CN114045977A - 一种uhpc大模块集成外墙板及其安装结构和制造方法 - Google Patents

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孙正竹
张海飞
施峰
张峰恺
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State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种UHPC大模块集成外墙板及其安装结构和制造方法，涉及建筑外墙板领域。目前装配式外墙板主要采用“外墙+龙骨+内隔墙+饰面板”的形式，相关管线主要利用外墙和内隔墙间的夹层进行排布，该类方式存在管线定位精度低、管线排布零散等问题，安装维护困难，施工复杂。本发明包括UHPC外墙板面层、UHPC外墙板背层、保温层、预埋螺栓套筒、预埋线管和接线盒，外墙板内设钢筋笼，外墙板的上下两端设竖向互接的拼接结构；通过预埋螺栓套筒、L型挂件、L型挂件底座及螺栓螺母组件可方便地将外墙板安全的固定在H型钢梁上。集成度高，安装方便，有效地降低重量，热量传递的隔断能力强，避免凌乱的管线布置，安装和维护方便。

Description

一种UHPC大模块集成外墙板及其安装结构和制造方法
技术领域
本发明涉及建筑外墙板领域，尤其涉及一种UHPC大模块集成外墙板及其安装结构和制造方法。
背景技术
2016年开始，国网公司陆续在35千伏～220千伏电压等级试点并推广应用智能变电站模块化建设技术。围护系统作为装配式建筑的核心，是评价装配式建筑装配化水平的重要环节以及关键指标。目前的维护结构主要采用“外墙+龙骨+内隔墙+饰面板”的形式，相关管线主要利用外墙和内隔墙间的夹层进行排布，该类方式存在管线定位精度低、管线排布零散，外墙板尺寸模数小、现场交叉施工多等弊病，造成安装维护困难，施工复杂，安全性低。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种UHPC大模块集成外墙板及其安装结构和制造方法，以提升施工安装和维护方便性及提高安全性为目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种UHPC大模块集成外墙板，包括UHPC外墙板面层、UHPC外墙板背层，所述的外墙板面层和外墙板背层之间设有保温层，所述的保温层的外周为UHPC填充层，外墙板面层、外墙板背层和填充层为一体浇筑的UHPC实体，所述的外墙板背层一侧的4个角部预埋有至少4个螺栓套筒，套筒的螺纹口露出于外墙板背层外，外墙板内预埋有横向和竖向贯穿外墙板的线管，线管连接汇聚于外墙板内预埋的接线盒，接线盒开口于外墙板背层表面，外墙板内设有钢筋笼以增强结构，外墙板的上下两端设有竖向互接的拼接结构。通过在UHPC外墙板内设置保温层，在保证强度时，可以有效地降低重量，提升外墙板内外两侧的热量传递的隔断能力，通过在UHPC外墙板上实现了线管和接线盒的集成后，线缆可以移入线管内，可有效提升线缆布置的条理性，避免凌乱的管线布置，可有效降低管线安装的复杂性，减少现场作业，提高装配率，提升了安全性，通过在外墙板上预埋螺栓套筒，可以方便地通过螺栓实现外墙板与安装部位的结构固定，提升了安装和维护的方便性，避免了现场交叉施工多的弊病，提升了施工的安全性，相比于传统的UHPC外墙板，由于降低了重量，提升了集成度和安装方便性，整体安全性更高，施工安装和维护更方便。
作为优选技术手段：所述的外墙板的竖向高度尺寸范围为3.8-4.2m，横向宽度尺寸范围为1.4-1.6m，厚度尺寸范围为130-170mm，所述的外墙板背层厚度在25-35mm之间，所述的外墙板面层厚度在15-25mm之间，所述的保温层厚度在90-110mm之间，每个角部的预埋套筒数量为2个。大模块结构尺寸合理优化，套筒数量合理。
作为优选技术手段：所述的线管布置于外墙板的横向和竖向方向的中心线上，所述的接线盒设于外墙板的横向和竖向的中心。把线管和接线盒布置于对称中心线上，定位精度高，线管排布方便。
作为优选技术手段：所述的钢筋笼包括主筋和箍筋，主筋共4根，按2根一组分别设于外墙板的上下两端的UHPC实体内，在厚度方向，每组的2根分别设于保温层的外侧，所述的箍筋为矩形，按横向间隔200-320mm布置，连接固定上下两端的主筋，箍筋的内侧与保温层相贴。有效实现钢筋笼结构，实现对保温层等材料的挤紧约束，有效增强UHPC外墙板的结构强度。
作为优选技术手段：所述的套筒采用M12、M14规格，内孔深度度为50-60mm，材料采用不锈钢，套筒的深埋部分焊接有限位条，限位条垂直于套筒的外周面，所述的线管采用镀锌钢管，线管直径范围为25-30mm。套筒规格合理，有效保证螺栓的连接强度，通过限位条，使套筒与UHPC外墙板的结合强度更高，防止套筒侧向脱出，采用镀锌钢管，成本低且可以有效增强外墙板的结构强度。
作为优选技术手段：所述的拼接结构包括位于外墙板上端的上企口和位于外墙板下端的下企口，所述的上企口在位于外墙板背层一侧设有凹槽，所述的下企口在外墙板背层一侧设有与上企口的凹槽相配的凸筋，凹槽和凸筋之间设有间隙，竖向线管的上端和下端分别开口于凹槽底面和凸筋端面。有效实现拼接，把线管的开口设于凹槽和凸筋处，可以更好地对线管起到防护作用。
作为优选技术手段：上企口在外墙板面层一侧为外低内高的2级台阶，下企口在靠近外墙板面层的一侧设有梯形槽，所述的梯形槽遮盖住2级台阶，所述的2级台阶包括下台阶和上台阶，梯形槽位于外墙板面层一侧的侧面设有与外墙板横向宽度尺寸相同的防水胶条，上下两块外墙板拼接后，防水胶条用于侧向压紧下台阶的侧面。外墙板面层一侧的上下拼接结构及防水胶条的设置，可以更好地起到防水效果。
一种UHPC大模块集成外墙板的安装结构，包括所述的外墙板、位于所述的外墙板右侧的L型挂件、与L型挂件上下相叠的L型挂件底座、位于L型挂件底座右侧并与L型挂件底座焊接固定的H型钢梁和连接板，H型钢梁的2个槽口左右横向设置，L型挂件通过螺栓与外墙板上的套筒连接固定，L型挂件的左侧面与外墙板背层表面相贴，连接板竖向设置，焊接于H型钢梁的左侧槽口内，连接板左侧表面与H型钢梁的左侧端面对齐，L型挂件底座与L型挂件水平相贴，且呈180度中心对称设置，L型挂件底座与L型挂件之间通过螺栓螺母组件连接固定，L型挂件底座的右侧侧面与H型钢梁的左侧端面及连接板的左侧表面均相贴，并焊接固定。安装结构简单，施工方便，安全性高。
作为优选技术手段：所述的L型挂件底座与L型挂件之间相贴的两块水平板上的水平螺栓孔均为“一”字长孔，且两孔呈90度垂直交叉布置。可以利用水平和垂直向的位移调节有效降低安装精度的要求，便于进行螺栓螺母组件的位置调整。
一种UHPC大模块集成外墙板的制造方法，包括以下步骤：
1)绑扎钢筋笼形成端部约束骨架；
2)浇筑UHPC外墙板面层和UHPC填充层；
3)UHPC初凝前完成线管和接线盒预埋并填充保温层；
4)预埋套筒并浇筑UHPC外墙板背层，浇筑UHPC外墙板背层时，每浇筑5mm进行一次施压操作；
5)待UHPC大模块集成外墙板养护至少28天后，采用背胶把防水胶条固定在下企口处。
该方法可使外墙板各层材料紧密连结，避免分层脱落，外墙板结构强度高。
有益效果：
1.通过在UHPC外墙板内设置保温层，在保证强度时，可以有效地降低重量，提升外墙板内外两侧的热量传递的隔断能力；
2.通过在UHPC外墙板上实现了线管和接线盒的集成后，线缆可以移入线管内，可有效提升线缆布置的条理性，避免凌乱的管线布置，可有效降低管线安装的复杂性，减少现场作业，提高装配率，提升了安全性；
3.通过在外墙板上预埋螺栓套筒，可以方便地通过螺栓实现外墙板与安装部位的结构固定，提升了安装和维护的方便性；
4.安装结构简单，施工方便，避免了现场交叉施工多的弊病，提升了施工的安全性，相比于传统的UHPC外墙板，由于降低了重量，提升了集成度和安装方便性，整体安全性更高，施工安装和维护更方便。
5.UHPC外墙板制造工艺可使外墙板各层材料紧密连结，避免分层脱落，外墙板结构强度高。
附图说明
图1是本发明纵向断面结构示意图。
图2是本发明图1中A部放大示意图。
图3是本发明中线管和接线盒排布示意图。
图4是本发明图3中的B-B断面示意图。
图5是本发明中的下企口和上企口的拼接结构示意图。
图6是本发明安装结构示意图。
图7是本发明中L型挂件与L型挂件底座相叠装配示意图。
图中：1、外墙板；2、L型挂件；3、L型挂件底座；4、H型钢梁；5、连接板；6、螺栓螺母组件；101、外墙板面层；102、外墙板背层；103、保温层；104、填充层；105、套筒；106、钢筋笼；107、防水胶条；108、线管；109、接线盒；110、凸筋；111、凹槽；112、梯形槽；113、2级台阶；114、限位条；201、水平螺栓孔；10601、主筋；10602、箍筋。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1-5所示，一种UHPC大模块集成外墙板，包括UHPC外墙板面层101、UHPC外墙板背层102，外墙板面层101和外墙板背层102之间设有保温层103，保温层103的外周为UHPC填充层104，外墙板面层101、外墙板背层102和填充层104为一体浇筑的UHPC实体，外墙板背层102一侧的每个角部预埋有2个螺栓套筒105，套筒105的螺纹口露出于外墙板背层102外，外墙板1内预埋有横向和竖向贯穿外墙板1的线管108，线管108连接汇聚于外墙板1内预埋的接线盒109，接线盒109开口于外墙板背层102表面，外墙板1内设有钢筋笼106以增强结构，外墙板1的上下两端设有竖向互接的拼接结构。
为了实现大模块结构，外墙板1的竖向高度尺寸为4m，横向宽度尺寸为1.5m，厚度尺寸为150mm，外墙板背层102厚度为30mm，外墙板面层101厚度为20mm，保温层103厚度为100mm。大模块结构尺寸合理优化。
为了线管108排布方便，线管108布置于外墙板1的横向和竖向方向的中心线上，接线盒109设于外墙板1的横向和竖向的中心。把线管108和接线盒109布置于对称中心线上，定位精度高，线管108排布方便。
为了实现钢筋笼106结构，钢筋笼106包括主筋10601和箍筋10602，主筋10601共4根，按2根一组分别设于外墙板1的上下两端的UHPC实体内，在厚度方向，每组的2根分别设于保温层103的外侧，箍筋10602为矩形，按横向间隔300mm布置，连接固定上下两端的主筋10601，箍筋10602的内侧与保温层103相贴。有效实现钢筋笼106结构，实现对保温层103等材料的挤紧约束，有效增强UHPC外墙板1的结构强度。
为了保证连接强度，套筒105采用M12×55规格，材料采用不锈钢，套筒105的深埋部分焊接有限位条114，限位条114垂直于套筒105的外周面，线管108采用镀锌钢管，线管108直径为25mm。套筒105规格合理，有效保证螺栓的连接强度，通过限位条114，使套筒105与UHPC外墙板1的结合强度更高，防止套筒105侧向脱出，采用镀锌钢管，成本低且可以有效增强外墙板1的结构强度。
为了实现拼接，拼接结构包括位于外墙板1上端的上企口和位于外墙板1下端的下企口，上企口在位于外墙板背层102一侧设有凹槽111，下企口在外墙板背层102一侧设有与上企口的凹槽111相配的凸筋110，凹槽111和凸筋110之间设有间隙，竖向线管108的上端和下端分别开口于凹槽111底面和凸筋110端面。有效实现拼接，把线管108的开口设于凹槽111和凸筋110处，可以更好地对线管108起到防护作用。
为了实现较好的防水效果，上企口在外墙板面层101一侧为外低内高的2级台阶113，下企口在靠近外墙板面层101的一侧设有梯形槽112，梯形槽112遮盖住2级台阶113，2级台阶113包括下台阶和上台阶，梯形槽112位于外墙板面层101一侧的侧面设有与外墙板1横向宽度尺寸相同的防水胶条107，上下两块外墙板1拼接后，防水胶条107用于侧向压紧下台阶的侧面。外墙板面层101一侧的上下拼接结构及防水胶条107的设置，可以更好地起到防水效果。
如图6所示，一种UHPC大模块集成外墙板的安装结构，包括外墙板1、位于外墙板1右侧的L型挂件2、与L型挂件2上下相叠的L型挂件底座3、位于L型挂件底座3右侧并与L型挂件底座3焊接固定的H型钢梁4和连接板5，H型钢梁4的2个槽口左右横向设置，L型挂件2通过螺栓与外墙板1上的套筒105连接固定，L型挂件2的左侧面与外墙板背层102表面相贴，连接板5竖向设置，焊接于H型钢梁4的左侧槽口内，连接板5左侧表面与H型钢梁4的左侧端面对齐，L型挂件底座3与L型挂件2水平相贴，且呈180度中心对称设置，L型挂件底座3与L型挂件2之间通过螺栓螺母组件6连接固定，L型挂件底座3的右侧侧面与H型钢梁4的左侧端面及连接板5的左侧表面均相贴，并焊接固定。
如图7所示，为了降低安装精度的要求，L型挂件底座3与L型挂件2之间相贴的两块水平板上的水平螺栓孔201均为“一”字长孔，且两孔呈90度垂直交叉布置。可以利用水平和垂直向的位移调节有效降低安装精度的要求，便于进行螺栓螺母组件6的位置调整。
一种UHPC大模块集成外墙板的制造方法，其过程包括以下步骤：
S1绑扎钢筋笼106形成端部约束骨架，上下端部利用HRB400直径为10mm的主筋10601和每隔300mm直径为6mm的箍筋10602组成环箍，用以对各层材料进行挤紧约束；
S2浇筑20mm厚的UHPC外墙板面层101，用模板预留出保温层103空间，浇筑保温层103周围的UHPC填充层104；
S3去掉保温层103模板，UHPC初凝前完成线管108和接线盒109预埋，预埋时，用铁丝将线管108和接线盒109固定在钢筋笼106上，然后填充100mm厚的保温层103；
S4预埋套筒105并浇筑30mm厚的UHPC外墙板背层102，浇筑UHPC外墙板背层102时，每浇筑5mm进行一次施压操作；
S5待UHPC大模块集成外墙板1养护至少28天后，采用背胶把防水胶条107固定在下企口处，完成制造后，可运输至现场安装。
UHPC外墙板1制造工艺可使外墙板1各层材料紧密连结，避免分层脱落，外墙板1结构强度高。
通过在UHPC外墙板1内设置保温层103，在保证强度时，可以有效地降低重量，提升外墙板1内外两侧的热量传递的隔断能力；通过在UHPC外墙板1上实现了线管108和接线盒109的集成后，线缆可以移入线管108内，可有效提升线缆布置的条理性，避免凌乱的管线布置，可有效降低管线安装的复杂性，减少现场作业，提高装配率，提升了安全性；通过在外墙板1上预埋螺栓套筒105，可以方便地通过螺栓实现外墙板1与安装部位的结构固定，提升了安装和维护的方便性；安装结构简单，施工方便，避免了现场交叉施工多的弊病，提升了施工的安全性，相比于传统的UHPC外墙板1，由于降低了重量，提升了集成度和安装方便性，整体安全性更高，施工安装和维护更方便。
本实例中，L型挂件2和L型挂件底座3采用10mm厚度的角码，均采用热镀锌处理；螺栓螺母组件6采用M16×80规格的不锈钢组件；外墙板面层101为肌理面层，外墙板背层102为清水效果背层；钢筋笼106采用HRB400直径为10mm的主筋10601和直径为6mm的箍筋10602。
以上图1-7所示的一种UHPC大模块集成外墙板及其安装结构和制造方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种UHPC大模块集成外墙板，其特征在于：包括UHPC外墙板面层(101)、UHPC外墙板背层(102)，所述的外墙板面层(101)和外墙板背层(102)之间设有保温层(103)，所述的保温层(103)的外周为UHPC填充层(104)，外墙板面层(101)、外墙板背层(102)和填充层(104)为一体浇筑的UHPC实体，所述的外墙板背层(102)一侧的4个角部预埋有至少4个螺栓套筒(105)，套筒(105)的螺纹口露出于外墙板背层(102)外，外墙板(1)内预埋有横向和竖向贯穿外墙板(1)的线管(108)，线管(108)连接汇聚于外墙板(1)内预埋的接线盒(109)，接线盒(109)开口于外墙板背层(102)表面，外墙板(1)内设有钢筋笼(106)以增强结构，外墙板(1)的上下两端设有竖向互接的拼接结构。
2.根据权利要求1所述的一种UHPC大模块集成外墙板，其特征在于：所述的外墙板(1)的竖向高度尺寸范围为3.8-4.2m，横向宽度尺寸范围为1.4-1.6m，厚度尺寸范围为130-170mm，所述的外墙板背层(102)厚度在25-35mm之间，所述的外墙板面层(101)厚度在15-25mm之间，所述的保温层(103)厚度在90-110mm之间，每个角部的预埋套筒(105)数量为2个。
3.根据权利要求1所述的一种UHPC大模块集成外墙板，其特征在于：所述的线管(108)布置于外墙板(1)的横向和竖向方向的中心线上，所述的接线盒(109)设于外墙板(1)的横向和竖向的中心。
4.根据权利要求1所述的一种UHPC大模块集成外墙板，其特征在于：所述的钢筋笼(106)包括主筋(10601)和箍筋(10602)，主筋(10601)共4根，按2根一组分别设于外墙板(1)的上下两端的UHPC实体内，在厚度方向，每组的2根分别设于保温层(103)的外侧，所述的箍筋(10602)为矩形，按横向间隔200-320mm布置，连接固定上下两端的主筋(10601)，箍筋(10602)的内侧与保温层(103)相贴。
5.根据权利要求1所述的一种UHPC大模块集成外墙板，其特征在于：所述的套筒(105)采用M12、M14规格，内孔深度度为50-60mm，材料采用不锈钢，套筒(105)的深埋部分焊接有限位条(114)，限位条(114)垂直于套筒(105)的外周面，所述的线管(108)采用镀锌钢管，线管(108)直径范围为25-30mm。
6.根据权利要求5所述的一种UHPC大模块集成外墙板，其特征在于：所述的拼接结构包括位于外墙板(1)上端的上企口和位于外墙板(1)下端的下企口，所述的上企口在位于外墙板背层(102)一侧设有凹槽(111)，所述的下企口在外墙板背层(102)一侧设有与上企口的凹槽(111)相配的凸筋(110)，凹槽(111)和凸筋(110)之间设有间隙，竖向线管(108)的上端和下端分别开口于凹槽(111)底面和凸筋(110)端面。
7.根据权利要求6所述的一种UHPC大模块集成外墙板，其特征在于：上企口在外墙板面层(101)一侧为外低内高的2级台阶(113)，下企口在靠近外墙板面层(101)的一侧设有梯形槽(112)，所述的梯形槽(112)遮盖住2级台阶(113)，所述的2级台阶(113)包括下台阶和上台阶，梯形槽(112)位于外墙板面层(101)一侧的侧面设有与外墙板(1)横向宽度尺寸相同的防水胶条(107)，上下两块外墙板(1)拼接后，防水胶条(107)用于侧向压紧下台阶的侧面。
8.采用权利要求1所述的一种UHPC大模块集成外墙板的安装结构，其特征在于：包括所述的外墙板(1)、位于所述的外墙板(1)右侧的L型挂件(2)、与L型挂件(2)上下相叠的L型挂件底座(3)、位于L型挂件底座(3)右侧并与L型挂件底座(3)焊接固定的H型钢梁(4)和连接板(5)，H型钢梁(4)的2个槽口左右横向设置，L型挂件(2)通过螺栓与外墙板(1)上的套筒(105)连接固定，L型挂件(2)的左侧面与外墙板背层(102)表面相贴，连接板(5)竖向设置，焊接于H型钢梁(4)的左侧槽口内，连接板(5)左侧表面与H型钢梁(4)的左侧端面对齐，L型挂件底座(3)与L型挂件(2)水平相贴，且呈180度中心对称设置，L型挂件底座(3)与L型挂件(2)之间通过螺栓螺母组件(6)连接固定，L型挂件底座(3)的右侧侧面与H型钢梁(4)的左侧端面及连接板(5)的左侧表面均相贴，并焊接固定。
9.根据权利要求8所述的一种UHPC大模块集成外墙板的安装结构，其特征在于：所述的L型挂件底座(3)与L型挂件(2)之间相贴的两块水平板上的水平螺栓孔(201)均为“一”字长孔，且两孔呈90度垂直交叉布置。
10.采用权利要求1所述的一种UHPC大模块集成外墙板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)绑扎钢筋笼(106)形成端部约束骨架；
2)浇筑UHPC外墙板面层(101)和UHPC填充层(104)；
3)UHPC初凝前完成线管(108)和接线盒(109)预埋并填充保温层(103)；
4)预埋套筒(105)并浇筑UHPC外墙板背层(102)，浇筑UHPC外墙板背层(102)时，每浇筑5mm进行一次施压操作；
5)待UHPC大模块集成外墙板(1)养护至少28天后，采用背胶把防水胶条(107)固定在下企口处。
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