CN109898712B - 预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构及方法，连接结构包括第一矩形钢板、角钢、高强螺栓、方钢管、第二矩形钢板及膨胀螺栓；钢框架下方外墙板依次通过膨胀螺栓、角钢、高强螺栓及第一矩形钢板与钢框架固连；钢框架上方外墙板依次通过膨胀螺栓、第二矩形钢板及方钢管与钢框架固连。方法为：将角钢与外墙板贴合且螺孔对齐，使第一矩形钢板无孔侧与钢框架贴合，将角钢与外墙板用膨胀螺栓固连，将第一矩形钢板焊接到钢框架上；将第二矩形钢板与外墙板贴合且螺孔对齐，使方钢管自由端与钢框架贴合，将第二矩形钢板与外墙板用膨胀螺栓固连，将方钢管焊接到钢框架上。中小地震时外墙板与钢框架无相对位移，大地震时产生相对滑动以协调变形。

Description

预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构及方法

技术领域

本发明属于钢结构装配式建筑技术领域，特别是涉及一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构及方法。

背景技术

预制混凝土夹芯保温外墙板是集承重、围护、保温、防水、防火等功能于一体的装配式建筑的预制构件，一旦预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构不合适，当遇到地震发生时，地震力作用下会导致预制混凝土夹芯保温外墙板损坏和变形等，其抗震性能不佳，地震力作用后也容易引发二次灾难。因此，在我国采用预制混凝土夹芯保温外墙板作为外墙的钢结构装配式建筑并不多。

对于已经采用了预制混凝土夹芯保温外墙板作为外墙的钢结构装配式建筑来说，外墙板与钢框架之间通常采用勾头螺栓作为连接件，需要先在外墙板上开洞，然后将勾头螺栓贯穿外墙板上的开洞，再将勾头螺栓与钢框架进行焊接，如此连接结构，则需要对现场的每一块外墙板进行开洞作业，同时对每一根勾头螺栓与钢框架进行焊接作业，从而导致施工过程较为繁复，会拖慢施工进度，从而导致施工周期被延长；另外，由于勾头螺栓以贯穿外墙板的方式进行连接，导致冷热桥效应也难以避免。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构及方法，在面对中小地震时，可以保证外墙板与钢框架之间不发生相对位移，外墙板能够提供一定的刚度，减小地震力对钢框架的响应；在面对罕遇大地震时，外墙板与钢框架之间的焊接部分会失效，以使外墙板与钢框架之间发生相对滑动，以协调外墙板与钢框架之间的变形，使抗震性能得到有效提高；其在安装阶段，免去了外墙板在现场的开洞步骤，有效简化了施工过程，保证施工进度和施工周期，同时可以避免冷热桥效应。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构，包括第一矩形钢板、角钢、高强螺栓、方钢管、第二矩形钢板及膨胀螺栓；在所述第一矩形钢板上开设有第一长条孔；在所述角钢的一条支臂上开设有第一圆孔，在角钢的另一条支臂上开设有第二长条孔；所述第一矩形钢板的无孔侧通过焊接方式与钢框架相固连，所述角钢上设有第一圆孔的支臂搭接在第一矩形钢板的有孔侧，且第一圆孔与第一长条孔正对，在第一圆孔与第一长条孔中穿装固定有一根高强螺栓，且角钢两端与第一矩形钢板焊接相连；在位于钢框架下方的预制混凝土夹芯保温外墙板上开设有第一膨胀螺栓预留孔；所述角钢上设有第二长条孔的支臂与预制混凝土夹芯保温外墙板内表面紧密贴合，且第二长条孔与第一膨胀螺栓预留孔正对，在第二长条孔与第一膨胀螺栓预留孔中穿装固定有一根膨胀螺栓；在所述第二矩形钢板上开设有第二圆孔和第三长条孔；所述方钢管一端与第二矩形钢板的无孔部位通过焊接方式相固连，方钢管另一端与钢框架通过焊接方式相固连；在位于钢框架上方的预制混凝土夹芯保温外墙板上开设有第二膨胀螺栓预留孔和第三膨胀螺栓预留孔；所述第二矩形钢板与预制混凝土夹芯保温外墙板内表面紧密贴合，且第二圆孔与第二膨胀螺栓预留孔正对，第三长条孔与第三膨胀螺栓预留孔正对；在所述第二圆孔与第二膨胀螺栓预留孔中穿装固定有一根膨胀螺栓，在第三长条孔与第三膨胀螺栓预留孔中穿装固定有一根膨胀螺栓。

所述角钢两端与第一矩形钢板的焊接方式采用工厂预先焊接方式，且第一圆孔与第一长条孔中高强螺栓的装配方式采用工厂预先装配方式。

所述方钢管一端与第二矩形钢板无孔部位的焊接方式采用工厂预先焊接方式。

所述预制混凝土夹芯保温外墙板上的第一膨胀螺栓预留孔、第二膨胀螺栓预留孔和第三膨胀螺栓预留孔均采用工厂预先加工模式。

位于所述钢框架上方的预制混凝土夹芯保温外墙板与位于钢框架下方的预制混凝土夹芯保温外墙板之间的接缝处填充有聚酯氨保温胶。

一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接方法，采用了所述的预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构，步骤为：

对于钢框架与其下方的预制混凝土夹芯保温外墙板的连接，首先将角钢上设有第二长条孔的支臂紧密贴合到预制混凝土夹芯保温外墙板内表面，并使第二长条孔的中间部位与第一膨胀螺栓预留孔进行对齐，同时使第一矩形钢板的无孔侧与钢框架底部贴合到一起，然后利用一根膨胀螺栓将角钢固定到预制混凝土夹芯保温外墙板上，再通过三面围焊的方式将第一矩形钢板与钢框架焊接到一起；

对于钢框架与其上方的预制混凝土夹芯保温外墙板的连接，首先将第二矩形钢板紧密贴合预制混凝土夹芯保温外墙板内表面，并使第二圆孔与第二膨胀螺栓预留孔进行对齐，使第三长条孔的中间部位与第三膨胀螺栓预留孔进行对齐，同时使方钢管的自由端与钢框架顶部贴合到一起，然后利用两根膨胀螺栓将第二矩形钢板固定到预制混凝土夹芯保温外墙板上，再通过四面围焊的方式将方钢管与钢框架焊接到一起。

本发明的有益效果：

本发明的预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构及方法，在面对中小地震时，可以保证外墙板与钢框架之间不发生相对位移，外墙板能够提供一定的刚度，减小地震力对钢框架的响应；在面对罕遇大地震时，外墙板与钢框架之间的焊接部分会失效，以使外墙板与钢框架之间发生相对滑动，以协调外墙板与钢框架之间的变形，使抗震性能得到有效提高；其在安装阶段，免去了外墙板在现场的开洞步骤，有效简化了施工过程，保证施工进度和施工周期，同时可以避免冷热桥效应。

附图说明

图1为本发明的一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构的立体图；

图2为本发明的一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构的侧视图；

图3为第一矩形钢板的结构示意图；

图4为角钢的结构示意图；

图5为方钢管的结构示意图；

图6为第二矩形钢板的结构示意图；

图7为高强螺栓的结构示意图；

图8为膨胀螺栓的结构示意图；

图9为预制混凝土夹芯保温外墙板的结构示意图；

图10为面对中小地震时预制混凝土夹芯保温外墙板的变形图；

图11为面对罕遇大地震时预制混凝土夹芯保温外墙板的变形图；

图中，1—第一矩形钢板，1.1—第一长条孔，2—角钢，2.1—第一圆孔，2.2—第二长条孔，3—高强螺栓，4—方钢管，5—第二矩形钢板，5.1—第二圆孔，5.2—第三长条孔，6—膨胀螺栓，7—钢框架，8—预制混凝土夹芯保温外墙板，8.1—第一膨胀螺栓预留孔，8.2—第二膨胀螺栓预留孔，8.3—第三膨胀螺栓预留孔，9—聚酯氨保温胶。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～9所示，一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构，包括第一矩形钢板1、角钢2、高强螺栓3、方钢管4、第二矩形钢板5及膨胀螺栓6；在所述第一矩形钢板1上开设有第一长条孔1.1；在所述角钢2的一条支臂上开设有第一圆孔2.1，在角钢2的另一条支臂上开设有第二长条孔2.2；所述第一矩形钢板1的无孔侧通过焊接方式与钢框架7相固连，所述角钢2上设有第一圆孔2.1的支臂搭接在第一矩形钢板1的有孔侧，且第一圆孔2.1与第一长条孔1.1正对，在第一圆孔2.1与第一长条孔1.1中穿装固定有一根高强螺栓3，且角钢2两端与第一矩形钢板1焊接相连；在位于钢框架7下方的预制混凝土夹芯保温外墙板8上开设有第一膨胀螺栓预留孔8.1；所述角钢2上设有第二长条孔2.2的支臂与预制混凝土夹芯保温外墙板8内表面紧密贴合，且第二长条孔2.2与第一膨胀螺栓预留孔8.1正对，在第二长条孔2.2与第一膨胀螺栓预留孔8.1中穿装固定有一根膨胀螺栓6；在所述第二矩形钢板5上开设有第二圆孔5.1和第三长条孔5.2；所述方钢管4一端与第二矩形钢板5的无孔部位通过焊接方式相固连，方钢管4另一端与钢框架7通过焊接方式相固连；在位于钢框架7上方的预制混凝土夹芯保温外墙板8上开设有第二膨胀螺栓预留孔8.2和第三膨胀螺栓预留孔8.3；所述第二矩形钢板5与预制混凝土夹芯保温外墙板8内表面紧密贴合，且第二圆孔5.1与第二膨胀螺栓预留孔8.2正对，第三长条孔5.2与第三膨胀螺栓预留孔8.3正对；在所述第二圆孔5.1与第二膨胀螺栓预留孔8.2中穿装固定有一根膨胀螺栓6，在第三长条孔5.2与第三膨胀螺栓预留孔8.3中穿装固定有一根膨胀螺栓6。

所述角钢2两端与第一矩形钢板1的焊接方式采用工厂预先焊接方式，且第一圆孔2.1与第一长条孔1.1中高强螺栓3的装配方式采用工厂预先装配方式。

所述方钢管4一端与第二矩形钢板5无孔部位的焊接方式采用工厂预先焊接方式。

所述预制混凝土夹芯保温外墙板8上的第一膨胀螺栓预留孔8.1、第二膨胀螺栓预留孔8.2和第三膨胀螺栓预留孔8.3均采用工厂预先加工模式。

位于所述钢框架7上方的预制混凝土夹芯保温外墙板8与位于钢框架7下方的预制混凝土夹芯保温外墙板8之间的接缝处填充有聚酯氨保温胶9。

一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接方法，采用了所述的预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构，步骤为：

对于钢框架7与其下方的预制混凝土夹芯保温外墙板8的连接，首先将角钢2上设有第二长条孔2.2的支臂紧密贴合到预制混凝土夹芯保温外墙板8内表面，并使第二长条孔2.2的中间部位与第一膨胀螺栓预留孔8.1进行对齐，同时使第一矩形钢板1的无孔侧与钢框架7底部贴合到一起，然后利用一根膨胀螺栓6将角钢2固定到预制混凝土夹芯保温外墙板8上，再通过三面围焊的方式将第一矩形钢板1与钢框架7焊接到一起；

对于钢框架7与其上方的预制混凝土夹芯保温外墙板8的连接，首先将第二矩形钢板5紧密贴合预制混凝土夹芯保温外墙板8内表面，并使第二圆孔5.1与第二膨胀螺栓预留孔8.2进行对齐，使第三长条孔5.2的中间部位与第三膨胀螺栓预留孔8.3进行对齐，同时使方钢管4的自由端与钢框架7顶部贴合到一起，然后利用两根膨胀螺栓6将第二矩形钢板5固定到预制混凝土夹芯保温外墙板8上，再通过四面围焊的方式将方钢管4与钢框架7焊接到一起。

本实施例中，钢框架7所示出的形态为工字钢；之所以在第二矩形钢板5上同时开设第二圆孔5.1和第三长条孔5.2，如此则可以通过第三长条孔5.2来吸收施工公差；在中小地震时，预制混凝土夹芯保温外墙板8与钢框架7之间通过本发明的连接结构保证连接稳定性，可以避免预制混凝土夹芯保温外墙板8与钢框架7之间发生位移(如图10所示)；当发生罕遇大地震时，角钢2两端与第一矩形钢板1的焊接点将在地震力作用下断开，此时预制混凝土夹芯保温外墙板8会通过膨胀螺栓6在角钢2的第二长条孔2.2中竖向滑动，同时角钢2通过高强螺栓3在第一矩形钢板1的第一长条孔1.1横向滑动，进而使预制混凝土夹芯保温外墙板8与钢框架7之间产生相对位移(如图11所示)，以协调外墙板与钢框架之间的变形，最终提高抗震性能。

另外，为了保证角钢2两端与第一矩形钢板1的焊接点仅在罕遇大地震时发生断裂，而在中小地震时保证焊点完整，需要在工厂内进行相应的强度试验，进而确定焊接参数。对于方钢管4与第二矩形钢板5之间、第一矩形钢板1与钢框架7之间、方钢管4与第二矩形钢板5之间的焊接强度，并保证在罕遇大地震时焊接位置也不发生断裂，同样需要在工厂内进行相应的强度试验，其焊接位置均采用满焊角焊缝，且焊缝长度和焊脚高度可在实际应用中根据实际情况进行修正。

再有，由于仅在预制混凝土夹芯保温外墙板8内表面开设了膨胀螺栓预留孔，并无贯穿式开洞和贯穿式连接件，仅通过非贯穿式的膨胀螺栓进行连接固定，因此有效避免了冷热桥效应。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构，其特征在于：包括第一矩形钢板、角钢、高强螺栓、方钢管、第二矩形钢板及膨胀螺栓；在所述第一矩形钢板上开设有第一长条孔；在所述角钢的一条支臂上开设有第一圆孔，在角钢的另一条支臂上开设有第二长条孔；所述第一矩形钢板的无孔侧通过焊接方式与钢框架相固连，所述角钢上设有第一圆孔的支臂搭接在第一矩形钢板的有孔侧，且第一圆孔与第一长条孔正对，在第一圆孔与第一长条孔中穿装固定有一根高强螺栓，且角钢两端与第一矩形钢板焊接相连；在位于钢框架下方的预制混凝土夹芯保温外墙板上开设有第一膨胀螺栓预留孔；所述角钢上设有第二长条孔的支臂与预制混凝土夹芯保温外墙板内表面紧密贴合，且第二长条孔与第一膨胀螺栓预留孔正对，在第二长条孔与第一膨胀螺栓预留孔中穿装固定有一根膨胀螺栓；在所述第二矩形钢板上开设有第二圆孔和第三长条孔；所述方钢管一端与第二矩形钢板的无孔部位通过焊接方式相固连，方钢管另一端与钢框架通过焊接方式相固连；在位于钢框架上方的预制混凝土夹芯保温外墙板上开设有第二膨胀螺栓预留孔和第三膨胀螺栓预留孔；所述第二矩形钢板与预制混凝土夹芯保温外墙板内表面紧密贴合，且第二圆孔与第二膨胀螺栓预留孔正对，第三长条孔与第三膨胀螺栓预留孔正对；在所述第二圆孔与第二膨胀螺栓预留孔中穿装固定有一根膨胀螺栓，在第三长条孔与第三膨胀螺栓预留孔中穿装固定有一根膨胀螺栓；所述角钢两端与第一矩形钢板的焊接方式采用工厂预先焊接方式，且第一圆孔与第一长条孔中高强螺栓的装配方式采用工厂预先装配方式；所述方钢管一端与第二矩形钢板无孔部位的焊接方式采用工厂预先焊接方式。

2.根据权利要求1所述的一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构，其特征在于：所述预制混凝土夹芯保温外墙板上的第一膨胀螺栓预留孔、第二膨胀螺栓预留孔和第三膨胀螺栓预留孔均采用工厂预先加工模式。

3.根据权利要求1所述的一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构，其特征在于：位于所述钢框架上方的预制混凝土夹芯保温外墙板与位于钢框架下方的预制混凝土夹芯保温外墙板之间的接缝处填充有聚酯氨保温胶。

4.一种预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接方法，采用了权利要求1所述的预制混凝土夹芯保温外墙板与钢框架的连接结构，其特征在于步骤为：

对于钢框架与其下方的预制混凝土夹芯保温外墙板的连接，首先将角钢上设有第二长条孔的支臂紧密贴合到预制混凝土夹芯保温外墙板内表面，并使第二长条孔的中间部位与第一膨胀螺栓预留孔进行对齐，同时使第一矩形钢板的无孔侧与钢框架底部贴合到一起，然后利用一根膨胀螺栓将角钢固定到预制混凝土夹芯保温外墙板上，再通过三面围焊的方式将第一矩形钢板与钢框架焊接到一起；

对于钢框架与其上方的预制混凝土夹芯保温外墙板的连接，首先将第二矩形钢板紧密贴合预制混凝土夹芯保温外墙板内表面，并使第二圆孔与第二膨胀螺栓预留孔进行对齐，使第三长条孔的中间部位与第三膨胀螺栓预留孔进行对齐，同时使方钢管的自由端与钢框架顶部贴合到一起，然后利用两根膨胀螺栓将第二矩形钢板固定到预制混凝土夹芯保温外墙板上，再通过四面围焊的方式将方钢管与钢框架焊接到一起。