CN113417383A - 一种集成外墙的防裂构造、防裂装置及其挤压力设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成外墙的防裂构造、防裂装置及其挤压力设计方法，该装置包括：弹性件，包括两弹性弓板和连接板，所述弹性弓板具有相对的一内弧面和一外弧面，两所述弹性弓板的外弧面相对设置，所述弹性弓板在成弧方向上具有相对的两抵顶端，两所述弹性弓板的两端之间分别连接有所述连接板；以及顶推板，可拆卸地支顶于两所述弹性弓板的外弧面之间以令两所述弹性弓板的位置相对的两所述抵顶端相互靠近，在所述顶推板拆卸后，两所述弹性弓板的位置相对的两所述抵顶端相互背离以抵顶于横拼缝的相对的两侧壁。本发明解决了现有的结构‑功能一体化集成外墙板的钢框与蒸压加气混凝土板的拼缝以及蒸压加气混凝土板间的拼缝容易开裂的问题。

Description

一种集成外墙的防裂构造、防裂装置及其挤压力设计方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种集成外墙的防裂构造、防裂装置及其挤压力设计方法。
背景技术
结构-功能一体化集成外墙板是一种通过钢框架将结构-功能一体化围护材料(同时具有结构功能和保温隔热功能的围护材料，如蒸压加气混凝土板)整合成型的装配式外墙。在结构-功能一体化集成外墙的制作过程中，钢框架与蒸压加气混凝土板的拼缝以及蒸压加气混凝土板间的拼缝容易开裂。产生这一问题的原因在于，仅靠胶黏剂或砂浆锚固将钢框架以及多块蒸压加气混凝土板粘结到一起，其“整体性”较差，不同零部件之间较容易错动而引起拼缝开裂。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种集成外墙的防裂构造、防裂装置及其挤压力设计方法，以解决现有的结构-功能一体化集成外墙板的钢框架与蒸压加气混凝土板的拼缝以及蒸压加气混凝土板间的拼缝容易开裂的问题。
为实现上述目的，提供一种集成外墙的防裂装置，包括：
弹性件，包括两弹性弓板和连接板，所述弹性弓板具有相对的一内弧面和一外弧面，两所述弹性弓板的外弧面相对设置，所述弹性弓板在成弧方向上具有相对的两抵顶端，两所述弹性弓板的两端之间分别连接有所述连接板；以及
顶推板，可拆卸地支顶于两所述弹性弓板的外弧面之间以令两所述弹性弓板的位置相对的两所述抵顶端相互靠近，在所述顶推板拆卸后，两所述弹性弓板的位置相对的两所述抵顶端相互背离以抵顶于横拼缝的相对的两侧壁。
进一步的，所述顶推板支顶于所述外弧面的弧顶位置。
进一步的，两所述弹性弓板的外弧面的弧顶位置分别形成有插槽，两所述插槽的槽口相对设置，所述顶推板的两侧分别可拆卸地插设于两所述插槽中。
进一步的，所述顶推板的一端连接有限位翼缘板，所述限位翼缘板设置于所述弹性件的外部且抵靠于两所述弹性弓板的侧部。
进一步的，两所述弹性弓板的抵顶端的相背侧安装有防滑垫块。
进一步的，所述抵顶端连接有多根接长杆，多根所述接长杆沿所述弹性弓板的宽度方向间隔设置，所述防滑垫块连接于多根所述接长杆。
进一步的，所述弹性弓板开设有锚固孔，所述锚固孔中插设有锚固筋，所述锚固筋伸至所述横拼缝中。
本发明提供一种集成外墙的防裂装置的挤压力设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建所述集成外墙的防裂装置的力学模型以计算获得集成外墙的防裂装置的挤压力，所述力学模型为：
Figure BDA0003170724630000021
式中，F为集成外墙的防裂装置的挤压力；
E为材料弹性模量；
L为弹性弓板的长度；
t为连接板的厚度；
D为顶推板的宽度，即在顶推板撑开两弹性弓板后，两弹性弓板的外弧面的弧顶处之间的第一距离；
d为在顶推板拆除后，两弹性弓板恢复原形后，两弹性弓板的外弧面的弧顶处之间的第二距离；
h为连接板的宽度；
ξ为弹性弓板大变形影响的修正系数，取
Figure BDA0003170724630000022
之间的数值，
其中，a为未安装顶推板时，弹性弓板恢复原形后的端部至连接板的垂直距离、b为未安装顶推板时，弹性弓板恢复原形后的弧顶处至连接板的垂直距离、a’为安装顶推板后，弹性弓板的端部至连接板的垂直距离、b’为安装顶推板后，弹性弓板的弧顶处至连接板的垂直距离。
本发明提供一种集成外墙的防裂构造，包括：
支承钢框，包括相对设置的一顶板和一底板，所述顶板的两端与所述底板的两端之间分别连接有侧板；
搁置于所述底板的内侧多块预制板，多块所述预制板沿所述底板的长度方向设置，相邻的两所述预制板之间形成竖拼缝，多块所述预制板与所述顶板之间形成横拼缝，所述顶板、所述底板以及所述侧板分别通过插筋连接于所述预制板；
微膨胀混凝土，填充于所述竖拼缝中；
集成外墙的防裂装置，设置于所述横拼缝中，在所述集成外墙的防裂装置设置于所述横拼缝中后，拆除所述集成外墙的防裂装置的顶推板，所述集成外墙的防裂装置的两弹性弓板的位置相对的两抵顶端抵顶于所述横拼缝的相对的两侧壁；以及
轻集料砂浆，填充于所述横拼缝中且包覆于所述集成外墙的防裂装置。
本发明的有益效果在于，本发明的集成外墙的防裂装置在对集成外墙拼缝进行施工时，先将顶推板支顶于两弹性弓板的外弧面之间，使得整个弹性件伸长，弹性件的两弹性弓板的同一侧的两抵顶端之间的距离缩小，此时，将弹性件放置于集成外墙拼缝之间。在弹性件放置于集成外墙拼缝之后，将顶推板拆卸抽出弹性件，使得弹性弓板回弹，整个弹性件缩短，弹性件的两弹性弓板的同一侧的两抵顶端之间的距离增大，进而使得弹性件的两弹性弓板的抵顶端分别抵顶于集成外墙拼缝的相对两侧的侧壁，给集成外墙拼缝的两侧(即支承钢框与预制板)施加预紧力，让集成外墙的防裂构造的不同零部件之间相互挤压，从而提升集成外墙的防裂构造的整体性，防止拼缝在浇筑轻集料砂浆后开裂。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的集成外墙的防裂装置的结构示意图。
图2为本发明实施例的集成外墙的防裂装置的主视图。
图3为本发明实施例的顶推板拆卸状态的立体图。
图4为本发明实施例的顶推板拆卸状态的主视图。
图5为本发明实施例的集成外墙的防裂装置变形状态的受力简图。
图6为本发明实施例的集成外墙的防裂装置无变形状态下的受力简图。
图7为本发明实施例的集成外墙的防裂构造的结构示意图。
图8至图9为本发明实施例的横拼缝的施工方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参照图1至图9所示，本发明提供了一种集成外墙的防裂装置，包括：弹性件1和顶推板2。
其中，弹性件1包括两弹性弓板11和连接板12。具体的，弹性弓板成弧形或弓形。弹性弓板11具有相对的一内弧面和一外弧面，两弹性弓板11的外弧面相对设置。另外一方面，弹性弓板11在成弧方向(在本实施中，成弧方向即弹性弓板的宽度方向)上具有相对的两抵顶端。两所述弹性弓板11的两端之间分别连接有连接板12。
顶推板2可拆卸地支顶于两弹性弓板11的外弧面之间以令弹性弓板产生弹性形变，进而两弹性弓板11的位置相对的两抵顶端相互靠近。在顶推板2拆卸后，两弹性弓板11的位置相对的两抵顶端相互背离以抵顶于横拼缝A的相对的两侧壁。
在本实施例中，两弹性弓板的两抵顶端分别通过连接板连接后形成一个哑铃形的弹性件。当分别朝向每一个弹性弓板的内弧面施加推力时，即将两弹性弓板相互撑开，整个弹性件伸长，弹性件的两弹性弓板的同一侧的两抵顶端之间的距离缩小。当撑开两弹性弓板的推力撤销后，即拆除顶推板后，弹性弓板回弹，整个弹性件缩短，弹性件的两弹性弓板的同一侧的两抵顶端之间的距离恢复如初。
参阅图7，本发明提供一种集成外墙的防裂构造，为结构-功能一体化集成外墙。具体的，集成外墙包括支承钢框3、多块预制板4、微膨胀混凝土、集成外墙的防裂装置以及轻集料砂浆。其中，支承钢框3包括相对设置的一顶板32和一底板31。顶板32的两端与底板31的两端之间分别连接有侧板33。
多块预制板4搁置于底板31的内侧。多块预制板沿底板的长度方向设置，相邻的两预制板之间形成竖拼缝B，多块所述预制板与所述顶板之间形成横拼缝A。支承钢框的顶板、底板以及侧板分别通过插筋连接于每一块预制板4。微膨胀混凝土填充于竖拼缝中B。
集成外墙的防裂装置设置于横拼缝A中，在集成外墙的防裂装置设置于横拼缝中后，拆除集成外墙的防裂装置的顶推板，集成外墙的防裂装置的两弹性弓板的位置相对的两抵顶端抵顶于横拼缝的相对的两侧壁。轻集料砂浆填充于所述横拼缝中且包覆于集成外墙的防裂装置。
具体的，在对横拼缝进行施工时，参阅图8和图9，先将顶推板支顶于两弹性弓板的外弧面之间，使得整个弹性件伸长，弹性件的两弹性弓板的同一侧的两抵顶端之间的距离缩小，此时，将弹性件放置于横拼缝之间。在弹性件放置于横拼缝之后，将顶推板拆卸抽出弹性件，使得弹性弓板回弹，整个弹性件缩短，弹性件的两弹性弓板的同一侧的两抵顶端之间的距离增大，进而使得弹性件的两弹性弓板的抵顶端分别抵顶于横拼缝的相对两侧的侧壁，给横拼缝的两侧(即支承钢框3的顶板32与预制板4，即蒸压加气混凝土板)施加预紧力，让集成外墙的不同零部件之间相互挤压，从而提升集成外墙的防裂构造整体性，防止横拼缝在浇筑轻集料砂浆后开裂。
在本实施例中，弹性件的弹性弓板与连接板为一体成型的构件。顶推板2支顶于弹性弓板的外弧面的弧顶位置。
作为一种较佳的实施方式，两弹性弓板11的外弧面的弧顶位置分别形成有插槽。两插槽的槽口相对设置。顶推板2的两侧分别可拆卸地插设于两插槽中。
在本实施例中，插槽的槽壁成弧形。如图8所示，当顶推板插设于插槽中时，通过扭转顶推板即可将顶推板从插槽中退出。
在本实施例中，顶推板2的一端连接有限位翼缘板21。限位翼缘板21设置于弹性件1的外部且抵靠于两弹性弓板11的侧部。在扭转顶推板时，施工人员可以通过限位翼缘板扭转顶推板，另外一方面，限位翼缘板的厚度大于顶推板的厚度，施工人员握持限位翼缘板省力地将顶推板从插槽中拆卸下来。
作为一种较佳的实施方式，两弹性弓板11的抵顶端的相背侧安装有防滑垫块111。抵顶端连接有多根接长杆112。多根接长杆112沿弹性弓板11的宽度方向间隔设置。防滑垫块111连接于多根接长杆112。
在集成外墙的防裂装置安装于横拼缝中后，有效避免集成外墙的防裂装置的移动。在本实施例中，集成外墙的防裂构造的支承钢框的顶板、底板和侧板分别开设有穿孔。弹性弓板11开设有锚固孔110。在集成外墙的防裂装置安装于横拼缝后，锚固孔对准于支承钢框的顶板的穿孔。在两弹性弓板的抵顶端抵顶于支承钢框和蒸压加气混凝土板后，在穿孔及锚固孔中插设有锚固筋，锚固筋伸至横拼缝A中，最后在横拼缝中灌注轻集料砂浆。
本发明的集成外墙的防裂装置的力学模型可简化如图5和图6所示，根据结构力学方法，构建集成外墙的防裂装置的力学模型以计算获得集成外墙的防裂装置的挤压力。集成外墙的防裂装置对支承钢框的顶板和预制板(ALC，即Autoclaved LightweightConcrete板，蒸压轻质混凝土的简称)的挤压力为：
Figure BDA0003170724630000061
式中，F为集成外墙的防裂装置的挤压力；
E为材料弹性模量；
L为弹性弓板的长度；
t为连接板的厚度；
D为顶推板的宽度，即在顶推板撑开两弹性弓板后，两弹性弓板的外弧面的弧顶处之间的第一距离；
d为在顶推板拆除后，两弹性弓板恢复原形后，两弹性弓板的外弧面的弧顶处之间的第二距离；
h为连接板的宽度；
ξ为弹性弓板大变形影响的修正系数，取
Figure BDA0003170724630000071
之间的数值，
其中，a为未安装顶推板时，弹性弓板恢复原形后的端部至连接板的垂直距离、b为未安装顶推板时，弹性弓板恢复原形后的弧顶处至连接板的垂直距离、a’为安装顶推板后，弹性弓板的端部至连接板的垂直距离、b’为安装顶推板后，弹性弓板的弧顶处至连接板的垂直距离。
本发明提供一种集成外墙的防裂构造的施工方法，包括以下步骤：
S1：于支承钢框3内设置多块预制板4，使得多块预制板搁置于底板31的内侧，多块预制板沿底板的长度方向设置，相邻的两预制板之间形成竖拼缝B，多块预制板与顶板之间形成横拼缝A。
具体的，相邻的两预制板的侧部之间形成竖拼缝B，多块预制板的顶部与顶板的内侧之间形成横拼缝A。
S2：将顶板、底板以及侧板分别通过插筋连接于预制板。
S3：将集成外墙的防裂装置设置于横拼缝A中并拆除所述集成外墙的防裂装置的顶推板，使得集成外墙的防裂装置的两弹性弓板的两抵顶端抵顶于横拼缝的相对的两侧壁。
S4：于横拼缝B中填充轻集料砂浆，于竖拼缝中填充微膨胀混凝土，使得轻集料砂浆包覆于所述集成外墙的防裂装置。
其中，在实施步骤S3时，具体包括以下步骤：
S31：提供集成外墙的防裂装置，将所述集成外墙的防裂装置设置于横拼缝A中。
在本实施例中，集成外墙的防裂装置的安装之前的状态如图1和图2所示。在集成外墙的防裂装置设置于横拼缝后，将弹性弓板的锚固孔对准于支承钢框的顶板的穿孔。
S32：拆除集成外墙的防裂装置的顶推板2，集成外墙的防裂装置的两弹性弓板11的位置相对的两抵顶端相互背离以抵顶于所述横拼缝A的相对的两侧壁。
集成外墙的防裂装置安装之后的状态如图3和图4所示。在弹性弓板的锚固孔对准于支承钢框的顶板的穿孔后，如图8所示扭转或抽出顶推板，使得弹性弓板回弹，进而使得两弹性弓板的两抵顶端分别抵顶于支承钢框的顶板的内侧和预制板(蒸压加气混凝土板)，在支承钢框与预制板(蒸压加气混凝土板)之间施加预紧力。
S33：于横拼缝A中灌注轻集料砂浆，轻集料砂浆包覆于集成外墙的防裂装置。
本发明的集成外墙的防裂装置，在支承钢框与蒸压加气混凝土板施加预紧力，让不同零部件之间相互挤压，从而提升墙板的整体性防止横拼缝开裂。
横拼缝中填充轻集料砂浆。轻集料砂浆填充横拼缝以及两蒸压加气混凝土板之间，其在水化期间会发生一定的膨胀，有着推动两侧蒸压加气混凝土板的趋势，而支承钢框将限制这一趋势，从而使蒸压加气混凝土板间竖拼缝处形成一定的挤压力，提高了拼缝抗裂能力。
作为一种较佳的实施方式，预制板包括密拼在一起的多块单元板。单元板之间的密拼位置采用专用胶黏剂粘结。相邻的预制板之间的竖拼缝采用微膨胀细石混凝土填充，预制板(ALC板)与支承钢框的顶板之间设置集成外墙的防裂装置，然后填充具有保温性能的轻集料砂浆。
在集成外墙的防裂装置的弹性弓板的两端抵顶于顶板和预制板后，将插筋插设于顶板的穿孔并连接于预制板。
本发明的集成外墙的防裂构造，在竖向支承钢框内的多块预制板之间的竖拼缝之间填充微膨胀细石混凝土，由于竖向支承钢框的存在，其相邻的两个预制板(ALC板)之间必然存在较大的空隙，这部分空隙是需要进行材料填充。本发明的集成外墙的防裂构造，采用微膨胀细石混凝土填充该空隙，材料在水化期间会发生一定的膨胀，有着推动两侧预制板(ALC板)的趋势，而支承钢框将限制这一趋势，从而使两预制板板间的竖拼缝处形成一定的挤压力，提高了本发明的集成外墙的防裂构造的拼缝抗裂能力。
另外一方面，对于本发明的集成外墙的防裂构造的横拼缝，本发明的集成外墙的防裂装置可以产生向横拼缝的两边推挤的作用力，在本发明的集成外墙的防裂装置的推挤和支承钢框的限位的共同作用下，使得支承钢框内侧填充的预制板(ALC板)的上下侧与支承钢框的横拼缝处相互挤压，产生预紧的效果。横拼缝中在后填充轻集料砂浆以保证本发明的集成外墙的防裂构造的热工性能，减小热桥效应。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种集成外墙的防裂装置，其特征在于，包括：
弹性件，包括两弹性弓板和连接板，所述弹性弓板具有相对的一内弧面和一外弧面，两所述弹性弓板的外弧面相对设置，所述弹性弓板在成弧方向上具有相对的两抵顶端，两所述弹性弓板的两端之间分别连接有所述连接板；以及
顶推板，可拆卸地支顶于两所述弹性弓板的外弧面之间以令两所述弹性弓板的位置相对的两所述抵顶端相互靠近，在所述顶推板拆卸后，两所述弹性弓板的位置相对的两所述抵顶端相互背离以抵顶于横拼缝的相对的两侧壁。
2.根据权利要求1所述的集成外墙的防裂装置，其特征在于，所述顶推板支顶于所述外弧面的弧顶位置。
3.根据权利要求2所述的集成外墙的防裂装置，其特征在于，两所述弹性弓板的外弧面的弧顶位置分别形成有插槽，两所述插槽的槽口相对设置，所述顶推板的两侧分别可拆卸地插设于两所述插槽中。
4.根据权利要求3所述的集成外墙的防裂装置，其特征在于，所述顶推板的一端连接有限位翼缘板，所述限位翼缘板设置于所述弹性件的外部且抵靠于两所述弹性弓板的侧部。
5.根据权利要求1所述的集成外墙的防裂装置，其特征在于，两所述弹性弓板的抵顶端的相背侧安装有防滑垫块。
6.根据权利要求5所述的集成外墙的防裂装置，其特征在于，所述抵顶端连接有多根接长杆，多根所述接长杆沿所述弹性弓板的宽度方向间隔设置，所述防滑垫块连接于多根所述接长杆。
7.根据权利要求1所述的集成外墙的防裂装置，其特征在于，所述弹性弓板开设有锚固孔，所述锚固孔中插设有锚固筋，所述锚固筋伸至所述横拼缝中。
8.一种如权利要求1～7中任意一项所述的集成外墙的防裂装置的挤压力设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建所述集成外墙的防裂装置的力学模型以计算获得集成外墙的防裂装置的挤压力，所述力学模型为：
Figure FDA0003170724620000021
式中，F为集成外墙的防裂装置的挤压力；
E为材料弹性模量；
L为弹性弓板的长度；
t为连接板的厚度；
D为顶推板的宽度，即在顶推板撑开两弹性弓板后，两弹性弓板的外弧面的弧顶处之间的第一距离；
d为在顶推板拆除后，两弹性弓板恢复原形后，两弹性弓板的外弧面的弧顶处之间的第二距离；
h为连接板的宽度；
ξ为弹性弓板大变形影响的修正系数，取
Figure FDA0003170724620000022
之间的数值，
其中，a为未安装顶推板时，弹性弓板恢复原形后的端部至连接板的垂直距离、b为未安装顶推板时，弹性弓板恢复原形后的弧顶处至连接板的垂直距离、a’为安装顶推板后，弹性弓板的端部至连接板的垂直距离、b’为安装顶推板后，弹性弓板的弧顶处至连接板的垂直距离。
9.一种集成外墙的防裂构造，其特征在于，包括：
支承钢框，包括相对设置的一顶板和一底板，所述顶板的两端与所述底板的两端之间分别连接有侧板；
搁置于所述底板的内侧多块预制板，多块所述预制板沿所述底板的长度方向设置，相邻的两所述预制板之间形成竖拼缝，多块所述预制板与所述顶板之间形成横拼缝，所述顶板、所述底板以及所述侧板分别通过插筋连接于所述预制板；
微膨胀混凝土，填充于所述竖拼缝中；
如权利要求1～7中任意一项所述的集成外墙的防裂装置，设置于所述横拼缝中，在所述集成外墙的防裂装置设置于所述横拼缝中后，拆除所述集成外墙的防裂装置的顶推板，所述集成外墙的防裂装置的两弹性弓板的位置相对的两抵顶端抵顶于所述横拼缝的相对的两侧壁；以及
轻集料砂浆，填充于所述横拼缝中且包覆于所述集成外墙的防裂装置。
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