CN114961037B - 一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体及安装方法 - Google Patents

一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体及安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种竖向承重‑水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体及安装方法，组合墙体包括框柱、横梁、中柱、耗能支撑、结构板和连接件，框柱位于组合墙体两端，中柱位于框柱之间按等间距分布，框柱与中柱均通过连接件与横梁连接，耗能支撑穿过中柱后沿组合墙体对角线布置，并与框柱和横梁连接处的连接件连接，结构板对称布置于组合墙体两侧。本发明将冷弯薄壁型钢组合墙体的竖向承重与水平抗侧功能分离，可保证水平地震作用下结构板‑轻钢龙骨通过自攻螺钉连接形成的蒙皮效应不被削弱，从而显著提高冷成型钢结构体系的强震抗倒塌性能，且该组合墙体可在工厂模块化批量预制，后运至现场拼装，从而可显著降低建筑成本同时可保证施工质量。

Description

一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体及安 装方法
技术领域
本发明涉及建筑结构，具体来说，涉及一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体及安装方法。
背景技术
冷弯薄壁型钢结构是将壁厚为0.4～2mm的冷弯薄壁型钢基本构件和结构板材共同作为主要结构构件的一种轻钢龙骨式复合剪力墙结构体系。冷弯薄壁型钢组合墙体是冷弯薄壁型钢结构的主要承重和抗侧构件。传统的冷弯薄壁型钢组合墙体主要依赖结构板与冷弯薄壁型钢骨架通过自攻螺钉连接形成的蒙皮体承受竖向荷载和水平荷载。在风荷载或水平地震作用下，冷弯薄壁型钢骨架与结构板之间的不相容性导致二者之间存在相对转动，结构板与冷弯薄壁型钢龙骨之间蒙皮效应将因结构板-龙骨自攻螺钉连接件的反复变形而被削弱，从而降低冷弯薄壁型钢结构的竖向承载能力和抗侧性能，导致现有的低层冷弯薄壁型钢结构体系很难发展应用到多高层冷弯薄壁型钢住宅结构。
为了将冷弯薄壁型钢结构这一绿色环保建筑由低层发展至多层，国内外学者在结构体系创新、试验研究、理论研究方面开展了大量的研究工作。结果表明：(1)水平荷载作用下，冷弯薄壁型钢组合墙体的主要破坏集中于结构板-龙骨自攻螺钉连接件；(2)由于现有冷弯薄壁型钢结构常采用的结构板具有明显的脆性特征，其变形对荷载变化敏感，导致冷弯薄壁型钢结构的耗能能力不足，结构的安全储备将受水平荷载显著影响；(3)现有冷弯薄壁型钢组合墙体受剪后残余变形明显，非常不利于震灾后受损构件的更换。因此，目前急需一种可有效保护结构板-龙骨蒙皮效应同时可提高结构的耗能能力并有利于灾后修复的冷弯薄壁型钢组合墙体，以促进多层冷弯薄壁型钢住宅结构的推广应用。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体，以保证水平地震作用下结构板-轻钢龙骨通过自攻螺钉连接形成的蒙皮效应不被削弱，同时提高墙体的耗能能力和可修复性，从而显著提高冷成型钢结构体系的强震抗倒塌性能。
本发明的另一个目的是，提供一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的安装方法。
技术方案：本发明的一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体，包括框柱、横梁、中柱、耗能支撑、结构板和连接件，框柱位于组合墙体两端，中柱位于框柱之间按等间距分布，框柱与中柱两端均通过连接件与横梁连接，中柱为冷弯薄壁钢-轻混凝土格构柱，包括柱帽和柱身，柱身包括第二冷弯薄壁型钢管、U型冷弯薄壁型钢斜撑及填入第二冷弯薄壁型钢管内的轻质混凝土，U型冷弯薄壁型钢斜撑设置于两个第二冷弯薄壁型钢管之间，柱帽嵌入第二冷弯薄壁型钢管上端，耗能支撑穿过中柱的两个第二冷弯薄壁型钢管和U型冷弯薄壁型钢斜撑之间的间隙后沿组合墙体对角线布置，耗能支撑的四个角端分别与框柱和横梁连接处的连接件连接，结构板对称布置于组合墙体两侧，将中柱和耗能支撑镶嵌在内。
优选的，框柱为钢管-混凝土实腹柱，包括含有第一卡槽的第一冷弯薄壁型钢管和浇筑于第一冷弯薄壁型钢管内部的自密实混凝土，框柱与横梁的连接处设有预埋螺栓，并通过焊接角件与横梁固定连接。
优选的，横梁包括上横梁和下横梁，上横梁为帽型冷弯薄壁型钢梁和木梁构成的钢-木组合实腹梁，上横梁与框柱及中柱的连接处预留第一螺栓孔，下横梁为U型冷弯薄壁型钢导梁，上横梁与中柱通过环状连接件连接，下横梁与中柱通过第二连接片6-3b连接。
优选的，环状连接件包括第一钢板和第二钢板，第一钢板有多个，为弧形，两端分别与第二钢板连接，第二钢板上设有第三螺栓孔。
优选的，柱帽为设有预埋螺栓孔的木构件，第二冷弯薄壁型钢管顶部预开孔，柱帽嵌入第二冷弯薄壁型钢管上端后，将预埋螺栓孔与预开孔对中形成水平通孔。
优选的，耗能支撑包括第一防屈曲支撑、第二防屈曲支撑、蝶形钢板和耗能件，第一防屈曲支撑有四个，沿组合墙体对角线布置，第二防屈曲支撑有四个，首尾相接组合成方框形结构，布置在组合墙体中心；第一防屈曲支撑的一端与框柱和横梁连接处的连接件连接，另一端与相邻两个第二防屈曲支撑连接处相连；耗能件设置于第二防屈曲支撑组成的方框形结构中心，蝶形钢板有四个，分别与四个第二防屈曲支撑相连，其中两个相对的蝶形钢板还与耗能件连接。
优选的，第一防屈曲支撑包括第三冷弯薄壁型钢管、包裹于第三冷弯薄壁型钢管外侧的第一水泥砂浆层、包覆于第一水泥砂浆层外侧的第一增强纤维FRP、设置于第三冷弯薄壁型钢管两端的第一钢接头和第二钢接头，第二防屈曲支撑包括第四冷弯薄壁型钢管、包裹于第四冷弯薄壁型钢管外侧的第二水泥砂浆层、包覆于第二水泥砂浆层外侧的第二增强纤维FRP和设置于第四冷弯薄壁型钢管两端的第三钢接头，第一防屈曲支撑的第一钢接头与框柱和横梁连接处的焊接角件连接，第二钢接头与相邻两个第二防屈曲支撑的第三钢接头连接。
优选的，连接件为焊接角件、环状连接件、第一连接片、第二连接片、螺栓或自攻螺钉，焊接角件包括横板、竖板、连接横板和竖板的三角肋和与三角肋连接的外伸板，横板、竖板、三角肋和外伸板均设置预留螺栓孔；环状连接件包括第一钢板和第二钢板，第一钢板有多个，为弧形，两端分别与第二钢板连接，第二钢板上设有第三螺栓孔；第一连接片为设置螺栓孔的帽型钢片；第二连接片为帽型冷弯薄壁型钢片。
优选的，结构板包括主体结构板和封板，封板位于组合墙体中心及两端，主体结构板位于封板之间，主体结构板与封板之间设置防挤压胶条，主体结构板与中柱及下横梁固定连接，封板为钢-木复合板，包括木结构层和钢面层，封板沿纵向设置镶边，位于组合墙体两端的封板的镶边卡入框柱的第一卡槽，位于组合墙体中心的封板的镶边卡入中柱的第二卡槽，位于组合墙体两端的封板的短边与横梁连接，位于组合墙体中心处的封板的短边与中柱连接。
本发明的一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的安装方法，包括以下步骤：
S1、安装框柱和横梁，其中，横梁包括上横梁和下横梁，上横梁为帽型冷弯薄壁型钢梁和木梁构成的钢-木组合实腹梁，下横梁为U型冷弯薄壁型钢导梁；具体为：
首先将下横梁固定连接在待安装位置后，将两根框柱的底部分别嵌入下横梁两端，并用焊接角件将框柱底部和下横梁固定连接；然后，将框柱的顶部设置在上横梁两端，并用焊接角件将框柱顶部与上横梁固定连接；
S2、安装中柱，中柱为冷弯薄壁钢-轻混凝土格构柱，具体为：
首先将若干中柱按设计间距嵌入框柱和横梁形成的矩形框内，通过环状连接件将上横梁的两个翼缘分别与中柱顶部固定连接，然后通过第二连接片将中柱底部分别与下横梁的两个翼缘固定连接；
S3、安装耗能支撑，耗能支撑包括第一防屈曲支撑、第二防屈曲支撑、蝶形钢板和耗能件，具体为：
首先，将四个第一防屈曲支撑沿墙体对角方向穿过中柱的空隙后，将各第一防屈曲支撑的一端通过焊接角件与框柱和横梁连接；然后，将四个第二防屈曲支撑首尾相接组合成方框形结构后，布置在组合墙体中心，同时将各第一防屈曲支撑的另一端与相邻两个第二防屈曲支撑连接处连接；再次，将四个蝶形钢板分别与四个第二防屈曲支撑连接，并将耗能件与蝶形钢板连接；最后，将第一连接片与焊接角件和第一防屈曲支撑连接成整体；
S4、安装结构板，结构板包括主体结构板和封板，具体为：
首先，在组合墙体的两端及中心处预留封板位置后，在组合墙体两侧安装主体结构板，主体结构板与中柱及下横梁固定连接；然后，在主体结构板两侧安装封板，主体结构板与封板之间设置防挤压胶条，并将两端封板的外侧长边与框柱连接，将中心处封板与中柱连接；最后，将两端封板的短边与横梁连接。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体通过冷弯薄壁钢-轻混凝土格构中柱与结构板形成的蒙皮体承受竖向荷载，通过耗能支撑承受水平荷载，实现竖向承重与水平抗侧功能分离，保证水平地震作用下结构板-轻钢龙骨通过自攻螺钉连接形成的蒙皮效应不被削弱，从而提高冷弯薄壁型钢结构的韧性。
(2)本发明的竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体中的冷弯薄壁钢-轻混凝土格构中柱顶部设置了环形连接件，可实现冷弯薄壁钢-轻混凝土格构中柱与结构板形成的蒙皮体水平移动自由的目的，同时利用相互铰接的防屈曲杆将耗能支撑设计成纯受拉杆件，避免耗能支撑受压屈曲，可提升组合墙体的抗侧能力并保证各材料充分利用。
(3)本发明的竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体中的各组成部件均在工厂预制生产，且组装工序简单，其中环形连接件、耗能件和连接片均可提升组合墙体的耗能能力，有利于提高冷弯薄壁型钢结构的安全储备，且耗能件和连接片均集中设置在易损区域，有利于形成便于灾后修复的可更换区域。
附图说明
图1是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的结构示意图；
图2是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的框柱结构示意图；
图3是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的上横梁剖面图；
图4是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的中柱结构示意图；
图5是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的耗能支撑结构示意图；
图6是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的第一防屈曲支撑结构示意图；
图7是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的第二防屈曲支撑结构示意图；
图8是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的耗能件示意图；
图9是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的蝶型板示意图；
图10是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的环状连接件示意图；
图11是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的焊接角件示意图；
图12是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的第一连接片示意图；
图13是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的中柱与横梁连接详图；
图14是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的封板剖面图；
图15是本发明竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的安装示意图；
图中：框柱1、第一冷弯薄壁型钢管1-1、第一卡槽1-1a、自密实混凝土1-2、预埋螺栓1-3、横梁2、上横梁2-1、帽型冷弯薄壁型钢梁2-1a、木梁2-1b、第一螺栓孔2-1c、下横梁2-2、中柱3、柱帽3-1、柱身3-2、第二冷弯薄壁型钢管3-2a、第二卡槽3-2aa、U型冷弯薄壁型钢斜撑3-2b、轻质混凝土3-2c、通孔3-3、耗能支撑4、第一防屈曲支撑4-1、第三冷弯薄壁型钢管4-1a、第一水泥砂浆层4-1b、第一增强纤维FRP 4-1c、第一钢接头4-1d、第二钢接头4-1e、第二防屈曲支撑4-2、第四冷弯薄壁型钢管4-2a、第二螺栓孔4-2aa、第二水泥砂浆层4-2b、第二增强纤维FRP 4-2c、第三钢接头4-2d、蝶形钢板4-3、耗能件4-4、结构板5、主体结构板5-1、封板5-2、木结构层5-2a、钢面层5-2b、镶边5-2c、防挤压胶条5-3、扁钢带5-4、连接件6、焊接角件6-1、横板6-1a、竖板6-1b、三角肋6-1c、外伸板6-1d、环状连接件6-2、第一钢板6-2a、第二钢板6-2b、铆钉6-2c、第三螺栓孔6-2d、第一连接片6-3a、第二连接片6-3b、螺栓6-4、自攻螺钉6-5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细的说明。
本发明的一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体，该组合墙体将竖向承重与水平抗侧功能分离，可保证水平地震作用下结构板-轻钢龙骨通过自攻螺钉连接形成的蒙皮效应不被削弱，同时提高墙体的耗能能力和可修复性，从而显著提高冷成型钢结构体系的强震抗倒塌性能，且该组合墙体可在工厂模块化批量预制，后运至现场拼装，可显著降低建筑成本并可保证施工质量。
如图1所示，本发明的竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体，包括框柱1、横梁2、中柱3、耗能支撑4、结构板5和连接件6，框柱1位于组合墙体两端，中柱3位于框柱1之间按等间距分布，框柱1与中柱3均通过连接件6与横梁2连接，耗能支撑4穿过中柱3后沿组合墙体对角线布置，耗能支撑4的两端与框柱1和横梁2通过连接件6连接，结构板5对称布置于组合墙体两侧，并通过连接件6与框柱1、横梁2及中柱3连接。
如图2所示，框柱1为钢管-混凝土实腹柱，包括含有第一卡槽1-1a的第一冷弯薄壁型钢管1-1、自密实混凝土1-2和预埋螺栓1-3，预埋螺栓1-3位于框柱1与横梁2的连接面上，即位于第一冷弯薄壁型钢管1-1与横梁2的连接面上，自密实混凝土1-2浇筑于钢管1-1内部；第一冷弯薄壁型钢管1-1壁厚不小于1.5mm，自密实混凝土1-2强度等级不低于C20，预埋螺栓等级不低于M12。框柱1设预埋螺栓1-3的目的是为了通过焊接角件6-1将框柱1与横梁2连接成整体。
如图3所示，横梁2包括上横梁2-1和下横梁2-2，上横梁2-1为帽型冷弯薄壁型钢梁2-1a和木梁2-1b构成的钢-木组合实腹梁，第一螺栓孔2-1c位于框柱1及中柱3与上横梁2-1的连接面；帽型冷弯薄壁型钢梁2-1a的腹板高度为中柱3的腹板高度与中柱两侧环状连接件6-2的高度之和，翼缘宽度不小于50mm，卷边宽度不小于15mm，厚度不小于1.5mm；下横梁2-2为U型冷弯薄壁型钢导梁，其腹板高度为中柱的腹板高度与操作缝隙(约1～2mm)的和，翼缘宽度不小于40mm，厚度不小于1.2mm。
如图4所示，中柱3为冷弯薄壁钢-轻混凝土格构柱，包括柱帽3-1和柱身3-2，柱帽3-1为设有预埋螺栓孔3-1a的木构件，柱身3-2包括含有第二卡槽3-2aa的第二冷弯薄壁型钢管3-2a、U型冷弯薄壁型钢斜撑3-2b及填入第二冷弯薄壁型钢管3-2a内的轻质混凝土3-2c，第二冷弯薄壁型钢管3-2a顶部预开孔3-2d，柱帽3-1嵌入第二冷弯薄壁型钢管3-2a上端后，将螺栓孔3-1a与预开孔3-2d对中形成水平通孔3-3，通孔直径不小于10mm；第二冷弯薄壁型钢管3-2a和U型冷弯薄壁型钢斜撑3-2b的壁厚不小于1.0mm，第二冷弯薄壁型钢管3-2a和U型冷弯薄壁型钢斜撑3-2b通过自攻螺钉连接。中柱3采用冷弯薄壁型钢-轻混凝土格构柱的目的是提高冷弯薄壁型钢立柱的竖向承载能力，并形成空隙便于安装耗能支撑4，设置水平通孔3-3的目的是为了将中柱3与上横梁2-1通过环状连接件6-2连接，将环状连接件6-2布置于上横梁2-1翼缘与第二冷弯薄壁型钢管3-2a之间，并使上横梁2-1翼缘上的第一螺栓孔2-1c、环状连接件6-2的第三螺栓孔6-2d和中柱上的水平通孔3-3对中，然后将螺杆穿过这些预留孔实现环状连接件6-2与中柱3及上横梁2-1的连接。结构板顶部未与上横梁固定连接，且中柱顶部与上横梁之间设置了可自由变形的环状连接件，是为了实现冷弯薄壁钢-轻混凝土格构中柱与结构板形成的蒙皮体水平移动自由的目的，从而达到冷弯薄壁型钢组合墙体的竖向承载和水平抗侧功能分离的效果。
如图5～9所示，耗能支撑4由第一防屈曲支撑4-1、第二防屈曲支撑4-2、蝶形钢板4-3和耗能件4-4组成，第一防屈曲支撑4-1为钢管-水泥砂浆-增强纤维FRP复合杆，包括第三冷弯薄壁型钢管4-1a、第一水泥砂浆层4-1b、第一增强纤维FRP 4-1c、第一钢接头4-1d和第二钢接头4-1e，第一水泥砂浆层4-1b包裹于第三冷弯薄壁型钢管4-1a外侧，第一增强纤维FRP 4-1c包覆于第一水泥砂浆层4-1b外侧，第一钢接头4-1d和第二钢接头4-1e分别设置于第三冷弯薄壁型钢管4-1a两端；第二防屈曲支撑4-2包括设置预留第二螺栓孔4-2aa的第四冷弯薄壁型钢管4-2a、第二水泥砂浆层4-2b、第二增强纤维FRP4-2c和第三钢接头4-2d，第二水泥砂浆层4-2b包裹于第四冷弯薄壁型钢管4-2a外侧，第二增强纤维FRP 4-2c包覆于第二水泥砂浆层4-2b外侧，第四冷弯薄壁型钢管4-2a两端均设有第三钢接头4-2d；第一防屈曲支撑4-1有四个，沿组合墙体对角线布置，第二防屈曲支撑4-2有四个，首尾相接组合成方框形结构，布置在组合墙体中心，第一防屈曲支撑4-1的第一钢接头4-1d通过第一连接片6-3a和螺栓6-4与位于框柱1和横梁2之间的焊接角件6-1连接，第一防屈曲支撑4-1的第二钢接头4-1e与相邻两个第二防屈曲支撑4-2的第三钢接头4-2d通过螺栓6-4连接；耗能件4-4为预留薄弱区的钢板，设置于第二防屈曲支撑4-2组成的方框形结构中心，四个蝶形钢板4-3分别与四个第二防屈曲支撑4-2相连，且蝶形钢板4-3与第二防屈曲支撑4-2以及耗能件4-4通过螺栓6-4连接。耗能支撑4中第一防屈曲支撑4-1和第二防屈曲支撑4-2的布置特点和连接方式旨在将耗能支撑设计成纯受拉杆件，避免耗能支撑受压屈曲，从而提升组合墙体的抗侧能力并保证各材料充分利用。第一防屈曲支撑和第二防屈曲支撑的冷弯薄壁型钢管内径不小于30mm，壁厚不小于2mm，水泥砂浆层厚度不小于20mm，砂浆的强度等级不低于M2.5，蝶形钢板厚度不小于8mm，耗能件厚度不小于4mm，螺栓等级不低于M8。
如图10～13所示，连接件6为焊接角件6-1、环状连接件6-2、第一连接片6-3a、第二连接片6-3b、螺栓6-4或自攻螺钉6-5，焊接角件6-1包括厚度均不小于8mm的横板6-1a、竖板6-1b、三角肋6-1c和外伸板6-1d，横板6-1a、竖板6-1b、三角肋6-1c和外伸板6-1d均设置预留螺栓孔6-1e；环状连接件6-2包括第一钢板6-2a、第二钢板6-2b、铆钉6-2c和第三螺栓孔6-2d，第一钢板6-2a和第二钢板6-2b的厚度均不低于4mm，第三螺栓孔6-2d直径不小于10mm；第一连接片6-3a为设置预留孔的帽型钢片，厚度不低于4mm；第二连接片6-3b为冷弯薄壁帽型钢片，翼缘宽度和腹板高度均不小于中柱3中第二冷弯薄壁型钢管3-2a的边长，肢长不小于5mm，厚度不小于2mm。环状连接件6-2位于中柱3顶部和上横梁2-1翼缘之间，第二连接片6-3b位于中柱3底部与下横梁2-2之间，且第二连接片6-3b与下横梁2-2的翼缘及中柱3通过自攻螺钉6-5连接。
如图14～15所示，结构板5包括主体结构板5-1和封板5-2，封板5-2为钢-木复合板，包括木结构层5-2a和钢面层5-2b，封板5-2沿纵向设置镶边5-2c。安装完组合墙体的框柱、横梁、中柱和耗能支撑后，在组合墙体的两端及中心处预留封板5-2位置，然后安装主体结构板5-1，主体结构板5-1与中柱3及下横梁2-2通过自攻螺钉6-5连接，该处自攻螺钉6-5间距不大于300mm，并在主体结构板5-1与封板5-2之间设置防挤压胶条5-3，最后，将两端封板5-2的镶边5-2c卡入框柱1的第一卡槽1-1a，并将中心处封板5-2的镶边5-2c卡入中柱3的第二卡槽3-2aa后，通过自攻螺钉6-5将位于组合墙体两端的封板5-2的短边分别与上横梁2-1和下横梁2-2连接，该处自攻螺钉间距不大于150mm，位于组合墙体中心处的封板5-2的短边与扁钢带5-4连接，扁钢带5-4两端与中柱3的第二冷弯薄壁型钢管3-2a通过自攻螺钉6-5连接。在组合墙体的中心及两端预留封板5-2的目的是使冷弯薄壁型钢组合墙体形成便于灾后修复的可更换区域，以便于检修和更换，进一步提高冷弯薄壁型钢结构的韧性。主体结构板5-1的厚度不小于12mm，防火标准不低于同规格建筑石膏板，封板镶边的外伸长度不小于20mm，卡口深度不小于8mm。
一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的安装方法，包括以下步骤：
S1、安装框柱1和横梁2，具体为：
首先将下横梁2-2固定连接在待安装位置后，将两根框柱1分别嵌入下横梁2-2两端，并将焊接角件6-1的横板6-1a与下横梁2-2的腹板通过螺栓6-4固定连接，将焊接角件6-1的竖板6-1b与框柱1的预埋螺栓1-3固定连接；然后，将框柱1的顶部设置在上横梁2-1两端，并将焊接角件6-1的横板6-1a与上横梁2-1的腹板通过螺栓6-4固定连接，将焊接角件6-1的竖板6-1b与框柱1的预埋螺栓1-3固定连接。
S2、安装中柱3，具体为：
首先将若干中柱3按设计间距嵌入框柱1和横梁2形成的矩形框内，将环状连接件6-2设置在上横梁2-1与中柱3的第二冷弯薄壁型钢管3-2a之间，并使上横梁2-1、环状连接件6-2和第二冷弯薄壁型钢管3-2a上预留的螺栓孔6-2d对中，然后将螺栓6-4穿过这些预留孔完成环状连接件6-2与中柱3顶部及上横梁2-1的连接；将第二连接片6-3b设置在中柱3底部后，采用自攻螺钉6-5将第二连接片6-3b的腹板和翼缘分别与中柱3的第二冷弯薄壁型钢管3-2a和下横梁2-2的翼缘固定连接，其中，中柱3的第二冷弯薄壁型钢管3-2a位于第二连接片6-3b与下横梁2-2的翼缘之间。
S3、安装耗能支撑4，具体为：
首先，将四个第一防屈曲支撑4-1沿墙体对角方向穿过中柱3的空隙后，将每个第一防屈曲支撑4-1的第一钢接头4-1d与框柱1和横梁2连接处的焊接角件6-1通过螺栓6-4连接；然后，将四个第二防屈曲支撑4-2首尾相接组合成方框形结构后，布置在组合墙体中心，同时将第一防屈曲支撑4-1的第二钢接头4-1e与相邻两个第二防屈曲支撑4-2的第三钢接头4-2d通过螺栓6-4连接；再次，将四个蝶形钢板4-3分别与四个第二防屈曲支撑4-2通过螺栓6-4连接，并将耗能件4-4与蝶形钢板4-3通过螺栓6-4连接；最后，将第一连接片6-3a与焊接角件6-1的三角肋6-1c和第一防屈曲支撑4-1的第一钢接头4-1d通过螺栓6-4连接成整体。
S4、安装结构板5，具体为：
首先，在组合墙体的两端及中心处预留封板5-2位置后，在组合墙体两侧安装主体结构板5-1，主体结构板5-1与中柱3及下横梁2-2通过自攻螺钉6-5连接；然后，在主体结构板5-1两侧安装封板5-2，主体结构板5-1与封板5-2之间设置防挤压胶条5-3，并将两端封板5-2的镶边5-2c卡入框柱1的第一卡槽1-1a，将中心处封板5-2的镶边5-2c卡入中柱3的第二卡槽3-2aa；最后，将中心处封板5-2的短边与扁钢带5-4连接，采用自攻螺钉6-5将两端封板5-2的短边分别与上横梁2-1和下横梁2-2连接。
本发明的竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体能够促进多层冷弯薄壁型钢住宅结构的推广应用。该组合墙体具有竖向承重与水平抗侧功能可分离、抗侧性能好、竖向承载力高、安全储备好、可在工厂模块化预制以及便于灾后修复等优点，有利于形成韧性多层冷弯薄壁型钢住宅结构技术。

Claims (4)

1.一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于，包括框柱（1）、横梁（2）、中柱（3）、耗能支撑（4）、结构板（5）和连接件（6），连接件（6）为焊接角件（6-1）、环状连接件（6-2）、第一连接片（6-3a）、第二连接片（6-3b）、螺栓（6-4）或自攻螺钉（6-5），框柱（1）位于组合墙体两端，中柱（3）位于框柱（1）之间按等间距分布，框柱（1）两端均通过焊接角件（6-1）与横梁（2）连接，中柱（3）两端分别通过环状连接件（6-2）和第二连接片（6-3b）与横梁（2）连接，中柱（3）为冷弯薄壁钢-轻混凝土格构柱，包括柱帽（3-1）和柱身（3-2），柱身（3-2）包括第二冷弯薄壁型钢管（3-2a）、U型冷弯薄壁型钢斜撑（3-2b）及填入第二冷弯薄壁型钢管（3-2a）内的轻质混凝土（3-2c），U型冷弯薄壁型钢斜撑（3-2b）设置于两个第二冷弯薄壁型钢管（3-2a）之间，柱帽（3-1）嵌入第二冷弯薄壁型钢管（3-2a）上端，耗能支撑（4）穿过中柱（3）的两个第二冷弯薄壁型钢管（3-2a）和U型冷弯薄壁型钢斜撑（3-2b）之间的间隙后沿组合墙体对角线布置；结构板（5）对称布置于组合墙体两侧，将中柱（3）和耗能支撑（4）镶嵌在内；
横梁（2）包括上横梁（2-1）和下横梁（2-2），上横梁（2-1）为帽型冷弯薄壁型钢梁（2-1a）和木梁（2-1b）构成的钢-木组合实腹梁，上横梁（2-1）与框柱（1）及中柱（3）的连接处预留第一螺栓孔（2-1c），下横梁（2-2）为U型冷弯薄壁型钢导梁，上横梁（2-1）与中柱（3）通过环状连接件（6-2）连接，下横梁（2-2）与中柱（3）通过第二连接片（6-3b）连接；环状连接件（6-2）包括多个弧形第一钢板（6-2a）和两块第二钢板（6-2b），第一钢板（6-2a）两端分别与第二钢板（6-2b）连接，第二钢板（6-2b）上设有第三螺栓孔（6-2d）；
耗能支撑（4）包括第一防屈曲支撑（4-1）、第二防屈曲支撑（4-2）、蝶形钢板（4-3）和两个十字交叉设置的耗能件（4-4），第一防屈曲支撑（4-1）有四个，沿组合墙体对角线布置，第二防屈曲支撑（4-2）有四个，首尾相接组合成方框形结构，布置在组合墙体中心；第一防屈曲支撑（4-1）的一端与框柱（1）和横梁（2）连接处的焊接角件（6-1）连接，另一端与相邻两个第二防屈曲支撑（4-2）连接处相连；耗能件（4-4）设置于第二防屈曲支撑（4-2）组成的方框形结构中心，蝶形钢板（4-3）有四个，分别与四个第二防屈曲支撑（4-2）相连，其中两个相对的蝶形钢板（4-3）还与其中一块耗能件（4-4）连接；
第一防屈曲支撑（4-1）包括第三冷弯薄壁型钢管（4-1a）、包裹于第三冷弯薄壁型钢管（4-1a）外侧的第一水泥砂浆层（4-1b）、包覆于第一水泥砂浆层（4-1b）外侧的第一增强纤维FRP（4-1c）、设置于第三冷弯薄壁型钢管（4-1a）两端的第一钢接头（4-1d）和第二钢接头（4-1e），第二防屈曲支撑（4-2）包括第四冷弯薄壁型钢管（4-2a）、包裹于第四冷弯薄壁型钢管（4-2a）外侧的第二水泥砂浆层（4-2b）、包覆于第二水泥砂浆层（4-2b）外侧的第二增强纤维FRP（4-2c）和设置于第四冷弯薄壁型钢管（4-2a）两端的第三钢接头（4-2d），第一防屈曲支撑（4-1）的第一钢接头（4-1d）与框柱（1）和横梁（2）连接处的焊接角件（6-1）连接，第二钢接头（4-1e）与相邻两个第二防屈曲支撑（4-2）的第三钢接头（4-2d）连接；
焊接角件（6-1）包括横板（6-1a）、竖板（6-1b）、连接横板（6-1a）和竖板（6-1b）的三角肋（6-1c）和与三角肋（6-1c）连接的外伸板（6-1d），横板（6-1a）、竖板（6-1b）、三角肋（6-1c）和外伸板（6-1d）均设置预留螺栓孔（6-1e）；第一连接片（6-3a）为设置螺栓孔的帽型钢片；第二连接片（6-3b）为帽型冷弯薄壁型钢片；
结构板（5）包括主体结构板（5-1）和封板（5-2），封板（5-2）位于组合墙体中心及两端，主体结构板（5-1）位于封板（5-2）之间，主体结构板（5-1）与封板（5-2）之间设置防挤压胶条（5-3），主体结构板（5-1）与中柱（3）及下横梁（2-2）固定连接，封板（5-2）为钢-木复合板，包括木结构层（5-2a）和钢面层（5-2b），封板（5-2）沿纵向设置镶边（5-2c），位于组合墙体两端的封板（5-2）的镶边（5-2c）卡入框柱（1）的第一卡槽（1-1a），位于组合墙体中心的封板（5-2）的镶边（5-2c）卡入中柱（3）的第二卡槽（3-2aa），位于组合墙体两端的封板（5-2）的短边与横梁（2）连接，位于组合墙体中心处的封板（5-2）的短边与中柱（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于，框柱（1）为钢管-混凝土实腹柱，包括含有第一卡槽（1-1a）的第一冷弯薄壁型钢管（1-1）和浇筑于第一冷弯薄壁型钢管（1-1）内部的自密实混凝土（1-2），框柱（1）与横梁（2）的连接处设有预埋螺栓（1-3），并通过焊接角件（6-1）与横梁（2）固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于，柱帽（3-1）为设有预埋螺栓孔（3-1a）的木构件，第二冷弯薄壁型钢管（3-2a）顶部预开孔（3-2d），柱帽（3-1）嵌入第二冷弯薄壁型钢管（3-2a）上端后，将预埋螺栓孔（3-1a）与预开孔（3-2d）对中形成水平通孔（3-3）。
4.一种权利要求1-3任一项所述竖向承重-水平抗侧可分式冷弯薄壁型钢组合墙体的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、安装框柱（1）和横梁（2），其中，横梁（2）包括上横梁（2-1）和下横梁（2-2），上横梁（2-1）为帽型冷弯薄壁型钢梁（2-1a）和木梁（2-1b）构成的钢-木组合实腹梁，下横梁（2-2）为U型冷弯薄壁型钢导梁；具体为：
首先将下横梁（2-2）固定连接在待安装位置后，将两根框柱（1）的底部分别嵌入下横梁（2-2）两端，并用焊接角件（6-1）将框柱（1）底部和下横梁（2-2）固定连接；然后，将框柱（1）的顶部设置在上横梁（2-1）两端，并用焊接角件（6-1）将框柱（1）顶部与上横梁（2-1）固定连接；
S2、安装中柱（3），中柱（3）为冷弯薄壁钢-轻混凝土格构柱，具体为：
首先将若干中柱（3）按设计间距嵌入框柱（1）和横梁（2）形成的矩形框内，通过环状连接件（6-2）将上横梁（2-1）的两个翼缘分别与中柱（3）顶部固定连接，然后通过第二连接片（6-3b）将中柱（3）底部分别与下横梁（2-2）的两个翼缘固定连接；
S3、安装耗能支撑（4），耗能支撑（4）包括第一防屈曲支撑（4-1）、第二防屈曲支撑（4-2）、蝶形钢板（4-3）和耗能件（4-4），具体为：
首先，将四个第一防屈曲支撑（4-1）沿墙体对角方向穿过中柱（3）的空隙后，将各第一防屈曲支撑（4-1）的一端通过焊接角件（6-1）与框柱（1）和横梁（2）连接；然后，将四个第二防屈曲支撑（4-2）首尾相接组合成方框形结构后，布置在组合墙体中心，同时将各第一防屈曲支撑（4-1）的另一端与相邻两个第二防屈曲支撑（4-2）连接处连接；再次，将四个蝶形钢板（4-3）分别与四个第二防屈曲支撑（4-2）连接，并将耗能件（4-4）与蝶形钢板（4-3）连接；最后，将第一连接片（6-3a）与焊接角件（6-1）和第一防屈曲支撑（4-1）连接成整体；
S4、安装结构板（5），结构板（5）包括主体结构板（5-1）和封板（5-2），具体为：
首先，在组合墙体的两端及中心处预留封板（5-2）位置后，在组合墙体两侧安装主体结构板（5-1），主体结构板（5-1）与中柱（3）及下横梁（2-2）固定连接；然后，在主体结构板（5-1）两侧安装封板，主体结构板（5-1）与封板（5-2）之间设置防挤压胶条（5-3），并将两端封板（5-2）的外侧长边与框柱（1）连接，将中心处封板（5-2）与中柱（3）连接；最后，将两端封板（5-2）的短边与横梁（2）连接。
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