CN110777963A - 轻钢-钢索-小径材-复合板面层t形截面组合墙体及作法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了轻钢‑钢索‑小径材‑复合板面层T形截面组合墙体及作法，属于建筑节能抗震技术领域。轻钢边框中轻钢柱为竖向承重构件，梁柱采用C型钢、U型钢或矩形钢管，梁柱节点焊接。预应力钢索撑斜向交叉布置，与轻钢框架形成轻钢边框预应力柔性支撑桁架结构；小径材拼板起围护作用兼做免拆模板，与轻钢边框连接形成空腔，在空腔中填充发泡聚苯颗粒轻质混凝土，形成保温层；减轻了结构自重，实现轻钢与小径木材的优势组合，使得墙体具有传统建筑风格且抗震性能得到提升。复合面层板贴于小径材拼板外侧，形成轻钢边框‑钢索撑‑小径材拼板‑复合板面层T形截面组合墙体。
Description
技术领域
本发明涉及轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体及作法，属于建筑节能抗震技术领域。
背景技术
目前，我国正面临着城镇化的进程,住宅建设迅速增长,其产生的能耗不断加大,二氧化碳排放量也急剧上升,而现有的住宅结构体系在其“生命周期”内无法满足居住者的对功能的使用的变化和健康舒适度等方面的需求。结合我国气候特点和居住者的生活习惯,研发自重轻、抗风、抗震性能强、施工方便、工期短、对熟练技术工人的依赖小、综合造价低以及满足产业化和可持续发展的抗震节能一体化结构适应国家住宅建筑发展的重大需求。
近年，我国钢铁产能过剩，推行建筑产业结构升级，使用钢材作为建筑材料的轻钢建筑势在必行。轻钢组合住宅节能保温性能好、住宅开发效率高、建筑抗震能力强、大力推行轻钢组合住宅，有利于建筑产业向绿色化、标准化的方向发展，降低我国的建筑能耗、提高建筑质量和建筑行业发展水平、同时有助于消化大量积压的钢铁制品，并且对我国城镇化住宅的改造和推广有积极的推动作用。
针对城镇化住宅中存在的“低技术、高能耗”问题，发展低能耗装配式抗震节能一体化结构受到国家高度重视，社会普遍关注。钢木结构成为研究的热点。所谓钢木结构是指把钢和木通过某种方式结合起来，钢材具有强度高的特性，而木材具有生态特性.钢木结构使得木材在利用上达到相对平衡，不会导致木材的大量滥用。该结构易于组装，拆卸也较方便，能提高建材中木和钢的回收利用率，减少了房屋建材的浪费，具有耐久性好，抗震性强，节能环保等优点，钢木结构住宅是符合我国国情与时代发展趋势的一种新型住宅体系，既有对传统建筑文化传承与发展的历史意义，同时也满足目前地域性居住要求。
发明内容
本发明的目的在于提供操作简单、实用性强、绿色环保、抗震节能等优点的轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体及作法，以期有效解决传统城镇建筑抗震耗能能力低，保温性能差、施工速度慢等问题。符合地域性的要求，实现无污染、无公害、舒适度高的居住环境。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体，包括轻钢框架(1)、加劲肋(2)、预应力钢索撑(3)、紧固件(4)、紧固法兰杆(5)、发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)、小径材竹钉拼接木板(7)、自攻钉(8)和复合面层板(9)。轻钢框架(1)为T形梁柱框架结构，轻钢框架(1)轻钢柱为竖向承重构件，T形梁柱框架结构设置在房屋墙体中间；预应力钢索撑(3)斜向交叉布置，并通过紧固件(4)与焊接在梁柱节点上的加劲肋(2)连接，通过紧固法兰杆(5)紧固后，与轻钢框架(1)形成轻钢边框预应力柔性支撑桁架结构；小径材竹钉拼接木板(7)通过自攻钉(8)与轻钢框架(1)连接形成空腔，在空腔中填充发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)；复合面层板(9)通过粘结胶贴于小径材竹钉拼接木板(7)外侧，形成轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体。
所述轻钢框架(1)为梁柱框架结构，其轻钢柱为竖向承重构件，其梁柱采用C型钢、U型钢或矩形钢管，梁柱节点焊接；C型钢、U型钢及矩形钢管壁厚不小于2mm，外廓尺寸不小于60mm，C型钢和U型钢的开口朝墙体内；轻钢框架(1)梁柱节点处焊接的加劲肋(2)，厚度不小于4mm，形状为三角形、矩形或梯形，加劲肋(2)同时起加强节点和连接预应力钢索撑(3)的作用。
所述预应力钢索撑(3)斜向交叉布置，并通过紧固件(4)与焊接在梁柱节点上的加劲肋(2)连接，紧固法兰杆(5)与预应力钢索撑(3)形成预应力索，与轻钢框架(1)形成轻钢边框预应力柔性支撑桁架，即形成增强抗水平剪力能力的轻钢桁架结构受力体系；紧固法兰杆(5)与预应力钢索撑(3)受拉性能可得到充分发挥，预应力钢索撑(3)具有结构变形后一定的自恢复性能；预应力钢索撑(3)的倾角为45度～60度，预应力钢索撑(3)分为两段，每段钢索的一端穿过加劲肋(2)的圆孔并用紧固件(4)紧固，另一端勾住紧固法兰杆(5)的弯钩并用紧固件(4)紧固。
所述发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)，为轻质保温材料，与预应力钢索撑(3)、轻钢框架(1)及小径材竹钉拼接木板(7)有良好的粘结性能，发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)可无间隙地填充在小径材竹钉拼接木板(7)与轻钢框架(1)形成的空腔中，提高墙体保温性能和钢构件防止锈蚀的耐久性能；当轻钢框架(1)采用矩形钢管时，矩形钢管内侧开直径30mm-50mm的圆孔，发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)在发泡过程中通过圆孔灌注于钢管；同时，轻钢框架(1)和预应力钢索撑(3)，与小径材竹钉拼接木板(7)和发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)形成多重组合墙体，具有围护、保温、承重、抗侧力一体化的优良受力性能和热工性能。
所述小径材竹钉拼接木板(7)作为围护结构兼做免拆模板，通过自攻钉(8)固定在轻钢框架(1)上，小径材竹钉拼接木板(7)具有蒙皮作用，小径材竹钉拼接木板(7)与轻钢框架(1)形成钢木组合结构，协同受力，实现轻钢与小径木材拼接板的受力优势组合；小径材竹钉拼接木板(7)，由工厂加工成长条状小径木材，通过竹钉连接而成，保证长条状小径木材紧密拼接，竹钉牢固连接各条状小径材后形成小径材竹钉拼接木板(7)；小径材竹钉拼接木板(7)内侧每隔100mm-200mm形成一道燕尾槽，有利于与发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)紧密连接。小径木材，一种为森林采伐剩余原木(其长度在2000mm-6000mm、径级在40mm-160mm)，另一种为在木材加工过程中没有达到商品材径级的小型原木。
所述复合面层板(9)通过粘结胶外贴于小径材竹钉拼接木板(7)外侧，复合板面层厚度不小于3mm,起到组合墙体表面美观、平整、牢固的作用；复合面层板(9)采用木质三层板或多层板或生物质复合面层装饰板。
轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体的作法，其特征在于：
第一步：定位并架立轻钢框架，轻钢框架中框架梁与柱在节点位置焊接而成；确定轻钢框架四角加劲肋位置，并对其进行焊接。
第二步：钢索一端穿过加劲肋圆孔并与紧固件紧固，另一端与法兰杆弯钩勾住并用紧固件紧固，之后紧固法兰杆给钢索施加预应力。
第三步：将长条状小径木材用竹钉连接成小径材拼接木板，通过自攻钉固定在轻钢框架上，包裹住轻钢框架。
第四步：在轻钢框架与小径材拼接木板形成的空腔中填充发泡聚苯颗粒轻质混凝土，发泡固结后使轻钢框架与小径材拼接板形成一体化钢-木-轻混凝土组合结构。
第五步：对小径材拼接木板表面进行抛光处理。
第六步：把复合面层板通过木材粘结胶外贴于小径材拼接木板外表面。
本发明公开了轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体及作法，属于建筑节能抗震技术领域。本发明适用于低、多层城镇化住宅体系。轻钢边框中轻钢柱为竖向承重构件，梁柱采用C型钢、U型钢或矩形钢管，梁柱节点焊接。预应力钢索撑斜向交叉布置，与轻钢框架形成轻钢边框预应力柔性支撑桁架结构；小径材拼板起围护作用兼做免拆模板，与轻钢边框连接形成空腔，在空腔中填充发泡聚苯颗粒轻质混凝土，形成保温层；减轻了结构自重，实现轻钢与小径木材的优势组合，使得墙体具有传统建筑风格且抗震性能得到提升。为了保证墙体平整、牢固、美观，复合面层板外贴于小径材拼板外侧，形成轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体。该组合墙体具有围护、保温、承重、抗侧力一体化的优良受力性能和热工性能，符合建筑绿色环保、可持续发展的要求。
与现有技术相比，具有以下优势：
(1)工业化水平高。本发明提出的轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体适用于低、多层建筑。轻钢构件、小径材拼板、复合板为工厂化生产，标准化程度高、现场装配工艺简单、施工工期短，满足可持续发展的需求。
(2)围护、保温、承重、抗侧力一体化。本发明的轻钢边框中轻钢柱为竖向承重构件，预应力钢索撑斜向交叉布置，与轻钢框架形成轻钢边框预应力柔性支撑桁架结构；小径材拼板起围护作用兼做免拆模板，包裹在轻钢边框外侧，与其共同受力，防止轻钢构件生锈和过早屈服失稳。同时与轻钢边框连接形成空腔，在空腔中填充发泡聚苯颗粒轻质混凝土，形成保温层，减轻了结构自重，比实心混凝土墙体自重轻，比砖墙抗震性能好。
(3)与传统的钢筋混凝止结构、钢结构及钢-混结构相比，现场施工、后期拆除、处理环节实现节能减排，符合地域性的要求，居住舒适度高。与纯木结构相比，造价低、构造简单。
(4)建筑具有传统的建筑风格，比传统木结构坚固耐用，比轻钢结构丰富多彩。本发明提出的组合墙体，采用轻钢边框作为承重结构，外包小径材拼板起围护作用，在木材利用上达到相对平衡，不会导致木材的大量滥用，设计易于组装，拆卸方便，能提高建材中木和钢的回收利用率，减少了房屋建材的浪费，具有有着广阔的应用前景。
(5)运输、安装方便。本发明采用的预制构件重量轻，运输安装方便。
(6)显著减少施工现场湿作业，减少现场养护所需的时间，加快施工进度。采用本发明提出的轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体中所有构件都可在工厂制作，现场进行机械化安装，除了发泡聚苯颗粒轻质混凝土，其他工艺不需要湿作业。同时，减少模板工程、现浇工程等，节约资源，节省人工，减少管理费用，确保工程质量。
附图说明
图1轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体立面图；
图2轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体局部构造图；
图3带钢索撑的轻钢边框立面图；
图4带燕尾槽的小径材拼板立面及局部图；
图5加劲肋连接件局部图；
图6斜拉钢索撑连接图
图中：1轻钢框架、2加劲肋、3预应力钢索撑、4紧固件、5紧固法兰杆、6发泡聚苯颗粒轻质混凝土、7小径材竹钉拼接木板、8自攻钉、9复合面层板。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明做进一步说明。
如图1-6所示，本发明的轻钢边框-钢索撑-小径材拼板-复合板面层T形截面组合墙体主要由轻钢框架1，加劲肋2，预应力钢索撑3、紧固件4、紧固法兰杆5、发泡聚苯颗粒轻质混凝土6、小径材竹钉拼接木板7、自攻钉8、复合面层板9组合而成。其特征在于：采用轻钢边框中轻钢柱为竖向承重构件，梁柱节点焊接。预应力钢索撑斜向交叉布置，与轻钢框架形成轻钢边框预应力柔性支撑桁架结构；小径材拼板起围护作用兼做免拆模板，与轻钢边框连接形成空腔，在空腔中填充发泡聚苯颗粒轻质混凝土，形成保温层；复合面层板外贴于小径材拼板外侧，保证墙体平整、牢固、美观。所述组合墙体具有抗震、节能、保温、围护一体化性能，造价低，符合地域性的要求，提高居住舒适度，适宜于低、多层城镇化住宅结构体系。
Claims (7)
1.轻钢-钢索-小径材-复合板面层T形截面组合墙体，其特征在于：包括轻钢框架(1)、加劲肋(2)、预应力钢索撑(3)、紧固件(4)、紧固法兰杆(5)、发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)、小径材竹钉拼接木板(7)、自攻钉(8)和复合面层板(9)；轻钢框架(1)为T形梁柱框架结构，轻钢框架(1)轻钢柱为竖向承重构件，T形梁柱框架结构设置在房屋墙体中间；预应力钢索撑(3)斜向交叉布置，并通过紧固件(4)与焊接在梁柱节点上的加劲肋(2)连接，通过紧固法兰杆(5)紧固后，与轻钢框架(1)形成轻钢边框预应力柔性支撑桁架结构；小径材竹钉拼接木板(7)通过自攻钉(8)与轻钢框架(1)连接形成空腔，在空腔中填充发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)；复合面层板(9)通过粘结胶贴于小径材竹钉拼接木板(7)外侧，形成轻钢-钢索-小径材-复合板面层T形截面组合墙体。
2.根据权利要求1所述的轻钢-钢索-小径材-复合板面层T形截面组合墙体，其特征在于：所述轻钢框架(1)为梁柱框架结构，轻钢框架(1)的轻钢柱为竖向承重构件，轻钢框架(1)的梁柱采用C型钢、U型钢或矩形钢管，梁柱节点焊接；C型钢、U型钢及矩形钢管壁厚不小于2mm，外廓尺寸不小于60mm，C型钢和U型钢的开口朝墙体内；轻钢框架(1)梁柱节点处焊接的加劲肋(2)，厚度不小于4mm，形状为三角形、矩形或梯形，加劲肋(2)同时起加强节点和连接预应力钢索撑(3)的作用。
3.根据权利要求1所述的轻钢-钢索-小径材-复合板面层T形截面组合墙体，其特征在于：所述预应力钢索撑(3)斜向交叉布置，并通过紧固件(4)与焊接在梁柱节点上的加劲肋(2)连接，紧固法兰杆(5)与预应力钢索撑(3)形成预应力索，与轻钢框架(1)形成轻钢边框预应力柔性支撑桁架，即形成增强抗水平剪力能力的轻钢桁架结构受力体系；紧固法兰杆(5)与预应力钢索撑(3)受拉性能可得到充分发挥，预应力钢索撑(3)具有结构变形后一定的自恢复性能；预应力钢索撑(3)的倾角为45度～60度，预应力钢索撑(3)分为两段，每段预应力钢索撑(3)的一端穿过加劲肋(2)的圆孔并用紧固件(4)紧固，另一端勾住紧固法兰杆(5)的弯钩并用紧固件(4)紧固。
4.根据权利要求1所述的轻钢-钢索-小径材-复合板面层T形截面组合墙体，其特征在于：所述发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)，为轻质保温材料，与预应力钢索撑(3)、轻钢框架(1)及小径材竹钉拼接木板(7)有好的粘结性能，发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)无间隙地填充在小径材竹钉拼接木板(7)与轻钢框架(1)形成的空腔中；当轻钢框架(1)采用矩形钢管时，矩形钢管内侧开直径30mm-50mm的圆孔，发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)在发泡过程中通过圆孔灌注于钢管；轻钢框架(1)和预应力钢索撑(3)，与小径材竹钉拼接木板(7)和发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)形成多重组合墙体。
5.根据权利要求1所述的轻钢-钢索-小径材-复合板面层T形截面组合墙体，其特征在于：所述小径材竹钉拼接木板(7)作为围护结构兼做免拆模板，通过自攻钉(8)固定在轻钢框架(1)上，小径材竹钉拼接木板(7)具有蒙皮作用，小径材竹钉拼接木板(7)与轻钢框架(1)形成钢木组合结构；小径材竹钉拼接木板(7)，由工厂加工成长条状小径木材，通过竹钉连接而成，保证长条状小径木材紧密拼接，竹钉牢固连接各条状小径材后形成小径材竹钉拼接木板(7)；小径材竹钉拼接木板(7)内侧每隔100mm-200mm形成一道燕尾槽，有利于与发泡聚苯颗粒轻质混凝土(6)紧密连接。
6.根据权利要求1所述的轻钢-钢索-小径材-复合板面层T形截面组合墙体，其特征在于：所述复合面层板(9)通过粘结胶外贴于小径材竹钉拼接木板(7)外侧，复合板面层厚度不小于3mm；复合面层板(9)采用木质三层板或多层板或生物质复合面层装饰板。
7.利用权利要求1至6任一权利要求所述的轻钢-钢索-小径材-复合板面层T形截面组合墙体进行的作法，其特征在于：
第一步：定位并架立轻钢框架，轻钢框架中框架梁与柱在节点位置焊接而成；确定轻钢框架四角加劲肋位置，并对其进行焊接；
第二步：钢索一端穿过加劲肋圆孔并与紧固件紧固，另一端与法兰杆弯钩勾住并用紧固件紧固，之后紧固法兰杆给钢索施加预应力；
第三步：将长条状小径木材用竹钉连接成小径材拼接木板，通过自攻钉固定在轻钢框架上，包裹住轻钢框架；
第四步：在轻钢框架与小径材拼接木板形成的空腔中填充发泡聚苯颗粒轻质混凝土，发泡固结后使轻钢框架与小径材拼接板形成一体化钢-木-轻混凝土组合结构；
第五步：对小径材拼接木板表面进行抛光处理；
第六步：把复合面层板通过木材粘结胶外贴于小径材拼接木板外表面。
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