CN115217237B - 用于装配式钢结构建筑的外墙系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于装配式钢结构建筑的外墙系统，包括：若干预制外墙单元，拼接形成所述装配式钢结构建筑的外墙系统；预制外墙单元通过连接组件固定连接于对应的装配式钢结构建筑的主体结构；连接组件包括固定设置于预制外墙单元的挂耳和固定连接部，主体结构对应固定设有用于供挂耳挂接配合的第一连接件和与固定连接部固定连接的第二连接件；本发明采用挂接与固定连接相结合的固定连接方式，能够较大幅度的提高安装效率，从而利于缩短整体建筑的施工周期，并且能够适应环境温度变化导致的热胀冷缩现象导致的受力条件的改变，改善安装后的外墙系统的受力条件，具有较好的适应能力，延长使用寿命，从而降低施工成本以及使用成本。

Description

用于装配式钢结构建筑的外墙系统
技术领域
本发明涉及一种房屋建筑领域，特别涉及一种用于装配式钢结构建筑的外墙系统。
背景技术
装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件(如楼板、墙板、楼梯、阳台等)，运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。
由于钢结构具有轻质、高强、抗震性好、布局灵活、易装配、使用面积高、施工期短等优点，且有利于工业化生产以及标准化制作，因此装配式钢结构建筑在装配式建筑领域应用率不断提升。装配式钢结构建筑与传统建筑的建造方法不同，装配式钢结构建筑是以钢结构为主体结构，将围护系统、设备与管线系统和内装系统做到和谐统一。
外墙系统使装配式建筑的重要性部分，起到了决定施工周期、房屋整体性能的重要作用；现有的装配式建筑的外墙普遍固定安装拼接预制的单元，存在施工效率低下从而延长施工工期的问题，且受力条件较差，使用寿命也较低，从而提高施工以及使用成本。
因此，需要对现有的装配式建筑的外墙系统进行改进，改进安装方式，能够较大幅度的提高安装效率，从而利于缩短整体建筑的施工周期，并且改善安装后的外墙系统的受力条件，延长使用寿命，从而降低施工成本以及使用成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于装配式钢结构建筑的外墙系统，改进安装方式，能够较大幅度的提高安装效率，从而利于缩短整体建筑的施工周期，并且改善安装后的外墙系统的受力条件，延长使用寿命，从而降低施工成本以及使用成本。
本发明的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，包括：
若干预制外墙单元，拼接形成所述装配式钢结构建筑的外墙系统；
所述预制外墙单元通过连接组件固定连接于对应的装配式钢结构建筑的主体结构；
所述连接组件包括固定设置于预制外墙单元的挂耳和固定连接部，所述主体结构对应固定设有用于供挂耳挂接配合的第一连接件和与固定连接部固定连接的第二连接件。
进一步，所述预制外墙单元包括：
外墙背板，安装时靠于主体结构；
外墙装饰面层，位于外墙最外层形成外墙装饰面；
外墙功能层，固定于外墙背板和外墙装饰面之间用于实现设定的功能。
进一步，所述外墙功能层包括：
外墙保温复合层，包括固定于所述外墙背板的保温层龙骨和由保温层龙骨分隔的保温层；
外墙防水层，位于外墙保温复合层外侧并由轻质混凝土浇筑成形；
所述保温层龙骨与外墙防水层浇筑固定。
进一步，所述外墙保温复合层内铺设有装修所需的设定管路或/和线缆。
进一步，所述第一连接件为一由挂接底板和挂接竖板构成的L形板，挂接底板焊接于所述主体结构，挂接竖板平行于墙面设置，所述挂耳设有用于与挂接竖板向配合的竖缝且通过所述竖缝挂接在所述挂接竖板；
所述挂接底板和挂接竖板之间设有挂接加劲肋；
所述第二连接件为一由固定底板和固定竖板构成的L形板，固定底板焊接于所述主体结构，固定竖板平行于墙面设置，所述固定连接部为固定设置于预制外墙单元的固定连接螺栓，所述固定连接螺栓于所述固定竖板固定连接；
所述固定底板和固定竖板之间设有固定加劲肋；
所述挂耳位于预制外墙单元的靠下的位置，所述固定连接螺栓位于预制外墙单元的靠上的位置。
进一步，保温层龙骨由轻质钢结构构成且包括：
竖向龙骨，竖直设立；
横向龙骨，横向设置与竖向龙骨固定形成龙骨框架结构；
所述保温层嵌在所述龙骨框架结构内。
进一步，所述保温层龙骨固定设有剪力键，所述外墙防水层通过所述剪力键与保温龙骨层固定浇筑为一体；
所述外墙防水层中还在浇筑范围内布置有加强钢筋网。
进一步，上下相邻所述预制外墙单元之间通过内高外底的横缝企口结构对接；
上下相邻所述预制外墙单元的外墙背板之间填充聚氨酯防火胶；上下相邻所述预制外墙单元之间位于横缝企口的高位采用发泡橡胶气密条密封，位于横缝企口的低位采用聚乙烯泡沫棒-耐候胶复合密封结构密封；
横缝企口的高位和低位之间通过向下向外倾斜的过渡段过渡；
横向相邻所述预制外墙单元的外墙背板之间填充聚氨酯防火胶，且由内向外依次通过发泡橡胶气密条和聚乙烯泡沫棒-耐候胶复合密封。
进一步，所述竖向龙骨和横向龙骨均为C型轻钢龙骨，所述C型轻钢龙骨的C 形开口均向着保温层设置；所述剪力键焊接于竖向龙骨和横向龙骨设定的位置并被浇筑于所述防水层内。
进一步，所述外墙防水层在所述预制外墙单元内在外墙保温复合层四周向内侧延伸并形成包覆。
本发明的有益效果：本发明的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，采用挂接与固定连接相结合的固定连接方式，能够较大幅度的提高安装效率，从而利于缩短整体建筑的施工周期，并且能够适应环境温度变化导致的热胀冷缩现象导致的受力条件的改变，改善安装后的外墙系统的受力条件，具有较好的适应能力，延长使用寿命，从而降低施工成本以及使用成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明结构示意图(包括主体结构)；
图2为本发明连接于主体结构的示意图；
图3本发明竖向剖视图；
图4为上下相邻所述预制外墙单元之间对接关系竖向剖视图；
图5为支撑件局部放大图；
图6为外墙系统结构示意图；
图7外墙系统装配方式结构示意图；
图8为内隔墙系统结构示意图。
具体实施方式
如图1-图4所示：本实施例的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，包括：
若干预制外墙单元，拼接形成所述装配式钢结构建筑的外墙系统；
所述预制外墙单元通过连接组件固定连接于对应的装配式钢结构建筑的主体结构；
所述连接组件包括固定设置于预制外墙单元的挂耳16和固定连接部15，所述主体结构对应固定设有用于供挂耳挂16接配合的第一连接件14和与固定连接部固定连接的第二连接件13；挂接可采用现有技术的呈悬挂状态的挂接方式即可；固定连接的方式一般采用螺栓连接等可拆卸式连接方式，在此不再赘述；
装配式钢结构建筑的主体结构一般包括：
若干钢结构立柱7，竖直设立用于形成竖向支撑主体；
若干钢结构横梁8，横向连接于对应的钢结构立柱之间且与钢结构立柱共同形成框架结构的建筑主体支撑；
当然，还包括楼面系统9，在此不再赘述；
钢结构横梁8和钢结构立柱7之间可以现场组焊、可拆卸式装配等方式形成钢框架结构；如图所示，钢框架结构根据房屋高度和高宽比、抗震设防烈度、场地类别和施工技术条件等因素考虑其适宜的钢结构体系，可采用纯钢框架、钢框架支撑或钢框架-延性墙板等结构形式，延性墙板主要是钢板剪力墙结构；钢框架中钢结构立柱7采用钢管柱或异型柱，钢结构横梁8采用窄翼缘形H型钢梁，抗侧力构件采用钢支撑或钢板剪力墙；这里，设计时将柱凸向建筑外围和公共区域，钢柱采用钢管柱或异型柱，异形柱可以有Z形、T型、十字型以及Z型(即双L型)等，此外，根据结构性能需求设计柱内是否浇筑混凝土；钢梁根据墙体宽度需要采用窄翼缘H型钢梁，当梁截面翼缘较宽时，可将边梁相对于墙体偏心布置，将凸梁置于室外、公区和次要功能区，以实现室内不露梁柱，在此不再赘述。
本实施例中，所述预制外墙单元包括：
外墙背板1，安装时靠于主体结构；
外墙装饰面层4，位于外墙最外层形成外墙装饰面；
外墙功能层，固定于外墙背板和外墙装饰面之间用于实现设定的功能；设定的功能指的是装配式建筑中需要外墙系统实现的功能，比如保温、防水、埋设管线等等，在此不再赘述。
本实施例中，所述外墙功能层包括：
外墙保温复合层，包括固定于所述外墙背板的保温层龙骨和由保温层龙骨分隔的保温层，一般采用保温岩棉；如图所示，保温层龙骨包括竖向龙骨和固定于竖向龙骨的横向龙骨，所述保温岩棉嵌在竖向龙骨和横向龙骨之间；
外墙防水层3，位于外墙保温复合层外侧并由轻质混凝土31浇筑成形，质量轻，易于预制和调装；
所述保温层龙骨与外墙防水层3浇筑固定，即在浇筑外墙防水层3时直接将保温层龙骨一同固定浇筑，可采用剪力键浇筑固定，也可以是部分浇筑在内等方式，在此不再赘述。
如图所示，外墙背板1由普通硅酸钙板制作；外墙装饰面层4可为天然或仿造石材，也可为涂料饰面，面层可采用各种方案，纹理灵活多变，装饰混凝土一次成型，无需二次涂刷，多种颜色及纹理可供选择；所述轻型保温装饰一体板外墙系统的外墙背板1、外墙功能层、外墙装饰面层4所有复合均在车间完成。
本实施例中，所述外墙保温复合层内铺设有装修所需的设定管路或/和线缆 5，工厂预制时，将上述管路或/和线缆预先铺设(不必然的直接铺设线缆，也可以是线缆通过管道以及水管道，在此不再赘述)，方便装配后使用；如图所示，本发明在预制时将外墙门窗安装位、管路或/和线缆5纳入同时设计和同时加工，通过墙板深化设计，留出门窗安装位便于后期门窗构件安装，也可以将门窗6集成复合；并将管路或/和线缆5预埋在预制外墙单元内，从而形成装配化程度高、质量轻、一次成形的轻型保温装饰一体板外墙系统；提升了装配式钢结构建筑外墙系统集成化程度，该外墙系统可预制成保温装饰一体板，提高了安装效率。
本实施例中，所述第一连接件14为一由挂接底板和挂接竖板构成的L形板，挂接底板焊接于所述主体结构，挂接竖板平行于墙面设置，所述挂耳设有用于与挂接竖板向配合的竖缝且通过所述竖缝挂接在所述挂接竖板；
所述挂接底板和挂接竖板之间设有挂接加劲肋；
所述第二连接件13为一由固定底板和固定竖板构成的L形板，固定底板焊接于所述主体结构，固定竖板平行于墙面设置，所述固定连接部为固定设置于预制外墙单元的固定连接螺栓(固定连接部15)，所述固定连接螺栓于所述固定竖板固定连接；
所述固定底板和固定竖板之间设有固定加劲肋；
所述挂耳16位于预制外墙单元的靠下的位置，所述固定连接螺栓(固定连接部15)位于预制外墙单元的靠上的位置；
所述第一连接件14为一由挂接底板和挂接竖板构成的L形板，底板焊接于所述钢结构横梁8，挂接竖板平行于墙面设置(平行于墙面设置指的是装配式建筑的外墙墙面，在此不再赘述)，所述挂耳16设有用于与挂接竖板向配合的竖缝且通过所述竖缝挂接在所述挂接竖板；如图所示，挂接竖板向上延伸，挂耳的竖缝由上向下挂接在所述挂接竖板，在此不再赘述；
所述挂接底板和挂接竖板之间设有加劲肋；
如图所示，第二连接件也为一由固接底板和固接竖板构成的L形板，固接底板焊接于在位置上对应的所述钢结构横梁8，固接竖板平行于墙面设置并与穿出所述外墙背板的高强度螺栓(固定连接部15)通过螺母连接；
外墙系统与主体钢结构连接方式如图所示，预制外墙单元上端通过保温层龙骨上设置的高强螺栓连接第二连接件13，下端通过保温层龙骨上设置的挂耳16 与第一连接件14卡合连接，第一连接件14与第二连接件13每隔一段距离成组设置在主体结构钢梁12的上下面，与其焊接牢固，分别用于连接对应的预制外墙单元，而为了连接可靠，第一连接件14与第二连接件13对应于每个预制外墙单元可为多组，在此不再赘述；本连接结构中，上下端两种连接形式的结合方便现场安装的同时，提高一体板外墙系统安装的牢固性，安装方式安全可靠，耐久性好，没有湿作业，无需外墙脚手架，施工速度快；同时，由于外墙系统呈多层结构，在使用过程中受到外界环境温度影响会发生热胀冷缩现象，通过挂接结合高强螺栓连接，可有效缓冲外墙系统的尺寸变化，不会发生挤压或者过度的拉伸，从而提高使用寿命；同时，采用挂接位于下部而固定连接位于上部的设置，使得下部能够承受向下以及向外的载荷，合理适应外墙单元的受力状况，避免出现安全事故。
本实施例中，保温层龙骨由轻质钢结构构成且包括：
竖向龙骨22，竖直设立；
横向龙骨21，横向设置与竖向龙骨固定形成龙骨框架结构；
所述保温层嵌在所述龙骨框架结构内，保温层一般采用保温岩棉；
上述框架结构可以是一个预制外墙单元设置一个，也可以设置多个，根据预制外墙单元的大小为而定，在此不再赘述。
本实施例中，所述保温层龙骨固定设有剪力键，所述外墙防水层通过所述剪力键与保温龙骨层固定浇筑为一体；剪力键33一般采用剪力栓钉结构，具有较好的抗剪能力，同时还具有抗拉效果，在此不再赘述
所述外墙防水层3中还在浇筑范围内布置有加强钢筋网32，能够较大程度的增加防水层的整体强度；
剪力键33和加强钢筋网32的设置，增加了防水层本身的抵抗载荷的强度，同时，保证了各结构层之间的高强度连接。
本实施例中，上下相邻所述预制外墙单元之间通过内高外底的横缝企口结构对接；横缝企口指的是上下相邻所述预制外墙单元分被设有横向的止口且二者止口相互配合形成横缝企口，在此不再赘述；
上下相邻所述预制外墙单元的外墙背板之间填充聚氨酯防火胶10；上下相邻所述预制外墙单元之间位于横缝企口的高位采用发泡橡胶气密条密封11，位于横缝企口的低位采用聚乙烯泡沫棒-耐候胶复合密封结构12密封，其中耐候胶位于外侧，以保证良好的长周期的密封；
横缝企口的高位和低位之间通过向下向外倾斜的过渡段过渡，保证结构不具有应力集中，且具有卸荷功能；
这里上下相邻所述预制外墙单元的接口处做成“内高外低”的横逢企口造型的连接节点，且聚氨酯防火胶10和耐候胶均具有粘接性，形成三道密封，且使得现场安装后的上下接合节点连接更牢固，且避免了雨水等渗入墙体；
横向相邻所述预制外墙单元的外墙背板之间填充聚氨酯防火胶，且由内向外依次通过发泡橡胶气密条和聚乙烯泡沫棒-耐候胶复合密封结构密封，形成密封的同时还具有加固接合点的效果；
聚乙烯泡沫棒-耐候胶复合密封结构指的是聚乙烯泡沫棒靠近相邻所述预制外墙单元(包括上下相邻和左右相邻)的接口的位置，而耐候胶则抵在聚乙烯泡沫棒外，形成复合结构，具有共同增加强度以及密封的效果。
本实施例中，所述竖向龙骨和横向龙骨均为C型轻钢龙骨，所述C型轻钢龙骨的C形开口均向着保温层设置；所述剪力键焊接于竖向龙骨和横向龙骨设定的位置并被浇筑于所述防水层内；
由此可见，本发明外墙系统所采用的墙体支撑框架为轻钢龙骨，轻钢龙骨间填充保温层，一般采用高强纤维保温棉；防水层采用轻质混凝土，轻质混凝土通过镀锌钢筋网强化，并设栓钉与轻钢龙骨连接，各层结构连接可靠，材料轻质高强，整体上减轻了装配式钢结构建筑外墙系统的重量，从而扩大了装配式钢结构建筑一体板外墙系统的使用范围，且有利于现场安装时的吊装。
本实施例中，所述外墙防水层3在所述预制外墙单元内在外墙保温复合层四周向内侧延伸并形成包覆；即且轻质混凝土31在预制外墙板单元的板面的四边附近包围结构保温复合层，形成有效的固定以及有效的防水，延长使用寿命。
本发明的预制外墙单元的制造方法为：模板支设→外墙装饰面层4反铺，调整缝隙间距→放置钢筋网→放置焊接好的保温层龙骨框架→浇筑防水层混凝土，待混凝土强度达到一定强度后，可拆除侧面模板，布置墙内管线或/和线缆管、线盒，填充保温岩棉固定管线，最后封上外墙背板。本发明由于轻质混凝土介于饰面层与龙骨框架之间，且板底部和顶部的“内高外低”的横逢企口造型，所以需采用专制的模板加工制作，在此不再赘述。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：包括：
若干预制外墙单元，拼接形成所述装配式钢结构建筑的外墙系统；
所述预制外墙单元通过连接组件固定连接于对应的装配式钢结构建筑的主体结构；
所述连接组件包括固定设置于预制外墙单元的挂耳和固定连接部，所述主体结构对应固定设有用于供挂耳挂接配合的第一连接件和与固定连接部固定连接的第二连接件。
所述第一连接件为一由挂接底板和挂接竖板构成的L形板，挂接底板焊接于所述主体结构，挂接竖板平行于墙面设置，所述挂耳设有用于与挂接竖板向配合的竖缝且通过所述竖缝挂接在所述挂接竖板；
所述挂接底板和挂接竖板之间设有挂接加劲肋；
所述第二连接件为一由固定底板和固定竖板构成的L形板，固定底板焊接于所述主体结构，固定竖板平行于墙面设置，所述固定连接部为固定设置于预制外墙单元的固定连接螺栓，所述固定连接螺栓于所述固定竖板固定连接；
所述固定底板和固定竖板之间设有固定加劲肋；
所述挂耳位于预制外墙单元的靠下的位置，所述固定连接螺栓位于预制外墙单元的靠上的位置。
2.根据权利要求1所述的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：
所述预制外墙单元包括：
外墙背板，安装时靠于主体结构；
外墙装饰面层，位于外墙最外层形成外墙装饰面；
外墙功能层，固定于外墙背板和外墙装饰面之间用于实现设定的功能。
3.根据权利要求2所述的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：所述外墙功能层包括：
外墙保温复合层，包括固定于所述外墙背板的保温层龙骨和由保温层龙骨分隔的保温层；
外墙防水层，位于外墙保温复合层外侧并由轻质混凝土浇筑成形；
所述保温层龙骨与外墙防水层浇筑固定。
4.根据权利要求3所述的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：所述外墙保温复合层内铺设有装修所需的设定管路或/和线缆。
5.根据权利要求3所述的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：保温层龙骨由轻质钢结构构成且包括：
竖向龙骨，竖直设立；
横向龙骨，横向设置与竖向龙骨固定形成龙骨框架结构；
所述保温层嵌在所述龙骨框架结构内。
6.根据权利要求5所述的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：所述保温层龙骨固定设有剪力键，所述外墙防水层通过所述剪力键与保温龙骨层固定浇筑为一体；
所述外墙防水层中还在浇筑范围内布置有加强钢筋网。
7.根据权利要求6所述的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：上下相邻所述预制外墙单元之间通过内高外底的横缝企口结构对接；
上下相邻所述预制外墙单元的外墙背板之间填充聚氨酯防火胶；上下相邻所述预制外墙单元之间位于横缝企口的高位采用发泡橡胶气密条密封，位于横缝企口的低位采用聚乙烯泡沫棒-耐候胶复合密封结构密封；
横缝企口的高位和低位之间通过向下向外倾斜的过渡段过渡；
横向相邻所述预制外墙单元的外墙背板之间填充聚氨酯防火胶，且由内向外依次通过发泡橡胶气密条和聚乙烯泡沫棒-耐候胶复合密封。
8.根据权利要求6所述的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：所述竖向龙骨和横向龙骨均为C型轻钢龙骨，所述C型轻钢龙骨的C形开口均向着保温层设置；所述剪力键焊接于竖向龙骨和横向龙骨设定的位置并被浇筑于所述防水层内。
9.据权利要求6述的用于装配式钢结构建筑的外墙系统，其特征在于：所述外墙防水层在所述预制外墙单元内在外墙保温复合层四周向内侧延伸并形成包覆。
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