CN108625507B - 装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装配式框格型轻钢框架‑冲孔薄钢板‑混凝土组合墙。本发明中，钢管混凝土边框柱、钢管混凝土边框梁及墙体钢管混凝土肋一起，形成墙板轻钢框架框格，并与冲孔薄钢板一起形成组合墙钢骨架，提高了墙板整体性，支模浇筑混凝土，养护后形成装配式框格型轻钢框架‑冲孔薄钢板‑混凝土组合墙，并且仅需通过连接螺栓将组合墙装配至外部结构上。本发明中的装配式组合墙具有较好的抗弯、抗剪承载力及平面外刚度，抗震性能好，同时，墙板采工厂生产，现场装配，有效化解现场施工带来的质量通病，大幅提高工程施工效率，降低工程用工量，适合在村镇低多层农房结构中广泛推广应用，对推动传统农房结构技术的改良具有重要作用。

Description

装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙
技术领域：
本发明属于建筑结构工程中装配式组合墙制作技术领域，具体涉及一种装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙及作法。
背景技术：
当前，我国正处在新型城镇化、新农村建设蓬勃发展时期，量大面广的新农村建造、迫切的新农村改造目标，使得简易的集成房屋、低层装配式房屋开始在低多层农房结构中发展起来。现阶段，集成房屋、装配式房屋多采用钢结构构件或钢混结构构件组成的梁柱框架作为房屋结构的主要受力体系，墙体为外挂墙板或填充墙，因此具有拆装便捷、布局灵活、建设周期短等优良特性。但同时，作为房屋结构的主要构件，外挂墙板及填充墙板，仅能作为房屋的围护构件，不能参与受力，故存在房屋结构承载力低、延性差，多发生脆性破坏的问题，房屋整体也存在稳定性差，抗震能力差的问题，从而极大制约了集成房屋、装配式房屋在住宅中的应用。
我国村镇建筑量占全国总建筑量的60％，多数农房位于抗震设防地区，如何合理设计并利用墙体，提高低层集成房屋、装配式房屋的承载力，增强其抗震能力，而不影响其空间布局灵活的优势，将具有承载能力与抗震功能的墙体运用到低多层建筑，特别是新农村建设时期的村镇低多层农房结构中，是推动我国新型城镇化、新农村建设的关键。
因此，研发一种经济实用，造价低廉，施工简便的适用于低多层建筑，特别是村镇低多层农房结构的装配式组合墙具有十分重要的实践意义和社会经济价值。
发明内容：
本发明提供了一种装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，为低多层集成房屋、装配式房屋提供了一种具有较好承载能力及抗震能力的装配式墙体的作法，适合在具有抗震设防要求的低多层建筑，特别是村镇低多层农房中广泛推广，以解决目前农房结构缺少抗震措施，抗震能力薄弱的现状。同时，构件现场装配、施工简单，可以促进新农村建设发展目标的完成。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，包括钢管混凝土边框柱(1)、钢管混凝土边框梁(2)、冲孔薄钢板(3)、墙体钢管混凝土肋(4)、混凝土(5)、连接端板(6)和连接螺栓(7)；所述的冲孔薄钢板(3)是在板厚不超过5mm的钢板上经冲床通过模具冲压出孔的钢板，孔心距不小于50mm，冲孔面积不低于冲孔薄钢板(3)面积的1/2；在钢管混凝土边框柱(1)的柱顶及柱脚位置分别焊接连接端板(6)，连接端板(6)上预制螺栓孔；钢管混凝土边框柱(1)与钢管混凝土边框梁(2)焊接，形成组合墙轻钢框架边框，边框内部焊接冲孔薄钢板(3)，随后在冲孔薄钢板两侧布置水平及竖向的墙体钢管混凝土肋(4)，墙体钢管混凝土肋(4)两端与组合墙轻钢框架边框焊接固定，至此，形成组合墙钢骨架；支模浇筑墙板混凝土(5)，养护后形成一种装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙；装配时，组合墙与外部结构通过连接螺栓(7)进行连接。
所述的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于：
所述的钢管混凝土边框柱(1)及钢管混凝土边框梁(2)采用方形或矩形钢管，钢管壁厚不大于8mm，钢管截面边长不小于50mm，管内填充混凝土。钢管混凝土具有较高的受剪承载力，钢管混凝土边框柱(1)及钢管混凝土边框梁(2)焊接，形成组合墙轻钢框架边框，显著增加了墙板的抗剪强度。
所述的冲孔薄钢板(3)是经冲床通过模具冲压出圆形孔、方形孔或矩形孔的钢板，冲孔薄钢板(3)布置在墙板钢管混凝土边框中部，同时浇筑在混凝土(5)中部。冲孔薄钢板(3)定位后与墙板轻钢框架边框焊接固定，浇筑在混凝土中起到加筋的作用，但又比配置钢筋施工更简易，具有整体性强、网孔均匀、亦于加工、成本低廉等特点，提高了墙板平面外刚度，提高了墙板抗震能力。
所述的墙体钢管混凝土肋(4)为方形或矩形钢管填充混凝土而成，钢管壁厚不大于5mm，冲孔薄钢板(3)两侧水平及竖向墙体钢管混凝土肋(4)相互垂直，与墙体轻钢框架边框一起，构成墙板框格；混凝土(5)浇筑时，钢管混凝土肋(4)部分或全部浇筑在墙板内。墙体钢管混凝土肋(4)的设置，增加了墙板抗弯、抗剪能力及平面外承载力，提高了墙板抗震水平。
所述的混凝土(5)浇筑厚度40mm～100mm，混凝土强度等级为C30～C60；混凝土(5)为普通混凝土、不同再生粗骨料掺量的再生混凝土或高性能混凝土。再生混凝土为旧建筑拆除后的废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后，得到的混凝土骨料制备而成，采用再生混凝土，实现了废弃混凝土的资源化和减量化的处理原则，能起到保护环境和节约资源的作用，具有显著的社会效益，促进国家可持续发展。根据工程需要，可配置抗裂、抗腐蚀等性能的高性能混凝土。
所述的连接端板(6)采用的钢板厚度不小于6mm，连接端板上加工有对应连接螺栓(7)孔径的螺栓孔。连接端板(6)与钢管混凝土边框柱(1)焊接时，可焊接加劲肋加强连接。
所述的连接螺栓(7)不小于M16，强度不小于8.8级，组合墙安装时，每个连接端板(6)上的连接螺栓(7)不少于4个。
与现有技术相比，本发明的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙具有如下优势：
(1)传统装配式墙体多为外挂墙板或大模块填充墙，仅能作为房屋的围护构件，不能参与受力，故存在房屋结构整体稳定性差、承载力低、延性差，抗震能力弱、多发生脆性破坏的问题，本发明提供的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，在结构中充当受力构件，具有较好的承载能力及抗震能力，适合在具有抗震设防要求的低多层建筑，特别是村镇低多层农房中广泛推广，以促进新农村建设发展目标的完成。
(2)组合墙作为抗震单元在柱网中选择性布置，布置在低多层房屋结构受力薄弱位置，从而增加了房屋结构侧向刚度及抗震能力，而不影响建筑开间及布局。
(3)钢管混凝土边框柱、钢管混凝土边框梁及墙体钢管混凝土肋一起，形成了墙板轻钢框架框格，改变了墙体损伤破坏形态，能够有效提高墙体承载力以及延性。
(4)钢管混凝土边框梁柱形成墙体轻钢框架边框的设计，提高了墙板整体性，弥补了混凝土薄墙板构件边框位置处，在吊装、运输及施工过程中极易出现的磕角、碎裂影响混凝土薄墙板使用的问题，提高了装配式墙板质量。
(5)冲孔薄钢板在混凝土墙板中起到加筋的作用，但比配置钢筋施工简易，易于定位，具有整体性强、网孔均匀、亦于加工、成本低廉等特点，提高了墙板平面外刚度，提高了墙板抗震能力。
(6)钢管混凝土与冲孔薄钢板形成墙板钢骨架的设计，增加了墙板抗弯、抗剪能力及平面外承载力，提高了墙板抗震性能，将本发明推广到农房结构中，面对量大面广的低多层农房改造，可以快速有效的提高农房的抗震性能。
(7)墙板混凝土层厚度较薄，自重轻，有利于运输及施工现场的装配。同时，钢管混凝土及墙板混凝土可采用绿色环保的再生混凝土，有利于促进国家可持续发展目标。
(8)传统抗震墙多为现浇构件，本发明的组合墙为装配式构件，工厂预制，墙板浇筑质量得到了保证，建筑现场直接安装，有效节约资源、降低能耗，同时极大缩短了施工时间。装配式的结构形式，可以快速有效的提高房屋的抗震性能，对实现住宅产业化、城镇化建设具有极大地促进作用，是一种新型组合结构农房技术的研发成果，对推动传统农房结构技术的改良具有重要作用。
附图说明：
图1是装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙局部示意图；
图2是装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙钢骨架局部示意图；
图3是装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙装配效果图。
图中：1-钢管混凝土边框柱；2-钢管混凝土边框梁；3-冲孔薄钢板；4-墙体钢管混凝土肋；5-混凝土；6-连接端板；7-连接螺栓。
具体实施方式：
发明中的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，结合附图1～3阐明本发明制作方法如下：
第一步：在钢管内浇筑混凝土并养护，形成墙板的钢管混凝土边框柱、钢管混凝土边框梁及墙体钢管混凝土肋；在连接端板上加工对应连接螺栓孔径的螺栓孔，然后将连接端板分别焊接在每个钢管混凝土边框柱柱顶及柱底；将钢管混凝土边框柱、钢管混凝土边框梁焊接，形成组合墙轻钢框架边框。
第二步：在组合墙轻钢框架边框内，焊接冲孔薄钢板，然后在冲孔薄钢板两侧布置水平及竖向墙体钢管混凝土肋，肋两端焊接固定在组合墙轻钢框架边框上，至此，形成组合墙钢骨架。
第三步：制作墙板浇筑模板，配置混凝土，浇筑墙板混凝土，养护后形成装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙。组合墙装配时，与外部结构通过连接螺栓进行安装连接。
以上是本发明的一个典型的实施案例，但是本发明的实施不限于此。本发明中所列举的各结构尺寸及材料的选取均可根据实际需要选取，在此不再一一列举。

Claims (8)

1.装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于：包括钢管混凝土边框柱(1)、钢管混凝土边框梁(2)、冲孔薄钢板(3)、墙体钢管混凝土肋(4)、混凝土(5)、连接端板(6)和连接螺栓(7)；所述的冲孔薄钢板(3)是在板厚不超过5mm的钢板上经冲床通过模具冲压出孔的钢板，孔心距不小于50mm，冲孔面积不低于冲孔薄钢板(3)面积的1/2；在钢管混凝土边框柱(1)的柱顶及柱脚位置分别焊接连接端板(6)，连接端板(6)上预制螺栓孔；钢管混凝土边框柱(1)与钢管混凝土边框梁(2)焊接，形成组合墙轻钢框架边框，边框内部焊接冲孔薄钢板(3)，随后在冲孔薄钢板两侧布置水平及竖向的墙体钢管混凝土肋(4)，墙体钢管混凝土肋(4)两端与组合墙轻钢框架边框焊接固定，至此，形成组合墙钢骨架；支模浇筑墙板混凝土(5)，养护后形成一种装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙；装配时，组合墙与外部框架结构梁通过连接螺栓(7)进行连接。
2.根据权利要求1所述的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于：所述的钢管混凝土边框柱(1)及钢管混凝土边框梁(2)采用矩形钢管，钢管壁厚不大于8mm，钢管截面边长不小于50mm，管内填充混凝土。
3.根据权利要求1所述的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于：所述的冲孔薄钢板(3)是通过模具冲压出圆形孔或矩形孔的钢板，冲孔薄钢板(3)布置在墙板轻钢框架边框中部，同时浇筑在混凝土(5)中部。
4.根据权利要求1所述的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于：所述的墙体钢管混凝土肋(4)为矩形钢管填充混凝土而成，钢管壁厚不大于5mm，冲孔薄钢板(3)两侧水平及竖向墙体钢管混凝土肋(4)相互垂直，与墙体轻钢框架边框一起，构成墙板框格；混凝土(5)浇筑时，墙体钢管混凝土肋(4)部分或全部浇筑在墙板内。
5.根据权利要求1所述的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于：所述的混凝土(5)浇筑厚度40mm～100mm，混凝土强度等级为C30～C60。
6.根据权利要求1所述的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于：所述的连接端板(6)采用的钢板厚度不小于6mm，连接端板上加工有对应连接螺栓(7)孔径的螺栓孔。
7.根据权利要求1所述的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于：所述的连接螺栓(7)不小于M16，强度不小于8.8级，组合墙安装时，每个连接端板(6)上的连接螺栓(7)不少于4个。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙，其特征在于，其制作方法如下：
第一步：在钢管内浇筑混凝土并养护，形成墙板的钢管混凝土边框柱、钢管混凝土边框梁及墙体钢管混凝土肋；在连接端板上加工对应连接螺栓孔径的螺栓孔，然后将连接端板分别焊接在每个钢管混凝土边框柱柱顶及柱底；将钢管混凝土边框柱、钢管混凝土边框梁焊接，形成组合墙轻钢框架边框；
第二步：在组合墙轻钢框架边框内，焊接冲孔薄钢板，然后在冲孔薄钢板两侧布置水平及竖向墙体钢管混凝土肋，肋两端焊接固定在组合墙轻钢框架边框上，至此，形成组合墙钢骨架；
第三步：制作墙板浇筑模板，配置混凝土，浇筑墙板混凝土，养护后形成装配式框格型轻钢框架-冲孔薄钢板-混凝土组合墙；组合墙装配时，与外部框架结构梁通过连接螺栓进行安装连接。
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