CN110206138A - 墙体模块与角柱的连接节点结构及装配式建筑 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种墙体模块与角柱的连接节点结构及装配式建筑，该结构适用于三墙两空式装配式建筑墙体体系，满足该体系对相应性能和功能的要求；角柱采用H型钢型材；墙体模块的框架体包括左右两侧的框架竖梁；框架竖梁整体呈异型C型结构，包括一体成型的位于中部的呈匚型的竖梁部和两侧的对接部；每个对接部包括第三板面和在第三板面的外侧端弯折向垂直并远离第一板面的方向延伸的第四板面；两个第四板面之间形成框架竖梁的开口；角柱在翼板侧和开口侧各连接一墙体模块，翼板侧的墙体模块的框架竖梁的开口正对翼板并将其容纳进开口内，并通过自攻螺钉，将框架竖梁的第三板面与翼板紧固连接；开口侧的墙体模块配合角柱连接件与角柱紧固相连。
Description
技术领域
本发明属于装配式建筑领域，尤其是涉及一种现场无需浇注模块化、标准化的绿色装配式建筑的墙体体系下的相应结构内容。
背景技术
由预制部品部件在工地装配而成的建筑，称为装配式建筑。大量的建筑构件由车间生产加工完成，构件种类主要有：外墙板、内墙板、墙体模块、横梁、墙柱、角柱、楼梯、地板等。装配式建筑的墙体体系主要包括：墙体模块的结构、相邻两个墙体模块之间的连接节点结构、墙体模块与横梁之间的连接节点结构、墙体模块和立柱之间的连接节点结构、墙体模块和角柱之间的连接节点结构等结构内容，而这些结构内容的设计则往往基于一种核心设计概念而成，方能形成体系。
申请人提出了三墙两空式墙体体系概念，该体系的核心设计概念是三墙两空，其三墙指的是外墙板、墙体模块和内墙板，两空则指的是通道方向为垂直方向的外侧通道空间和内侧通道空间；外侧通道空间是由外墙板与墙体模块通过相应的墙板安装部件形成间隙并由三者包围而成的空间通道；同理，内侧通道空间则是由内墙板与墙体模块通过相应的墙板安装部件形成间隙并由三者包围而成的空间通道。该体系最重要的益处是：外侧通道空间可容纳安装比如排雨水的管道及其他管道或线路，内侧通道空间可容纳安装比如电线、线缆及其他管道或线路；甚至可直接利用通道空间作为空气循环的通风管道，既不破坏整体装修美感，又充分利用了空间，还附带提供了墙体的除湿性能；且还能利用通道空间形成的空气层，提升建筑整体的保温性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种墙体模块与角柱的连接节点结构所述角柱采用H型钢型材，其包括一体成型的两个翼板和连接两翼板的腹板；具备安装基础的侧面为其翼板；
所述墙体模块包括框架体，所述框架体包括左右两侧的框架竖梁；所述框架竖梁整体呈异型C型结构，其横截面形状包括一体成型的位于中部的呈匚型的竖梁部和两侧的对接部；竖梁部由中间的第一板面和两侧与之垂直同向延伸的第二板面组成；每个对接部包括由第二板面顶端向外折弯90度的第三板面，和在第三板面的外侧端弯折向垂直并远离第一板面的方向延伸的第四板面；两个第四板面之间形成框架竖梁的开口；
角柱在翼板侧和开口侧各连接一墙体模块，
翼板侧的墙体模块的框架竖梁的开口正对翼板并将其容纳进开口内，并通过自攻螺钉，将框架竖梁的第三板面与翼板紧固连接；
开口侧的墙体模块配合角柱连接件与角柱紧固相连。
所述角柱连接件包括第一角柱连接件和第三角柱连接件；
第一角柱连接件为L型件；
第三角柱连接件为一体成型首尾相连依次逆时针弯折90度而成的第一边、第二边、第三边和第四边，第一边的长度满足当第四边贴抵H型钢的腹板时，第二边的表面与翼板对应端在同一平面；
开口侧的翼板和腹板所围成的一凹槽内放置第三角柱连接件，第三角柱连接件的第四边贴抵腹板，第一边贴抵翼板；竖直侧的墙体模块的框架竖梁的其中一侧的对接部去除掉第四板面，由第三板面贴抵第三角柱连接件的第二边，并由自攻螺钉将两者紧固连接；另一侧的对接部的第三板面在临近与第二板面的端部处与H型钢的翼板端部贴抵，第四板面与翼板之间放置有第一角柱连接件，L型的第一角柱连接件的一边贴抵翼板，并由自攻螺钉将两者紧固连接，另一边贴抵第三板面，并由自攻螺钉将两者紧固连接。
第一边和第四边之间形成开口，且第一边的长度小于第三边，第四边的长度小于第二边。
还包括第二角柱连接件，其为匚型件；H型钢第四个角落处的翼板端部内侧贴抵第二角柱连接件的匚型槽一侧侧板的内表面，并由自攻螺钉将两者紧固连接。
框架竖梁与角柱之间还设有密封条。
每个墙体模块的框架竖梁的呈匚型的竖梁部的所包围的空间填充有保温材料，并由胶条面封闭竖梁部的匚型的开口，胶条面同时也覆盖开口两侧的第三板面。
所述框架体还包括上下两端的双层框架横梁组；
每组双层框架横梁组包括沿垂直方向分列两层且相互平行并留有间隙的外层框架横梁和内层框架横梁，两个外层框架横梁位于框架体的最外两端；框架竖梁的第一板面分别与外层框架横梁和内层框架横梁通过焊接固定一体；
两框架竖梁之间焊接固定有若干根框架加强筋；
框架竖梁与内层框架横梁、框架加强筋所围成的空间中填充保温材料从而形成保温层并分别由室内面的防火面板和室外面的防火面板覆盖保温层的室内外两侧。
第四板面的顶端还设有斜向向内弯折的第五斜边。
所述框架体的各组成部件材质为镀锌板。
本发明还提出一种装配式建筑，采用如上所述的墙体模块与角柱的连接节点结构。
本发明的墙体模块与角柱的连接节点结构，适用于三墙两空式装配式建筑墙体体系，满足该体系对相应性能和功能的要求。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1a、图1b、图1c为墙体模块的框架体的俯视、主视和侧视示意图；而又因为侧视只能看到框架体的框架竖梁1，故图1c也可视为框架竖梁1的正投影视图；
图1d是框架体的立体示意图；图1e框架体安装防火面板的立体示意图，图中D为室内面的防火面板；
图1f为框架体相应空间填充保温材料的示意图；
图2a和图2b分别为框架竖梁1的立体示意图和截面示意图；
图3a和图3b分别为所述C型钢的截面和立体示意图；
图4a和图4b为墙体模块之间连接的连接结构的示意图；
图5为墙体模块与主梁连接结构的示意图；
图6a和图6b分别为墙体模块与H型钢立柱的连接结构的两种实施例示意图；
图7a和图7b为H型钢立柱的立体示意图和截面图；
图8a为角柱与墙体模块之间的连接结构的一种实施例的示意图；
图8b至图8d分别为角柱第一、第二、第三连接件的截面示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，通常情况下，“前”是指建筑物的外侧方向或者称之为室外方向，“后”是指建筑物的内侧方向或者称之为室内方向。另外，关于零部件中，在安装于结构躯体的状态下，使用了“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”、“垂直”等表述。
本发明提出了基于三墙两空式墙体体系下的相应的结构内容，下面将参考附图并结合实施例来详细说明：
首先介绍墙体模块：其主要由框架体、室内面的防火面板、室外面的防火面板、呼吸纸组成；墙体模块上下对称、左右对称、分室内室外面；
如图1a至图1d所示，框架体包括左右两侧的框架竖梁1，和上下两端的双层框架横梁组，每组双层框架横梁组包括沿垂直方向分列两层且相互平行并留有间隙的外层框架横梁2和内层框架横梁3，两个外层框架横梁2位于框架体的最外两端；同组的外层框架横梁2和内层框架横梁3之间留有间隙，是用于方便安装工具伸入其中进行操作；框架竖梁1分别与外层框架横梁2和内层框架横梁3通过焊接固定一体形成框架体；两框架竖梁1之间还焊接固定有若干根框架加强筋4；
优选的，框架加强筋4的安装方式为有条件的首尾相接，该条件为：
1、相邻的两个框架加强筋的首尾相接处留有空隙，空隙大于5mm，小于10mm，在保证整体强度的基础上也能便于焊接；
2、相邻的两个框架加强筋呈一定夹角，夹角大于45度，小于120度，这样排列的意义在于使墙体模块内部形成多个三角支撑，增加墙体模块的整体强度。
优选的，框架体的各组成部件均为镀锌板，为满足墙体模块与建筑的上、下主梁的连接强度，其中位于上、下最两端的外层框架横梁采用厚度为3mm的镀锌板制作，其余框架组件(框架竖梁、框架加强筋、内层框架横梁)均由厚度L1为1.5mm的镀锌板制作。
框架竖梁对称位于框架体左右两侧，是墙体模块的主要受力柱；
框架竖梁整体呈异型C型结构，其横截面形状包括一体成型的位于中部的呈匚型的竖梁部和两侧的对接部，竖梁部由中间的第一板面101和两侧与之垂直同向延伸的第二板面102组成；每个对接部包括由第二板面102顶端向外折弯90度的第三板面103，和在第三板面103的外侧端弯折向垂直并远离第一板面的方向延伸的第四板面104；优选的，第四板面104的顶端还设有斜向向内弯折的第五斜边1041；
第一板面101作为与外层框架横梁2和内层框架横梁3以及框架加强筋的焊接面；优选的，在第三板面长度方向两端端处还各开有一用于将墙体模块吊装的吊装孔1011，进一步，每个吊装孔开设位置介于同组的外层框架横梁2和内层框架横梁3之间的位置处；
第三板面103上均布开有连接通孔1031，用于墙体模块与墙体模块之间连接，第三板面103也可作为墙体模块与立柱、角柱连接的连接面之一，第四板面104为墙体模块与内、外墙板挂件连接的连接面；第五斜边1041为当两个墙体模块相连时，此斜边可以有效卡住固定连接处的硬质保温条；
如图3a所示，外层框架横梁2、内层框架横梁3、框架加强筋4均可采用横截面形状呈C型的C型钢；B、C所指示面用于加强零件的钢性，使之不易变形；采用C型钢为保证强度和焊接面积；
如图3b和图1d所示，外层框架横梁2的C型钢的开口朝内，与开口所在面相对的板面(如图3a中的A所指示的板面)即作为整个框架体的上、下端面的板面上开设有若干连接孔201，用于通过紧固件连接对应的上、下主梁。
参照图1f，由框架竖梁1与内层框架横梁3、框架加强筋4所围成的空间中填充保温材料40从而形成保温层，保温材料可为防火挤塑板、岩棉、阻燃聚苯等的一种或几种混合；且内层框架横梁3、框架加强筋4的C型钢的开口还有利于将其内部填充保温材料。
墙体模块面向室内和室外的表面(即室内面、室外面)分别用自攻钉固定硬质防火面板，图1e示出了室内面的防火面板安装状态，室内面的防火面板D的宽度为两侧框架竖梁的第一板面之间的距离减1mm，防止防火面板放不进去以及消除板材热胀冷缩对钢结构框架的影响；室内面的防火面板的长度为上、下两个内层框架横梁开口所在面相对的板面之间的距离，室内面的防火面板的长度方向上的两端截止至贴覆上、下两个内层框架横梁的侧面(图3中B所指示面)；室外面的防火面板D’(见图5)的宽度与室内面的防火面板的宽度一致，长度为整个框架体的上、下端面之间的距离，即室外面的防火面板贴覆整个框架体的室外面。防火面板与墙体模块的框架体的接触面为框架竖梁的第二板面和框架加强筋的侧面，且接触面之间贴有厚度为0.5mm的胶条。优选的，室外面的防火面板D’面向室外的一面还贴有呼吸纸。
另外，防火面板的厚度是小于第三板面103的宽度的，故而，形成对接部大部分相对防火面板是凸出于防火面板外表面的；
由于墙体模块采用上述的框架体的结构，因此，大大增强了墙体模块和由该墙体模块组成的墙体的牢固度和承重性能，相应墙体甚至可实现剪力墙的相应功能。
接下来，介绍墙体模块与墙体模块之间的连接结构：
图4a和图4b分别为墙体模块与墙体模块连接结构的俯视或仰视状态爆炸图和组装状态示意图，如图所示，相邻两个墙体模块的框架竖梁的开口相互正对，对接部所包围的空间内填充有保温材料42，每同一侧的对接部的两第三板面穿设一双头螺杆421，配合螺母旋紧，完成两个墙体模块之间的连接；所优选的，每个墙体模块的框架竖梁的呈匚型的竖梁部的所包围的空间填充了保温材料41，并由胶条面410封闭竖梁部的匚型的开口，胶条面410同时也覆盖开口两侧的第三板面103；
两个对接部对接形成凸出于墙体的凸出部，第四板面104充当凸出部提供给外墙板、内墙板的安装基础，或者是用于安装外墙板、内墙板的安装构件的安装基础。
依靠上述连接结构，墙体模块与墙体模块依次拼接形成墙体。
接下来，结合图5，介绍墙体模块与主梁之间的连接结构：
如图3b和图1d所示，墙体模块上、下端的端面即外层框架横梁2的C型钢的与开口所在面相对的板面(如图3a中的A所指示的板面)，其上开设有若干连接孔201，用于通过紧固螺栓连接对应的上、下主梁，上、下主梁可采用同样结构的型钢，例如横截面为C型的型钢，而墙体模块对应端面与主梁之间的连接结构相同，故以墙体模块与下主梁之间的连接结构为例，如图5所示，下主梁5对应侧(上端侧)与墙体模块下端的外层框架横梁2的C型钢的与开口所在面相对的板面抵贴，紧固螺栓502依次穿过外层框架横梁和下主梁上的连接孔并配合螺母旋紧紧固；图5中，600为地板，700为次梁，主梁5与次梁6之间通过焊接固定。
接下来，介绍墙体模块与立柱(墙柱、角柱)之间的连接结构：
这里的墙柱和角柱都是属于房屋的立柱，立柱与主梁垂直固接，根据所处房屋的位置不同而定义，角柱是位于房屋整体的角落处的立柱，其连接两面相互垂直的墙体；墙柱则是位于房屋的同一平面的左、右侧墙体之中的，如图6a所示情形，也可以是如图6b所示的除了左右两侧外，还有分隔室内空间的第三堵墙体的情形；
墙柱、角柱可采用横截面为封闭的方形的方型钢，也可采用如图7a和图7b所示的H型钢，H型钢包括一体成型的两翼板62和连接两翼板的腹板61，角柱两端各焊接有一角柱连接板63，角柱连接板63上以腹板61为中心对称开设有若干(图中左右各为两个)个连接孔631用于与主梁固接；角柱采用H型钢的结构既满足了抗弯、抗剪需求，也满足了强柱弱梁的抗震需要，并且H型钢作为角柱使用相比封闭式的方型钢的回声大为降低，隔音方面效果更为理想；
如图6a和图6b所示，本墙体模块与墙柱之间的连接结构为：墙体模块的框架竖梁1的开口正对墙柱一侧并将其容纳进开口内，并通过自攻螺钉64，将框架竖梁1的第三板面103和或第四板面104与墙柱具有安装基础的侧面紧固连接；
方型钢的任何一个侧面均具有安装基础；而在图6a和图6b两种情形中，H型钢的立柱的具备安装基础的侧面为其翼板，图6a的情形中，框架竖梁1的第四板面104与H型钢立柱的翼板62通过自攻螺钉64紧固连接；图6b的情形中，第三堵墙的墙体模块的框架竖梁1是通过第三板面由自攻螺钉64穿过后与H型钢立柱的翼板62紧固连接的。优选的，框架竖梁与墙柱之间还设有密封条，自攻螺钉穿过密封条，增强密封性能和密封可靠性。
接下来，介绍墙体模块与角柱之间的连接结构：
所述角柱采用H型钢型材，一种实施例的连接结构可如图6b，去除掉左、右侧的其中一侧的墙体模块即可，此处不再赘述；
另一种结构如图8a所示，相互垂直的两侧的墙体模块中，其中如图中竖直一侧的墙体模块因一些原因需向室方向外平移一部分，因此需要配合一些角柱连接件固定在角柱上并为框架竖梁的第三板面、第四板面提供安装基础，相应的角柱连接件如图8a至图8d所示，包括第一角柱连接件71、第二角柱连接件72和第三角柱连接件73；
第一角柱连接件71为L型件；
第二角柱连接件72为匚型件；
第三角柱连接件73为一体成型首尾相连依次逆时针弯折90度而成的第一边731、第二边732、第三边733和第四边734，第一边的长度满足当第四边贴抵H型钢的腹板时，第二边的表面与翼板对应端在同一平面，第一边731和第四边734之间形成开口，且第一边731的长度小于第三边733，第四边734的长度小于第二边732，以便错开腹板与翼板之间的倒角区域，并方便安装操作；
如图8a，其中一墙体模块的框架竖梁1的开口正对角柱的一翼板，且其第三板面贴抵该翼板表面，第三板面通过自攻螺钉64与翼板紧固连接；H型钢由翼板和腹板所围成的一个凹槽内放置有第三角柱连接件73，第三角柱连接件73的第四边734贴抵H型钢的腹板，第一边731贴抵翼板；竖直侧的墙体模块的框架竖梁的其中一侧的对接部去除掉第四板面，由第三板面103贴抵第三角柱连接件73的第二边732，并由自攻螺钉83将两者紧固连接；另一侧的对接部的第三板面在临近与第二板面的端部处与H型钢的翼板端部贴抵，第四板面与翼板之间放置有第一角柱连接件71，L型的第一角柱连接件71的一边(图中的竖边)贴抵翼板，并由自攻螺钉711将两者紧固连接；L型的第一角柱连接件71的另一边(图中的横边)贴抵第三板面，并由自攻螺钉81将两者紧固连接；为形成完整的四方形的四角，H型钢第四个角落处的翼板端部内侧贴抵第二角柱连接件的匚型槽一侧侧板721的内表面，并由自攻螺钉82将两者紧固连接。从而为其他构件提供了完整的四方形的四个角落的安装基础。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，
所述角柱采用H型钢型材，其包括一体成型的两个翼板和连接两翼板的腹板；
所述墙体模块包括框架体，所述框架体包括左右两侧的框架竖梁；所述框架竖梁整体呈异型C型结构，其横截面形状包括一体成型的位于中部的呈匚型的竖梁部和两侧的对接部；竖梁部由中间的第一板面和两侧与之垂直同向延伸的第二板面组成；每个对接部包括由第二板面顶端向外折弯90度的第三板面，和在第三板面的外侧端弯折向垂直并远离第一板面的方向延伸的第四板面；两个第四板面之间形成框架竖梁的开口；
角柱在翼板侧和开口侧各连接一墙体模块，
翼板侧的墙体模块的框架竖梁的开口正对翼板并将其容纳进开口内，并通过自攻螺钉，将框架竖梁的第三板面与翼板紧固连接；
开口侧的墙体模块配合角柱连接件与角柱紧固相连。
2.根据权利要求1所述的墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，所述角柱连接件包括第一角柱连接件和第三角柱连接件；
第一角柱连接件为L型件；
第三角柱连接件为一体成型首尾相连依次逆时针弯折90度而成的第一边、第二边、第三边和第四边，第一边的长度满足当第四边贴抵H型钢的腹板时，第二边的表面与翼板对应端在同一平面；
开口侧的翼板和腹板所围成的一凹槽内放置第三角柱连接件，第三角柱连接件的第四边贴抵腹板，第一边贴抵翼板；竖直侧的墙体模块的框架竖梁的其中一侧的对接部去除掉第四板面，由第三板面贴抵第三角柱连接件的第二边，并由自攻螺钉将两者紧固连接；另一侧的对接部的第三板面在临近与第二板面的端部处与H型钢的翼板端部贴抵，第四板面与翼板之间放置有第一角柱连接件，L型的第一角柱连接件的一边贴抵翼板，并由自攻螺钉将两者紧固连接，另一边贴抵第三板面，并由自攻螺钉将两者紧固连接。
3.根据权利要求2所述的墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，第一边和第四边之间形成开口，且第一边的长度小于第三边，第四边的长度小于第二边。
4.根据权利要求1所述的墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，还包括第二角柱连接件，其为匚型件；H型钢第四个角落处的翼板端部内侧贴抵第二角柱连接件的匚型槽一侧侧板的内表面，并由自攻螺钉将两者紧固连接。
5.根据权利要求1所述的墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，框架竖梁与角柱之间还设有密封条。
6.根据权利要求1所述的墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，每个墙体模块的框架竖梁的呈匚型的竖梁部的所包围的空间填充有保温材料，并由胶条面封闭竖梁部的匚型的开口，胶条面同时也覆盖开口两侧的第三板面。
7.根据权利要求1所述的墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，所述框架体还包括上下两端的双层框架横梁组；
每组双层框架横梁组包括沿垂直方向分列两层且相互平行并留有间隙的外层框架横梁和内层框架横梁，两个外层框架横梁位于框架体的最外两端；框架竖梁的第一板面分别与外层框架横梁和内层框架横梁通过焊接固定一体；
两框架竖梁之间焊接固定有若干根框架加强筋；
框架竖梁与内层框架横梁、框架加强筋所围成的空间中填充保温材料从而形成保温层并分别由室内面的防火面板和室外面的防火面板覆盖保温层的室内外两侧。
8.根据权利要求1所述的墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，第四板面的顶端还设有斜向向内弯折的第五斜边。
9.根据权利要求1所述的墙体模块与角柱的连接节点结构，其特征在于，所述框架体的各组成部件材质为镀锌板。
10.一种装配式建筑，采用如权利要求1至9任意一项所述的墙体模块与角柱的连接节点结构。
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