CN104847038B - 一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体及现场快速安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体及现场快速安装方法，其上导轨采用由常规U型冷弯薄壁型钢龙骨、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨和外框U型冷弯薄壁型钢龙骨组成的组合导轨；下导轨采用常规U型冷弯薄壁型钢龙骨；墙柱采用C型冷弯薄壁型钢龙骨。本发明所述的墙体，因其组合上导轨可有效传递竖向荷载作用，因而，冷弯薄壁型钢楼面梁不必与组合墙体的龙骨立柱对正布置，增加了冷弯薄壁型钢房屋的结构布置方案的灵活性，同时，当结构因地震、火灾等作用致使组合墙体某根龙骨立柱发生破坏时，该立柱上部荷载仍可通过该上导轨传递至其他墙体立柱，避免了组合墙体发生连续垮塌，增加了结构的安全性与可靠性。

Description

一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体及现场快速安装 方法

技术领域

本发明涉及一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体，属于土木工程技术领域。

背景技术

与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构具有绿色环保、抗震性能好、施工速度快、材料可回收利用等特点。随着国民经济的飞速发展，我国钢产量已跃居世界首位，国内钢结构产业也得到快速发展。但与发达国家相比，我国钢结构建筑占钢产量的比重仍明显偏低，同时，我国建筑结构在节能降耗(可循环)、工业化生产、大企业集团运营，产品标准化、系列化、通用化等方面仍存在明显差距。我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段，年项目建设工程量庞大，资源消耗严重，环境恶化压力巨大，发展绿色建筑已被列为国家中长期科学和技术发展规划纲要中重点领域中的优先主题，因此，大力发展绿色环保、抗震性能优异的钢结构建筑符合我国基本国情，对节约资源和能源，减少环境污染，促进社会可持续发展具有重要意义，同时也是加快我国建筑产业化、工业化的一条有效途径。

冷成型钢也称冷弯薄壁型钢，是将钢片、钢带、钢板或扁钢条通过冷加工形成，常用厚度为0～2mm。与传统热轧型钢相比，冷成型钢可经济地得到更加合理的截面形状，进而获得令人满意的强重比，因此，在钢结构建筑中，合理使用冷成型钢可明显降低用钢量。

现有技术中的冷成型钢组合墙体，其上下墙柱导轨采用常规U型冷弯薄壁型钢龙骨，墙体立柱采用C型龙骨，将C型龙骨立柱以400mm或600mm等间距插入上下U型导轨龙骨空腔，并通过自攻螺钉将U型导轨龙骨两侧翼缘与C型龙骨立柱翼缘等间距连接，形成轻钢骨架，而后在轻钢骨架两侧通过自攻螺钉以低于300mm间距安装墙面板材(石膏板、玻镁板等)形成组合墙体。在组合墙体上导轨的上部将放置冷弯薄壁型钢楼面梁以及楼面板。由于现有技术中的组合墙体上导轨为倒U形放置的薄壁型钢构件，其面内竖向荷载抵抗能力非常有限，因此，现有技术中的冷弯薄壁型钢楼面梁需要与C型墙体龙骨立柱上下对齐放置。此时，组合墙体中若一根墙柱发生破坏，则由于墙体上导轨不能够有效传递破坏墙柱上方的楼面梁及楼面板竖向荷载，可能引起整片墙体发生连续垮塌破坏，存在安全隐患。此外，由于现有技术的冷弯薄壁型钢组合墙体的上导轨不具备承受竖向荷载能力，因而，现行《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》JGJ227-2011的第4.5.4条规定“低层冷弯薄壁型钢房屋同一榀构架的立柱、楼板梁、屋架宜在同一平面内，构件形心之间的偏心不宜超过20mm”，该条规定使楼板梁的平面布置形式明显受限于墙体立柱平面位置，不利于模块化施工。因此，设计一种平面布置灵活、快速施工、抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体及现场快速安装方法，以解决现有技术中组合墙体因上导轨不能够有效竖向传递致使楼板梁的平面布置形式受限于墙体立柱平面位置，同时，墙体中一根立柱破坏或可引起整片墙体连续倒塌等问题。

本发明采用的技术方案：一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体，包括组合上导轨、下导轨、墙体立柱和墙面板材；

所述组合上导轨为三种龙骨组合而成，三种龙骨包括常规U型冷弯薄壁型钢龙骨、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨和外框U型冷弯薄壁型钢龙骨，所述三种龙骨均包括腹板和翼缘；

所述腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板上加设有至少一条加劲肋，所述外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘为加长翼缘；

所述三种龙骨横截面中，腹板长方向尺寸称为腹板宽度，腹板短方向尺寸称为腹板厚度；翼缘长方向尺寸称为翼缘高度，翼缘短方向尺寸称为翼缘厚度；腹板加劲肋的外伸尺寸称为肋高；

所述常规U型冷弯薄壁型钢龙骨和腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨共同位于外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板与翼缘围成的空间内部，且腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨置于外框U型冷弯薄壁型钢龙骨和常规U型冷弯薄壁型钢龙骨两者之间；腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板背向常规U型冷弯薄壁型钢龙骨，或腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板紧贴常规U型冷弯薄壁型钢龙骨；

所述外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘高度大于等于腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨翼缘高度与1/2常规U型冷弯薄壁型钢龙骨翼缘高度之和；外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘分别与腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨、常规U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘通过自攻螺钉固定连接；所述三种龙骨的腹板共同通过螺栓固定连接，并且相邻腹板通过所述螺栓上的紧固螺母紧固；

所述下导轨为常规U型冷弯薄壁型钢龙骨，所述墙体立柱为C型冷弯薄壁型钢龙骨，所述组合上导轨、下导轨和墙体立柱通过自攻螺钉连接，形成组合墙体龙骨骨架，该骨架两侧通过自攻螺钉安装墙面板材形成组合墙体。

作为优选，所述腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨加劲肋的数量为1～3个，肋高与腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘高度相同。

作为优选，所述腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨和常规U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘高度相等。

作为优选，所述三种龙骨的腹板厚度和翼缘厚度为0.75～3mm。

上述抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体的现场快速安装方法，包括以下步骤：

1)将常规U型冷弯薄壁型钢龙骨、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨和外框U型冷弯薄壁型钢龙骨在工厂批量生产；

2)在施工现场通过等间距螺栓将腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨与常规U型冷弯薄壁型钢龙骨在腹板处连接为一体而后放置于外框U型冷弯薄壁型钢龙骨内部，将腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨与外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板顶紧，并通过等间距自攻螺钉将外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的两侧翼缘分别与常规U型冷弯薄壁型钢龙骨、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘进行固定连接；与此同时，在常规U型冷弯薄壁型钢龙骨与腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的螺栓连接位置处，将外框U型冷弯薄壁型钢龙骨腹板进行螺栓连接，构成组合上导轨；

3)以等间距布置的C型冷弯薄壁型钢龙骨作为墙体立柱，以常规U型冷弯薄壁型钢龙骨作为墙体下导轨；通过自攻螺钉将组合上导轨、下导轨以及墙体立柱的翼缘进行连接，形成组合墙体龙骨骨架；而后在骨架两侧通过自攻螺钉安装墙面板材形成组合墙体；

4)所述墙体立柱为上下层贯通时，将所述组合上导轨在与贯通墙体立柱的连接处将组成组合上导轨的三种龙骨的腹部与翼缘相交处切断；在断口处，将外框U型冷弯薄壁型钢龙骨腹板向上90度弯折、常规U型冷弯薄壁型钢龙骨腹板向下90度弯折、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹部切除；而后将三种龙骨切口处翼缘及弯折腹板均通过自攻螺钉与上下贯通墙体立柱龙骨进行连接，形成组合墙体龙骨骨架。

有益效果：本发明所述的墙体，因其上导轨可有效传递竖向荷载作用，因而，冷弯薄壁型钢楼面梁不必与组合墙体的龙骨立柱对正布置，增加了冷弯薄壁型钢房屋的结构布置方案的灵活性，同时，当结构因地震、火灾等作用致使组合墙体某根龙骨立柱发生破坏时，该立柱上部荷载仍可通过该上导轨传递至其他墙体立柱，避免了组合墙体发生连续垮塌，增加了结构的安全性与可靠性。

附图说明

图1为本发明腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨横截面示意图；

图2为本发明外框U型冷弯薄壁型钢龙骨横截面示意图；

图3为本发明带肋U型龙骨腹板紧贴U型龙骨时组合上导轨横截面示意图；

图4为本发明上下层不连续墙柱构造的抗连续倒塌冷弯薄壁型钢墙体骨架示意图；

图5为图4中局部放大图；

图6为本发明具有上下层连续墙柱的抗连续倒塌冷弯薄壁型钢墙体骨架示意图；

图7为本发明轻钢组合上导轨在与贯通墙柱连接处的腹部与翼缘切断处理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明涉及一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体，包括组合上导轨、下导轨、墙体立柱和墙面板材；组合上导轨由常规U型冷弯薄壁型钢龙骨、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨和外框U型冷弯薄壁型钢龙骨组成，可传递墙面内竖向荷载。其中：

常规U型冷弯薄壁型钢龙骨(以下简称U型龙骨/常规U型龙骨)，为现有技术中常用的单独作为冷成型钢组合墙体上/下墙柱导轨的部件。在现有技术中，其通过与C型龙骨立柱翼缘等间距固定连接，形成轻钢骨架。

腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨(以下简称带肋U型龙骨)，为常规U型龙骨在腹板1处加有至少一条加劲肋3，见图1，通过加劲肋3，可以提高龙骨传递垂直于腹板方向的荷载(即本发明中所称的竖向荷载)能力和抗折弯能力。容易看出，肋高和肋的数量均影响着带肋U型龙骨的竖向荷载能力强弱。因此优选的，当肋高与翼缘2高度相等时效果最好；肋的数量为1～3个时，即可兼顾一般强度要求与材料节约的问题。

外框U型冷弯薄壁型钢龙骨(以下简称外框U型龙骨)为常规U型龙骨通过翼缘加长而成，见图2。在本发明中，由于加长了翼缘，外框U型龙骨可以将U型龙骨和带肋U型龙骨同时包裹在加长翼缘4与腹板围成的空间内，从而对二者起到固定和保护加强作用。同时，为能够通过150mm等间距自攻螺钉将外框U型龙骨的两侧加长翼缘4分别与加肋U型龙骨及U型龙骨的翼缘进行固定连接，要求外框U型龙骨翼缘的高度应不小于加肋U型龙骨翼缘高度与1/2的U型龙骨翼缘高度之和。明显的，外框U型龙骨腹板宽度是略宽于加肋U型龙骨或U型龙骨的腹板宽度的。

并且在本发明中定义：以三种龙骨横截面中，腹板长方向尺寸称为腹板宽度，腹板短方向尺寸称为腹板厚度；翼缘长方向尺寸称为翼缘高度，翼缘短方向尺寸称为翼缘厚度；腹板加劲肋的外伸尺寸称为肋高。

在本发明所述的组合上导轨中，三种龙骨的组合方式如下：

带肋U型龙骨和U型龙骨共同位于外框U型龙骨的腹板与翼缘围成的空间内部，且带肋U型龙骨置于外框U型龙骨和U型龙骨之间；组合上导轨整体通过U型龙骨与墙体立柱连接。明显的，带肋U型龙骨可以有两种摆放方式：腹板背向U型龙骨和腹板紧贴U型龙骨(图3所示)。外框U型冷弯薄壁型钢龙骨5的翼缘分别与腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨6和常规U型冷弯薄壁型钢龙骨7的翼缘通过自攻螺钉8固定连接；三种龙骨的腹板共同通过螺栓9固定连接，并且相邻腹板通过所述螺栓9上的紧固螺母10紧固。

所述三种龙骨的厚度为0.75～3mm，该规格为冷弯薄壁型钢龙骨的经济厚度。

在现场实施过程中，外框U型龙骨、带肋U型龙骨和U型龙骨均可在工厂批量生产获得。在施工现场通过1800mm等间距螺栓将带肋U型龙骨与常规U型龙骨在腹板处背靠背连接为一体，而后放置于外框U型龙骨内部，将带肋U型龙骨与外框U型龙骨的腹板顶紧，并通过150mm等间距自攻螺钉将外框U型龙骨的两侧翼缘分别与带肋U型龙骨及常规U型龙骨的翼缘进行固定连接，与此同时，在带肋U型龙骨与常规U型龙骨的螺栓连接位置处，将外框U型龙骨腹板进行螺栓连接，由此构成本发明中可传递竖向荷载的冷弯薄壁型钢组合导轨。

图4、图5为本发明所述的组合墙体骨架示意图，其上导轨采用由常规U型冷弯薄壁型钢龙骨7、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨6和外框U型冷弯薄壁型钢龙骨5组成的组合上导轨11；以600mm等间距布置的C型冷弯薄壁型钢龙骨12作为墙体立柱，以常规U型冷弯薄壁型钢龙骨7作为墙体下导轨。通过自攻螺钉8将上、下导轨以及墙柱的翼缘进行连接，形成组合墙体龙骨骨架；而后在骨架两侧通过自攻螺钉以低于300mm间距安装墙面板材(石膏板、玻镁板等)形成组合墙体。

如图6、图7所示，当冷弯薄壁型钢组合墙体中存在上下层贯通龙骨立柱14时，需将本发明导轨在与贯通墙柱龙骨14的连接处将导轨三根组成龙骨的腹部与翼缘相交处切断；在断口处，将外框U型龙骨腹板15向上90度弯折、常规U型龙骨腹板1向下90度弯折、带肋U型龙骨的腹部切除；而后将三龙骨切口处翼缘2及弯折腹板均通过自攻螺钉8与贯通墙柱龙骨14进行连接，形成组合墙体龙骨骨架；而后在骨架两侧通过自攻螺钉以低于300mm间距安装墙面板材(石膏板、玻镁板等)形成组合墙体。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于：包括组合上导轨、下导轨、墙体立柱和墙面板材；

所述组合上导轨为三种龙骨组合而成，三种龙骨包括常规U型冷弯薄壁型钢龙骨、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨和外框U型冷弯薄壁型钢龙骨，所述三种龙骨均包括腹板和翼缘；

所述腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板上加设有至少一条加劲肋，所述外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘为加长翼缘；

所述三种龙骨横截面中，腹板长方向尺寸称为腹板宽度，腹板短方向尺寸称为腹板厚度；翼缘长方向尺寸称为翼缘高度，翼缘短方向尺寸称为翼缘厚度；腹板加劲肋的外伸尺寸称为肋高；

所述常规U型冷弯薄壁型钢龙骨和腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨共同位于外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板与翼缘围成的空间内部，且腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨置于外框U型冷弯薄壁型钢龙骨和常规U型冷弯薄壁型钢龙骨两者之间；腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板背向常规U型冷弯薄壁型钢龙骨，或腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板紧贴常规U型冷弯薄壁型钢龙骨；

所述外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘高度大于等于腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨翼缘高度与1/2常规U型冷弯薄壁型钢龙骨翼缘高度之和；外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘分别与腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨、常规U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘通过自攻螺钉固定连接；所述三种龙骨的腹板共同通过螺栓固定连接，并且相邻腹板通过所述螺栓上的紧固螺母紧固；

所述下导轨为常规U型冷弯薄壁型钢龙骨，所述墙体立柱为C型冷弯薄壁型钢龙骨，所述组合上导轨、下导轨和墙体立柱通过自攻螺钉连接，形成组合墙体龙骨骨架，该骨架两侧通过自攻螺钉安装墙面板材形成组合墙体。

2.根据权利要求1所述的一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于：所述腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨加劲肋的数量为1～3个，肋高与腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘高度相同。

3.根据权利要求1所述的一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于：所述腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨和常规U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘高度相等。

4.根据权利要求1所述的一种抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于：所述三种龙骨的腹板厚度和翼缘厚度为0.75～3mm。

5.一种权利要求1所述抗连续倒塌的冷弯薄壁型钢组合墙体的现场快速安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将常规U型冷弯薄壁型钢龙骨、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨和外框U型冷弯薄壁型钢龙骨在工厂批量生产；

2)在施工现场通过等间距螺栓将腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨与常规U型冷弯薄壁型钢龙骨在腹板处连接为一体而后放置于外框U型冷弯薄壁型钢龙骨内部，将腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨与外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹板顶紧，并通过等间距自攻螺钉将外框U型冷弯薄壁型钢龙骨的两侧翼缘分别与常规U型冷弯薄壁型钢龙骨、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的翼缘进行固定连接；与此同时，在常规U型冷弯薄壁型钢龙骨与腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的螺栓连接位置处，将外框U型冷弯薄壁型钢龙骨腹板进行螺栓连接，构成组合上导轨；

3)以等间距布置的C型冷弯薄壁型钢龙骨作为墙体立柱，以常规U型冷弯薄壁型钢龙骨作为墙体下导轨；通过自攻螺钉将组合上导轨、下导轨以及墙体立柱的翼缘进行连接，形成组合墙体龙骨骨架；而后在骨架两侧通过自攻螺钉安装墙面板材形成组合墙体；

4)所述墙体立柱为上下层贯通时，将所述组合上导轨在与贯通墙体立柱的连接处将组成组合上导轨的三种龙骨的腹部与翼缘相交处切断；在断口处，将外框U型冷弯薄壁型钢龙骨腹板向上90度弯折、常规U型冷弯薄壁型钢龙骨腹板向下90度弯折、腹板带肋U型冷弯薄壁型钢龙骨的腹部切除；而后将三种龙骨切口处翼缘及弯折腹板均通过自攻螺钉与上下贯通墙体立柱龙骨进行连接，形成组合墙体龙骨骨架。