[发明专利]钢筋混凝土结构夹心模暗桁架剪力墙

说明书

本发明提供一种钢筋混凝土结构夹心模暗桁架剪力墙，特别是它的目的是在满足承重抗震的性能要求下，减轻重量，以减少建筑整体的材料用量，降低建筑的制造成本。另外，这种剪力墙根据需要，可以在一定程度上，设计它的刚性、弹性和塑性的阶段性承载性能和变化性能，以提高建筑的抗震和抗风载的能力。

剪力墙是高层建筑体系的必要组成部分。钢筋混凝土剪力墙是当今建筑类型中性能价格比最优良剪力墙。但是，实心剪力墙钢筋混凝土剪力墙的沉重性，增加了钢筋混凝土建筑向高度发展的成本和技术困难，这是它的主要缺点之一。另外，实心钢筋混凝土剪力墙在能够承重的状态，往往，倾向于刚性，这对于承受强烈地震的破坏是不利的。

当前的剪力墙设计所依据的比较完善的理论是弹性理论和刚塑性理论，能够计算的形状主要是杆、刚架、桁架、板、板中的简单孔、等简单形状的受力、受力的变化过程和损坏的极限。由于对混凝土的承重性能认识得还不够全面，钢筋混凝土构件的基本性能的许多方面都建立在试验数据的基础上。

本发明是依据一些理论概念为基础进行推论，建立的概念型和基本制造方式的发明。因为，即便是以往的常规建筑设计的力学方法和计算解决问题的思路，也必须依托具体的工程实体。典型的经验公式，也要以众多具体类型的工程作为载体。它们的可操作性的应用实践，需要通过标准的试验获得数据，通过一般性的力学理论建立通用的经验公式。

钢筋混凝土剪力墙的承载能力、刚度和抗裂性，通常是用极限状态和极限分析理论进行设计和计算的。极限状态概念主要是依靠试验数据。极限分析理论主要有塑性铰线理论和薄膜效应理论。

塑性铰线理论认为，钢筋混凝土的结构杆件，在被破坏时，根据不同形状，会呈现出比较有规则的狭窄的屈服带。破坏首先在这些屈服带上发生。它也是有试验根据的。

薄膜效应的概念是，由已有的试验结果表明，在支撑边界受水平约束的条件下，混凝土板状结构构件的极限承载能力，将数倍于边界未受水平约束的板的极限承载能力。这种现象的原因是钢筋混凝土的板状结构，纯弯截面的中性轴，其位置在临界破坏时，非常接近于板的表面，因而，在纯弯矩的作用下，板中平面位于受拉区，它将产生拉变形。如果，这种中性轴不能离开板截面高度的中央，板将不能产生弯曲，这样不能产生变形破坏。而板的两个表面，由于边界条件的约束，支座的支撑，两个表面对应的拉压的反力正是在阻止中性轴的偏离。所以产生了比没有边界约束条件的板的自身拉压性能更大的承载能力。

虽然，钢筋混凝土剪力墙中，布置的钢筋的比率很低，一般在百分之五以下，但是，在建筑的极限分析的设计上，认为它们是刚塑性体。混凝土是刚性部分，钢筋是刚塑性部分。但是，钢筋的承重性能，要比混凝土高数倍，因而，可以认为，在普遍的情况下，钢筋在承重方面的重要性高于混凝土。这样，可以认为，钢筋和混凝土结合部分是钢筋混凝土结构的塑性、刚性和刚塑性的代表部分，钢筋混凝土结构的承载性能主要是由这部分承担的，所以，只要保留这部分的结构，去掉钢筋之间中间部位的纯混凝土部分，就会依然拥有主要的承载能力。如果，再加强对这部分结构的支持，这种结构的整体承载能力就会达到或超过实心钢筋混凝土剪力墙的承载能力。这是采用暗桁架结构的一个理由。

如果，认为钢筋是钢筋混凝土剪力墙的主要承载能力的因素，因而通过增加钢筋的用量，来提高承载能力，而增加了这种剪力墙的造价，也是没有实际价值的。所以，要在布筋率和用钢量相当的条件下提高这种剪力墙的性能，才能达到降低成本的目的。减少水平、垂直布筋的比率，增加其他方向的布筋，是一类方式。

剪力墙在承受剪应力的时候，它的压力方面承受剪应力的能力，比拉力方面承受剪应力的能力一般来说要更强。这是钢筋和混凝土的材料的拉压比的性能造成的。所以，在一定的布筋率的条件下，适当增加拉筋比率，减少压筋比率，是增加剪力墙整体承载性能的可能方式。但是，单纯减少压筋，会减少剪力墙的竖向塑性，增加竖向的脆性折断的缺点。针对这种弱点，以矩形剪力墙为例，增加矩形的对角线的和斜向的承载力的布置，可以增加钢筋混凝土板的水平和垂直承载能力的联系，增加受拉性能与受压性能的相互支持，因而，能增加整体的承载能力。