CN108442574A - 减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构，包括左框架柱、右框架柱、上框架梁、下框架梁和填充墙，上水平缝隙内设置有水平弹性保温材料层，左垂直缝隙和右垂直缝隙内均自上而下依次设置有上橡胶板、垂直弹性保温材料层和下橡胶板；水平弹性保温材料层、上橡胶板、垂直弹性保温材料层和下橡胶板的内侧和外侧均设置有PE棒；左框架柱的右侧和右框架柱的左侧沿垂直方向均匀设置有三层拉结筋，本发明还公开了柔性连接结构的施工方法，本发明成本低、施工方便，在设计中可根据橡胶板的尺寸调整结构的刚度、阻尼，适应范围广、实用性较高，尤其适合于抗震设防区域的房屋建筑，可有效提高住宅建筑、公共建筑等的抗震性能、安全性能、保温性能。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构及施工方法。
背景技术
大量强震作用下结构的破坏现象证明，在地震作用下填充墙的破坏较为严重，同时填充墙对框架结构的影响较大，在抗震中往往起到不利的作用，主要体现在：1）填充墙与框架柱连接较强，使得填充墙与框架柱成为一体，增加了结构的刚度，而增加的刚度在抗震计算中往往忽略；2）填充墙对框架柱的约束，使得框架柱在地震作用下的破坏往往表现为剪切破坏或者框架柱先于框架梁的破坏，这种破坏形式是对结构的抗震不利的；3）忽略填充墙的作用将会由于结构填充墙平面、竖向布置不均而使结构在地震作用下产生扭转或竖向刚度的突变导致结构的破坏。
我国《建筑抗震设计规范》50011-2010规定在结构抗震计算中，应计入非结构构件的影响，如柔性连接的非结构构件，则抗震计算时可不计入填充墙刚度的影响，但是抗震规范没有具体规定柔性连接的非结构构件采用何种方式。《砌体结构设计规范》GB50003-2011规定，填充墙和框架的连接可采用脱开和不脱开两种方法，有抗震设防要求时宜采用脱开的方法，框架与填充墙脱开之后需要用卡口铁件连接，但是这种方法并未考虑填充墙能否对结构产生有利的影响。
实现填充墙与框架结构之间的有效连接，以下三方面是有待解决的问题：1）消除填充墙对结构的不利影响，增强填充墙对结构的有利影响，并且使这种有利影响可控；2）如何实现填充墙与框架的有效连接，使得填充墙在地震作用下不至于脱开整体结构而出现平面外闪出等破坏；3）墙体自身保温性能与缝隙间的保温性能都得到保证，使之不产生热桥，整个墙体的保温性能良好。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、便于施工、安全可靠、抗震性能好的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构及施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构，包括左框架柱、右框架柱、上框架梁和下框架梁，左框架柱和右框架柱均沿垂直方向设置，上框架梁沿水平方向设置在左框架柱和右框架柱的上部，下框架梁沿水平方向设置在左框架柱和右框架柱的下部，左框架柱、右框架柱、上框架梁和下框架梁合围成呈矩形的墙体填充空间，墙体填充空间内设置有填充墙，填充墙的顶部与上框架梁之间具有上水平缝隙，填充墙的左侧部与左框架柱之间具有左垂直缝隙，填充墙的右侧部与右框架柱之间具有右垂直缝隙；填充墙由若干块砖块、砌块或墙板砌制而成；
上水平缝隙内设置有水平弹性保温材料层，左垂直缝隙和右垂直缝隙内均自上而下依次设置有上橡胶板、垂直弹性保温材料层和下橡胶板；水平弹性保温材料层、上橡胶板、垂直弹性保温材料层和下橡胶板的内侧和外侧均设置有PE棒；
上水平缝隙在内侧的PE棒以及左垂直缝隙和右垂直缝隙在内侧的PE棒上涂抹有与填充墙内侧面齐平的内密封胶层；上水平缝隙在外侧的PE棒以及左垂直缝隙和右垂直缝隙在外侧的PE棒上涂抹有与填充墙外侧面齐平的外密封胶层。
左框架柱的右侧和右框架柱的左侧沿垂直方向均匀设置有三层拉结筋，每层拉结筋均包括一根或两根均水平设置的拉结钢筋，拉结钢筋的一端固定连接在左框架柱和右框架柱上，拉结钢筋的另一端伸入并压接在填充墙的灰缝内。
拉结钢筋位于灰缝中的一端沿水平方向折弯形成锚固头。
拉结钢筋在左垂直缝隙和右垂直缝隙的部分向内或向外弯曲形成伸缩缓冲部。
左框架柱的右侧和右框架柱的左侧沿垂直方向均匀设置有三层拉结筋，每层拉结筋均包括一根或两根均水平设置的拉结钢筋，拉结钢筋的一端固定连接在左框架柱和右框架柱上，拉结钢筋的另一端伸入并压接在填充墙的灰缝内。
减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构的施工方法，包括以下步骤：
（1）、制作若干根拉结钢筋；
（2）、在左框架柱和右框架柱上画出砖块或砌块皮数高度，在左框架柱和右框架柱的上部、中部和下部与填充墙的灰缝对应高度处将拉结筋固定连接在左框架柱和右框架柱上；
（3）、砌筑填充墙：砌块或砖块在下框架梁上依次向上砌制，填充墙的左侧与左框架柱之间、填充墙的右侧与左框架柱之间分别留出左垂直缝隙和右垂直缝隙，左垂直缝隙和右垂直缝隙的宽度为30mm，随着填充墙的上升，将三层的拉结筋均砌筑到相应标高处的灰缝中，灰缝厚度为8~10mm，若灰缝厚度小于6mm，则需按照相应的砖块或砌块的上表面开容纳槽，拉结钢筋设置在砖块或砌块开设的容纳槽内；
（4）、填充墙在砌筑到邻近上框架梁时，填充墙顶部和上框架梁之间留出30mm的上水平缝隙；
（5）、在左垂直缝隙和右垂直缝隙内裸露的拉结筋上喷涂环氧树脂以防锈蚀；
（6）、在左垂直缝隙及右垂直缝隙高度的上部和下部分别塞入上橡胶板和下橡胶板，上橡胶板和下橡胶板厚度均为30mm，上橡胶板和下橡胶板宽度为填充墙的墙厚减去60mm；
（7）、在左垂直缝隙和右垂直缝隙内的上橡胶板和下橡胶板之间塞入30mm厚的垂直弹性保温材料层，在水平缝隙内均塞入30mm厚的水平弹性保温材料层，垂直弹性保温材料层和水平弹性保温材料层宽度为填充墙的墙厚减去60mm；
（8）、在内侧的填充槽和外侧的填充槽内塞入30mm直径的PE棒，PE棒的外侧与填充墙的表面齐平；
（9）、将上水平缝隙、左垂直缝隙和右垂直缝隙内与PE棒之间的缝隙用密封胶封闭；
（10）、对填充墙的内侧和外侧进行装修。
步骤（2）中结筋固定连接在左框架柱和右框架柱上的方式为：当左框架柱和右框架柱为钢筋混凝土框架柱时，采用植筋的方法各将拉结钢筋横向植入左框架柱和右框架柱中；当左框架柱和右框架柱为钢框架结构时，拉结筋焊接在左框架柱和右框架柱上。
植筋的具体过程为：先在左框架柱的右侧面和右框架柱的左侧面钻孔、钻孔深度为90mm，在钻孔内注入结构胶，最后插入拉结筋。
步骤（4）中上橡胶板和下橡胶板在对应拉结筋处根据尺寸剪成两块，剪成两块的橡胶板分别填充在拉结筋的上部和下部，剪成两块的橡胶板之间的缝隙采用密封胶填充。
步骤（7）中水平弹性保温材料层和垂直弹性保温材料层在分别塞入左垂直缝隙和右垂直缝隙内上部的橡胶板和下部的橡胶板之间以及上水平缝隙内时，如遇到拉结筋则在对应高度处切割之后再塞入；水平弹性保温材料层和垂直弹性保温材料层由岩棉、岩棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板条或聚氨酯发泡材料制成，密封胶采用硅酮胶。
当填充墙厚度≤150mm时，每层拉结筋设置一根拉结钢筋，当填充墙厚度>150mm且≤300mm，每层拉结筋设置两根拉结钢筋，拉结钢筋均为HPB300级Φ6钢筋。
采用上述技术方案，本发明适用于房屋建筑填充墙与主体框架结构的连接，它同现有技术相比具有以下优点：
1）使填充墙与框架结构脱开，消除了填充墙对框架结构的剪切作用和约束作用，在填充墙与框架柱间的缝隙中填充橡胶板，改变了填充墙对框架结构的约束方式，通过设计橡胶板的大小使得填充墙对框架的连接力大小、填充墙的刚度及耗能能力可控。
2）拉结筋设置在灰缝中的一端折弯形成锚固头，可使填充墙对拉结筋进行有效的锚固；拉结筋在左垂直缝隙和右垂直缝隙内部的30mm弯曲设置形成伸缩缓冲部，主要作用是在地震作用下，若填充墙与左框架柱或右框架柱相互靠近时，拉结筋进一步弯曲作为缓冲，不起受力作用，在填充墙与左框架柱或右框架柱远离时，拉结筋可拉住墙体不与框架主体结构脱开，从而提高抗震的安全性。
3）在填充墙与框架柱及框架梁之间的缝隙中填入水平弹性保温材料层和垂直弹性保温材料层并密封严密，使得填充墙的保温性能得到保证。
4）本发明可实现可控式的填充墙与框架柱的柔性连接方式，减轻填充墙对框架柱受力的负面影响，加入橡胶板可以增强结构耗能能力，改善结构的抗震性能，同时满足墙体的保温性能。
综上所述，本发明专利结构简单易行，成本低、施工方便，在设计中可根据橡胶板的尺寸调整结构的刚度、阻尼，适应范围广、实用性较高，尤其适合于抗震设防区域的房屋建筑，可有效提高住宅建筑、公共建筑等的抗震性能、安全性能、保温性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中拉结钢筋的俯视结构示意图；
图3是图1中沿左垂直缝隙及右垂直缝隙的垂直方向的剖视图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构，包括左框架柱1、右框架柱2、上框架梁3和下框架梁4，左框架柱1和右框架柱2均沿垂直方向设置，上框架梁3沿水平方向设置在左框架柱1和右框架柱2的上部，下框架梁4沿水平方向设置在左框架柱1和右框架柱2的下部，左框架柱1、右框架柱2、上框架梁3和下框架梁4合围成呈矩形的墙体填充空间，墙体填充空间内设置有填充墙5，填充墙5的顶部与上框架梁3之间具有上水平缝隙6，填充墙5的左侧部与左框架柱1之间具有左垂直缝隙7，填充墙5的右侧部与右框架柱2之间具有右垂直缝隙8；填充墙5由若干块砖块、砌块或墙板砌制而成；
上水平缝隙6内设置有水平弹性保温材料层9，左垂直缝隙7和右垂直缝隙8内均自上而下依次设置有上橡胶板10、垂直弹性保温材料层11和下橡胶板12；水平弹性保温材料层9、上橡胶板10、垂直弹性保温材料层11和下橡胶板12的内侧和外侧均设置有PE棒13；
上水平缝隙6在内侧的PE棒13以及左垂直缝隙7和右垂直缝隙8在内侧的PE棒13上涂抹有与填充墙内侧面齐平的内密封胶层；上水平缝隙6在外侧的PE棒13以及左垂直缝隙7和右垂直缝隙8在外侧的PE棒13上涂抹有与填充墙外侧面齐平的外密封胶层。
左框架柱1的右侧和右框架柱2的左侧沿垂直方向均匀设置有三层拉结筋14，每层拉结筋14均包括一根或两根均水平设置的拉结钢筋15，拉结钢筋15的一端固定连接在左框架柱1和右框架柱2上，拉结钢筋15的另一端伸入并压接在填充墙5的灰缝内。
拉结钢筋15位于灰缝16中的一端沿水平方向折弯形成锚固头17。
拉结钢筋15在左垂直缝隙7和右垂直缝隙8的部分向内或向外弯曲形成伸缩缓冲部18。
减震可控式框架式保温填充墙5的柔性连接结构的施工方法，包括以下步骤：
（1）、制作若干根拉结钢筋15；
（2）、在左框架柱1和右框架柱2上画出砖块或砌块皮数高度，在左框架柱1和右框架柱2的上部、中部和下部与填充墙5的灰缝16对应高度处将拉结筋14固定连接在左框架柱1和右框架柱2上；
（3）、砌筑填充墙5：砌块或砖块在下框架梁4上依次向上砌制，填充墙5的左侧与左框架柱1之间、填充墙5的右侧与左框架柱1之间分别留出左垂直缝隙7和右垂直缝隙8，左垂直缝隙7和右垂直缝隙8的宽度为30mm，随着填充墙5的上升，将三层的拉结筋14均砌筑到相应标高处的灰缝16中，灰缝16厚度为8~10mm，若灰缝16厚度小于6mm，则需按照相应的砖块或砌块的上表面开容纳槽，拉结钢筋15设置在砖块或砌块开设的容纳槽内；
（4）、填充墙5在砌筑到邻近上框架梁3时，填充墙5顶部和上框架梁3之间留出30mm的上水平缝隙6；
（5）、在左垂直缝隙7和右垂直缝隙8内裸露的拉结筋14上喷涂环氧树脂以防锈蚀；
（6）、在左垂直缝隙7及右垂直缝隙8高度的上部和下部分别塞入上橡胶板和下橡胶板12，上橡胶板和下橡胶板12厚度均为30mm，上橡胶板和下橡胶板12宽度为填充墙5的墙厚减去60mm；
（7）、在左垂直缝隙7和右垂直缝隙8内的上橡胶板和下橡胶板12之间塞入30mm厚的垂直弹性保温材料层11，在水平缝隙6内均塞入30mm厚的水平弹性保温材料层9，垂直弹性保温材料层11和水平弹性保温材料层9宽度为填充墙的墙厚减去60mm；
（8）、在内侧的填充槽和外侧的填充槽内塞入30mm直径的PE棒13，PE棒13的外侧与填充墙5的表面齐平；
（9）、将上水平缝隙6、左垂直缝隙7和右垂直缝隙8内与PE棒13之间的缝隙用密封胶封闭；
（10）、对填充墙5的内侧和外侧进行装修。
步骤（2）中结筋固定连接在左框架柱1和右框架柱2上的方式为：当左框架柱1和右框架柱2为钢筋混凝土框架柱时，采用植筋的方法各将拉结钢筋15横向植入左框架柱1和右框架柱2中；当左框架柱1和右框架柱2为钢框架结构时，拉结筋14焊接在左框架柱1和右框架柱2上。
植筋的具体过程为：先在左框架柱1的右侧面和右框架柱2的左侧面钻孔、钻孔深度为90mm，在钻孔内注入结构胶，最后插入拉结筋14。
步骤（4）中上橡胶板10和下橡胶板12在对应拉结筋14处根据尺寸剪成两块，剪成两块的橡胶板分别填充在拉结筋14的上部和下部，剪成两块的橡胶板之间的缝隙采用密封胶填充。
步骤（7）中垂直弹性保温材料层11和水平弹性保温材料层9在分别塞入左垂直缝隙7和右垂直缝隙8内上部的橡胶板和下部的橡胶板之间以及上水平缝隙6内时，如遇到拉结筋14则在对应高度处切割之后再塞入。
所述的水平弹性保温材料层9和垂直弹性保温材料层11由岩棉、岩棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板条或聚氨酯发泡材料制成，密封胶采用硅酮胶。
当填充墙厚度≤150mm时，每层拉结筋14设置一根拉结钢筋15，当填充墙厚度>150mm且≤300mm，每层拉结筋14设置两根拉结钢筋15，拉结钢筋15均为HPB300级Φ6钢筋。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构，包括左框架柱、右框架柱、上框架梁和下框架梁，左框架柱和右框架柱均沿垂直方向设置，上框架梁沿水平方向设置在左框架柱和右框架柱的上部，下框架梁沿水平方向设置在左框架柱和右框架柱的下部，左框架柱、右框架柱、上框架梁和下框架梁合围成呈矩形的墙体填充空间，其特征在于：墙体填充空间内设置有填充墙，填充墙的顶部与上框架梁之间具有上水平缝隙，填充墙的左侧部与左框架柱之间具有左垂直缝隙，填充墙的右侧部与右框架柱之间具有右垂直缝隙；填充墙由若干块砖块、砌块或墙板砌制而成；
上水平缝隙内设置有水平弹性保温材料层，左垂直缝隙和右垂直缝隙内均自上而下依次设置有上橡胶板、垂直弹性保温材料层和下橡胶板；水平弹性保温材料层、上橡胶板、垂直弹性保温材料层和下橡胶板的内侧和外侧均设置有PE棒；
上水平缝隙在内侧的PE棒以及左垂直缝隙和右垂直缝隙在内侧的PE棒上涂抹有与填充墙内侧面齐平的内密封胶层；上水平缝隙在外侧的PE棒以及左垂直缝隙和右垂直缝隙在外侧的PE棒上涂抹有与填充墙外侧面齐平的外密封胶层。
2.根据权利要求1所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构，其特征在于：左框架柱的右侧和右框架柱的左侧沿垂直方向均匀设置有三层拉结筋，每层拉结筋均包括一根或两根均水平设置的拉结钢筋，拉结钢筋的一端固定连接在左框架柱和右框架柱上，拉结钢筋的另一端伸入并压接在填充墙的灰缝内。
3.根据权利要求2所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构，其特征在于：拉结钢筋位于灰缝中的一端沿水平方向折弯形成锚固头。
4.根据权利要求3所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构，其特征在于：拉结钢筋在左垂直缝隙和右垂直缝隙的部分向内或向外弯曲形成伸缩缓冲部。
5.采用如权利要求4所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、制作若干根拉结钢筋；
（2）、在左框架柱和右框架柱上画出砖块或砌块皮数高度，在左框架柱和右框架柱的上部、中部和下部与填充墙的灰缝对应高度处将拉结筋固定连接在左框架柱和右框架柱上；
（3）、砌筑填充墙：砌块或砖块在下框架梁上依次向上砌制，填充墙的左侧与左框架柱之间、填充墙的右侧与左框架柱之间分别留出左垂直缝隙和右垂直缝隙，左垂直缝隙和右垂直缝隙的宽度为30mm，随着填充墙的上升，将三层的拉结筋均砌筑到相应标高处的灰缝中，灰缝厚度为8~10mm，若灰缝厚度小于6mm，则需按照相应的砖块或砌块的上表面开容纳槽，拉结钢筋设置在砖块或砌块开设的容纳槽内；
（4）、填充墙在砌筑到邻近上框架梁时，填充墙顶部和上框架梁之间留出30mm的上水平缝隙；
（5）、在左垂直缝隙和右垂直缝隙内裸露的拉结筋上喷涂环氧树脂以防锈蚀；
（6）、在左垂直缝隙及右垂直缝隙高度的上部和下部分别塞入上橡胶板和下橡胶板，上橡胶板和下橡胶板厚度均为30mm，上橡胶板和下橡胶板宽度为填充墙的墙厚减去60mm；
（7）、在左垂直缝隙和右垂直缝隙内的上橡胶板和下橡胶板之间塞入30mm厚的垂直弹性保温材料层，在水平缝隙内均塞入30mm厚的水平弹性保温材料层，垂直弹性保温材料层和水平弹性保温材料层宽度为填充墙的墙厚减去60mm；
（8）、在内侧的填充槽和外侧的填充槽内塞入30mm直径的PE棒，PE棒的外侧与填充墙的表面齐平；
（9）、将上水平缝隙、左垂直缝隙和右垂直缝隙内与PE棒之间的缝隙用密封胶封闭；
（10）、对填充墙的内侧和外侧进行装修。
6.根据权利要求5所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构的施工方法，其特征在于：步骤（2）中结筋固定连接在左框架柱和右框架柱上的方式为：当左框架柱和右框架柱为钢筋混凝土框架柱时，采用植筋的方法各将拉结钢筋横向植入左框架柱和右框架柱中；当左框架柱和右框架柱为钢框架结构时，拉结筋焊接在左框架柱和右框架柱上。
7.根据权利要求6所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构的施工方法，其特征在于：植筋的具体过程为：先在左框架柱的右侧面和右框架柱的左侧面钻孔、钻孔深度为90mm，在钻孔内注入结构胶，最后插入拉结筋。
8.根据权利要求6所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构的施工方法，其特征在于：步骤（4）中上橡胶板和下橡胶板在对应拉结筋处根据尺寸剪成两块，剪成两块的橡胶板分别填充在拉结筋的上部和下部，剪成两块的橡胶板之间的缝隙采用密封胶填充。
9.根据权利要求5所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构的施工方法，其特征在于：步骤（7）中水平弹性保温材料层和垂直弹性保温材料层在分别塞入左垂直缝隙和右垂直缝隙内上部的橡胶板和下部的橡胶板之间以及上水平缝隙内时，如遇到拉结筋则在对应高度处切割之后再塞入；水平弹性保温材料层和垂直弹性保温材料层由岩棉、岩棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板条或聚氨酯发泡材料制成，密封胶采用硅酮胶。
10.根据权利要求5所述的减震可控式框架式保温填充墙的柔性连接结构的施工方法，其特征在于：当填充墙厚度≤150mm时，每层拉结筋设置一根拉结钢筋，当填充墙厚度>150mm且≤300mm，每层拉结筋设置两根拉结钢筋，拉结钢筋均为HPB300级Φ6钢筋。
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