CN111519786A - 用于装配式外挂墙板的u型钢-摩擦耗能节点及外墙体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于装配式外挂墙板的U型钢‑摩擦耗能节点及外墙体系，包括上节点，所述上节点包括第一钢板，第一钢板呈U形，第一钢板包括两相对设置的直板，两直板端部之间通过弧形板连接，两直板顶部之间连接有第二钢板，第二钢板顶部设置第三钢板；所述第一钢板上方设有下节点，第一钢板和下节点之间连接有工字型钢梁，第二钢板开有长圆孔，第三钢板开有第一螺栓孔，工字型钢梁下翼缘开有孔洞，第一连接件穿过长圆孔、第一螺栓孔、孔洞将第二钢板、第三钢板、工字型钢梁连接。

Description

用于装配式外挂墙板的U型钢-摩擦耗能节点及外墙体系

技术领域

本公开属于建筑领域，具体涉及一种用于装配式外挂墙板的U型钢-摩擦耗能节点及外墙体系。

背景技术

装配式建筑在建筑工业化进程中有着重要的意义，装配式建筑不仅能提高工程质量，节约人工，还能有效实现节能环保。而墙体节点作为连接的关键部位，其连接性能的好坏直接影响着主体结构的稳定性，整体刚度，抗震性能及承载力，传统的连接方式在地震作用下可能会造成节点破坏，甚至会导致外挂墙板脱离主体结构。

目前，已有的实施方案中加气混凝土U型耗能节点，外挂墙板利用U型钢板和弹簧变形耗能；这种方案节点U型钢变形主要发生在垂直于墙板的面外方向，面内变形较小因此耗能能力较差。另有实施方案中采用U型耗能连接键和基于其的装配式复合墙结构，将U型钢板置于左右墙板之间，利用U型钢板的剪切变形以及限位杆摩擦耗散能量；还有的实施方案中使用带钢夹板的U型钢板连接左右墙板，利用U型钢板剪切变形以及滑动摩擦耗散能量；这两方案均为墙板之间的耗能连接件，而没有墙板与框架结构的耗能节点，如果墙板与框架结构之间未使用耗能节点，那么在地震作用下节点位置会首先发生破坏；墙板之间若因为安装耗能连接件间距过大会导致围护结构保温性能以及水密性能下降，反之如果间距过小会限制耗能连接件的变形进而削弱耗能能力。

发明内容

本公开目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于装配式外挂墙板的U型钢-摩擦耗能节点及外墙体系；该耗能节点通过U型钢板变形耗能以及两个底端钢板摩擦耗能达到耗能减震目的，以提高建筑整体抗震性能，减小地震带来的损伤破坏。

本公开的第一发明目的是提出一种用于装配式外挂墙板的U型钢-摩擦耗能节点，为实现上述目的，本公开采用下述技术方案：

一种用于装配式外挂墙板的U型钢-摩擦耗能节点，包括上节点，所述上节点包括第一钢板，第一钢板呈U形，第一钢板包括两相对设置的直板，两直板端部之间通过弧形板连接，两直板顶部之间连接有第二钢板，第二钢板顶部设置第三钢板；所述第一钢板上方设有下节点，第一钢板和下节点之间连接有工字型钢梁，第二钢板开有长圆孔，第三钢板开有第一螺栓孔，工字型钢梁下翼缘开有孔洞，第一连接件穿过长圆孔、第一螺栓孔、孔洞将第二钢板、第三钢板、工字型钢梁连接。

作为进一步的技术方案，两所述直板竖向设置，两直板间隔设定距离，两直板和弧形板一体成型。

作为进一步的技术方案，其中一所述直板开设横向的第二螺栓孔，以与下层外挂墙板预埋的第一内丝套筒连接。

作为进一步的技术方案，所述第二钢板和第三钢板均横向设置，第二钢板和第三钢板相贴设置，第三钢板侧部与第一钢板的其中一直板固定连接。

作为进一步的技术方案，所述孔洞中心、长圆孔中心、第一螺栓孔中心位于同一铅垂线上。

作为进一步的技术方案，所述下节点包括两相对的竖向板，竖向板顶部之间连接横向板，两竖向板底部固定连接于工字型钢梁上翼缘。

作为进一步的技术方案，所述横向板开设竖向的预留孔洞，以与上层外挂墙板预埋的第二内丝套筒连接。

作为进一步的技术方案，所述横向板顶部置有橡胶垫片，橡胶垫片对应于预留孔洞开设长圆孔。

作为进一步的技术方案，所述第一钢板的两直板与工字型钢梁腹板的设置方向相同，下节点的两竖向板与第一钢板的两直板垂直设置；第二钢板的长圆孔长轴方向与工字型钢梁腹板的设置方向相同。

本公开的第二发明目的提出一种装配式外墙体系，包括墙板结构和如上所述的U型钢-摩擦耗能节点，墙板结构由多个外挂墙板依次拼接组装成型，下层外挂墙板内部预埋第一内丝套筒，第一内丝套筒横向设置，且与第一钢板的直板通过螺栓连接；上层外挂墙板内部预埋第二内丝套筒，第二内丝套筒竖向设置，且与下节点通过螺栓连接。

本公开的有益效果为：

本公开提供的耗能节点，在受力较小时，由于螺栓预紧力的作用，表现为刚性节点，节点与墙体为统一整体；当受力继续增大，达到设计限值，墙体相对主体结构通过长圆孔沿梁的方向发生滑移，发生滑动摩擦，同时U型钢板产生变形，两种耗能方式共同作用，保护了墙板，避免了脆性破坏。

本公开提供的耗能节点，采用螺栓连接和焊接的方式，避免了灌浆，加快了施工进度，节约了人力成本。

本公开提供的耗能节点，使用的各连接件均可拆卸及循环使用，节约了成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明根据一个或多个实施方式的耗能节点与外挂墙板连接示意图；

图2为本发明根据一个或多个实施方式的U型钢板与带有长圆孔的钢板、带有预留孔的钢板的配合示意图；

图3为本发明根据一个或多个实施方式耗能节点与外挂墙板连接主视图；

图4为下节点的示意图；

图中，1-U型钢板；2-带有预留孔的钢板；3-带有长圆孔的钢板；4-下节点；5-内丝套筒；6-工字型钢梁；7-开有长圆孔的橡胶垫片；8-上层外挂墙板；9-下层外挂墙板；10-螺栓孔；11-长圆孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术存在不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于装配式外挂墙板的U型钢-摩擦耗能节点及外墙体系。

实施例1

下面结合附图1-附图4对本实施例公开的耗能节点做进一步的说明；

参照附图1所示，一种用于装配式外挂墙板的U型钢-摩擦耗能节点，主要包括下节点4、上节点和工字型钢梁6。下节点将上层外挂墙板与工字型钢梁相连接，上节点将下层外挂墙板与工字型钢梁相连接，起到减震耗能作用。其中下节点连接于上层外挂墙板底部；上节点连接下层外挂墙板顶部。本实施例中对于上节点、下节点的定义为：对应于某一层外挂墙板的上端部为上节点，对应于某一层外挂墙板的下端部为下节点。

上节点包括U型钢板1(即第一钢板)、带有长圆孔的钢板3(即第二钢板)、带有预留孔的钢板2(即第三钢板)以及内丝套筒5。

如图2所示，U型钢板1呈U形，U型钢板1包括两相对设置的直板，两直板端部之间通过弧形板连接，两直板和弧形板一体成型。

两直板竖向设置，两直板间隔设定距离，其中一直板开设横向的螺栓孔10，以与下层外挂墙板9内部预埋内丝套筒5连接，U型钢板1的直板和外挂墙板内部预埋内丝套筒5通过螺栓连接。内丝套筒与高强螺栓配套，内丝套筒5预埋在下层外挂墙板9内部，此处的内丝套筒5横向设置，也即其中心与U型钢板1直板的预留螺栓孔10中心在同一水平线。

U型钢板1的两直板顶部之间连接有带有长圆孔的钢板3，带有长圆孔的钢板3横向设置，带有长圆孔的钢板3板面上开设长圆孔11。带有长圆孔的钢板3与U型钢板1的两直板可通过焊接连接。

带有长圆孔的钢板3顶部还固定设置带有预留孔的钢板2，带有预留孔的钢板2同样横向设置，带有预留孔的钢板2板面上开设螺栓孔10。带有预留孔的钢板2侧部与U型钢板1的其中一直板通过焊接连接，带有预留孔的钢板2、带有长圆孔的钢板3相贴设置，即带有预留孔的钢板2底面高度为带有长圆孔的钢板3的顶面高度。

U型钢板1顶部设置工字型钢梁6，工字型钢梁6竖向设置，工字型钢梁6由横向的上翼缘、横向的下翼缘以及竖向的腹板连接而成，工字型钢梁6下翼缘上开设孔洞，孔洞中心与带有预留孔的钢板2的螺栓孔10中心、带有长圆孔的钢板3的长圆孔9中心在同一铅垂线上，以方便螺栓连接，也即带有长圆孔的钢板3、带有预留孔的钢板2和工字型钢梁6下翼缘通过螺栓(即第一连接件)连接，第一连接件穿过带有长圆孔的钢板3的长圆孔、带有预留孔的钢板2的螺栓孔10、工字型钢梁6下翼缘孔洞将带有长圆孔的钢板3、带有预留孔的钢板2和工字型钢梁6连接。

工字型钢梁6顶部固定设置下节点4，如图4所示，下节点4由三块钢板焊接成“π”形，下节点4包括两相对的竖向板，竖向板顶部之间连接横向板，两竖向板、横向板均为钢板，两竖向板和横向板焊接连接，两竖向板底部焊接于工字型钢梁6上翼缘。

下节点4的横向板开设竖向的预留孔洞，且预留孔洞中心与上层外挂墙板8内部预埋内丝套筒5对齐，下节点4的横向板和上层外挂墙板8内部预埋内丝套筒5通过螺栓连接。内丝套筒与高强螺栓配套，内丝套筒5预埋在上层外挂墙板8内部，此处的内丝套筒5竖向设置，也即其中心与下节点4横向板的预留孔洞中心在同一竖直线。下节点4的横向板上放置开有长圆孔的橡胶垫片7以保证与外挂墙板接触良好。开有长圆孔的橡胶垫片7开有长圆孔以供与内丝套筒5配合的螺栓穿过，其长圆孔长轴沿工字型钢梁方向。开有长圆孔的橡胶垫片7长度小于下节点4的横向板长度，仅在下节点与上层外挂墙板配合之处设置垫片即可。由下节点与上层外挂墙板底端接触部分设置橡胶垫片且橡胶垫片开设长圆孔，可以增强摩擦耗能能力。

U型钢板1的两直板与工字型钢梁6的腹板的设置方向相同，也即U型钢板1的两直板与工字型钢梁6的腹板相互平行设置；下节点4的两竖向板与U型钢板1的两直板垂直设置。带有长圆孔的钢板3的长圆孔11长轴方向与工字型钢梁6的腹板的设置方向相同。

本公开还给出一种装配式外墙体系，由多个外挂墙板依次拼接组装成型，上层外挂墙板8与下节点固定连接，下层外挂墙板9与U型钢板1固定连接，下层外挂墙板9内部预埋内丝套筒5，此内丝套筒5横向设置，且与U型钢板1的直板通过螺栓连接；下节点4的部分嵌入上层外挂墙板内，上层外挂墙板8内部预埋内丝套筒5，此内丝套筒5竖向设置，且与下节点4的横向板通过螺栓连接。

上述外墙体系的相邻装配式外挂墙板的连接过程为：

安装时首先将上节点置于工字型钢梁6下翼缘位置，将带有预留孔的钢板2预留螺栓孔10、带有长圆孔的钢板3预留长圆孔11与工字型钢梁6下翼缘孔洞对齐，安装并上紧高强螺栓；

将下节点4两竖向板焊接在工字型钢梁6上翼缘；把上层外挂墙板8吊装至安装位置，然后使用激光标线仪对墙板位置进行进一步调整之后，将下节点4与上层外挂墙板8的预埋内丝套筒5通过螺栓拧紧；

最后使用高强螺栓连接U型钢板1与下层外挂墙板9的预埋内丝套筒5。

在发生地震时，在地震作用下U型钢板变形，并且由于带有长圆孔的钢板长圆孔、橡胶垫片长圆孔的设置，下节点和橡胶垫片之间、上节点的带有长圆孔的钢板3和带有预留孔的钢板2之间均产生摩擦；在受力较小时，由于螺栓预紧力的作用，表现为刚性节点，节点与墙体为统一整体；当受力继续增大，达到设计限值，墙体相对主体结构通过长圆孔沿梁的方向发生滑移，发生滑动摩擦，同时U型钢板产生变形，两种耗能方式共同作用，保护了墙板，避免了脆性破坏。

带有长圆孔的钢板3可以将外挂墙板的位移限制在沿工字型钢梁的水平方向；带有预留孔的钢板2可以起到限制外挂墙板在面外方向位移的作用。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于装配式外挂墙板的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，包括上节点，所述上节点包括第一钢板，第一钢板呈U形，第一钢板包括两相对设置的直板，两直板端部之间通过弧形板连接，两直板顶部之间连接有第二钢板，第二钢板顶部设置第三钢板；所述第一钢板上方设有下节点，第一钢板和下节点之间连接有工字型钢梁，第二钢板开有长圆孔，第三钢板开有第一螺栓孔，工字型钢梁下翼缘开有孔洞，第一连接件穿过长圆孔、第一螺栓孔、孔洞将第二钢板、第三钢板、工字型钢梁连接。

2.如权利要求1所述的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，两所述直板竖向设置，两直板间隔设定距离，两直板和弧形板一体成型。

3.如权利要求2所述的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，其中一所述直板开设横向的第二螺栓孔，以与下层外挂墙板预埋的第一内丝套筒连接。

4.如权利要求1所述的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，所述第二钢板和第三钢板均横向设置，第二钢板和第三钢板相贴设置，第三钢板侧部与第一钢板的其中一直板固定连接。

5.如权利要求1所述的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，所述孔洞中心、长圆孔中心、第一螺栓孔中心位于同一铅垂线上。

6.如权利要求1所述的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，所述下节点包括两相对的竖向板，竖向板顶部之间连接横向板，两竖向板底部固定连接于工字型钢梁上翼缘。

7.如权利要求6所述的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，所述横向板开设竖向的预留孔洞，以与上层外挂墙板预埋的第二内丝套筒连接。

8.如权利要求6所述的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，所述横向板顶部置有橡胶垫片，橡胶垫片对应于预留孔洞开设长圆孔。

9.如权利要求6所述的U型钢-摩擦耗能节点，其特征是，所述第一钢板的两直板与工字型钢梁腹板的设置方向相同，下节点的两竖向板与第一钢板的两直板垂直设置；第二钢板的长圆孔长轴方向与工字型钢梁腹板的设置方向相同。

10.一种装配式外墙体系，其特征是，包括墙板结构和如权利要求1-9任一项所述的U型钢-摩擦耗能节点，墙板结构由多个外挂墙板依次拼接组装成型，下层外挂墙板内部预埋第一内丝套筒，第一内丝套筒横向设置，且与第一钢板的直板通过螺栓连接；上层外挂墙板内部预埋第二内丝套筒，第二内丝套筒竖向设置，且与下节点通过螺栓连接。

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