基於3D列印砌體形成的3D列印配筋砌體剪力牆的製作方法

2023-05-17 06:02:42 3

本發明涉及一種剪力牆，尤其涉及一種基於3D列印砌體形成的3D列印配筋砌體剪力牆。

背景技術：

建築材料工業的高能耗、高物耗、高汙染，是引起不可再生資源依存度高、天然資源和能源資源消耗大的主要原因。因此，通過技術創新實現節約建築材料降低建築業的物耗、能耗，減少建築業對環境的汙染，是建設資源節約型社會與環境友好型社會的必然要求。我國《砌體結構設計規範》中給出了配筋砌塊砌體剪力牆結構的設計方法，這種傳統的配筋砌塊砌體剪力牆多數由空心混凝土砌塊砌築組成，然後在砌塊內灌心形成整體的抗震牆體系。這種結構體系在施工現場需要大量的勞動力將砌塊按著設計要求逐塊砌築，但是砌築質量難以保證，施工效率低下，施工超長牆體結構時，砌塊間的分段連接也成為難題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種基於3D列印砌體形成的3D列印配筋砌體剪力牆，解決現有技術中採用傳統的配筋砌塊的質量難以保證、施工效率低、且分段連接難等問題，以保證整體抗震性能，且實現牆體承重與保溫一體化。在保證質量和安全的前提下節省了材料、人力、時間成本等，符合綠色施工要求。

為實現上述技術效果，本發明公開了一種基於3D列印砌體形成的3D列印配筋砌體剪力牆，包括採用3D列印技術製作的多個砌體，所述砌體的表面形成有凹凸紋路，多個砌體相互堆疊設置；其中採用3D列印技術製作單個砌體包括：

a、採用3D列印技術製作形狀適配於配筋砌體剪力牆的一層砌體層至所述水平鋼筋的預埋標高處；

b、於該層砌體層的頂部設置水平鋼筋，使得所述水平鋼筋的一端伸出該層砌體層形成所述錨固端；

c、採用3D列印技術於該層砌體的頂部製作一層砌體層，使所述水平鋼筋的另一端錨固於該兩層砌體層內；

d、重複步驟b、c，至單個砌體的設計標高；

相互堆疊的砌體內插設有豎向鋼筋並澆築形成有混凝土結構。

本發明基於3D列印砌體形成的3D列印配筋砌體剪力牆的進一步改進在於，所述配筋砌體剪力牆包括採用3D列印技術形成的第一殼面、第二殼面、水平支撐肋、以及斜向支撐肋，所述第一殼面和所述第二殼面相互平行設置，所述水平支撐肋和所述斜向支撐肋均支設於所述第一殼面和所述第二殼面之間，並形成澆築混凝土的空間，所述水平鋼筋置於所述第一殼面和所述第二殼面之間。

本發明基於3D列印砌體形成的3D列印配筋砌體剪力牆的進一步改進在於，所述配筋砌體剪力牆還包括採用3D列印技術形成平行於所述第二殼面的第三殼面，所述第三殼面與所述第一殼面分別設於所述第二殼面的兩側，通過Z型鋼筋將所述第三殼面與所述第一殼面和所述第二殼面連接固定。

本發明基於3D列印砌體形成的3D列印配筋砌體剪力牆的進一步改進在於，所述第三殼面和所述第二殼面之間形成保溫空間，所述保溫空間內填充有保溫材料。

本發明由於採用了以上技術方案，使其具有以下有益效果：

提供一種基於3D列印砌體形成的3D列印配筋砌體剪力牆，旨在解決剪力牆的體積過大而不方便運輸的問題，將剪力牆分塊形成多個砌體，能夠方便施工和運輸牆體整體性好，保證了3D列印牆體的整體抗震性能；又能外保溫，實現了牆體承重與保溫一體化的3D列印技術。

基於3D列印的配筋砌體剪力牆由多個相互疊設的列印砌體構成，通過在相互疊設的列印砌體中配置水平鋼筋和豎向鋼筋，並在列印形成的砌體內進行混凝土灌心，形成了一種3D列印配筋砌體剪力牆結構。3D列印形成的牆體部分取代了原來的混凝土小型空心砌塊，大大簡化了現場施工勞動力，節省了施工工序。

通過採用3D列印技術一體成型砌體，在砌體的表面上形成連續的凹凸紋路，增加了砌體的表面與其內注混凝土之間的接觸面，相比平滑的表面，增大了摩擦力，提高了結合強度，避免了脫殼現象。

附圖說明

圖1為本發明一種3D列印配筋砌體剪力牆的連接結構水平剖面示意圖；

圖2為本發明3D列印配筋砌體剪力牆的第一牆體部分水平剖面示意圖；

圖3為本發明3D列印配筋砌體剪力牆的第二牆體部分水平剖面示意圖；

圖4為本發明3D列印配筋砌體剪力牆的一層砌體的施工示意圖；

圖5為本發明水平鋼筋的放置施工示意圖；以及，

圖6為本發明3D配筋砌體剪力牆的再一層砌體的施工示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

參閱圖1，顯示了本發明一種3D列印配筋砌體剪力牆的連接結構水平剖面示意圖；下面結合圖1對本發明一種3D列印配筋砌體剪力牆的連接結構進行說明。

如圖1所示，本發明3D列印配筋砌體剪力牆的連接結構包括：3D列印配筋砌體剪力牆的相互對接的第一牆體部分1和3D列印配筋砌體剪力牆的第二牆體部分2、豎向鋼筋40、以及澆築於第一牆體部分1、第二牆體部分2、以及第一牆體部分1與第二牆體部分2相對接所形成的對接空間內的混凝土結構，其中第一牆體部分1的端部和第二牆體部分2的端部形成有對接槽，第一牆體部分1內錨固有水平鋼筋16，第二牆體部分2內錨固有水平鋼筋26，且水平鋼筋16和水平鋼筋26的一端凸出並形成錨固端161和錨固端261，錨固端161置於第一牆體部分1的對接槽內，錨固端261置於第二牆體部分2的對接槽內，將第一牆體部分1的對接槽和第二牆體部分2的對接槽對接放置形成對接空間；於第一牆體部分、對接空間內、以及第二牆體部分內間隔插入豎向鋼筋40；於第一牆體部分1、對接空間內、以及第二牆體部分2內澆築混凝土，使得第一牆體部分1的水平鋼筋16的錨固端161錨固於第二牆體部分2內混凝土結構中，第二牆體部分2的水平鋼筋26的錨固端261錨固於第一牆體部分1內混凝土結構中。在澆築混凝土時，在對接槽對接放置的縫隙處採用模板支設結構，擋住縫隙，防止縫隙處的混凝土外洩。在本實施例中，間隔插入豎向鋼筋40，優選地，豎向鋼筋40等間距設置，但並不以此為限，在實際應用中，可根據牆體的尺寸，豎向鋼筋的數量、尺寸及其設置方式也可作相應的改變。

進一步地，配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1和第二牆體部分2包括多層砌體，每層砌體的形狀適配於配筋砌體剪力牆，且每層砌體均採用3D列印技術形成，兩層砌體之間設有水平鋼筋16和水平鋼筋26，且水平鋼筋16的一端伸出配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1外形成錨固端161，水平鋼筋26的一端伸出配筋砌體剪力牆的第二牆體部分2外形成錨固端261，通過錨固端161和錨固端261增加配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1和第二牆體部分2之間的拉結強度。

參閱圖2，顯示了3D列印配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1的水平剖面示意圖；如圖2所示，3D列印配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1包括採用3D列印一體成型的第一殼面11、第二殼面12以及連接於第一殼面11與第二殼面12的水平支撐肋14，第一殼面11和第二殼面12之間相互平行，且第一殼面11與第二殼面12之間進一步連接有多道斜向支撐肋15，形成有澆築混凝土的空間，以加強砌體的結構強度。

水平鋼筋16分布在第一殼面11和第二殼面12的之間，分別平行於第一殼面11和第二殼面12，且水平鋼筋16伸出配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1外，伸出的部分形成錨固端161，錨固端161置於第一牆體部分1端部的對接槽內，錨固端161增加拉結強度。採用預埋水平鋼筋16，避免後安裝所帶來的施工不便，簡化施工。典型地，在本實施例中，每一層砌體上設置了兩個水平鋼筋，優選地，這兩個水平鋼筋可為平行設置，但並不以此為限，在實際應用中，可根據砌體的尺寸，水平鋼筋的數量、尺寸及其設置方式也可作相應的改變。

參閱圖3，顯示了3D列印配筋砌體剪力牆的第二牆體部分2的水平剖面示意圖；如圖3所示，3D列印配筋砌體剪力牆的第二牆體部分2與第一牆體部分1的結構相同；參照第一牆體部分1的做法，由3D列印形成的各種殼面和支撐肋組成。水平鋼筋26分布在第一殼面21和第二殼面22的之間，且與其平行放置。水平鋼筋26伸出殼面外配筋砌體剪力牆的第二牆體部分2外，伸出的部分形成錨固端261，錨固端261置於第二牆體部分2端部的對接槽內，錨固端261增加拉結強度。進一步的，水平鋼筋26伸出第一殼面21和第二殼面22的部分的錨固端向內傾斜設置，第一牆體部分1的水平鋼筋16的錨固端和第二牆體部分2的水平鋼筋26的錨固端相互交錯為避免與第一牆體部分1的水平鋼筋16碰撞。

結合圖1、圖2和圖3所示，將3D列印配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1和第二牆體部分2運至施工現場，將第一牆體部分1的對接槽和與第二牆體部分2的對接槽對接放置形成對接空間，如圖1所示。將豎向鋼筋40插入砌體內，然後在第一殼面11、第一殼面21、第二殼面12、第二殼面22水平支撐肋14、水平支撐肋24、斜向支撐肋15和斜向支撐肋25形成的砌體內灌注混凝土，形成3D列印配筋砌體剪力牆。

進一步地，配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1或第二牆體部分2還包括：3D列印技術形成的平行於第二殼面12的第三殼面13，第三殼面13與第一殼面11分別設於第二殼面12的兩側，通過Z型鋼筋17將第三殼面13與第一殼面11和第二殼面12連接固定，第三殼面13和第二殼面12之間形成保溫空間，保溫空間內填充有保溫材料，形成具有保溫性能的配筋砌體剪力牆的連接結構。Z型水平鋼筋17包括相互連接的第一段、第二段以及第三段，將第一段設於第一殼面11內，將第二段設於水平支撐肋14內且部分設於第二殼面12和第三殼面13之間，將第三段設於第三殼面13內；從而將第三殼面13與第一殼面11和第二殼面12連接成一體。典型地，在本實施例中，每一層砌體上設置了Z型水平鋼筋，優選地，Z型水平鋼筋的三段之間形成直角，但並不以此為限，在實際應用中，可根據砌體的尺寸，Z型水平鋼筋的數量、尺寸及其設置方式也可作相應的改變。

進一步地，在採用3D列印技術製作成型的砌體的表面形成凹凸紋路，增加了砌體的內表面與其內注混凝土之間的接觸面，相比平滑的內表面，增大了摩擦力，提高了結合強度，避免了脫殼現象。

下面結合圖1至圖3所示，本發明的一種3D列印配筋砌體剪力牆的連接方法如下；

採用3D列印技術製作配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1；具體包括以下步驟：採用3D列印技術分別製作填充牆體的第一牆體部分1和第二牆體部分2，第一牆體部分1的端部和第二牆體部分2的端部均形成有對接槽，第一牆體部分1錨固有水平鋼筋16，且水平鋼筋16的一端凸出並於第一牆體部分1的對接槽內形成錨固端161，第二牆體部分2內錨固有水平鋼筋26，且水平鋼筋26的一端凸出並於第二牆體部分2的對接槽內形成錨固端261；將第一牆體部分1端部的對接槽與第二牆體部分2端部的對接槽對接放置形成對接空間，於第一牆體部分1、對接空間以及第二牆體部分2內間隔內插入豎向鋼筋40，於第一牆體部分1、對接空間以及第二牆體部分2內澆築混凝土，形成3D列印配筋砌體剪力牆。

參閱圖4至圖6，進一步地，採用3D列印技術製作填充牆體的第一牆體部分1或第二牆體部分2，具體包括以下步驟:

a、如圖4所示，採用3D列印技術製作形狀適配於配筋砌體剪力牆的一層砌體111至水平鋼筋16的預埋標高處；該層砌體111包括採用3D列印一體成型的一第一殼面11和一第二殼面12，以及連接於第一殼面11與第二殼面12的水平支撐肋14和斜向支撐肋15；第一殼面11和第二殼面12相對設置，水平支撐肋14和斜向支撐肋15均支設於第一殼面11和第二殼面12之間；第一殼面11、第二殼面12的端部和水平支撐肋14圍合成對接槽；

b、如圖5所示，於該層砌體的頂部設置水平鋼筋16；水平鋼筋16平行於第一殼面11和第二殼面12；使得水平鋼筋16的一端伸出該層砌體形成錨固端161，錨固端161置於對接槽內；

c、、如圖6所示，採用3D列印技術於該層砌體111的頂部再製作一層砌體，使水平鋼筋16的另一端錨固於該兩層砌體111內；

d、重複步驟b、c，至配筋砌體剪力牆的設計標高，完成配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1或第二牆體部分2的製作；

作為可選的實施方式，若剪力牆體體積過大，為方便施工和運輸可將剪力牆體分塊列印。具體的，重複步驟a至d，完成多個砌體的製作，並將多個砌體進行堆疊至剪力牆體的設計標高；進一步地，配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1和第二牆體部分2的表面形成有凹凸紋路，通過凹凸紋路增加配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1和第二牆體部分2之間的連接強度，相比平滑的內表面，增大了摩擦力，提高了結合強度，避免了脫殼現象。

作為本發明的一較佳實施方式，配筋砌體剪力牆的第一牆體部分1和第二牆體部分2還包括：採用3D列印技術形成平行於第二殼面12的第三殼面13，第三殼面13與第一殼面11分別設於第二殼面12的兩側，通過Z型鋼筋17將第三殼面13與第一殼面11和第二殼面12連接固定，第三殼面13和第二殼面12之間形成保溫空間，保溫空間內填充有保溫材料。Z型水平鋼筋17包括相互連接的第一段、第二段以及第三段，將第一段設於第一殼面11，將第二段設於水平支撐肋14，將第三段設於第三殼面13，從而第三殼面13與第一殼面11第二殼面12之間連接起來，形成具有保溫性能的配筋砌體剪力牆的連接結構。

本發明的一種3D列印配筋砌體剪力牆的連接方法和連接結構的有益效果為：相對於現有技術，本發明的形式簡單，施工方便，牆體整體性好，保證了3D列印牆體的整體抗震性能；又能外保溫，實現了牆體承重與保溫一體化的3D列印技術。

基於3D列印的配筋砌體剪力牆由多個相互疊設的列印砌體構成，通過在相互疊設的列印砌體中配置水平鋼筋和豎向鋼筋，並在列印形成的砌體內進行混凝土灌心，形成了一種3D列印配筋砌體剪力牆結構。3D列印形成的殼體取代了原來的混凝土小型空心砌塊，大大簡化了現場施工勞動力，節省了施工工序。

通過採用3D列印技術一體成型砌體，在砌體的表面上形成連續的凹凸紋路，增加了砌體的表面與其內注混凝土之間的接觸面，相比平滑的表面，增大了摩擦力，提高了結合強度，避免了脫殼現象。

以上結合附圖實施例對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據上述說明對本發明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本發明的限定，本發明將以所附權利要求書界定的範圍作為本發明的保護範圍。