CN114718191A - 一种半包gfrp抗剪连接件及结构墙板和墙板的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半包GFRP抗剪连接件及结构墙板和墙板的加工方法，该半包GFRP抗剪连接件为在传统剪力钉的上端包裹GFRP材料的GFRP包裹体形成，其中，所述GFRP包裹体设有十字帽部及固定连接在十字帽部下表面并与十字帽部一体成型的抵接部，钉头部位完全位于十字帽部内；所述十字帽部为上大下小结构，所述抵接部在与十字帽部连接处形成有超出十字帽部下端面的抵接面。该结构墙板为轻钢龙骨墙板，其中，轻钢龙骨的U型钢与结构墙板的外页墙板采用半包GFRP抗剪连接件。本发明半包GFRP抗剪连接件用于墙板上外页墙板与龙骨连接时有效阻断墙板内外热交换路径，提高了墙板的保温性能和墙板的抗拔承载能力。
Description
技术领域
本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种半包GFRP抗剪连接件--剪力钉及结构墙板和墙板的加工方法。
背景技术
抗剪连接件剪力钉大量应用于轻钢龙骨墙板中龙骨与外叶混凝土板的连接，但是传统剪力钉由一粗短的头部和一细长的钉芯组成，多为不锈钢材质，导热系数较大，加之剪力钉连接着轻钢龙骨，使得轻钢龙骨墙板内外叶存在着热交换通道，从而降低了整体墙板的保温性能。此外，传统的不锈钢剪力钉在连接龙骨与外页墙板时，是将钉头埋设在外页墙板内，其钉芯底部焊接在U型龙骨的上翼缘中间位置，这种结构设计使得墙板受到平面外荷载作用时，U形轻钢龙骨骨架容易产生弯曲变形，从而使得外叶混凝土板易遭到破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种半包GFRP抗剪连接件，用以改善现有剪力钉造成对整体墙板保温性能差的问题。
为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：
一种半包GFRP抗剪连接件，其特征在于，包括剪力钉本体和GFRP包裹体；所述剪力钉本体设有一钉头和一连接在钉头下端的钉芯，所述钉头与钉芯中心对齐，且钉头外径大于钉芯外径；所述GFRP包裹体设有十字帽部及固定连接在十字帽部下表面并与十字帽部一体成型的抵接部，所述GFRP包裹体在十字帽部内向抵接部下表面设有与剪力钉本体的钉头与钉芯相匹配的腔体，所述GFRP包裹体通过腔体包裹在剪力钉本体上，腔体深度为剪力钉本体总长的40％～60％，且钉头部位完全位于十字帽部内；所述十字帽部为上大下小结构，所述抵接部在与十字帽部连接处形成有超出十字帽部下端面的抵接面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明半包GFRP抗剪连接件通过在传统的不锈钢剪力钉本体的钉头及钉芯上端包裹GFRP材料的包裹体，GFRP包裹体具有一上大下小的十字帽部和一具有抵接面的抵接部，从而使得本发明半包GFRP抗剪连接件用于墙板上外页墙板与龙骨连接时有效阻断墙板内外热交换路径，提高了墙板的保温性能和墙板的抗拔承载能力。
本发明进一步改进如下：
进一步地，所述抵接部具有一定的高度，优选为10-20cm。
进一步地，所述GFRP包裹体长度与其下方的钉芯长度相同。
进一步地，所述十字帽部由一柱形体和若干条环形阵列分布在柱形体外表面的抗拔筋组成，所述抗拔筋为三角形或梯形结构，其顶面与柱形体顶面齐平。
进一步地，所述抗拔筋设有四条。
进一步地，所述抵接部为工字型结构，设有第一限位板和第二限位板，所述第一限位板与十字帽部固定连接。
进一步地，所述第二限位板均为长方形或正方形结构。
进一步地，所述第一限位板为正方形结构，且第二限位板的长度大于第一限位板的边长。
本发明还提供一种结构墙板，该结构墙板中的剪力钉采用上述一种半包GFRP抗剪连接件。其中，所述十字帽部埋设在结构墙板的外页墙板内，所述抵接部的抵接面抵接外页墙板下表面，抵接部的下表面抵接结构墙板保温层的龙骨框架U型钢上表面，所述钉芯下穿龙骨框架U型钢的上翼缘，且钉芯贴接U型钢腹板并与腹板焊接固定。该结构墙板由于抵接部在U型钢腹板处抵接龙骨与外页墙板，从而有效防止外页墙板受压时导致剪力钉本体侵入混凝土板内部和防止钉芯与龙骨U型钢的焊接失效后侵入龙骨区域，提高了轻钢龙骨墙板的力学性能。
本发明还提供一种结构墙板的加工方法，该加工方法包括以下加工步骤：
步骤一：根据墙板图纸上的龙骨尺寸对U型钢进行下料，再根据半包GFRP抗剪连接件布置图在U型钢的上翼缘打孔，打孔位置必须贴近U型钢腹板；
步骤二：将下完料的龙骨使用铆钉拼装成框架，然后将龙骨间的连接点焊接；
步骤三：将半包GFRP抗剪连接件的钉芯插入U型钢上翼缘的孔中，使抵接部的第二限位板紧贴U型钢上翼缘，并将钉芯紧贴腹板内壁，在钉芯端部和两侧与腹板进行焊接固定；
步骤四：将龙骨框架翻转，并将GFRP包裹体深入外页墙板浇筑模具中，使要浇筑的外页墙板的标高与抵接部上第一限位板的抵接面持平，定好位置后绑扎钢筋网片浇筑外叶混凝土墙板；
步骤五：在轻钢龙骨间填塞岩棉保温材料，采用水泥纤维板作为内页墙板进行岩棉顶部覆盖，形成一个上下密封的保温层；
步骤六：在保温层外周边，使FRP封边板具有水平顶部的一侧向外，在内页墙板与外页墙板之间嵌入FRP封边板，使GFRP包裹体抵接部上的第二限位板卡入FRP封边板的卡口内，同时使FRP封边板的水平底部紧贴外围的U型钢，第一限位板外侧壁紧贴FRP封边板，使用密封材料在FRP封边板与内页墙板及外页墙板连接处进行密封封堵。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
附图说明
图1为本发明半包GFRP抗剪连接件的立体结构示意图。
图2为本发明半包GFRP抗剪连接件的剖视图。
图3为本发明结构墙板的结构示意图。
图4为发明结构墙板上FRP封边板的结构示意图。
图5为本发明结构墙板加工过程中将龙骨框架吊装置入外页墙板浇筑模具中的结构示意图。
图中各标号和对应的名称为：
1.剪力钉； 11.剪力钉本体； 111.钉头；
112.钉芯； 12.GFRP包裹体； 121.十字帽部；
1211.抗拔筋； 122.抵接部； 1221.第一限位板；
1222.第二限位板； 1223.抵接面； 2.外页墙板；
3.保温层； 31.龙骨框架； 311.U型钢；
32.岩棉； 4.内页墙板， 5.FRP封边板；
51.水平顶部； 52.支撑部； 53.水平底部；
54.卡口； 6.外页墙板浇筑模具。
具体实施方式
实施例一：
一种半包GFRP抗剪连接件，如图1和图2所示，该半包GFRP抗剪连接件为在传统剪力基础上进行结构改善所形成的一种新的剪力钉1，其包括剪力钉本体11和GFRP包裹体12。其中，剪力钉本体11设有一钉头111和一连接在钉头111下端的钉芯112，钉头111与钉芯112中心对齐，且钉头111外径大于钉芯112外径。GFRP包裹体12由一个十字帽部121及一个固定连接在十字帽部121下表面并与十字帽部121一体成型的抵接部122组成。GFRP包裹体12在十字帽部121内向抵接部122下表面设有与剪力钉本体的钉头111与钉芯112相匹配的腔体，GFRP包裹体12通过腔体包裹在剪力钉本体11上，GFRP包裹体12总长度与其下方的钉芯112长度相同，且钉头111部位完全位于十字帽部121内。十字帽部121由一柱形体和四条抗拔筋1211组成，抗拔筋1211为三角形或梯形结构，环形阵列分布在柱形体外表面，其顶面与柱形体顶面齐平，形成一上大下小的结构结构体。抵接部122设有第一限位板1221和通过一柱形体连接的第二限位板1222，第一限位板1221均为正方形结构，且第二限位板1222的边长大于第一限位板1221的边长。第一限位板1221与十字帽部121下端面连接，且第一限位板1221边长大于十字帽部121的柱形体的直径，抵接部122的柱形体与十字帽部121的柱形体外径相同。
本发明半包GFRP抗剪连接件通过在传统的不锈钢剪力钉本体的钉头及钉芯上端包裹GFRP材料的包裹体，GFRP包裹体具有一上大下小的十字帽部和一具有抵接面1223的抵接部，从而使得本发明半包GFRP抗剪连接件用于墙板上外页墙板与龙骨连接时有效阻断墙板内外热交换路径，提高了墙板的保温性能和墙板的抗拔承载能力。
实施例二：
一种结构墙板，如图3和图4所示，该结构墙板设有外页墙板2、内页墙板4、剪力钉1、FRP封边板5和夹设固定在外页墙板2与内页墙板4之间的保温层3。其中，FRP封边板5由一竖向的支撑部52、设于支撑部52底端且向两侧延伸的水平底部53，以及设于竖向支撑部52顶端且向一侧延伸的水平顶部51构成。保温层3由U型钢311构成的轻钢龙骨框架31和填塞在龙骨框架31内的岩棉32保温材料，FRP封边板5设置于保温层3外周边围。保温材料及FRP封边板5的上下表面均对应抵接外页墙板2及内页墙板4的内表面，U型钢311的下翼缘抵接固定在内页墙板4内表面，U型钢311上翼缘与外页墙板2内表面存在一定间隙，形成空气层。剪力钉十字帽部121埋设在外页墙板内，其第一限位板1221上表面抵接外页墙板2内表面，第二限位板1222下表面抵接U型钢311上翼缘，钉芯112下穿U型钢311上翼缘并紧贴腹板，钉芯112下端面及侧面均与U型钢311腹板焊接固定，且剪力钉的柱形体外壁到钉芯112外壁的最小距离大于U型钢311腹板的厚度。FRP封边板5在U型钢311上翼缘等高处设有与第二限位板1222外形相匹配的卡口54，FRP封边板5水平底部53的内端面抵接轻钢龙骨框架31，且靠近FRP封边板5处的第一限位板1221的外端面抵接水平顶部51的内端面，第二限位板1222卡设在FRP封边板5的卡口54内。
本发明结构墙板通过将钉芯焊接在腹板上，剪力钉的柱形体外壁到钉芯外壁的最小距离大于U型钢腹板的厚度，第一限位板与外页墙板抵接，第二限位板与U型钢上翼缘抵接，第二限位板通过卡口卡接在FRP封边板上，从而有效防止外页墙板受压时导致剪力钉本体侵入混凝土板内部和防止钉芯与龙骨U型钢的焊接失效后侵入龙骨区域，提高了轻钢龙骨墙板的力学性能，增强了整体墙板的平面承载能力。
实施例三：
如图3所示的结构墙板的加工方法，该加工方法包括以下加工步骤：
步骤一：准备材料(剪力钉1、FRP封边板5、U型钢等)、工具等；根据墙板图纸上的龙骨尺寸对U型钢311进行下料，再根据剪力钉1布置图在U型钢311的上翼缘打孔，打孔位置必须贴近U型钢腹板；
步骤二：将下完料的龙骨使用铆钉拼装成框架，然后将龙骨间的连接点焊接；根据设计结构墙板的大小及承载需求，必要时在龙骨框架31内增加横向或/和纵向的U型钢，并焊接连接在龙骨框架31上，以增强整体强度；增加的U型钢的上下翼缘与龙骨框架31的U型钢上下翼缘对齐；
步骤三：将半包GFRP抗剪连接件的钉芯112插入U型钢上翼缘的孔中，使抵接部122的第二限位板1222紧贴U型钢上翼缘，并将钉芯112紧贴腹板内壁，在钉芯112端部和两侧与腹板进行焊接固定；
步骤四：翻转龙骨框架31后吊装，将GFRP包裹体12深入外页墙板浇筑模具6中(如图5所示)，使要浇筑的外页墙板2的标高与抵接部122上第一限位板1221的抵接面1223持平，定好位置后绑扎钢筋网片浇筑外叶混凝土墙板；
步骤五：在轻钢龙骨间填塞岩棉32保温材料，采用水泥纤维板作为内页墙板4进行岩棉32顶部覆盖，形成一个上下密封的保温层3；
步骤六：在保温层3外周边，使FRP封边板5具有水平顶部51的一侧向外，在内页墙板4与外页墙板2之间嵌入FRP封边板5，使GFRP包裹体12抵接部122上的第二限位板1222卡入FRP封边板5的卡口54内，同时使FRP封边板5的水平底部53紧贴外围的U型钢，第一限位板1221外侧壁紧贴FRP封边板5，使用密封材料在FRP封边板5与内页墙板4及外页墙板2连接处进行密封封堵。
本发明不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半包GFRP抗剪连接件，其特征在于，包括剪力钉本体和GFRP包裹体；所述剪力钉本体设有一钉头和一连接在钉头下端的钉芯，所述钉头与钉芯中心对齐，且钉头外径大于钉芯外径；所述GFRP包裹体设有十字帽部及固定连接在十字帽部下表面并与十字帽部一体成型的抵接部，所述GFRP包裹体在十字帽部内向抵接部下表面设有与剪力钉本体的钉头与钉芯相匹配的腔体，所述GFRP包裹体通过腔体包裹在剪力钉本体上，腔体深度为剪力钉本体总长的40％～60％，且钉头部位完全位于十字帽部内；所述十字帽部为上大下小结构，所述抵接部在与十字帽部连接处形成有超出十字帽部下端面的抵接面。
2.根据权利要求1所述的一种半包GFRP抗剪连接件，其特征在于，所述GFRP包裹体长度与其下方的钉芯长度相同。
3.根据权利要求1所述的一种半包GFRP抗剪连接件，其特征在于，所述十字帽部由一柱形体和若干条环形阵列分布在柱形体外表面的抗拔筋组成，所述抗拔筋为三角形或梯形结构，其顶面与柱形体顶面齐平。
4.根据权利要求3所述的一种半包GFRP抗剪连接件，其特征在于，所述抗拔筋设有四条。
5.根据权利要求1所述的一种半包GFRP抗剪连接件，其特征在于，所述抵接部为工字型结构，设有第一限位板和第二限位板，所述第一限位板与十字帽部固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种半包GFRP抗剪连接件，其特征在于，所述第二限位板均为长方形或正方形结构。
7.根据权利要求6所述的一种半包GFRP抗剪连接件，其特征在于，所述第一限位板为正方形结构，且第二限位板的长度大于第一限位板的边长。
8.一种结构墙板，其特征在于，所述结构墙板中的剪力钉采用权利要求1所述的一种半包GFRP抗剪连接件。
9.根据权利要求8所述的一种结构墙板，其特征在于，所述十字帽部埋设在结构墙板的外页墙板内，所述抵接部的抵接面抵接外页墙板下表面，抵接部的下表面抵接结构墙板保温层的龙骨框架U型钢上表面，所述钉芯下穿龙骨框架U型钢的上翼缘，且钉芯贴接U型钢腹板并与腹板焊接固定。
10.根据权利要求9所述的一种结构墙板的加工方法，其特征在于，包括以下加工步骤：
步骤一：根据墙板图纸上的龙骨尺寸对U型钢进行下料，再根据半包GFRP抗剪连接件布置图在U型钢的上翼缘打孔，打孔位置必须贴近U型钢腹板；
步骤二：将下完料的龙骨使用铆钉拼装成框架，然后将龙骨间的连接点焊接；
步骤三：将半包GFRP抗剪连接件的钉芯插入U型钢上翼缘的孔中，使抵接部的第二限位板紧贴U型钢上翼缘，并将钉芯紧贴腹板内壁，在钉芯端部和两侧与腹板进行焊接固定；
步骤四：将龙骨框架翻转，并将GFRP包裹体深入外页墙板浇筑模具中，使要浇筑的外页墙板的标高与抵接部上第一限位板的抵接面持平，定好位置后绑扎钢筋网片浇筑外叶混凝土墙板；
步骤五：在轻钢龙骨间填塞岩棉保温材料，采用水泥纤维板作为内页墙板进行岩棉顶部覆盖，形成一个上下密封的保温层；
步骤六：在保温层外周边，使FRP封边板具有水平顶部的一侧向外，在内页墙板与外页墙板之间嵌入FRP封边板，使GFRP包裹体抵接部上的第二限位板卡入FRP封边板的卡口内，同时使FRP封边板的水平底部紧贴外围的U型钢，第一限位板外侧壁紧贴FRP封边板，使用密封材料在FRP封边板与内页墙板及外页墙板连接处进行密封封堵。
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