CN113530030A - 一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构及安装方法，涉及围护墙板连接节点领域，包括H型钢梁、H型钢柱、围护墙板，多块围护墙板并列装配于通过H型钢梁和H型钢柱构成的钢结构框架中，所述H型钢梁包括上翼缘，腹板，下翼缘，每块围护墙板的顶部至少通过一个U型连接板与位于上方的H型钢梁的下翼缘连接；相邻围护墙板间，围护墙板与H型钢梁、H型钢柱之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板。本发明实现了建筑需要围护墙板不参与抵抗水平作用的需求，保证了结构的受力模式与设计意图相匹配，受力性能更合理，有利于构件设计与生产制作的批量化、标准化，构造简单、施工方便，对推动钢结构装配式建筑广泛应用具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及建筑构件技术领域，特别涉及围护墙板连接领域，具体为一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构及安装方法。
背景技术
装配式建筑相较于传统砌筑墙体优势很大，在工艺上，装配式建筑与传统现浇方法相比，预制装配式建筑具有成品质量高、现场施工环境好、节省人工、缩短工期等优点，更符合低碳环保的时代发展要求。其采用工业化的方法来建造，部分或全部构件在工厂预制，运到施工现场后再通过可靠的连接方法拼装成一体。
根据钢结构建筑的相关规范标准中，为了避免刚性连接限制主体结构的横向变形而发生墙板开裂甚至倒塌的出现，要求围护墙板与主体结构应采用柔性连接，通过在围护墙板与主体结构之间的柔性连接和设置一定的间隙，使围护墙板在地震作用下具备一定的变形能力，减小墙板对主体结构的约束作用，提高结构的整体安全性，从而减轻震害。
目前装配式钢结构建筑中，墙板分为内嵌式和外挂式两种。内嵌式墙板与钢结构的连接形式主要有管卡法、直角钢件和U型卡等连接方式，以上施工方法快捷简单，造价低且便于后期装饰装修，但是这些连接方式属于刚性连接，限制了墙板的变形，不符合钢结构规范应使用柔性连接的要求。而外挂式墙板与钢结构的连接形式主要有钩头螺栓连接、ADR节点连接、插入钢筋法连接、钢管锚节点连接和斜柄连接等连接形式，其缺点是施工工艺复杂，连接节点零件加工较多，存在与围护墙板不适配的情况。围护墙板与主体梁、柱之间一般使用专用砂浆粘结，砂浆硬化后会进一步增大结构刚度，且属于刚性连接，不利于结构的抗震要求。
为了解决目前装配式钢结构与围护墙板连接施工工艺复杂，焊接工序复杂，构造技术不合理等突出问题，需要改进现有的装配式钢结构和围护墙板柔性的连接结构及安装方法。
发明内容
本发明为了解决目前装配式钢结构与围护墙板连接施工工艺复杂，无法满足围护墙板与主体结构应采用柔性连接的要求，提供了一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构及安装方法。
本发明采用如下技术实现：一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构，包括H型钢梁、H型钢柱、围护墙板，多块围护墙板并列装配于通过H型钢梁和H型钢柱构成的钢结构框架中，所述H型钢梁包括上翼缘、腹板和下翼缘，每块围护墙板的顶部至少通过一个U型连接板与位于上方的H型钢梁的下翼缘连接；相邻围护墙板间填充有挤塑聚苯乙烯泡沫板，围护墙板与H型钢梁、围护墙板与H型钢柱之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板。
使用时，本发明所设计的适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构中，围护墙板为钢筋混凝土复合墙板，多块围护墙板并列装配于通过H型钢梁和H型钢柱构成的钢结构框架中，每块围护墙板的顶部通过一个或几个U型连接板与位于上方的H型钢梁的下翼缘连接，下翼缘沿着H型钢梁长度方向设有关于腹板对称的长圆孔，每对长圆孔通过螺栓Ⅱ对应安装一个U型连接板， U型连接板与H型钢梁平行设置，与钢梁下翼缘的长度方向的中线对齐，开口垂直地面向下，U型连接板顶板上对应开有一对圆孔， U型连接板通过螺栓Ⅱ穿过相应的圆孔和长圆孔后固定在下翼缘上，长圆孔的设置使H型钢梁与围护墙板之间能够滑动连接，使得围护墙板不参与抵抗水平力，长圆孔的长度可以根据建筑的要求而设置，滑动范围可控性强，可以有效防止滑动超出预期范围，在滑动空间内可以充分滑动，可以使得刚度较大的墙板尽量晚参与抵抗水平载荷，螺栓Ⅱ可以预先固定于U型连接板的顶板上，或者螺栓Ⅱ独立设置，螺栓Ⅱ连接使得连接方式具有较强的抗拔能力，使得主体结构与围护墙板仍然能够保持较强的整体性， U型连接板的两侧板之间的距离与围护墙板厚度相等，两侧板上对应开有通孔，围护墙板顶部则能够卡合于U型连接板内后通过在通孔装配螺栓Ⅰ固定，通过螺栓Ⅰ将围护墙板夹紧固定在U型连接板内侧，使得围护墙板固定在U型连接板正下方，构成墙体，在建筑受到水平向的荷载时，在U型连接板固定下的围护墙板可向H型钢梁的长度方向一侧滑动，具备一定的变形能力，避免了刚度较大的墙板参与抵抗水平荷载，降低了对与墙板相连的主体结构的抗侧性能要求，减少围护墙板对主体结构的约束作用，使得围护墙板不参与抵抗水平作用，避免主体结构的横向变形而发生墙板开裂甚至倒塌的出现，相邻围护墙板间填充有挤塑聚苯乙烯泡沫板，围护墙板与H型钢梁、围护墙板与H型钢柱之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板，挤塑聚苯乙烯泡沫板呈蜂窝状结构，围护墙板与主体结构之间填入柔性材料可以在一定的强作用下，形成缓冲带，挤塑聚苯乙烯泡沫板可实现良好的抗压作用，减少围护墙板对主体结构的约束作用，增强装配式钢结构整体的延性，合理分布受力，保证了结构的受力模式与设计意图相匹配。
一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构的安装方法，包括如下步骤：
a，在两根H型钢柱之间上下装配两根H型钢梁后构成钢结构框架；
b，每个围护墙板的顶部通过螺栓Ⅰ预先安装U型连接板，同时，U型连接板上预先安装螺栓Ⅱ；
c，将预装好的围护墙板上的U型连接板的螺栓Ⅱ安装于位于上方的H型钢梁的下翼缘上，完成将围护墙板安装于上下H型钢梁之间；
d，在相邻的围护墙板之间、围护墙板与H型钢梁之间、围护墙板与H型钢柱之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板，使用专用砂浆填缝。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构及安装方法，开发了更合理的复合钢结构规范的连接构件，改进了传统的结构设计过程，改善了目前复杂的工艺，实现了建筑需要围护墙板不参与抵抗水平作用的需求，在建筑受到水平向的荷载时，可滑动连接板可使墙板整体在钢梁的长度方向上产生滑动，从而避免了刚度较大的墙板参与抵抗水平荷载，保证了结构的受力模式与设计意图相匹配，降低了对与墙板相连的主体结构的抗侧性能要求，使其连接受力性能更合理，满足承载力和抗震性能要求，有利于构件设计与生产制作的批量化、标准化，提高了钢结构装配式建筑的标准化程度，施工装配工艺简便、可靠，有利于提高装配质量和进度，柔性材料的填入使得围护墙板与主体结构形成缓冲带，改善装配式钢结构的延性，保证钢结构装配式建筑的抗震性能，构造简单、施工方便、经济性能较优，对推动钢结构装配式建筑广泛应用具有重大意义。
附图说明
图1为本发明所述的柔性连接结构的安装完成的结构示意图。
图2为本发明所述的柔性连接结构的侧视图。
图3为本发明中U型连接板及螺栓Ⅰ的结构示意图。
图4为本发明中H型钢梁的结构示意图。
图中标记如下：1-H型钢梁，101-上翼缘，102-腹板，103-下翼缘，4-围护墙板，5-U型连接板，6-螺栓Ⅰ，7-螺栓Ⅱ，8-长圆孔，9-圆孔，10-H型钢柱，11-挤塑聚苯乙烯泡沫板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行说明。
一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构，包括H型钢梁1、H型钢柱10、围护墙板4，多块围护墙板4并列装配于通过H型钢梁1和H型钢柱10构成的钢结构框架中， H型钢梁1包括上翼缘101、腹板102和下翼缘103，每块围护墙板4的顶部至少通过一个U型连接板5与位于上方的H型钢梁1的下翼缘103连接；相邻围护墙板4之间填充有挤塑聚苯乙烯泡沫板11，围护墙板4与H型钢梁1、围护墙板4与H型钢柱10之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板11。
下面通过实施例进行说明。
一种适用于装配式钢结构和围护墙板柔性的连接结构，如图1、图2所示：包括H型钢梁1、H型钢柱10、围护墙板4，围护墙板4为钢筋混凝土复合墙板，四块围护墙板4并列装配于通过H型钢梁1和H型钢柱10构成的钢结构框架中，本实施例图1中采用四块围护墙板，也可以任意数量，满足实际要求即可，H型钢梁1包括上翼缘101、腹板102、下翼缘103，每块围护墙板4的顶部通过一个U型连接板5与位于上方的H型钢梁1的下翼缘103连接，如图4所示：下翼缘103沿着H型钢梁1长度方向设有四对关于腹板102对称的长圆孔8，长圆孔8的宽度与螺栓Ⅱ7的外径匹配，长圆孔8的长度可以根据建筑的要求而设置，滑动范围可控性强，可以有效防止滑动超出预期范围，在滑动空间内可以充分滑动，可以使得刚度较大的围护墙板4尽量晚参与抵抗水平载荷。每对长圆孔8通过螺栓Ⅱ7对应安装一个U型连接板5，U型连接板5开口垂直地面向下，与H型钢梁1平行设置，与下翼缘103在长度方向的中线对齐，如图3所示：U型连接板5由顶板和对称的两侧板一体构成，顶板和侧板之间的夹角为直角，U型连接板5顶板上开有一对圆孔9， U型连接板5通过螺栓Ⅱ7穿过相应的圆孔9和长圆孔8后固定在下翼缘103上，U型连接板5顶板预先固定连接有螺栓Ⅱ7，长圆孔8的设置使H型钢梁1与围护墙板4之间能够滑动连接，使得围护墙板4不参与抵抗水平力，螺栓Ⅱ7头部固定在U型连接板5内部，尾部穿过圆孔9和长圆孔8并在下翼缘103上穿出，用螺母固定，螺栓Ⅱ7连接使得连接方式具有较强的抗拔能力，使得主体结构与围护墙板4仍然能够保持较强的整体性，U型连接板5的两侧板之间的距离与围护墙板4厚度相等，两侧板上对应开有通孔，围护墙板4顶部卡合于U型连接板5内后通过在通孔装配螺栓Ⅰ6固定，螺栓Ⅰ6贯穿通孔将围护墙板4固定在U型连接板5内侧，通过螺栓Ⅰ6将围护墙板4夹紧固定在U型连接板5内侧，使得围护墙板4固定在U型连接板5正下方，构成墙体，U型连接板5与围护墙板4可沿H型钢梁1的长度方向滑动，在建筑受到水平向的荷载时，在U型连接板5固定下的围护墙板4可向H型钢梁1的长度方向一侧滑动，具备一定的变形能力，避免了刚度较大的墙板参与抵抗水平荷载，降低了对与墙板相连的主体结构的抗侧性能要求，减少围护墙板4对主体结构的约束作用，使得围护墙板不参与抵抗水平作用，避免主体结构的横向变形而发生墙板开裂甚至倒塌的出现，相邻围护墙板4间填充有挤塑聚苯乙烯泡沫板11，围护墙板4与H型钢梁1、围护墙板4与H型钢柱10之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板11，挤塑聚苯乙烯泡沫板11，即XPS板，呈蜂窝状结构，围护墙板4与主体结构之间填入柔性材料可以在一定的强作用下，形成缓冲带，挤塑聚苯乙烯泡沫板11可实现良好的抗压作用，减少围护墙板4对主体结构的约束作用，增强装配式钢结构整体的延性，合理分布受力，保证了结构的受力模式与设计意图相匹配。通过调整U型连接板5、螺栓Ⅰ6和挤塑聚苯乙烯泡沫板11的尺寸以适用于不同厚度及不同类型的围护墙板与不同尺寸钢梁间的连接，做到更广泛的应用。
具体实施时，上述适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构的安装方法，包括如下步骤：
a，在两根H型钢柱10之间上下装配两根H型钢梁1后构成钢结构框架；
b，每个围护墙板4的顶部通过螺栓Ⅰ6预先安装U型连接板5，同时，U型连接板5上预先安装螺栓Ⅱ7，完成U型连接板5与围护墙板4的预装；
c，将预装好的围护墙板4上的U型连接板5的螺栓Ⅱ7安装于位于上方的H型钢梁1的下翼缘103上，完成将围护墙板4安装于上下H型钢梁1之间；
d，在相邻的围护墙板4之间、围护墙板4与H型钢梁1之间、围护墙板4与H型钢柱10之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板11，使用专用砂浆填缝，完成安装。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构，包括H型钢梁（1）、H型钢柱（10）、围护墙板（4），多块围护墙板（4）并列装配于通过H型钢梁（1）和H型钢柱（10）构成的钢结构框架中，其特征在于：所述H型钢梁（1）包括上翼缘（101）、腹板（102）和下翼缘（103），每块围护墙板（4）的顶部至少通过一个U型连接板（5）与位于上方的H型钢梁（1）的下翼缘（103）连接；相邻围护墙板（4）间填充有挤塑聚苯乙烯泡沫板（11），围护墙板（4）与H型钢梁（1）、围护墙板（4）与H型钢柱（10）之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板（11）。
2.根据权利要求1所述的一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构，其特征在于：所述U型连接板（5）的两侧板上对应开有通孔，所述围护墙板（4）顶部卡合于U型连接板（5）内后通过在通孔装配螺栓Ⅰ（6）固定。
3.根据权利要求1所述的一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构，其特征在于：所述下翼缘（103）上沿着H型钢梁（1）长度方向设有多对关于腹板对称的长圆孔（8），每对长圆孔（8）通过螺栓Ⅱ（7）对应安装一个U型连接板（5）。
4.根据权利要求3所述的一种适用于装配式钢结构和围护墙板柔性的连接结构，其特征在于：所述U型连接板（5）的顶板上开有一对圆孔（9），所述U型连接板（5）通过螺栓Ⅱ（7）穿过相应的圆孔（9）和长圆孔（8）后固定在下翼缘（103）上。
5.根据权利要求3所述的一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构，其特征在于：所述螺栓Ⅱ（7）预先固定于U型连接板（5）的顶板上。
6.根据权利要求1所述的一种适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构，其特征在于：所述围护墙板（4）为钢筋混凝土复合墙板。
7.如权利要求3所述的适用于装配式钢结构和围护墙板的柔性连接结构的安装方法，其特征在于：包括如下步骤：
a，在两根H型钢柱（10）之间上下装配两根H型钢梁（1）后构成钢结构框架；
b，每个围护墙板（4）的顶部通过螺栓Ⅰ（6）预先安装U型连接板（5），同时，U型连接板（5）上预先安装螺栓Ⅱ（7）；
c，将预装好的围护墙板（4）上的U型连接板（5）的螺栓Ⅱ（7）安装于位于上方的H型钢梁（1）的下翼缘（103）上，完成将围护墙板（4）并列安装于上下H型钢梁（1）之间；
d，在相邻的围护墙板（4）之间、围护墙板（4）与H型钢梁（1）之间、围护墙板（4）与H型钢柱（10）之间填入挤塑聚苯乙烯泡沫板（11），最后使用专用砂浆填缝。
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