wǎng)格筋3；碳纖維筋4豎向布置在剪力墻9兩側(cè)ecc暗柱區(qū)域2中，鋼筋5豎向布置在剪力墻9中部的非暗柱區(qū)域，碳纖維網(wǎng)格筋3水平布置在剪力墻9中與碳纖維筋4及鋼筋5相互垂直并采用鋼絲綁扎，形成剪力墻內(nèi)部骨架；ecc材料澆筑于剪力墻9兩側(cè)暗柱區(qū)域形成ecc暗柱區(qū)域2，剪力墻9的其余位置澆筑混凝土；構(gòu)成ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻。

3、所述ecc材料選用高延性混凝土，其極限受壓和受拉變形能力優(yōu)于普通混凝土，且ecc中使用的纖維為合成纖維，ecc材料在受拉時(shí)呈現(xiàn)應(yīng)變硬化現(xiàn)象。

4、所述碳纖維筋選用質(zhì)量輕且強(qiáng)度高的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合筋材，其強(qiáng)度高于普通鋼筋的2倍以上，且其表面具有粗糙性，能夠與混凝土具有良好的咬合力；布置在剪力墻暗柱區(qū)域處，當(dāng)剪力墻受到地震等水平荷載時(shí)，碳纖維筋與對混凝土具有良好的錨固作用，有效抑制裂縫的開展。

5、所述碳纖維網(wǎng)格筋選用網(wǎng)格狀的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合筋材，單肢碳纖維網(wǎng)格筋為片狀筋材，通過環(huán)氧樹脂膠合而成，其拉伸強(qiáng)度通常高于普通鋼筋的2倍以上；碳纖維網(wǎng)格筋水平布置在剪力墻中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土剪力墻的水平分布鋼筋、箍筋和拉筋，提高了施工效率，網(wǎng)格筋與豎向鋼筋之間采用鋼絲綁定連接。

6、鋼筋選用帶肋鋼筋，與混凝土具有良好協(xié)同工作性能。

7、上部結(jié)構(gòu)為梁、板結(jié)構(gòu)，所述剪力墻中豎向布置的碳纖維筋、鋼筋需延伸至上部結(jié)構(gòu)。

8、下部結(jié)構(gòu)為梁、板等結(jié)構(gòu)，所述剪力墻中豎向布置的碳纖維筋、鋼筋需延伸至下部結(jié)構(gòu)。

9、ecc暗柱區(qū)域?yàn)榧袅Φ谋∪跷恢?，ecc材料均勻澆筑于暗柱區(qū)域，ecc暗柱的范圍大于100mm，通過布置ecc材料，能夠有效提升剪力墻的變形能力。

10、所述碳纖維網(wǎng)格筋由雙向多層連續(xù)碳纖維浸漬環(huán)氧樹脂而制成，所述碳纖維網(wǎng)格筋水平布置在剪力墻中。

11、剪力墻的縱向筋材延伸至上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)中，且剪力墻中的ecc與普通混凝土材料的間隔澆筑時(shí)間應(yīng)控制在48小時(shí)以內(nèi)。

12、碳纖維網(wǎng)格筋具有輕質(zhì)高強(qiáng)特點(diǎn)，將碳纖維網(wǎng)格筋布置在混凝土中，其與混凝土良好的協(xié)同工作可有效抑制剪力墻在水平荷載作用下裂縫的開展；所述碳纖維筋與碳纖維網(wǎng)格筋布置在剪力墻中，形成骨架，具有良好的抗彎、抗剪能力，有效控制剪力墻的殘余變形。

13、所述ecc材料與碳纖維材料同時(shí)布置在剪力墻結(jié)構(gòu)中，可以有效改善普通混凝土因極限變形能力不足而提前破壞的問題，同時(shí)充分發(fā)揮鋼筋和碳纖維筋的力學(xué)性能，提高混凝土剪力墻變形和減少殘余變形的能力，具有良好的抗震性能。

14、有益效果：所述碳纖維網(wǎng)格筋具有耐腐蝕特性，提高結(jié)構(gòu)耐久性。碳纖維網(wǎng)格筋具有輕質(zhì)高強(qiáng)特點(diǎn)，可有效抑制混凝土裂縫的寬度；所述碳纖維筋與碳纖維網(wǎng)格筋布置在剪力墻中，具有良好的抗彎、抗剪能力，有效控制結(jié)構(gòu)的殘余變形。

15、進(jìn)一步的，所述ecc材料配置在剪力墻的暗柱區(qū)域。由于暗柱是剪力墻在地震中受力最為關(guān)鍵且應(yīng)變最大的部位，將這種變形性能優(yōu)良的材料應(yīng)用于該區(qū)域，可以有效改善普通混凝土因變形能力不足而提前破壞的問題，同時(shí)充分發(fā)揮鋼筋和碳纖維筋的力學(xué)性能，增強(qiáng)剪力墻整體的變形性能，具有良好的抗震性能。

技術(shù)特征：

1.一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，該剪力墻包含混凝土、ecc材料、鋼筋(5)、碳纖維筋(4)、碳纖維網(wǎng)格筋(3)；碳纖維筋(4)豎向布置在剪力墻(9)兩側(cè)ecc暗柱區(qū)域(2)中，鋼筋(5)豎向布置在剪力墻(9)中部的非暗柱區(qū)域，碳纖維網(wǎng)格筋(3)水平布置在剪力墻(9)中與碳纖維筋(4)及鋼筋(5)相互垂直并采用鋼絲綁扎，形成剪力墻內(nèi)部骨架；ecc材料澆筑于剪力墻(9)兩側(cè)暗柱區(qū)域形成ecc暗柱區(qū)域(2)，剪力墻(9)的其余位置澆筑混凝土；構(gòu)成ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述ecc材料選用高延性混凝土，其極限受壓和受拉變形能力優(yōu)于普通混凝土，且ecc中使用的纖維為合成纖維，ecc材料在受拉時(shí)呈現(xiàn)應(yīng)變硬化現(xiàn)象。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳纖維筋(4)選用質(zhì)量輕且強(qiáng)度高的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合筋材，其強(qiáng)度高于普通鋼筋的2倍以上，且其表面具有粗糙性，能夠與混凝土具有良好的咬合力；布置在剪力墻暗柱區(qū)域處，當(dāng)剪力墻受到地震等水平荷載時(shí)，碳纖維筋與對混凝土具有良好的錨固作用，有效抑制裂縫的開展。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳纖維網(wǎng)格筋(3)選用網(wǎng)格狀的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合筋材，單肢碳纖維網(wǎng)格筋為片狀筋材，通過環(huán)氧樹脂膠合而成，其拉伸強(qiáng)度通常高于普通鋼筋的2倍以上；碳纖維網(wǎng)格筋(3)水平布置在剪力墻中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土剪力墻的水平分布鋼筋、箍筋和拉筋，提高了施工效率，網(wǎng)格筋與豎向鋼筋之間采用鋼絲綁定連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，鋼筋(5)選用帶肋鋼筋，與混凝土具有良好協(xié)同工作性能。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，上部結(jié)構(gòu)(1)為梁、板結(jié)構(gòu)，所述剪力墻中豎向布置的碳纖維筋(4)、鋼筋(5)需延伸至上部結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，下部結(jié)構(gòu)(6)為梁、板等結(jié)構(gòu)，所述剪力墻中豎向布置的碳纖維筋(4)、鋼筋(5)需延伸至下部結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，ecc暗柱區(qū)域(2)為剪力墻的薄弱位置，ecc材料均勻澆筑于暗柱區(qū)域，ecc暗柱的范圍大于100mm，通過布置ecc材料，能夠有效提升剪力墻的變形能力。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳纖維網(wǎng)格筋(3)由雙向多層連續(xù)碳纖維(7)浸漬環(huán)氧樹脂(8)而制成，所述碳纖維網(wǎng)格筋(3)水平布置在剪力墻中。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ecc增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，剪力墻(9)的縱向筋材延伸至上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)中，且剪力墻中的ecc與普通混凝土材料的間隔澆筑時(shí)間應(yīng)控制在48小時(shí)以內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公布一種ECC增強(qiáng)復(fù)材網(wǎng)格筋的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，包含普通混凝土、ECC材料、鋼筋、碳纖維筋、碳纖維網(wǎng)格筋；ECC為工程水泥基復(fù)合材料，該材料以水泥漿或水泥砂漿作為基體材料，纖維為增強(qiáng)材料；ECC材料形成于剪力墻兩側(cè)暗柱區(qū)域；碳纖維筋為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,豎向布置在暗柱區(qū)域；碳纖維網(wǎng)格筋為網(wǎng)格形狀，在剪力墻中水平布置，可實(shí)現(xiàn)水平鋼筋、箍筋、拉筋的替代，碳纖維網(wǎng)格筋的節(jié)點(diǎn)采用環(huán)氧樹脂膠接；本發(fā)明利用ECC材料高延性和碳纖維材料輕質(zhì)高強(qiáng)等特點(diǎn)，可提高混凝土剪力墻變形和減少殘余變形的能力，具有良好的抗震性能。

技術(shù)研發(fā)人員：黃鎮(zhèn),封磊,林彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15