CN108643396A - 装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑结构工程中墙体节点连接制作技术领域，具体涉及一种装配式内置保温层发泡混凝土复合墙‑轻钢框架连接节点。复合墙采用半嵌入式安装，内置保温层、内页发泡混凝土嵌入轻钢框架内，外页发泡混凝土外包住轻钢框架梁柱，与传统装配式墙体相比，本发明的墙体可作为结构受力构件，与框架梁柱之间相互传递荷载，参与房屋结构受力，提高房屋承载力及抗震能力，而墙板外包钢框架梁柱，有效降低钢材腐蚀；复合墙‑框架节点通过复合墙内预埋螺栓，框架结构梁柱上焊接连接角钢，实现螺栓连接，节点构造形式简单，连接可靠，易于施工，运用于实际工程中，可有效缩短建设周期，适合在低多层轻钢框架结构中广泛推广应用。
Description
技术领域：
本发明属于建筑结构工程中墙体连接节点制作技术领域，具体涉及一种装配 式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点及作法。
背景技术：
当前我国正处于城镇化的快速进程中，到2020年实现“全面小康”，城镇化 水平达到60％左右，城镇人口约增加3亿，城镇化住宅建设数量将在较长时间内 保持较高水平。然而，目前的新增建筑仍以传统的高能耗、高污染的粗犷型建筑 方式建造。推进建筑工业化、住宅建筑产业化，是实现住宅建设方式由粗放型向 集约型转变、提高住宅质量和节约住宅能耗的重大举措，是保证建筑业可持续发 展的重要途径，对我国经济及社会发展有着极其深远的意义。
轻钢框架结构指由小截面的热轧H型钢、高频焊接H型钢、普通焊接H型 钢或异形截面型钢、冷轧或热轧成型的钢管等构件组成的纯梁柱框架结构或梁柱 框架-支撑结构体系，具有结构施工简单、拆装便捷、布局灵活的特点。发展装 配式轻钢框架结构，可实现构件预制，现场安装，能够有效节约资源、降低能耗， 同时极大缩短了施工时间，对实现建筑工业化和住宅产业化以及城镇化建设具有 极大地促进作用。
梁柱作为主体结构，在装配式结构技术上已经较成熟，但与之配套的装配式 墙板结构体系研究却相对滞后。考核装配式结构工业化水平的重要指标之一就是 墙板的装配化程度，墙板与主体框架的装配连接形式的不同，对主体结构的刚度 存在较大的影响，不合理设置甚至会导致主体结构的破坏。已有装配式墙板多为 装配式外挂墙板，多作为结构的外围护构件，不对主体结构提供刚度及承载力， 相反，外挂墙板具有一定质量，增加了结构受力构件的重力荷载，从而增加了主 体结构的设计强度及工程造价。
如何较为可靠的实现装配式墙体与轻钢框架上梁柱的连接问题，从而使墙板 成为结构受力构件的问题一直没有得到很好的解决，是发展和推广应用装配式结 构住宅建筑体系中亟待解决的问题，也是造成装配式结构房屋体系不能大量推广 的重要原因。
发明内容
本专利提供了一种构造简单、施工方便、连接安全可靠的装配式内置保温层 发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点及作法，以解决轻钢框架结构中装配式墙 体与框架之间的连接问题，同时有效维护框架梁柱构件，降低钢材腐蚀，适合在 低多层轻钢框架结构中广泛推广应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，包括外页发泡混 凝土(1)、内置保温层(2)、内页发泡混凝土(3)、发泡混凝土边框(4)、外页 正交钢筋网(5)、边框钢筋网(6)、内页正交钢筋网(7)、预埋螺栓(8)、螺栓 连接凹槽(9)、连接角钢(10)、轻钢框架柱(11)和轻钢框架梁(12)；布置在 外页发泡混凝土(1)中部的外页正交钢筋网(5)，在发泡混凝土边框(4)位置 布置边框钢筋网(6)及预埋螺栓(8)，浇筑外页发泡混凝土(1)，将内置保温 层(2)置于外页发泡混凝土(1)上层，在内置保温层(2)四周浇筑发泡混凝 土边框(4)，布置在内页发泡混凝土(3)中部的内页正交钢筋网(7)，浇筑内 页发泡混凝土(3)，浇筑时在复合墙预埋螺栓(8)位置处预留螺栓连接凹槽(9)， 墙板养护形成装配式内置保温层发泡混凝土复合墙；在轻钢框架柱(11)、轻钢 框架梁(12)上焊接带有预留螺栓孔的连接角钢(10)，装配时，复合墙上的预 埋螺栓(8)穿过连接角钢(10)上的螺栓孔，与轻钢框架连接，形成了装配式 内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点。
所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在 于：
所述外页发泡混凝土(1)及内页发泡混凝土(3)浇筑厚度不少于40mm，发 泡混凝土边框(4)浇筑宽度不少于80mm。根据工程需要，添加所需掺合料，制 作工程所需性能的发泡混凝土。发泡混凝土在混凝土内部形成大量封闭的泡沫 孔，实现了建筑填充材料的轻质化和保温隔热化，是新型轻质保温材料，显著降 低构件重量，便于运输与安装。
所述的内置保温层(2)采用保温隔热材料。保温隔热材料可采用模塑聚苯 乙烯泡沫板(EPS板)、挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS板)、硬质聚氨酯板(PU板)、岩 棉、玻璃棉等。保温材料设置在墙体中部，保证墙板良好的节能保温效果，同时 有效防火。
所述的外页正交钢筋网(5)及内页正交钢筋网(7)所用钢筋直径不小于4mm， 配筋间距不小于50mm，钢筋垂直布置形成正交钢筋网片，分别在外页发泡混凝 土(1)、内页发泡混凝土(3)中单片铺设。
所述的边框钢筋网(6)由竖向钢筋及水平钢筋正交形成，竖向钢筋直径不 小于3mm，数量不少于2根同时配筋间距不大于40mm，水平钢筋直径不大于竖 向钢筋直径，间距为不小于40mm。边框钢筋网(7)所在平面垂直于外页正交钢 筋网(5)所在平面，边框钢筋网(7)竖向钢筋加密，间距小于墙板正交钢筋网 间距。
所述的内置保温层(2)四周发泡混凝土边框加强及边框钢筋网加密的设计， 保证了墙板内置保温层(2)四周强度。
所述的预埋螺栓(8)规格不小于M14，根据结构所需连接强度计算所需数 量，但复合墙与轻钢框架柱(11)每条连接边上的连接螺栓数量不少于3个；预 埋螺栓(8)一部分浇筑在发泡混凝土边框(4)内，剩余部分螺杆裸露在螺栓连 接凹槽(9)内，以便墙板装配时与轻钢框架柱(11)上的连接角钢(10)螺栓 连接。
所述的螺栓连接凹槽(9)为矩形凹槽，底面不低于内置保温层(2)上表面， 凹槽各矩形面边长不少于50mm；螺栓连接凹槽(9)沿复合墙四边布置在在预埋 螺栓(8)对应位置，使预埋螺栓(8)螺杆末端可以露出发泡混凝土进行墙与框 架的节点连接，而不突出墙板平面；墙体完成装配后，螺栓连接凹槽(9)处使 用建筑填充材料进行填充，以保证墙板平面平整。建筑填充材料包括灌浆料、水 泥砂浆或细石混凝土。
所述的连接角钢(10)厚度不小于4mm，与墙板连接一端的尺寸小于螺栓连 接凹槽(9)底面尺寸，以防装配节点出现冲突；连接角钢(10)上加工有对应 预埋螺栓(8)孔径的螺栓孔，复合墙装配前，焊接在轻钢框架柱(11)、轻钢框 架梁(12)上，装配时穿接复合墙预埋螺栓，完成节点连接。
所述的轻钢框架柱(11)与轻钢框架梁(12)指由小截面的热轧H型钢、高 频焊接H型钢、普通焊接H型钢或异形截面型钢、冷轧或热轧成型的钢管等组 成的梁、柱构件，轻钢框架柱(11)与轻钢框架梁(12)共同组成轻钢框架结构， 具体参照《轻型钢结构住宅技术规程》。
与现有技术相比，本发明的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架 连接节点具有如下优势：
(1)墙板参与结构受力，提高结构抗震性能。现有装配式建筑普遍采用外 挂式墙板，墙板仅作为结构的外围护构件，不对主体结构提供刚度及承载力，相 反，外挂墙板具有一定质量，增加了结构受力构件的重力荷载，从而增加了主体 结构的设计强度及工程造价。而本发明墙板的内置保温层与内页发泡混凝土嵌入 框架内，与框架梁柱相互传递荷载，可以作为受力构件，参与主体结构受力，为 主体结构提供刚度及承载力，提高结构的抗震能力，降低梁柱构件的设计强度及 成本。
(2)采用新型建筑材料发泡混凝土，发泡混凝土内部大量的封闭孔构造， 实现了建筑填充材料的轻质化和保温隔热化，是新型轻质保温材料，显著降低构 件重量，便于运输与安装。同时，发泡混凝土还具有隔音、耐火、防水、环保、 耐久性好等优点，是快速发展推广的新型的建筑材料。
(3)强节点构造，提供安全可靠的装配式连接。内置保温层四周发泡混凝 土边框加强及边框钢筋网加密的设计，保证了墙板四周强度，进而保证了墙体- 框架连接节点的强度，使墙板与框架柱之间传递荷载时，不至于墙板边缘提前开 裂，影响墙体受力性能。连接螺栓预埋在墙板四周的发泡混凝土边框内，与墙板 牢固连接；连接角钢焊接在轻钢框架柱、轻钢框架梁上，连接件与框架可靠连接； 最后，墙板与轻钢框架柱通过连接螺栓及连接角钢紧密栓接，从而实现装配式墙 板与主体框架的牢固装配。
(4)降低框架梁柱钢材腐蚀，提高结构防火性能。外页发泡混凝土外包住 钢框架梁柱，使钢框架梁柱与外界隔离，降低钢材腐蚀。
(5)整体性好，结构保温一体化。墙板内外页发泡混凝土与发泡混凝土边 框一起，为墙板形成强度较高的发泡混凝土外壳，以减轻中部内置保温层对墙板 强度的削弱，提高构件强度。将内置保温层置于发泡混凝土结构板中部，使易燃 的保温材料与外界隔离，保温防火效果好。
(6)本发明墙板在工厂大模块化生产预制，制作简易，容易在流水线上实 现高效率工业化制作。同时，大模块化墙板便于施工现场装配式安装，安装节点 少且牢靠，施工简单，显著降低工人作业强度，减少工程用工量，同时高效缩短 工程现场施工时间，适合于在实际工程中广泛推广应用。
附图说明：
图1是装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点平面示意图；
图2是装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点构造局部详 图；
图3是连接角钢三视图；
图4是边框钢筋网、预埋螺栓布置示意图；
图5是装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点分层构造(不 包含钢筋)局部详图；
图6是装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点效果图。
图中：1-外页发泡混凝土；2-内置保温层；3-内页发泡混凝土；4-发泡混凝 土边框；5-外页正交钢筋网；6-边框钢筋网；7-内页正交钢筋网；8-预埋螺栓； 9-螺栓连接凹槽；10-连接角钢；11-轻钢框架柱；12-轻钢框架梁。
具体实施方式：
发明中的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，结合附 图1～6阐明本发明制作方法如下：
第一步：根据墙板尺寸，制作浇筑墙板构件所需的模板，在模板内铺设外页 正交钢筋网，外页正交钢筋网置于外页发泡混凝土的中部，在发泡混凝土边框位 置内定位并固定边框钢筋网及预埋螺栓。
第二步：配置墙板内外页发泡混凝土及发泡混凝土边框部位的发泡混凝土。
第三步：浇筑配置好的外页发泡混凝土，振捣密实并按照外页发泡混凝土厚 度抹平面层，铺设内置保温层于外页发泡混凝土面层上，在内置保温层四周浇筑 发泡混凝土边框；
第四步：铺设内页正交钢筋网，浇筑墙板内页发泡混凝土，并预留出螺栓连 接凹槽，墙板养护；
第五步：在轻钢框架柱与轻钢框架梁组成的轻钢框架结构上焊接连接角钢， 将复合墙嵌入轻钢框架，复合墙上的预埋螺栓穿过连接角钢上的螺栓孔，拧紧螺 母；
第六步：使用填充材料对装配后的螺栓连接凹槽进行填充，完成节点连接， 形成装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点。
以上所述仅为本发明的一个具体实施案例，但本发明的应用不限于此。在本 发明实施过程中所列举的各构件尺寸及材料的选取均可根据实际需要来选择运 用，在此不再一一列举。
Claims (9)
1.装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于：包括外页发泡混凝土(1)、内置保温层(2)、内页发泡混凝土(3)、发泡混凝土边框(4)、外页正交钢筋网(5)、边框钢筋网(6)、内页正交钢筋网(7)、预埋螺栓(8)、螺栓连接凹槽(9)、连接角钢(10)、钢管混凝土柱(11)和工字钢梁(12)；布置在外页发泡混凝土(1)中部的外页正交钢筋网(5)，在发泡混凝土边框(4)位置布置边框钢筋网(6)及预埋螺栓(8)，浇筑外页发泡混凝土(1)，将内置保温层(2)置于外页发泡混凝土(1)上层，在内置保温层(2)四周浇筑发泡混凝土边框(4)，布置在内页发泡混凝土(3)中部的内页正交钢筋网(7)，浇筑内页发泡混凝土(3)，浇筑时在复合墙预埋螺栓(8)位置处预留螺栓连接凹槽(9)，墙板养护形成装配式内置保温层发泡混凝土复合墙；在轻钢框架柱(11)、轻钢框架梁(12)上焊接带有预留螺栓孔的连接角钢(10)，装配时，复合墙上的预埋螺栓(8)穿过连接角钢(10)上的螺栓孔，与轻钢框架连接，形成了装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点。
2.根据权利要求1所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于：所述外页发泡混凝土(1)及内页发泡混凝土(3)浇筑厚度不少于40mm，发泡混凝土边框(4)浇筑宽度不少于80mm。
3.根据权利要求1所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于：所述的内置保温层(2)采用保温隔热材料。
4.根据权利要求1所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于：所述的外页正交钢筋网(5)及内页正交钢筋网(7)所用钢筋直径不小于4mm，配筋间距不小于50mm，钢筋垂直布置形成正交钢筋网片，分别在外页发泡混凝土(1)、内页发泡混凝土(3)中单片铺设。
5.根据权利要求1所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于：所述的边框钢筋网(6)由竖向钢筋及水平钢筋正交形成，竖向钢筋直径不小于3mm，数量不少于2根同时配筋间距不大于40mm，水平钢筋直径不大于竖向钢筋直径，间距为不小于40mm。
6.根据权利要求1所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于：所述的预埋螺栓(8)规格不小于M14，复合墙与轻钢框架柱(11)每条连接边上的连接螺栓数量不少于3个；预埋螺栓(8)一部分浇筑在发泡混凝土边框(4)内，剩余部分螺杆裸露在螺栓连接凹槽(9)内，以便墙板装配时与轻钢框架柱(11)上的连接角钢(10)螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于：所述的螺栓连接凹槽(9)为矩形凹槽，底面不低于内置保温层(2)上表面，凹槽各矩形面边长不少于50mm；螺栓连接凹槽(9)沿复合墙四边布置在在预埋螺栓(8)对应位置，使预埋螺栓(8)螺杆末端可以露出发泡混凝土进行墙与框架的节点连接，而不突出墙板平面；墙体完成装配后，螺栓连接凹槽(9)处使用建筑填充材料进行填充。
8.根据权利要求1所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于：所述的连接角钢(10)厚度不小于4mm，与墙板连接一端的尺寸小于螺栓连接凹槽(9)底面尺寸，以防装配节点出现冲突；连接角钢(10)上加工有对应预埋螺栓(8)孔径的螺栓孔，复合墙装配前，焊接在轻钢框架柱(11)、轻钢框架梁(12)上。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点，其特征在于，其制作方法如下：
第一步：根据墙板尺寸，制作浇筑墙板构件所需的模板，在模板内定位并布置外页正交钢筋网、边框钢筋网及预埋螺栓；
第二步：配置内外页发泡混凝土及发泡混凝土边框部位的发泡混凝土；
第三步：浇筑配置好的外页发泡混凝土，振捣密实并按照外页发泡混凝土厚度抹平面层，铺设内置保温层于外页发泡混凝土面层上，在内置保温层四周浇筑发泡混凝土边框；
第四步：铺设内页正交钢筋网，浇筑墙板内页发泡混凝土，并预留出螺栓连接凹槽，墙板养护；
第五步：在轻钢框架梁柱上焊接连接角钢，将复合墙嵌入轻钢框架，复合墙上的预埋螺栓穿过连接角钢上的螺栓孔，拧紧螺母；
第六步：使用填充材料对装配后的螺栓连接凹槽进行填充，完成节点连接，形成装配式内置保温层发泡混凝土复合墙-轻钢框架连接节点。
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