本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)抗震與3d打印增材建造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型3d打印配筋墻體及其施工方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的土建制作安裝領(lǐng)域往往采用現(xiàn)場(chǎng)支模板、綁扎鋼筋籠、澆筑混凝土以及淋水養(yǎng)護(hù)的施工工藝流程。該傳統(tǒng)施工工藝耗費(fèi)大量木材、人工、水資源，并伴隨整個(gè)施工過(guò)程產(chǎn)生大量的建筑垃圾和粉塵，盡管在這個(gè)工藝建造過(guò)程中采取了一些降噪除塵措施，但仍然無(wú)法做到真正的綠色環(huán)保建造。而新興的3d打印增材制作加工工藝可以完全避免模板制作這個(gè)環(huán)節(jié)，并且不需要大量的人工投入，施工效率大大提高，在打印過(guò)程中基本無(wú)噪音和粉塵產(chǎn)生，完全實(shí)現(xiàn)了綠色建造過(guò)程。但是由于3d打印建筑構(gòu)件基本是素混凝土構(gòu)件，其抗拉性能差，并且延性與耗能性能均達(dá)不到抗震要求，因此其在建筑領(lǐng)域的適用性受到一定限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型3d打印配筋墻體及其施工方法，要解決傳統(tǒng)的3d打印素混凝土墻體抗拉性能差、延性與耗能性能均達(dá)不到抗震要求的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種新型3d打印配筋墻體，包括有由3d打印機(jī)整體打印而成的墻體主體；所述墻體主體包括外部的矩形邊框板和沿墻體主體的寬度方向分隔邊框板的內(nèi)部、形成腔體的豎向分隔板；所述邊框板包括前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板和右側(cè)板；所述豎向分隔板有兩塊，連接在前側(cè)板和后側(cè)板之間、靠近邊框板兩端位置處，且豎向分隔板與前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板或右側(cè)板圍成矩形腔體；所述墻體主體中設(shè)有構(gòu)造柱鋼筋骨架和橫向鋼筋；所述構(gòu)造柱鋼筋骨架有兩個(gè)，分別位于豎向分隔板與前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板或右側(cè)板圍成矩形腔體中；在矩形腔體中還澆筑有構(gòu)造柱混凝土；所述橫向鋼筋有兩組，分別沿豎向平行間隔布置在前側(cè)板和后側(cè)板中。

優(yōu)選的，所述橫向鋼筋包括有從下而上依次布置的下等效圈梁拉筋、墻體水平拉筋和上等效圈梁拉筋；

所述下等效圈梁拉筋至少布置有兩層、沿豎向平行間隔設(shè)置在墻體主體的下側(cè)，且相鄰兩層下等效圈梁拉筋之間的間距為45mm~55mm；

所述墻體水平拉筋至少布置有三層、沿豎向平行間隔設(shè)置，且相鄰兩層墻體水平拉筋之間的間距為450mm~550mm；

所述上等效圈梁拉筋至少布置有兩層、沿豎向平行間隔設(shè)置在墻體主體的上側(cè)，且相鄰兩層上等效圈梁拉筋之間的間距為45mm~55mm。

優(yōu)選的，所述橫向鋼筋的兩端分別設(shè)有水平彎鉤，且水平彎鉤伸入墻體主體兩端的左側(cè)板和右側(cè)板中。

優(yōu)選的，所述橫向鋼筋的兩端的水平彎鉤彎曲角度為90°。

優(yōu)選的，所述構(gòu)造柱鋼筋骨架包有一組豎向鋼筋和環(huán)箍在一組豎向鋼筋外側(cè)的一組箍筋；所述構(gòu)造柱鋼筋骨架的頂部超出墻體主體的頂部，構(gòu)造柱鋼筋骨架的底部超出墻體主體的底部。

一種新型3d打印配筋墻體的施工方法，包括步驟如下。

步驟一：根據(jù)設(shè)計(jì)中相鄰兩根構(gòu)造之間的間距，平行間隔布置構(gòu)造柱鋼筋骨架。

步驟二：根據(jù)設(shè)計(jì)墻體主體的尺寸，3d打印配筋墻體主體。

步驟三：澆筑構(gòu)造柱混凝土；在豎向分隔板與前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板或右側(cè)板圍成矩形腔體中澆筑構(gòu)造柱混凝土。

優(yōu)選的，步驟二中3d打印配筋墻體主體時(shí)，打印機(jī)的打印頭沿墻體主體的輪廓線(xiàn)水平行走打印。

優(yōu)選的，步驟二中3d打印配筋墻體主體時(shí)，從下而上分層打印，且邊打印邊布置橫向鋼筋。

優(yōu)選的，步驟二中3d打印配筋墻體主體的具體步驟為。

步驟a:首先打印墻體最底下一層墻體主體的高度為45~55mm，包括邊框板和豎向分隔板。

步驟b:然后在打印好的邊框板的前側(cè)板和后側(cè)板頂部放置下等效圈梁拉筋，并且將下等效圈梁拉筋的端部彎曲成彎鉤分別伸入左側(cè)板和右側(cè)板位置處。

步驟c:再將下等效圈梁拉筋上打印一層45-55mm厚水泥砂漿。

步驟d:按照步驟b和步驟c的打印過(guò)程依次打印完成墻體下側(cè)的下等效圈梁拉筋范圍內(nèi)的墻體主體，墻體水平拉筋范圍內(nèi)的墻體主體以及墻體上側(cè)的上等效圈梁拉筋范圍內(nèi)的墻體主體，其中在打印墻體水平拉筋范圍內(nèi)的墻體主體時(shí)，墻體水平拉筋的間距為450mm~550mm。

本發(fā)明的有益效果如下。

1、本發(fā)明中新型3d打印配筋墻體的墻體主體內(nèi)部設(shè)置構(gòu)造柱鋼筋骨架，并且澆筑構(gòu)造柱混凝土，形成暗柱，提高了墻體的穩(wěn)定性和承受地震水平作用的能力。

2、本發(fā)明在新型3d打印配筋墻體的墻體主體底部設(shè)置下等效圈梁拉筋，打印一定高度后設(shè)置墻體水平拉筋，并且在墻體主體頂?shù)撞吭O(shè)置上等效圈梁拉筋，與兩側(cè)的構(gòu)造柱形成整體，增加了墻體的承載豎向重力的性能、延性和耗能性能，確保該墻體在地震烈度區(qū)也可采用。

3、本發(fā)明中的橫向鋼筋兩端分別設(shè)有水平彎鉤，且水平彎鉤伸入墻體主體兩端的左側(cè)板和右側(cè)板中，增強(qiáng)了墻體與兩側(cè)的構(gòu)造柱的整體性能和承受水平荷載的性能。

4、本發(fā)明中由于構(gòu)造柱鋼筋骨架為豎向連續(xù)，且在端部布置，打印頭在其外表輪廓行走，并且墻體主體中的橫向鋼筋為水平分層布置，其打印頭是水平路徑行走，因此端部構(gòu)造柱鋼筋骨架和水平分布的橫向鋼筋不影響打印行走路徑。

5、本發(fā)明方法中打印帶鋼筋的墻體時(shí)，邊打印邊設(shè)置橫向鋼筋，相比傳統(tǒng)的3d打印墻體，本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的3d打印墻體不能承受地震水平作用的技術(shù)問(wèn)題。

6、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置配筋的3d打印墻體的概念設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件在強(qiáng)震作用下不會(huì)發(fā)生垮塌，本發(fā)明抗震概念設(shè)計(jì)清晰、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，增強(qiáng)了3d打印構(gòu)件的抗震性能和廣泛的適用性，同時(shí)改善了3d打印結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。

7、我國(guó)領(lǐng)土基本上都是抗震設(shè)防烈度區(qū)域，因此急需發(fā)明一種可具備抗震性能性能的3d打印墻體，本發(fā)明的3d打印墻體的具有廣泛的適用性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明中3d打印配筋墻體的正面示意圖。

圖2是圖1中1-1的剖面示意圖。

附圖標(biāo)記：1－邊框板、1.1－前側(cè)板、1.2－后側(cè)板、1.3－左側(cè)板、1.4－右側(cè)板、2－豎向分隔板、3－構(gòu)造柱鋼筋骨架、3.1－豎向鋼筋、3.2－箍筋、4－橫向鋼筋、4.1－下等效圈梁拉筋、4.2－墻體水平拉筋、4.3－上等效圈梁拉筋。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，這種新型3d打印配筋墻體，包括有由3d打印機(jī)整體打印而成的墻體主體；所述墻體主體包括外部的矩形邊框板1和沿墻體主體的寬度方向分隔邊框板1的內(nèi)部、形成腔體的豎向分隔板2；所述邊框板1包括前側(cè)板1.1、后側(cè)板1.2、左側(cè)板1.3和右側(cè)板1.4；所述豎向分隔板2有兩塊，連接在前側(cè)板1.1和后側(cè)板1.2之間、靠近邊框板1兩端位置處，且豎向分隔板2與前側(cè)板1.1、后側(cè)板1.2、左側(cè)板1.3或右側(cè)板1.4圍成矩形腔體；所述墻體主體中設(shè)有構(gòu)造柱鋼筋骨架3和橫向鋼筋4；

所述構(gòu)造柱鋼筋骨架3有兩個(gè)，分別位于豎向分隔板2與前側(cè)板1.1、后側(cè)板1.2、左側(cè)板1.3或右側(cè)板1.4圍成矩形腔體中；在矩形腔體中還澆筑有構(gòu)造柱混凝土；作為約束形成整體抗震性能比較的承重抗側(cè)構(gòu)件。

所述橫向鋼筋4有兩組，分別沿豎向平行間隔布置在前側(cè)板1.1和后側(cè)板1.2中。

本實(shí)施例中，所述橫向鋼筋4包括有從下而上依次布置的下等效圈梁拉筋4.1、墻體水平拉筋4.2和上等效圈梁拉筋4.3；

所述下等效圈梁拉筋4.1布置有四層、沿豎向平行間隔設(shè)置在墻體主體下側(cè)，且相鄰兩層下等效圈梁拉筋4.1之間的間距50mm；

所述墻體水平拉筋4.2布置有四層、沿豎向平行間隔設(shè)置，且相鄰兩層墻體水平拉筋4.2之間的間距500mm；

所述上等效圈梁拉筋4.3布置有四層、沿豎向平行間隔設(shè)置在墻體主體的上側(cè)，且相鄰兩層上等效圈梁拉筋4.3之間的間距50mm。

當(dāng)然在其他實(shí)施例中，下等效圈梁拉筋4.1、墻體水平拉筋4.2以及上等效圈梁拉筋4.3設(shè)置層數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定，至少為兩層。

當(dāng)然在其他實(shí)施例中，下等效圈梁拉筋4.1之間的間距、墻體水平拉筋4.2之間的間距以及上等效圈梁拉筋4.3之間的間距均可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定，其中下等效圈梁拉筋4.1之間的間距可以在45mm~55mm之間選取，水平拉筋4.2之間的間距可以在450mm~550mm之間選取，上等效圈梁拉筋4.3之間的間距可以在45mm~55mm之間選取。

本實(shí)施例中，所述橫向鋼筋4的兩端分別設(shè)有水平彎鉤，且水平彎鉤伸入墻體主體兩端的左側(cè)板1.3和右側(cè)板1.4中。

本實(shí)施例中，所述橫向鋼筋4的兩端的水平彎鉤彎曲角度為90°。

本實(shí)施例中，所述構(gòu)造柱鋼筋骨架3包有一組豎向鋼筋3.1和環(huán)箍在一組豎向鋼筋3.1外側(cè)的一組箍筋3.2；所述構(gòu)造柱鋼筋骨架3的頂部超出墻體主體的頂部，構(gòu)造柱鋼筋骨架3的底部超出墻體主體的底部。

這種新型3d打印配筋墻體的施工方法，包括步驟如下。

步驟一：根據(jù)設(shè)計(jì)中相鄰兩根構(gòu)造之間的間距，平行間隔布置構(gòu)造柱鋼筋骨架3。

步驟二：根據(jù)設(shè)計(jì)墻體主體的尺寸，3d打印配筋墻體的墻體主體。

步驟三：澆筑構(gòu)造柱混凝土；在豎向分隔板2與前側(cè)板1.1、后側(cè)板1.2、左側(cè)板1.3或右側(cè)板1.4圍成矩形腔體中澆筑構(gòu)造柱混凝土。

本實(shí)施例中，步驟二中3d打印配筋墻體的墻體主體時(shí)，打印機(jī)的打印頭沿墻體主體的輪廓線(xiàn)水平行走打印。

本實(shí)施例中，步驟二中3d打印配筋墻體的墻體主體時(shí)，從下而上分層打印，且邊打印邊布置橫向鋼筋4。

本實(shí)施例中，步驟二中3d打印配筋墻體的墻體主體的具體步驟為。

步驟a:首先打印墻體最底下一層墻體主體的高度為50mm，包括邊框板1和豎向分隔板2。

步驟b:然后在打印好的邊框板的前側(cè)板1.1和后側(cè)板1.2頂部放置下等效圈梁拉筋4.1，并且將下等效圈梁拉筋4.1的端部彎曲成彎鉤分別伸入左側(cè)板1.3和右側(cè)板1.4位置處。

步驟c:再將下等效圈梁拉筋4.1上打印一層50mm厚水泥砂漿。

步驟d:重復(fù)步驟b至步驟c的過(guò)程依次打印完成墻體下側(cè)的下等效圈梁拉筋4.1范圍內(nèi)的墻體主體，墻體水平拉筋4.2范圍內(nèi)的墻體主體以及墻體上側(cè)的上等效圈梁拉筋4.3范圍內(nèi)的墻體主體。

當(dāng)然在其他實(shí)施例中，打印墻體最底下一層范圍內(nèi)的墻體主體的高度根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定，可以在45mm~55mm直接選取。

本實(shí)施例中，3d打印墻體主體是由3d打印材料直接打印生成、構(gòu)造柱鋼筋骨架的放入不影響打印機(jī)噴頭行走路徑，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)原位打印建筑的想法；由于構(gòu)造柱鋼筋骨架為豎向連續(xù)，且在端部布置，打印頭在其外表輪廓行走，并且墻體主體中的橫向鋼筋為水平分層布置，其打印頭是水平路徑行走，因此端部構(gòu)造柱鋼筋骨架和水平分布的橫向鋼筋不影響打印行走路徑。