本實用新型涉及建筑設計技術領域，具體地，涉及一種具有功能梯度的混凝土復合墻板結構、建筑物。

背景技術：

建筑結構需要滿足安全性、適用性、耐久性以及舒適性等相關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，還需要體現裝飾功能，為了達到這些功能，建筑外墻一般需要由承載結構層、保溫隔熱層、保護層、立面裝飾層等多部分組成，具體到傳統的鋼筋混凝剪力墻土結構中，主要由剪力墻，保溫隔熱層、保護層、外裝飾層，但由于各層按工序依次施工，增加了施工成本，容易產生施工質量缺陷，帶來安全隱患(比如保溫層、裝飾層容易脫落等)，在工程中也發生過多起保溫隔熱燃燒導致的重大事故。

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行了工程應用，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、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理等技術問題尚未解決，設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輕質材料，不能夠傳遞保溫層與內外葉墻體間的剪力作用；

(2)保溫層由于是有機材料，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)內外墻板需要采用一定強度及剛度的連接件進行連接。

該種墻體由于有多層組成，不僅增加結構的荷載，而且由于墻體厚度增加，導致建筑面積公攤增加。

綜上所述，現有的建筑墻體為了滿足功能需求，在結構上尚存在無法經濟有效地滿足建筑物的節能保溫、兼容性、耐久性以及耐候性等一體化要求。

技術實現要素：

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合墻板結構、建筑物，旨在解決現有技術中建筑墻體尚無法經濟有效地滿足建筑物的節能保溫、兼容性、耐久性以及耐候性等要求的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：提供一種具有功能梯度的混凝土復合墻板結構，包括依次層疊設置的第一混凝土層、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度大于等于120Mpa，且第一混凝土層和第二混凝土層的抗拉強度大于等于8Mpa，中間保溫混凝土層用于對其兩側進行隔熱保溫，且中間保溫混凝土層的抗壓強度為5Mpa至22Mpa之間。

進一步地，具有功能梯度的混凝土復合墻板結構還包括：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狀鋼筋層；其中一個網狀鋼筋層位于第一混凝土層內，另一個網狀鋼筋層位于第二混凝土層內。

進一步地，具有功能梯度的混凝土復合墻板結構還包括多個拉結部，多個拉結部間隔地設置，各個拉結部用于拉結第一混凝土層、中間保溫混凝土層及第二混凝土層。

進一步地，拉結部為鋼材質或FRP材質的拉結筋，各拉結筋的兩端部均彎折成鉤狀，且各拉結筋的鉤狀端部勾掛在豎向鋼筋與橫向鋼筋的交叉處，且拉結筋支撐兩個網狀鋼筋層。

進一步地，具有功能梯度的混凝土復合墻板結構還包括鋼筋扎絲，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筋的鉤狀端部均通過鋼筋扎絲連接。

進一步地，各拉結部的兩端的鉤狀端部的彎折方向相同。

進一步地，拉結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，且中間保溫混凝土層包裹止擋凸塊。

根據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合墻板結構。

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在一起，并通過使用UHPC材料進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、超高的力學性能以及超高的防火、防爆性能，進一步通過中間保溫混凝土層進行隔熱保溫，從而達到對應用該具有功能梯度的混凝土復合墻板結構建成的室內空間進行隔熱保溫，并結合中間保溫混凝土層的混凝土材料的粘結能力實現混凝土復合墻板結構整體作用、經濟耐用的目的，解決了現有技術中建筑墻體尚無法經濟有效地滿足建筑物的節能保溫、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合墻板結構的第一實施例的結構示意圖；

圖2是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構的立體結構視圖；

圖3是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構的第二實施例的結構示意圖；

圖4是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構的第三實施例的結構示意圖；

圖5是圖4中第二混凝土層的結構示意圖；

圖6是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構的其中一種形式的拉結筋的結構示意圖；

圖7是沿圖6中箭頭方向視角的結構示意圖；

圖8是本實用新型的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構的另一種形式的拉結筋的結構示意圖。

在附圖中：

10、豎向鋼筋；20、橫向鋼筋；30、拉結部；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、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，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，當元件被稱為“固定于”或“設置于”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品的正常使用狀態為參考的，而不應該認為是具有限制性的。

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合墻板結構包括依次層疊設置的第一混凝土層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的抗拉強度大于等于8Mpa，所述中間保溫混凝土層60用于對其兩側進行隔熱保溫。

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夾設在一起，并通過使用UHPC材料進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、超高的力學性能以及超高的防火、防爆性能，進一步通過中間保溫混凝土層60進行隔熱保溫，從而達到對領用該具有功能梯度的混凝土復合墻板結構建成的室內空間進行隔熱保溫，由于保溫層為輕質混凝土材料，具有與第一層、第二層同樣的耐久性，解決了現有有機材料的耐久性問題，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。并結合中間保溫混凝土層60的混凝土材料的抗壓能力實現混凝土復合墻板結構經濟耐用的目的。此種不具有鋼筋結構的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構中，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合墻板結構，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合墻板結構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交叉放置以形成網狀鋼筋層，其中一個網狀鋼筋層位于第一混凝土層40內，另一個網狀鋼筋層位于第二混凝土層50內，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中鑲嵌設置了由豎向鋼筋10和橫向鋼筋20組成的網狀鋼筋層結構，從而提高具有功能梯度的混凝土復合墻板結構的抗震能力。在實際建筑工程中，網狀鋼筋結構可以利用ERP筋網片進行替代。

為了進一步增強具有功能梯度的混凝土復合墻板結構的抗震能力，提高抗震性能的標準要求，因此，本實施例的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構還包括多個拉結部30間隔地設置，各個拉結部30用于拉結第一混凝土層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形成的網狀鋼筋層和拉結部30之間所形成的鋼筋結構將第一混凝土層40、第二混凝土層50及中間保溫混凝土層60拉結緊密，從而形成具有功能梯度的混凝土復合墻板結構，該具有功能梯度的混凝土復合墻板結構具有結構簡單、構造合理、高強度、高韌性、耐久及保溫效果好等特點，并且經濟適用，環保節能。

在第二實施例中，拉結部30為鋼材質或FRP材質的拉結筋，如圖2所示，各拉結筋的兩端部均彎折成鉤狀，且各拉結筋的鉤狀端部勾掛在豎向鋼筋10與橫向鋼筋20的交叉處，且拉結筋支撐兩個網狀鋼筋層。在完成鋼筋結構的過程中，首先將拉結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合墻板結構還包括鋼筋扎絲，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筋的鉤狀端部均通過鋼筋扎絲連接。在設置拉結筋時，可以將拉結筋設置的比較密集，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；或者可以將拉結筋設置的較稀疏一點，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筋的鉤狀端部勾掛住，而是選擇在部分交叉處利用拉結筋的鉤狀端部勾掛住，例如相鄰兩個拉結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和拉結筋則也利用鋼筋扎絲捆綁連接。

除了應用鋼材質制造的拉結筋之外，如圖6至圖8所示，還可以應用FRP材質(纖維增強復合材料，Fiber Reinforced Polymer/Plastic，簡稱FRP，現有CFRP、GFRP、AFRP、BFRP等，FRP復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，質輕而硬，不導電，機械強度高，回收利用少，耐腐蝕)進行制作的各種結構形式的拉結筋。

為了提高拉結筋的軸向支撐強度以及軸向抗拉強度，因此，各拉結部30的兩端的鉤狀端部的彎折方向相同，這樣彎折的拉結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、便捷地進行勾掛操作。

在完成鋼筋結構的布置之后，工作人員進行澆筑混凝土的工序。工作人員首先進行澆筑第二混凝土層50，當第二混凝土層50澆筑完成之后，工作人員再進行澆筑中間保溫混凝土層60，當中間保溫混凝土層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合墻板結構，具有功能梯度的混凝土復合墻板結構需等待一段時間，通過時效性的凝固，從而形成堅固耐用，并且保溫節能的優質的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構。

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，具有高強度、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為了實現保溫節能的建筑功效，則采用密度小、保溫隔熱性好、耐火性好、耐久性能好的輕質混凝土材料，兼具混凝土抗壓和一般有機保溫材料的優點。

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構示意圖。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，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進行拉近緊密，從而形成堅固耐用，并且保溫節能的優質的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構。

在建造第三實施例的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構的過程中，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狀鋼筋層，接著進行澆筑混凝土，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凝固結實之后，工作人員在中間保溫混凝土層60上再放置一層網狀鋼筋層，然后進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合墻板結構除了以上結構與建造步驟與第二實施例不同之外，其余結構均相同，在此不再贅述。

比較第一、第二和第三實施例，三者分別達到了三個層次的不同功能效果：

1、不進行抗震設計時，該種具有功能梯度的混凝土復合墻板結構可以不放置鋼筋，依靠各個層次的混凝土自身承受載荷作用，即此時所應用的為第一實施例的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構。

2、當有需要抗震要求時候，第一混凝土層40和第二混凝土層50放置網狀鋼筋層或FRP筋網片、FRP格柵等，即此時所應用為第三實施例的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構。

3、當墻板結構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放置網狀鋼筋層或FRP筋網片、FRP格柵等，并且利用拉結筋(格構鋼筋、FRP格柵等)將第一混凝土層40和第二混凝土層50連接加固，即此時所應用為第二實施例的具有功能梯度的混凝土復合墻板結構。

根據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合墻板結構。這樣，該建筑物在具有保溫節能的建筑功能，而且經濟環保，建筑強度高，耐久性好，使居住者的居住環境更加舒適。

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所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。