CN114737704B - 一种可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，包括邻近设置的第一主体结构、第一主体结构、位于第一和第二主体结构外侧的幕墙，第一主体结构的变形小于第二主体结构的变形，还包括分别位于第一主体结构与幕墙之间以及第二主体结构与幕墙之间的横向变形调节系统，其包括矩形钢横梁、预埋连接件、以及不锈钢销轴，所述矩形钢横梁的两端与对应主体结构的预埋连接件连接，不锈钢销将矩形钢横梁可铰接转动地固定在第一主体结构的预埋连接件上，不锈钢销将矩形钢横梁可铰接转动地固定在第二主体结构的预埋连接件上。在主体结构变形不一致时，能够消除主体结构大变形对幕墙系统的不利影响。

Description

一种可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统

技术领域

本发明涉及建筑幕墙领域，尤其涉及一种可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统。

背景技术

幕墙是由面板与支承结构组成，相对于主体结构有一定位移能力，除向主体结构传递自身所受荷载外，不承担主体结构所受作用的建筑外围护体系。支承幕墙面板的构部件，如支承框架、玻璃肋、钢拉索和钢拉杆等，由连接件与主体结构相接。

传统的幕墙支撑结构体系连接件可适应主体结构变形范围小。主体结构为单一类型（全部混凝土结构或全部钢结构）时，主体结构在风或者地震荷载工况下，主体结构变形基本上协调一致，传统幕墙构造做法基本能适应上述单一结构变形，然而当主体结构变形较大时往往导致龙骨变形，面板破损。

当单个建筑物同一建筑立面主体结构同时采用变形不协调的两种主体结构时，例如钢筋混凝土结构和多（高）层钢结构两种结构类型时，在地震荷载工况作用下，同一建筑立面左右相邻（或上下相邻）的主体钢结构和主体钢筋混凝土结构会存在变形不协调不一致的情况。

参考《建筑幕墙》GB/T21086-2007中5.1.6.2“主体结构楼层最大弹性层间位移角”控制值规定如下：

建筑幕墙平面内变形性能以建筑幕墙层间位移角为性能指标。在非抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值；在抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍。主体结构楼层最大弹性层间位移角控制值可按表1的规定执行。

表1主体结构楼层最大弹性层间位移角

由以上可见，多（高）层钢结构楼层最大弹性层间位移角1/300,远大于钢筋混凝土结构的1/550~1/1000。因此，同一建筑立面左右相邻（或上下相邻）的主体钢结构和主体钢筋混凝土结构交接区域，采用传统的幕墙支撑结构体系连接节点构造不能适应上述相邻不同类型主体结构变形差异大不协调一致情况。

当同一建筑物中存在两种以上不同类型主体结构时则变形不协调的情况更甚。鉴于这种情况，因此亟需一种能够适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可适应混凝土结构与钢结构变形不协调的幕墙系统，在混凝土结构与钢结构变形不一致时，能够消减主体结构大变形对幕墙体系的不利影响，本发明的幕墙系统的具有安装简便、传力可靠、制作方便、便于调整定位、可调节性好、适应主体结构变形差异大、建筑功能效果好、经济性好等优点。

本发明的技术方案如下：

一种可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，包括邻近设置的第一主体结构、第一主体结构、位于第一和第二主体结构外侧的幕墙，第一主体结构的变形小于第二主体结构的变形，其特征在于，还包括分别位于第一主体结构与幕墙之间以及第二主体结构与幕墙之间的横向变形调节系统；

所述横向变形调节系统包括多个平行设置的矩形钢横梁、分别设置在第一主体结构和第二主体结构上的预埋连接件、以及不锈钢销轴，所述矩形钢横梁的一个侧面与幕墙连接，另一侧面水平设置在第一和第二主体结构外侧，所述矩形钢横梁的两端与对应主体结构的预埋连接件铰接连接。

在一较佳实施方式中，还包括竖向变形调节系统，所述竖向变形调节系统包括耳板、不锈钢销轴、以及不锈钢拉杆，所述不锈钢拉杆自上而下贯穿所述矩形钢横梁设置，所述耳板固定连接在与幕墙顶部和底部相对应的第一主体结构和/或第二主体结构的预埋连接件上，所述耳板上开设有竖向调节孔，所述不锈钢拉杆两端的连接接头上开设有圆孔，不锈钢销轴贯穿不锈钢拉杆的圆孔以及耳板的竖向调节孔以将不锈钢拉杆固定连接在所述耳板上。

在一较佳实施方式中，所述预埋连接件上焊接设有连接支架，所述矩形钢横梁上开设有与连接支架对应的C型槽口，所述连接支架插入至所述矩形钢横梁的C型槽口中并于C型槽口形成铰接连接。

在一较佳实施方式中，所述连接支架上开设圆孔，所述矩形钢横梁的与第一主体结构连接的端部上沿矩形钢横梁长度方向开设有第一水平调节孔，所述不锈钢销轴贯穿所述第一水平调节孔和所述连接支架以将矩形钢横梁可铰接转动地固定在第一主体结构的预埋连接件上，所述矩形钢横梁与第二主体结构连接的端部上沿矩形钢横梁长度方向开设有第二水平调节孔，不锈钢销轴贯穿所述第二水平调节孔和所述连接支架以将矩形钢横梁可铰接转动地固定在第二主体结构的预埋连接件上。

在一较佳实施方式中，还包括竖向变形调节系统，所述竖向变形调节系统包括耳板、不锈钢销轴、以及不锈钢拉杆，所述不锈钢拉杆自上而下贯穿所述矩形钢横梁设置，所述耳板固定连接在与幕墙顶部和底部相对应的第一主体结构和/或第二主体结构的预埋连接件上，所述不锈钢拉杆的顶端和底端与所述耳板可铰接地连接。

在一较佳实施方式中，所述耳板上开设有竖向调节孔，所述不锈钢拉杆两端的连接接头上开设有圆孔，不锈钢销轴贯穿不锈钢拉杆的圆孔以及耳板的竖向调节孔以将不锈钢拉杆固定连接在所述耳板上。

在一较佳实施方式中，所述第一水平调节孔形状为圆孔，所述第二水平调节孔形状为长圆孔。

在一较佳实施方式中，所述预埋连接件的连接支架为型钢牛腿。

在一较佳实施方式中，所述耳板上可设置有两个竖向调节孔，所述不锈钢拉杆为两根。

在一较佳实施方式中，位于幕墙底部的耳板上的竖向调节孔为长圆孔，位于幕墙顶部的耳板上的竖向调节孔为圆孔。

在一较佳实施方式中，所述矩形钢横梁端部的空腔内侧增加加劲肋板以增加矩形钢横梁端口强度。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的横向变形调节系统，矩形钢横梁通过不锈钢销轴与混凝土主体结构与钢主体结构之间的可动铰接设计方案，主体结构在垂直于幕墙方向上有较大的位移变形情况下矩形钢横梁可在水平面上进行扭转调节，因而幕墙不破坏。矩形钢横梁长孔设计能够适应结构沿横梁长度方向较大位移变形，幕墙不破坏该节点设计传力可靠，连接节点应能吸收主体结构较大变形对幕墙体系的不利影响。且具有释放温度应力、变形能力的连接形式。

2. 此外，本发明还设置有竖向变形调节系统，通过不锈钢拉杆的设计，不锈钢拉杆只承受幕墙竖向自重荷载。幕墙在风（或地震）荷载工况下，顶部大跨度钢主体结构梁产生弹性的竖向挠曲变形，不锈钢拉杆的底端连接头的不锈钢销轴可沿耳板的长圆孔自由滑动，可避免不锈钢吊杆产生其他的附加应力。顶部的耳板同时连接两根竖向不锈钢拉杆，满足受力的同时保证安装精度。顶端和底端的不锈钢拉杆连接接头和耳板安装方向与幕墙面板方向平行，保证在风荷载作用下拉杆能绕着销轴转动释放弯曲应力，避免拉杆连接接头受力过大发生破坏。

附图说明

附图示出了本发明实施例的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明实施例的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明实施例的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1为本发明幕墙系统的第二主体结构与幕墙的横剖结构示意图，其示出的实施例为第一主体结构和第二主体结构呈水平布置（第一主体结构为混凝土结构，第二主体结构为钢主体结构）；

图2为本发明幕墙系统的第一主体结构与幕墙的横剖结构示意图，其示出的实施例为第一主体结构和第二主体结构呈水平布置（第一主体结构为混凝土结构，第二主体结构为钢主体结构）；

图3为本发明幕墙系统的幕墙顶部与第二主体结构的竖剖结构示意图，其示出的实施例为第二主体结构与第一主体结构呈上下布置（第一主体结构为混凝土结构，第二主体结构为钢主体结构）；

图4为本发明幕墙系统的幕墙底部与第一主体结构的竖剖结构示意图，其示出的实施例为第二主体结构与第一主体结构呈上下布置（第一主体结构为混凝土结构，第二主体结构为钢主体结构）；

图5为本发明幕墙系统的另一优选实施例的第一主体结构与第二主体结构竖向交接位置的竖剖结构示意图，第一主体结构为混凝土结构，第二主体结构为钢主体结构；以及

图6为本发明幕墙系统的矩形钢横梁与第二主体结构的剖面连接结构示意图。

附图标记说明：

A第一主体结构；B第二主体结构；C幕墙；1、矩形钢横梁；2、预埋连接件；3、不锈钢销轴；4、第一水平调节孔；5、第二水平调节孔；6、耳板；7、不锈钢拉杆；8、竖向调节孔；9、连接支架；10、C型槽口；11、加劲肋板。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明实施例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方式仅用于解释相关内容，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明实施例。

需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。

本发明实施例提供了一种可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，现有技术常见的建筑物中使用到两种的主体结构为混凝土主体结构和钢主体结构，因此本发明的实施例中均以混凝土主体和钢主体结构为例，然而本发明的方案可同样适用于变形差异大变形不协调的其他建筑主体结构，其不仅限于两种主体结构，也可为三种不同类型的主体结构。

参见图1和图2，本发明的可适应于两种主体结构变形不协调的幕墙系统，包括第一主体A、第二主体结构B、位于第一主体结构A和第二主体结构B外侧的幕墙C，第一主体结构的变形小于第二主体结构的变形（例如，第一主体结构为混凝土主体结构，第二主体结构为钢主体结构），其中本发明的幕墙系统还包括分别位于第一主体结构A与幕墙C之间以及第二主体结构B与幕墙C之间的横向变形调节系统；

横向变形调节系统包括多个平行设置的矩形钢横梁1、分别位于混凝土主体结构A和钢主体结构B上的预埋连接件2、以及不锈钢销轴3，两个平行的矩形钢横梁的跨度根据实际建筑需要来定，如在图1和图2中示出的，当第一主体结构和第二主体结构为相邻设置时则矩形钢横梁横跨第一主体结构和第二主体结构设置，如在图5中示出的，当第二主体结构位于第一主体结构上方时，则上方的矩形钢横梁横跨第二主体结构设置，下方的矩形钢横梁横跨第一主体结构设置。矩形钢横梁1的一个侧面（如在图1和图2中示出的，矩形钢横梁的长度方向）与幕墙C连接，另一侧面水平设置在第一和第二主体结构外侧，矩形钢横梁1的左右两端与对应主体结构的预埋连接件2连接，预埋连接件2上焊接设有连接支架9，矩形钢横梁上开设有与连接支架9对应的C型槽口，连接支架9插入至矩形钢横梁的C型槽口中。在优选实施中，连接支架9为型钢牛腿（套芯），其对应地插接至矩形钢横梁的C型槽口中。

此外，本发明在此对C型操作做进一步描述：如在图6中所示出的，在矩形钢横梁的端部需要插接型钢牛腿（套芯）的尺寸范围，钢横梁的后侧竖板裁短一段，钢横梁端头只保留上、下和前侧三个面的钢板，在钢梁端头为“C”型槽口。

连接支架上开设圆孔，矩形钢横梁1的与第一主体结构连接的端部上沿矩形钢横梁长度方向开设有第一水平调节孔4，不锈钢销轴3贯穿第一水平调节孔和连接支架9以将矩形钢横梁可铰接转动地固定在第一主体结构的预埋连接件上，矩形钢横梁与第二主体结构连接的端部上沿矩形钢横梁长度方向开设有第二水平调节孔5，不锈钢销轴3贯穿第二水平调节孔和连接支架9以将矩形钢横梁可铰接转动地固定在第二主体结构的预埋连接件上。

在优选实施例中，预埋连接件2的连接支架9为型钢牛腿/套芯。矩形钢横梁端头空腔内侧增加内置加劲肋板，增加矩形钢横梁端口强度。矩形钢横梁牛腿/套芯插入至矩形钢横梁的C 型槽口中，型钢牛腿和矩形钢横梁穿不锈钢销轴固定。通过这种固定方式，矩形钢横梁两端穿销轴可动铰接设计方案，主体结构在垂直于幕墙方向上有较大的位移变形情况下横梁则可水平面扭转，使得幕墙不被破坏。钢横梁长孔设计能够适应结构沿横梁长度方向较大位移变形，幕墙不破坏。且型钢牛腿套芯不外露，保证连接端头建筑外观效果的美观。

在另一优选实施例中，如在图1和图2中所示出的，第一水平调节孔4形状为圆孔，所述第二水平调节孔5形状为长圆孔。通过这种优选实施例的方案，矩形钢横梁与第一主体结构通过单个销轴铰接固定，幕墙和矩形钢横梁可以以销轴为中心大角度扭转；矩形钢钢梁与第二主体连接的端部可以以销轴为中心大角度扭转，长孔可适应主体结构沿幕墙钢横梁长度方向的位移伸缩变形，从而保证了变形的协调一致性。

通过以上横向变形调节系统的设置，可使得幕墙与钢主体结构之间形成可铰接的连接方式，当主体结构在垂直于幕墙方向上有较大的位移变形情况下矩形钢横梁可在水平面上进行扭转调节，因而幕墙不破坏。矩形钢横梁长孔设计能够适应结构沿横梁长度方向较大位移变形，幕墙不破坏该节点设计传力可靠，连接节点应能吸收主体结构较大变形对幕墙体系的不利影响。且具有释放温度应力、变形能力的连接形式。

此外，由于不同主体结构之间的竖向变形亦不同，因而为了使得本发明的幕墙系统能够适用于不同主体结构之间产生的竖向变形不协调的情况，本发明的幕墙系统还包括竖向变形调节系统，竖向变形调节系统包括耳板6、不锈钢销轴3、以及不锈钢拉杆7，不锈钢拉杆自上而下贯穿矩形钢横梁1设置,耳板6分别固定连接在与幕墙顶部和底部相对应的第一主体结构和/或第二主体结构上，如在3和 图4中示出的，第二主体结构与第一主体结构呈上下布置，因此耳板6分别固定在第二主体顶部和第一主体结构底部。耳板6上开设有竖向调节孔8，不锈钢拉杆7两端的连接接头上开设有圆孔，不锈钢销轴贯穿不锈钢拉杆的圆孔以及耳板的竖向调节孔8以将不锈钢拉杆固定连接在耳板6上，从而使得不锈钢拉杆与耳板之间形成铰接。

通过不锈钢拉杆7的设计，不锈钢拉杆只承受幕墙竖向自重荷载。幕墙在风（或地震）荷载工况下，顶部大跨度的第二主体结构梁产生弹性的竖向挠曲变形，不锈钢拉杆的底端连接头的不锈钢销轴可沿耳板的竖向调节孔自由滑动，可避免不锈钢吊杆产生其他的附加应力。

在优选实施例中，参考图3和图4，其示出了第二主体结构与第一主体结构呈上下设置时的结构。具体地，耳板6分别固定连接在幕墙顶部的钢主体结构的预埋连接件上以及幕墙底部的混凝土主体结构的预埋连接件上，不锈钢销轴贯穿不锈钢拉杆的两端的圆孔以及耳板的竖向调节孔8而将不锈钢拉杆固定连接在耳板6上。通过。需要说明的是，不锈钢拉杆的连接接头和耳板的安装方向垂直于与幕墙面板，从而保证在风荷载作用下拉杆能绕着销轴转动释放弯曲应力，避免拉杆连接接头受力过大发生破坏。

此外，如在图3和图4中所示出的，位于幕墙底部的耳板上的竖向调节孔为长圆孔，位于幕墙顶部的耳板上的竖向调节孔为圆孔。具体地，与钢主体结构连接的耳板的竖向调节孔为圆孔，与混凝土主体结构连接的耳板的竖向调节孔为长圆孔，保证结构稳定性的同时还可确保变形时自由滑动。

在优选实施例中，不锈钢拉杆可为两根，即在耳板上可设置有两个竖向调节孔，通过这种设置能够满足受力的同时保证安装精度。需要说明的是，本年发明并不对不锈钢拉杆的数量做具体限制，其可为符合受力要求的任意数量。

在优选实施例中，本发明的不锈钢销轴及耳板采用Q345、Q390与Q420钢材，亦可根据需要选用45号钢、35CrMo或40Cr等钢材，在此并不对不锈钢销轴及耳板的型材作限制。

本发明的一种可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统中的变形性能设计，综合考虑结构承载力和变形能力，变形性能设计应与主体结构的变形设计相协调；当主体结构变形较大时，幕墙连接节点设计充分考虑主体结构变形的影响，连接节点构造能消减主体结构的变形影响并协调至幕墙体系相适应的程度。

本发明具有安装简便、传力可靠、制作方便、便于调整定位的构造形式。具有可调节性好、适应主体结构变形差异大，建筑功能效果好、经济性好的幕墙构造系统。达到结构安全、建筑外观良好、施工安装方便、安装质量稳定可靠，较好地提高建筑装饰外观效果和社会经济效益。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。同时，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明实施例，而并非是对本发明实施例的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明实施例的范围内。

Claims (9)

1.一种可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，包括邻近设置的第一主体结构、第一主体结构、位于第一和第二主体结构外侧的幕墙，第一主体结构的变形小于第二主体结构的变形，其特征在于，还包括分别位于第一主体结构与幕墙之间以及第二主体结构与幕墙之间的横向变形调节系统；

所述横向变形调节系统包括多个平行设置的矩形钢横梁、分别设置在第一主体结构和第二主体结构上的预埋连接件、以及不锈钢销轴，所述矩形钢横梁的一个侧面与幕墙连接，另一侧面水平设置在第一和第二主体结构外侧，所述矩形钢横梁的两端与对应主体结构的预埋连接件铰接连接；

所述预埋连接件上焊接设有连接支架，所述矩形钢横梁上开设有与连接支架对应的C型槽口，所述连接支架插入至所述矩形钢横梁的C型槽口中并于C型槽口形成铰接连接。

2.根据权利要求1所述的可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，其特征在于，所述连接支架上开设圆孔，所述矩形钢横梁的与第一主体结构连接的端部上沿矩形钢横梁长度方向开设有第一水平调节孔，所述不锈钢销轴贯穿所述第一水平调节孔和所述连接支架以将矩形钢横梁可铰接转动地固定在第一主体结构的预埋连接件上，所述矩形钢横梁与第二主体结构连接的端部上沿矩形钢横梁长度方向开设有第二水平调节孔，不锈钢销轴贯穿所述第二水平调节孔和所述连接支架以将矩形钢横梁可铰接转动地固定在第二主体结构的预埋连接件上。

3.根据权利要求1所述的可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，其特征在于，还包括竖向变形调节系统，所述竖向变形调节系统包括耳板、不锈钢销轴、以及不锈钢拉杆，所述不锈钢拉杆自上而下贯穿所述矩形钢横梁设置，所述耳板固定连接在与幕墙顶部和底部相对应的第一主体结构和/或第二主体结构的预埋连接件上，所述不锈钢拉杆的顶端和底端与所述耳板可铰接地连接。

4.根据权利要求3所述的可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，所述耳板上开设有竖向调节孔，所述不锈钢拉杆两端的连接接头上开设有圆孔，不锈钢销轴贯穿不锈钢拉杆的圆孔以及耳板的竖向调节孔以将不锈钢拉杆固定连接在所述耳板上。

5.根据权利要求2所述的可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，其特征在于，所述第一水平调节孔形状为圆孔，所述第二水平调节孔形状为长圆孔。

6.根据权利要求2所述的可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，其特征在于，所述预埋连接件的连接支架为型钢牛腿。

7.根据权利要求4所述的可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，其特征在于，所述耳板上可设置有两个竖向调节孔，所述不锈钢拉杆为两根。

8.根据权利要求2所述的可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，其特征在于，位于幕墙底部的耳板上的竖向调节孔为长圆孔，位于幕墙顶部的耳板上的竖向调节孔为圆孔。

9.根据权利要求1所述的可适应于不同主体结构之间变形不协调的幕墙系统，所述矩形钢横梁端部的空腔内侧增加加劲肋板以增加矩形钢横梁端口强度。

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