CN111749364B - 一种基于c型钢的装配式复合墙及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于C型钢的装配式复合墙及其施工方法，包括预制墙板，预制墙板设置在基础梁上；预制墙板包括型钢复合墙骨架，型钢复合墙骨架采用多根C型钢拼接形成的肋格结构，肋格结构中充填有砌块；墙体连接件对称设置在预制墙板的两侧底角，且位于预制墙板的肋柱与肋梁的节点处，墙体连接件的上端与预制墙板固定连接，下端与基础梁通过高强螺栓固定连接；本发明通过型钢复合骨架与混凝土的协同作用，充分利用了C型钢抗拉及抗压性能较好及混凝土抗压能力强的优点，有效提高了装配式复合墙的承载能力及抗震性能；通过在设置墙体连接件，墙体连接件与基础梁之间采用高强螺栓连接，实现了预制墙板基础水平缝的干式连接，稳定性较高。

Description

一种基于C型钢的装配式复合墙及其施工方法
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，特别涉及一种基于C型钢的装配式复合墙及其施工方法。
背景技术
装配式建筑是一种工厂生产、工地安装的建筑类型，具有构件制作质量精、可规模化生产、资源利用率高、对环境污染小、安装速度快、工程造价低及工程质量高等优点；传统的密肋复合墙其肋格为钢筋混凝土制作，由于钢筋混凝土肋格截面尺寸较小，其钢筋的直径也较小，所以，传统密肋复合墙的竖向和水平承载力均较低，就不能用于高层建筑当中，到目前为止，传统密肋复合墙绝大多数仅应用于多层民用建筑当中。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于C型钢的装配式复合墙及其施工方法，以解决现有的密肋复合墙竖向和水平承载力均较低，复合墙关键节点连接设计不明确的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种基于C型钢的装配式复合墙，包括预制墙板及墙体连接件，预制墙板设置在基础梁上；预制墙板包括型钢复合墙骨架、砌块及混凝土外包层，型钢复合墙骨架采用多根C型钢拼接形成的肋格结构，肋格结构中充填有砌块，混凝土外包层包裹在肋格结构的外侧；
墙体连接件对称设置在预制墙板的两侧底端，且位于预制墙板的肋柱与肋梁的节点处，墙体连接件的上端与预制墙板固定连接，墙体连接件的下端通过高强螺栓与基础梁固定连接。
进一步的，墙体连接件包括矩形框、顶板、底板及高强螺栓；矩形框设置在肋柱底端，矩形框的上端设置有顶板，顶板的上表面与肋柱底端固定连接，顶板的下表面与矩形框的上端固定连接；矩形框的侧板与肋梁固定连接，矩形框的下端固定设置有底板，底板与预制墙板的底端平齐，且水平伸出墙体表面；高强螺栓竖向埋设在基础梁中，高强螺栓的顶端穿设在底板的外伸段中，并通过螺母将底板与高强螺栓固定连接在一起。
进一步的，矩形框中充填有自密实混凝土。
进一步的，矩形框与底板之间设置有加劲肋，加劲肋竖向设置在矩形框的端板与底板的外伸段之间。
进一步的，高强螺栓的底端固定设置有螺栓锚板，螺栓锚板水平埋设在基础梁中。
进一步的，底板的外伸段设置有固定螺栓孔，固定螺栓孔的孔径比高强螺栓的公称直径大2-5mm；螺母与底板之间设置有螺栓垫板。
进一步的，型钢复合墙骨架包括两个边肋柱、若干中肋柱、上边肋梁、下边肋梁、若干中肋梁、肋柱端板及节点加强板；
两个边肋柱竖向平行设置，若干中肋柱竖向间隔设置在两个边肋柱之间；上边肋梁水平固定设置在边肋柱及中肋柱的顶端，下边肋梁水平固定在边肋柱及中肋柱的底端，若干中肋梁水平间隔设置在上边肋梁与下边肋梁之间；墙体连接件设置在边肋柱与下边肋梁的节点处，墙体连接件的上端与边肋柱的底端固定连接，墙体连接件的侧壁与下边肋梁固定连接；
边肋柱、中肋柱、上边肋梁、下边肋梁及中肋梁均采用C型钢，C型钢的腹板与预制墙板的表面平行。
进一步的，C型钢的腹板上均匀设置有圆形或椭圆形孔洞；C型钢肋柱与C型钢肋梁的交点处设置有节点加强板，C型钢肋柱的顶端设置肋柱端板。
进一步的，砌块采用加气混凝土砌块；预制墙板与基础梁之间设置有砂浆层。
本发明还提供了一种基于C型钢的装配式复合墙的施工方法，包括以下步骤：
步骤1、根据设计结果，制作C型钢复合墙骨架及墙体钢筋，组装模板后将C型钢复合墙骨架、墙体钢筋及砌块放入并定好位置，并将墙体连接件安装在预设位置，然后浇筑混凝土并养护；
步骤2、预制墙板养护完成后，进行拆模，在基础梁对应于预制墙板底端位置处铺设砂浆层，吊装墙板于正确位置后，将预制墙板中的墙体连接件与基础梁用高强螺栓连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明所述的一种基于C型钢的装配式复合墙，利用多根C型钢拼接形成型钢复合墙骨架，替代钢筋作为墙体肋格内的型钢复合墙骨架；通过型钢复合骨架与混凝土的协同作用，充分利用了C型钢抗拉及抗压性能较好及混凝土抗压能力强的优点，有效提高了装配式复合墙的承载能力及抗震性能；其抗火和耐久性能均优于钢结构构件；通过在预制墙板的底部设置墙体连接件，墙体连接件与基础梁之间采用高强螺栓连接，实现了预制墙板基础水平缝的干式连接，装配过程简单，稳定性较高，制作装配过程简单。
进一步的，墙体连接件采用矩形框与顶板及底板组合，利用六块板件组成的长方体节点形成封闭空间，长方体节点的各个板件相互约束，相互支撑，能够很好的提高节点的承载能力，提高各节点板件的相互支撑作用，有效提高了节点的承载能力和抗腐蚀性能；具备便于与相邻钢构件连接的特点，有良好的连接操作空间，连接性能稳定可靠。
进一步的，通过在矩形框中填充了自密实细石混凝土，有效减小梁墙体连接件中矩形框、顶板及底板的厚度，节省了钢材使用量；利用矩形框、顶底板与自密实混凝土相互作用，充分发挥了钢材和混凝土的优势，促使节点可以有效地发挥其连接性能，具有强大的承载能力和耐久、抗火性能。
进一步的，通过在矩形框与底板之间设置加劲肋，有效增强了底板刚度和承载力，提高了节点连接结构的稳定性。
进一步的，将固定螺栓孔大于高强螺栓的公称直径，便于现场安装；并在两者之间设置螺栓垫板的作用是使节点底板在承受螺母传递的压力时，受力更加均匀。
进一步的，通过在高强螺栓的底端设置螺栓端锚板，有效提高了高强螺栓与基础梁之间的连接强度，确保了预制墙板与基础梁之间的稳定连接。
进一步的，C型钢骨架作为钢框架结构，钢框架结构本身具有较强的刚度和承载力，C型钢由薄钢板冷弯成型的，制作过程产生了冷作硬化作用，可以在一定程度上提高钢材的强度，从而提高整个复合墙的承载力。
进一步的，将肋柱通长设置，肋梁断开设置，符合强柱弱梁的设计原则，并使得肋梁有足够空间焊接与肋柱上，有效提高了墙体结构的稳定性和强度。
进一步的，砌块采用加气混凝土砌块，采用再生骨料混凝土，取代传统混凝土材料，有效缓解原材料的消耗和部分建筑废弃物的循环利用问题。
进一步的，通过在预制墙板与基础梁之间设置坐浆层，以确保墙体受压的均衡性，有效增加了连接的可靠性，有效避免了墙体底部透缝现象出现。
本发明所述的一种基于C型钢的装配式复合墙的施工方法，具有构件制作质量精、可规模化生产、资源利用率高、对环境污染小、制作过程简单、安装速度快、工程造价低及工程质量高等优点。
附图说明
图1本发明所述的基于C型钢的装配式墙的整体结构示意图；
图2为本发明所述的基于C型钢的装配式复合墙中的型钢复合墙骨架结构示意图。
图3为本发明所述的基于C型钢的装配式复合墙中的墙体连接件结构示意图；
图4为本发明所述的基于C型钢的装配式复合墙中的墙体连接件制作过程示意图；
图5为本发明所述的基于C型钢的装配式复合墙中的高强螺栓结构示意图；
其中，1预制墙板，2墙体连接件，3基础梁；11型钢复合墙骨架，12砌块；111边肋柱，112中肋柱，113上边肋梁，114下边肋梁，115中肋梁，116肋柱端板，117节点加强板；21矩形框，22顶板，23底板，24高强螺栓，25螺栓锚板，26加劲肋。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图1-5所示，本发明提供了一种基于C型钢的装配式复合墙，包括预制墙板1及墙体连接件2，预制墙板1设置在基础梁3上；预制墙板1包括型钢复合墙骨架11、砌块12及混凝土外包层，型钢复合墙骨架11采用多根C型钢拼装焊接形成的肋格结构，肋格结构中充填有砌块12，混凝土外包层包裹在肋格结构外侧，砌块12的四周与混凝土外包层粘接；优选的，砌块12采用加气混凝土砌块，加气混凝土砌块采用再生骨料混凝土，取代传统混凝土材料，有效缓解原材料的消耗和部分建筑废弃物的循环利用问题。
型钢复合墙骨架11包括两个边肋柱111、若干中肋柱112、上边肋梁113、下边肋梁114、若干中肋梁115、肋柱端板116及节点加强板117；两个边肋柱111竖向平行设置，若干中肋柱112竖向间隔设置在两个边肋柱111之间；上边肋梁113水平固定设置在边肋柱111及中肋柱112的顶端，下边肋梁114水平固定在边肋柱111及中肋柱112的底端，若干中肋梁115水平间隔设置在上边肋梁113与下边肋梁114之间；本发明中，边肋柱111及中肋柱112采用通长设置；上边肋梁113、下边肋梁114及中肋梁115与中肋柱112交汇处，上边肋梁113、下边肋梁114及中肋梁115采用断开设置。
墙体连接件2对称设置在预制墙板1的两侧底角，且位于预制墙板1的肋柱与肋梁的节点处；墙体连接件2的上端与边肋柱111的底端固定连接，墙体连接件2的侧壁与下边肋梁114固定连接，下端与基础梁3通过高强螺栓24固定连接；边肋柱111、中肋柱112、上边肋梁113、下边肋梁114及中肋梁115均采用C型钢；优选的，C型钢的腹板上均匀设置有圆形或椭圆形孔洞，既保证了制作墙板时的混凝土浇筑质量，又在一定程度上提高了型钢与混凝土的粘接强度，且节省了钢材。
边肋柱111及中肋柱112的顶端设置肋柱端板116，通过设置肋柱端板116有效提高了C型钢与混凝土之间的机械咬合；边肋柱111与上边肋梁113、下边肋梁114及中肋梁115的交点处均设置有节点加强板117，中肋柱112与上边肋梁113、下边肋梁114及中肋梁115的交点处均设置有节点加强板117，通过设置节点加强板117，提高了肋梁与肋柱节点的承载力和强度。
墙体连接件2包括矩形框21、顶板22、底板23及高强螺栓24；矩形框21设置在肋柱底端，矩形框21的上端设置有顶板22，顶板22的上表面与肋柱底端焊接固定，顶板22的下表面与矩形框21的上端焊接固定；矩形框21的侧板与下边肋梁114焊接固定，矩形框21的下端设置有底板23，底板23的上表面与矩形框21的下端焊接固定，底板23的下表面与预制墙板1的底端平齐；底板23的两端水平伸出墙体表面，高强螺栓24竖向埋设在基础梁3中，高强螺栓24的顶端穿设在底板23的外伸段中，并通过螺母将底板23与高强螺栓24固定连接在一起。
优选的，矩形框21中充填有自密实混凝土，通过在矩形框中填充了自密实细石混凝土，有效减小梁墙体连接件中矩形框、顶板及底板的厚度，节省了钢材使用量；利用矩形框、顶底板与自密实混凝土相互作用，充分发挥了钢材和混凝土的优势，促使节点可以有效地发挥其连接性能，具有强大的承载能力和耐久、抗火性能；
优选的，矩形框21与底板23之间设置有加劲肋26，加劲肋26竖向设置在矩形框21的端板与底板23的外伸段之间。
优选的，高强螺栓24的底端固定设置有螺栓锚板25，螺栓锚板25水平埋设在基础梁中。优选的，底板23的外伸段设置有固定螺栓孔，固定螺栓孔的孔径比高强螺栓24的公称直径大2-5mm；螺母与底板23之间设置有螺栓垫板。
制作过程
本发明所述的一种基于H型钢的装配式复合墙的制作过程，具体包括以下步骤：
步骤1、预制墙板制作
预制墙板包括混凝土外包层、型钢复合墙骨架、构造钢筋和加气混凝土砌块；首先根据设计结果制作型钢复合墙骨架和构造钢筋笼，组装模板后将型钢复合墙骨架、构造钢筋笼及加气混凝土砌块放入并定好位置，并将墙体连接件安装在预设位置，然后浇筑混凝土并养护；基础梁的制作
绑扎基础梁钢筋，支好模板后，将基础梁钢筋笼放入模板，并将带有螺栓锚板的高强螺栓安装在基础梁的顶端，之后浇筑混凝土并养护成型。
步骤2、预制墙板及基础梁养护完成后，进行拆模，在基础梁对应于预制墙板的下边肋梁的位置处铺设20mm厚坐浆层，以保证预制墙板与基础梁紧密接触，吊装墙板于正确位置后，将预制墙板中的墙体连接件中的底板与基础梁中的高强螺栓固定连接在一起。
本发明所述的一种基于C型钢的装配式复合墙，通过采用了外伸式墙体连接件作为连接节点；墙体连接件包括顶板、底板及矩形框，且矩形框内部自密实混凝土；除了底板外，顶板及矩形框的板厚可以做的很小，且容易加工，墙体连接件的壁板和混凝土组合在一起可以有效发挥两种材料的作用，大大提高了节点的受力性能，并具有很好的耐久性，形成一种综合性能优异的装配式墙体连接节点形式；预制墙板通过墙体连接件的底板与埋设在基础梁中的高强螺栓相连接，保证了现场的干作业，降低了对环境的污染程度，加快了施工速度。
由于存在冷作硬化作用，C型钢相比于其他热轧型钢具有强度高的特点，因此，C型钢复合墙的承载能力相较于其他类型钢复合墙在用钢量相同的情况下具有一定程度的提高；
本发明中，通过在C型钢的腹板开设了圆形或椭圆形通孔，既保证了制作墙板时的混凝土浇筑质量，又在一定程度上提高了型钢与混凝土的粘接强度，且节省了钢材；与传统钢筋混凝土复合墙相比，C型钢装配式复合墙承载能力高，抗震性能好，且C型钢易于加工，对于中高层建筑而言，其工程造价较低。
本发明通过在C型钢梁和C型钢柱腹板按设计要求开设圆形或椭圆形通孔，孔洞开设位置应遵循使其位于肋柱、肋梁弯矩较小的位置，而且不影响现浇混凝土的密实性；具体操作时，将圆形或椭圆形通孔设置在肋柱、肋梁反弯点的附近，即：对于肋柱，当其处于最底层肋格时，其反弯点距离该段肋柱柱顶为1/3该肋柱高；当其处于其它肋格时，反弯点为该肋柱柱高的1/2。对于肋梁，当其处于复合墙端部肋格时，其反弯点距离肋梁外侧梁端2/3该肋梁长；当其处于其它肋格时，反弯点为该肋梁长度中点；圆形或椭圆形通孔的最大直径不应超过C型钢截面高度的70％，宜取C型钢截面高度的50％；通过在C型钢腹板上开设圆形或椭圆形通孔，不仅便于浇筑混凝土，而且提高了C型钢与混凝土的粘接强度。
本发明所述的一种基于C型钢的装配式复合墙，在预制墙板的边肋柱与下边肋梁交叉所形成的区域设置底板外伸的墙体连接件，在基础梁内设置预埋高强螺栓，预制墙板与基础梁通过高强螺栓连接为整体；
墙体连接件中的矩形框内部需要填充自密实混凝土，其强度等级不应低于C40，浇筑时应保证节点内部空间的混凝土均匀，密实。在焊接墙体连接件中的顶板时内填混凝土的强度应达到设计强度的50％，且在自密实混凝土表面涂抹约1cm厚砂浆，使得顶板与内填自密实混凝土密切接触；由于墙体连接件中底板向预制墙板的表面外侧伸出，通过设置加筋板，有效提高了提高底板的抗弯承载力；在该底板上开设固定螺栓孔，且固定螺栓孔的孔径应比高强螺栓公称直径大2-5mm；本发明中墙体连接件与相连的钢梁及钢柱使用工厂焊缝连接；预埋的高强螺栓可由长度较大的螺栓分割而成，为了提高其锚固能力，应在其端部焊接端板。由于墙体连接件的底板开设了孔径较大的螺栓孔，需要在栓孔位置加设螺栓垫板，其尺寸和牌号应符合设计要求。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (5)

1.一种基于C型钢的装配式复合墙，其特征在于，包括预制墙板(1)及墙体连接件(2)，预制墙板(1)设置在基础梁(3)上；预制墙板(1)包括型钢复合墙骨架(11)、砌块(12)及混凝土外包层，型钢复合墙骨架(11)采用多根C型钢拼接形成的肋格结构，肋格结构中充填有砌块(12)，混凝土外包层包裹在肋格结构的外侧；
墙体连接件(2)对称设置在预制墙板(1)的两侧底端，且位于预制墙板(1)的肋柱与肋梁的节点处，墙体连接件(2)的上端与预制墙板(1)固定连接，墙体连接件(2)的下端通过高强螺栓与基础梁(3)固定连接；
墙体连接件(2)包括矩形框(21)、顶板(22)、底板(23)及高强螺栓(24)；矩形框(21)设置在肋柱底端，矩形框(21)的上端设置有顶板(22)，顶板(22)的上表面与肋柱底端固定连接，顶板(22)的下表面与矩形框(21)的上端固定连接；矩形框(21)的侧板与肋梁固定连接，矩形框(21)的下端固定设置有底板(23)，底板(23)与预制墙板(1)的底端平齐，且水平伸出墙体表面；高强螺栓(24)竖向埋设在基础梁(3)中，高强螺栓(24)的顶端穿设在底板(23)的外伸段中，并通过螺母将底板(23)与高强螺栓(24)固定连接在一起；
矩形框(21)中充填有自密实混凝土；
矩形框(21)与底板(23)之间设置有加劲肋(26)，加劲肋(26)竖向设置在矩形框(21)的端板与底板(23)的外伸段之间；
高强螺栓(24)的底端固定设置有螺栓锚板(25)，螺栓锚板(25)水平埋设在基础梁中；
底板(23)的外伸段设置有固定螺栓孔，固定螺栓孔的孔径比高强螺栓(24)的公称直径大2-5mm；螺母与底板(23)之间设置有螺栓垫板。
2.根据权利要求1所述的一种基于C型钢的装配式复合墙，其特征在于，型钢复合墙骨架(11)包括两个边肋柱(111)、若干中肋柱(112)、上边肋梁(113)、下边肋梁(114)、若干中肋梁(115)、肋柱端板(116)及节点加强板(117)；
两个边肋柱(111)竖向平行设置，若干中肋柱(112)竖向间隔设置在两个边肋柱(111)之间；上边肋梁(113)水平固定设置在边肋柱(111)及中肋柱(112)的顶端，下边肋梁(114)水平固定在边肋柱(111)及中肋柱(112)的底端，若干中肋梁(115)水平间隔设置在上边肋梁(113)与下边肋梁(114)之间；墙体连接件(2)设置在边肋柱(111)与下边肋梁(114)的节点处，墙体连接件(2)的上端与边肋柱(111)的底端固定连接，墙体连接件(2)的侧壁与下边肋梁(114)固定连接；
边肋柱(111)、中肋柱(112)、上边肋梁(113)、下边肋梁(114)及中肋梁(115)均采用C型钢，C型钢的腹板与预制墙板(1)的表面平行。
3.根据权利要求2所述的一种基于C型钢的装配式复合墙，其特征在于，C型钢的腹板上均匀设置有圆形或椭圆形孔洞；C型钢肋柱与C型钢肋梁的交点处设置有节点加强板(117)，C型钢肋柱的顶端设置肋柱端板(116)。
4.根据权利要求1所述的一种基于C型钢的装配式复合墙，其特征在于，砌块(12)采用加气混凝土砌块；预制墙板(1)与基础梁(3)之间设置有砂浆层。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种基于C型钢的装配式复合墙的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据设计结果，制作C型钢复合墙骨架及墙体钢筋，组装模板后将C型钢复合墙骨架、墙体钢筋及砌块放入并定好位置，并将墙体连接件安装在预设位置，然后浇筑混凝土并养护；
步骤2、预制墙板养护完成后，进行拆模，在基础梁对应于预制墙板底端位置处铺设砂浆层，吊装墙板于正确位置后，将预制墙板中的墙体连接件与基础梁用高强螺栓连接。
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