本實用新型涉及建筑設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)、建筑物。

背景技術(shù)：

建筑結(jié)構(gòu)需要滿足安全性、適用性、耐久性以及舒適性等相關(guān)功能要求尤其是建筑外圍墻體除需要滿足上述基本功能要求，還需要體現(xiàn)裝飾功能，為了達(dá)到這些功能，建筑外墻一般需要由承載結(jié)構(gòu)層、保溫隔熱層、保護(hù)層、立面裝飾層等多部分組成，具體到傳統(tǒng)的鋼筋混凝剪力墻土結(jié)構(gòu)中，主要由剪力墻，保溫隔熱層、保護(hù)層、外裝飾層，但由于各層按工序依次施工，增加了施工成本，容易產(chǎn)生施工質(zhì)量缺陷，帶來安全隱患(比如保溫層、裝飾層容易脫落等)，在工程中也發(fā)生過多起保溫隔熱燃燒導(dǎo)致的重大事故。

為了解決這些問題，尤其在裝配式建筑中，不同形式的保溫裝飾一體化墻體被研制成功并進(jìn)行了工程應(yīng)用，具有代表性的為混凝土夾心保溫墻板(簡稱為三明治墻體)，如圖1所示，該種墻體由是由內(nèi)、外葉混凝土墻板及夾心保溫層通過連接件組成(裝飾層可以直接做在外葉墻上)，按內(nèi)外葉墻體共同作用情況分為非組合式、部分組合式、組合式三類，部分組合式及組合式由于共同作用機(jī)理等技術(shù)問題尚未解決，設(shè)計中存在一定的困難；目前運用較多的為非組合式。雖然上述三明治墻體對于傳統(tǒng)鋼筋混凝土外墻有一定的改善，但仍存在著以下一些主要技術(shù)問題：

(1)由于保溫層主要采用聚苯保溫板和聚氨酯保溫板等有機(jī)輕質(zhì)材料，不能夠傳遞保溫層與內(nèi)外葉墻體間的剪力作用；

(2)保溫層由于是有機(jī)材料，不能夠與混凝土等壽命，同時由于保溫層夾在混凝土板之間，無法對其更換；

(3)內(nèi)外墻板需要采用一定強(qiáng)度及剛度的連接件進(jìn)行連接。

該種墻體由于有多層組成，不僅增加結(jié)構(gòu)的荷載，而且由于墻體厚度增加，導(dǎo)致建筑面積公攤增加。

綜上所述，現(xiàn)有的建筑墻體為了滿足功能需求，在結(jié)構(gòu)上尚存在無法經(jīng)濟(jì)有效地滿足建筑物的節(jié)能保溫、兼容性、耐久性以及耐候性等一體化要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)、建筑物，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中建筑墻體尚無法經(jīng)濟(jì)有效地滿足建筑物的節(jié)能保溫、兼容性、耐久性以及耐候性等要求的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是：提供一種具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)，包括依次層疊設(shè)置的第一混凝土層、中間保溫混凝土層以及第二混凝土層，第一混凝土層和第二混凝土層均采用UHPC制成，第一混凝土層和第二混凝土層的抗壓強(qiáng)度大于等于120Mpa，且第一混凝土層和第二混凝土層的抗拉強(qiáng)度大于等于8Mpa，中間保溫混凝土層用于對其兩側(cè)進(jìn)行隔熱保溫，且中間保溫混凝土層的抗壓強(qiáng)度為5Mpa至22Mpa之間。

進(jìn)一步地，具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)還包括：多個豎向鋼筋；多個橫向鋼筋，多個橫向鋼筋與多個豎向鋼筋交叉放置以形成網(wǎng)狀鋼筋層；其中一個網(wǎng)狀鋼筋層位于第一混凝土層內(nèi)，另一個網(wǎng)狀鋼筋層位于第二混凝土層內(nèi)。

進(jìn)一步地，具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)還包括多個拉結(jié)部，多個拉結(jié)部間隔地設(shè)置，各個拉結(jié)部用于拉結(jié)第一混凝土層、中間保溫混凝土層及第二混凝土層。

進(jìn)一步地，拉結(jié)部為鋼材質(zhì)或FRP材質(zhì)的拉結(jié)筋，各拉結(jié)筋的兩端部均彎折成鉤狀，且各拉結(jié)筋的鉤狀端部勾掛在豎向鋼筋與橫向鋼筋的交叉處，且拉結(jié)筋支撐兩個網(wǎng)狀鋼筋層。

進(jìn)一步地，具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)還包括鋼筋扎絲，各豎向鋼筋與各橫向鋼筋的交叉處、各豎向鋼筋與各橫向鋼筋的交叉處以及勾掛在該交叉處的拉結(jié)筋的鉤狀端部均通過鋼筋扎絲連接。

進(jìn)一步地，各拉結(jié)部的兩端的鉤狀端部的彎折方向相同。

進(jìn)一步地，拉結(jié)部為第一混凝土層與第二混凝土層上的剪力栓，該剪力栓的頂部具有止擋凸塊，剪力栓嵌入中間保溫混凝土層內(nèi)，且中間保溫混凝土層包裹止擋凸塊。

根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種建筑物，該建筑物包括前述的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)。

本實用新型中，通過第一混凝土層和第二混凝土層將中間保溫混凝土層夾設(shè)在一起，并通過使用UHPC材料進(jìn)行制作第一混凝土層和第二混凝土層，使得兩者具有超高的耐久性、超高的力學(xué)性能以及超高的防火、防爆性能，進(jìn)一步通過中間保溫混凝土層進(jìn)行隔熱保溫，從而達(dá)到對應(yīng)用該具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)建成的室內(nèi)空間進(jìn)行隔熱保溫，并結(jié)合中間保溫混凝土層的混凝土材料的粘結(jié)能力實現(xiàn)混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)整體作用、經(jīng)濟(jì)耐用的目的，解決了現(xiàn)有技術(shù)中建筑墻體尚無法經(jīng)濟(jì)有效地滿足建筑物的節(jié)能保溫、兼容性、耐久性以及耐候性等要求的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)視圖；

圖3是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中第二混凝土層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的其中一種形式的拉結(jié)筋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是沿圖6中箭頭方向視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的另一種形式的拉結(jié)筋的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中：

10、豎向鋼筋；20、橫向鋼筋；30、拉結(jié)部；40、第一混凝土層；

50、第二混凝土層；51、剪力栓；60、中間保溫混凝土層。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者間接在該另一個元件上。當(dāng)一個元件被稱為“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者間接連接至該另一個元件上。

還需要說明的是，本實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認(rèn)為是具有限制性的。

如圖1和圖2所示，本實用新型的第一實施例的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)包括依次層疊設(shè)置的第一混凝土層40、中間保溫混凝土層60以及第二混凝土層50，所述第一混凝土層40和所述第二混凝土層50均采用UHPC制成，所述第一混凝土層40和所述第二混凝土層50的抗壓強(qiáng)度大于等于120Mpa，且所述第一混凝土層40和所述第二混凝土層50的抗拉強(qiáng)度大于等于8Mpa，所述中間保溫混凝土層60用于對其兩側(cè)進(jìn)行隔熱保溫。

通過第一混凝土層40和第二混凝土層50將中間保溫混凝土層60夾設(shè)在一起，并通過使用UHPC材料進(jìn)行制作第一混凝土層40和第二混凝土層50，使得兩者具有超高的耐久性、超高的力學(xué)性能以及超高的防火、防爆性能，進(jìn)一步通過中間保溫混凝土層60進(jìn)行隔熱保溫，從而達(dá)到對領(lǐng)用該具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)建成的室內(nèi)空間進(jìn)行隔熱保溫，由于保溫層為輕質(zhì)混凝土材料，具有與第一層、第二層同樣的耐久性，解決了現(xiàn)有有機(jī)材料的耐久性問題，同時其具有一定的抗壓、抗拉、抗剪，保證了墻體的協(xié)同受外荷載作用的能力；由于墻體具有高效的承受荷載及保溫隔熱能力，墻體厚度變薄，UHPC本身可以作為建筑裝飾掛板使用，有效地降低了墻體自重，減少建筑公攤面積。并結(jié)合中間保溫混凝土層60的混凝土材料的抗壓能力實現(xiàn)混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)耐用的目的。此種不具有鋼筋結(jié)構(gòu)的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)中，其依靠材料自身抵抗外部的外力作用，即是依靠材料自身進(jìn)行抗震承受載荷作用。

如圖3所示，為本申請的第二實施例的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)，第二實施例與第一實施例相比較具有以下不同之處。該具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)還包括多個豎向鋼筋10、多個橫向鋼筋20，多個橫向鋼筋20與多個豎向鋼筋10交叉放置以形成網(wǎng)狀鋼筋層，其中一個網(wǎng)狀鋼筋層位于第一混凝土層40內(nèi)，另一個網(wǎng)狀鋼筋層位于第二混凝土層50內(nèi)，中間保溫混凝土層60位于第一混凝土層40與第二混凝土層50之間，且中間保溫混凝土層60與第一混凝土層40、第二混凝土層50均接觸。通過在第一混凝土層40和第二混凝土層50中鑲嵌設(shè)置了由豎向鋼筋10和橫向鋼筋20組成的網(wǎng)狀鋼筋層結(jié)構(gòu)，從而提高具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的抗震能力。在實際建筑工程中，網(wǎng)狀鋼筋結(jié)構(gòu)可以利用ERP筋網(wǎng)片進(jìn)行替代。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的抗震能力，提高抗震性能的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，本實施例的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)還包括多個拉結(jié)部30間隔地設(shè)置，各個拉結(jié)部30用于拉結(jié)第一混凝土層40、中間保溫混凝土層60及第二混凝土層50。

通過豎向鋼筋10、橫向鋼筋20形成的網(wǎng)狀鋼筋層和拉結(jié)部30之間所形成的鋼筋結(jié)構(gòu)將第一混凝土層40、第二混凝土層50及中間保溫混凝土層60拉結(jié)緊密，從而形成具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)，該具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)造合理、高強(qiáng)度、高韌性、耐久及保溫效果好等特點，并且經(jīng)濟(jì)適用，環(huán)保節(jié)能。

在第二實施例中，拉結(jié)部30為鋼材質(zhì)或FRP材質(zhì)的拉結(jié)筋，如圖2所示，各拉結(jié)筋的兩端部均彎折成鉤狀，且各拉結(jié)筋的鉤狀端部勾掛在豎向鋼筋10與橫向鋼筋20的交叉處，且拉結(jié)筋支撐兩個網(wǎng)狀鋼筋層。在完成鋼筋結(jié)構(gòu)的過程中，首先將拉結(jié)筋的兩個端部彎折成鉤狀，然后將豎向鋼筋10和橫向鋼筋20交叉放置，再將拉結(jié)筋的鉤狀端部勾掛在該交叉處。此時，具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)還包括鋼筋扎絲，各豎向鋼筋10與各橫向鋼筋20的交叉處、各豎向鋼筋10與各橫向鋼筋20的交叉處以及勾掛在該交叉處的拉結(jié)筋的鉤狀端部均通過鋼筋扎絲連接。在設(shè)置拉結(jié)筋時，可以將拉結(jié)筋設(shè)置的比較密集，此時可以選擇在豎向鋼筋10和橫向鋼筋20的每個交叉處均利用拉結(jié)筋的鉤狀端部勾掛住，然后利用鋼筋扎絲將三者捆綁連接在一起；或者可以將拉結(jié)筋設(shè)置的較稀疏一點，此時并不是在豎向鋼筋10和橫向鋼筋20的每個交叉處均利用拉結(jié)筋的鉤狀端部勾掛住，而是選擇在部分交叉處利用拉結(jié)筋的鉤狀端部勾掛住，例如相鄰兩個拉結(jié)筋的端部之間空出一個交叉處，這個空出的交叉處直接利用鋼筋扎絲捆綁連接，而其余的豎向鋼筋10、橫向鋼筋20和拉結(jié)筋則也利用鋼筋扎絲捆綁連接。

除了應(yīng)用鋼材質(zhì)制造的拉結(jié)筋之外，如圖6至圖8所示，還可以應(yīng)用FRP材質(zhì)(纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，F(xiàn)iber Reinforced Polymer/Plastic，簡稱FRP，現(xiàn)有CFRP、GFRP、AFRP、BFRP等，F(xiàn)RP復(fù)合材料是由纖維材料與基體材料(樹脂)按一定的比例混合后形成的高性能型材料，質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，機(jī)械強(qiáng)度高，回收利用少，耐腐蝕)進(jìn)行制作的各種結(jié)構(gòu)形式的拉結(jié)筋。

為了提高拉結(jié)筋的軸向支撐強(qiáng)度以及軸向抗拉強(qiáng)度，因此，各拉結(jié)部30的兩端的鉤狀端部的彎折方向相同，這樣彎折的拉結(jié)筋同樣有利于工作人員在對豎向鋼筋10和橫向鋼筋20的交叉處快速、便捷地進(jìn)行勾掛操作。

在完成鋼筋結(jié)構(gòu)的布置之后，工作人員進(jìn)行澆筑混凝土的工序。工作人員首先進(jìn)行澆筑第二混凝土層50，當(dāng)?shù)诙炷翆?0澆筑完成之后，工作人員再進(jìn)行澆筑中間保溫混凝土層60，當(dāng)中間保溫混凝土層60澆筑完成之后，工作人員最后澆筑第一混凝土層40。在各個混凝土層澆筑完成之后就像成了具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)，具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)需等待一段時間，通過時效性的凝固，從而形成堅固耐用，并且保溫節(jié)能的優(yōu)質(zhì)的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)。

在第二實施例中，第一混凝土層40和第二混凝土層50的抗壓強(qiáng)度大于等于120Mpa，第一混凝土層40和第二混凝土層50的抗拉強(qiáng)度大于等于10Mpa。第一混凝土層40和第二混凝土層50均利用超高性能的混凝土材質(zhì)，具有高強(qiáng)度、高耐久性、高韌性、密實的混凝土材料特點。

而中間保溫混凝土層60為了實現(xiàn)保溫節(jié)能的建筑功效，則采用密度小、保溫隔熱性好、耐火性好、耐久性能好的輕質(zhì)混凝土材料，兼具混凝土抗壓和一般有機(jī)保溫材料的優(yōu)點。

如圖4和圖5所示，其示出了本實用新型的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。第三實施例與第二實施例相比較，具有以下不同之處。在第三實施例中，拉結(jié)部30為第一混凝土層40與第二混凝土層50上的剪力栓51，該剪力栓51的頂部具有止擋凸塊，剪力栓51嵌入中間保溫混凝土層60內(nèi)，且中間保溫混凝土層60包裹止擋凸塊。此時，第一混凝土層40與中間保溫混凝土層60之間、第二混凝土層50與中間保溫混凝土層60之間均通過剪力栓51進(jìn)行拉近緊密，從而形成堅固耐用，并且保溫節(jié)能的優(yōu)質(zhì)的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)。

在建造第三實施例的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的過程中，工作人員將豎向鋼筋10和橫向鋼筋20交叉放置之后，然后利用鋼筋扎絲將每個交叉處捆綁連接而形成網(wǎng)狀鋼筋層，接著進(jìn)行澆筑混凝土，從而形成第二混凝土層50，并在澆筑形成第二混凝土層50的過程中在其上制作各個剪力栓51。待第二混凝土層50凝固結(jié)實之后，然后工作人員在第二混凝土層50之上澆筑中間保溫混凝土層60，并且工作人員在中間保溫混凝土層60上制作出與第一混凝土層40上的剪力栓51相配合的配合盲孔。待中間保溫混凝土層60凝固結(jié)實之后，工作人員在中間保溫混凝土層60上再放置一層網(wǎng)狀鋼筋層，然后進(jìn)行澆筑第一混凝土層40。

第三實施例的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)除了以上結(jié)構(gòu)與建造步驟與第二實施例不同之外，其余結(jié)構(gòu)均相同，在此不再贅述。

比較第一、第二和第三實施例，三者分別達(dá)到了三個層次的不同功能效果：

1、不進(jìn)行抗震設(shè)計時，該種具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)可以不放置鋼筋，依靠各個層次的混凝土自身承受載荷作用，即此時所應(yīng)用的為第一實施例的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)。

2、當(dāng)有需要抗震要求時候，第一混凝土層40和第二混凝土層50放置網(wǎng)狀鋼筋層或FRP筋網(wǎng)片、FRP格柵等，即此時所應(yīng)用為第三實施例的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)。

3、當(dāng)墻板結(jié)構(gòu)的墻體抗震性能要求較高時，第一混凝土層40和第二混凝土層50放置網(wǎng)狀鋼筋層或FRP筋網(wǎng)片、FRP格柵等，并且利用拉結(jié)筋(格構(gòu)鋼筋、FRP格柵等)將第一混凝土層40和第二混凝土層50連接加固，即此時所應(yīng)用為第二實施例的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種建筑物。該建筑物包括前述的具有功能梯度的混凝土復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)。這樣，該建筑物在具有保溫節(jié)能的建筑功能，而且經(jīng)濟(jì)環(huán)保，建筑強(qiáng)度高，耐久性好，使居住者的居住環(huán)境更加舒適。

以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。