CN115853177A - 一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系及设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系及设计方法。本发明提出的柔性连接体系中，幕墙和主体结构通过上限位连接装置和上限位连接件的配合以及下承重连接装置和下承重连接件的配合形成一个具有矩形分布的四点连接方式；地震作用下，上限位连接件和下承重连接件分别在上限位连接装置和下承重连接装置内进行竖向的滑动变形，幕墙随之产生和主体结构间相对独立的平面内转动变形。本发明给出了柔性连接滑移变形量的设计标准，解决了现有技术中滑移变形量难以确定的缺陷；有利于提高幕墙与主体结构间的柔性连接的可靠性，为连接节点的设计提供参照，有利于提高幕墙和主体结构地震下的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系及设计方法。
背景技术
近年来建筑外装饰技术不断发展，现代大型公共建筑结构形式越来越复杂，建筑设计对建筑幕墙的通透性、美学效果及独特性有了更高的要求。超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, 简称为UHPC）墙板具有易于造型、外型美观、耐久性好、使用寿命长等优点，在建筑幕墙领域的推广应用倍受关注。UHPC幕墙技术在国外已得到较为广泛的应用，在国内尚属新兴起步阶段。
目前常见的UHPC幕墙有两种：一种较薄且尺寸较小，另一种较厚且尺寸较大，其高度往往同建筑层高。对于后一种UHPC幕墙，与主体结构间的连接方式是影响结构地震安全的重要因素。现有技术中普遍采用UHPC幕墙与主体结构刚接的方式。采用这一连接方式时，幕墙与主体结构在地震作用下共同变形，因此存在较大的相互作用。这一相互作用对主体结构抗震性能和损伤模式有明显影响，并使连接节点承受较大的内力，从而使得节点设计不经济。在工程中，设计人员往往忽略了这一相互作用引起的节点内力，仅考虑墙板承受的自重、风荷载和面外地震作用等局部荷载，因此可能会导致节点破坏以及墙板坠落等严重震害，带来极大的安全隐患。
因此，研发更为合理的UHPC幕墙与主体结构间柔性连接体系是本领域人员所亟需解决的技术问题。目前缺少UHPC幕墙与主体结构间的柔性连接方式。此外，柔性连接的性能，主要依赖于节点滑动变形。目前缺少对柔性连接中节点滑动变形值的计算方法。实际应用中，如果节点滑动变形值取值过大，需要的长螺栓孔的尺寸过大，相应的连接节点的尺寸也过大，不够经济；如果节点滑动变形值取值过小，又会限制节点的变形，造成节点在地震作用下无法自由变形，从而与主体结构间产生较大相对作用，不利于连接节点和主体结构安全。
发明内容
为了解决上述现有技术中缺乏UHPC幕墙与主体结构间的柔性连接方式，以及柔性连接滑动变形量难以确定的缺陷，本发明提出了一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系，给出了滑动变形量设计计算方法，有利于提高幕墙与主体结构间的柔性连接的可靠性，为连接节点的设计提供参照，尤其适用于超高性能混凝土（Ultra-High PerformanceConcrete, 简称为UHPC）幕墙。
本发明提出的一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系，主体结构包括上层梁和下层梁；上层梁上设有两个上限位连接装置，下层梁上设有两个下承重连接装置；幕墙设置两个上限位连接件和两个下承重连接件；
两个上限位连接件分别对应两个上限位连接装置，两个下承重连接件分别对应两个下承重连接装置；相对应的上限位连接件和上限位连接装置相互连接，且在竖直方向上可以产生滑动变形；相对应的下承重连接件和下承重连接装置相互连接，且在竖直方向上可以产生滑动变形；
令上限位连接件相对于上限位连接装置在竖直方向上的滑动方向记作上限位连接件的相对滑动方向，下承重连接件相对于下承重连接装置在竖直方向上的的滑动方向记作下承重连接件的相对滑动方向；
两个上限位连接件的中心点和两个下承重连接件中心点位于设定矩形的四个角点上；位于设定矩形同一侧的上限位连接件和下承重连接件，两者的相对滑动方向共线；
上限位连接件相对于上限位连接装置在竖直方向上的滑动变形量记作Δh 1，下承重连接件相对于下承重连接装置在竖直方向上的滑动变形量记作Δh 2，则：
其中，l 1为设定矩形在水平方向上的边长，l 2为设定矩形在竖直方向上的边长，β为幕墙在设定矩形所在平面的最大允许偏转角度，且β为设定值。
优选的，上限位连接装置上设有长轴位于竖直方向上的上限位长孔，上限位连接件为与幕墙无相对变形且垂直于幕墙表面的杆结构，上限位连接件穿过对应的上限位长孔；上限位长孔在长轴方向上的长度大于或者等于Δh 1 与上限位连接件最大直径以及安装误差之和；
下承重连接装置上设有长轴位于竖直方向上的下限位长孔，下承重连接件为与幕墙无相对变形且垂直于幕墙表面的杆结构，下承重连接件穿过对应的下限位长孔；下限位长孔在长轴方向上的长度大于或者等于Δh 2 与下承重连接件最大直径以及安装误差之和。
优选的，上限位连接件和下承重连接件均为圆杆结构。
优选的，上限位连接装置包括上层梁预埋件和上层连接部，上层梁预埋件预埋在上层梁中，上层连接部与上层梁预埋件连接，上层连接部上设有上层安装板，上限位长孔设置在上层安装板上；上限位连接件上套设有第一平滑件和第二平滑件；上层安装板夹持在第一平滑件和第二平滑件之间，上层安装板的两侧分别与第一平滑件和第二平滑件光面接触。
优选的，上层连接部包括上层连接筒和上层L型件；上层连接筒与上层梁预埋件焊接，上层L型件的水平板与上层连接筒紧固连接，上层L型件的竖直板即为上层安装板；上限位连接件为预埋在幕墙中的螺杆结构；上限位连接件的端部设有第一紧固螺母。
优选的，下承重连接装置包括下层梁预埋件和下层连接部，下层梁预埋件预埋在下层梁中，下层连接部与下层梁预埋件连接，下层连接部上设有下层安装板，下限位长孔设置在下层安装板上；下承重连接件上套设有第三平滑件和第四平滑件；下层安装板夹持在第三平滑件和第四平滑件之间，下层安装板的两侧分别与第三平滑件和第四平滑件光面接触。
优选的，下层连接部包括下层连接筒和下层L型件；下层连接筒与下层梁预埋件焊接，下层L型件的水平板与下层连接筒紧固连接，下层L型件的竖直板即为下层安装板；下层L型件的两侧还设有加肋板；
下承重连接件为与幕墙上的预埋套筒螺纹连接的螺杆结构；第三平滑件位于下层安装板远离预埋套筒的一侧；第四平滑件设置在预埋套筒端面上并与预埋套筒固定连接；下承重连接件远离预埋套筒的一端设有第二紧固螺母。
优选的，上限位长孔为闭合长孔，下限位长孔为上端开口的开口长孔。
本发明还提出了一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系设计方法，用于设计所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系；设计方法包括以下步骤：
S1、在幕墙上设置两个上限位连接件和两个下承重连接件；上限位连接件和下承重连接件均为杆结构；两个上限位连接件和两个下承重连接件四者中心轴线分布在设定矩形的四个角点上；获取设定矩形的水平边长l 1 和竖直边长l 2 ；
获取抗震目标对应的最大水平层间位移Δ，结合l 2 和Δ计算幕墙的最大允许偏转角度β=Δ/l 2 ，β采用弧度单位；
S2、在上层梁上设置上限位连接装置，在下层梁上设置下承重连接装置；上限位连接装置用于提供供上限位连接件插入的上限位长孔，下承重连接装置用于提供供下承重连接件插入的下限位长孔；
上限位长孔和下限位长孔均为竖向长孔；上限位长孔的长轴长度H 1和下限位长孔的长轴长度H 2满足以下约束：
其中，Δh 1为上限位连接件相对于上限位连接装置在竖直方向上的滑动变形量，Δh 2为下承重连接件相对于下承重连接装置在竖直方向上的滑动变形量，d 1为上限位连接件的杆直径，d 2为下承重连接件的杆直径；e表示安装误差。
优选的，所述幕墙为竖条板，且幕墙为超高性能混凝土幕墙。
本发明的优点在于：
（1）本发明中，幕墙和主体结构通过上限位连接装置和上限位连接件的配合以及下承重连接装置和下承重连接件的配合形成一个具有矩形分布的四点连接方式；由于上限位连接装置和上限位连接件的滑动配合，下承重连接装置和下承重连接件滑动配合，使得地震时，UHPC幕墙可相对于主体结构产生平面内转动变形，降低了幕墙与主体结构之间的相互作用，降低了主体结构与幕墙之间连接节点的内力，有利于降低主体结构和幕墙的地震损伤。
（2）本发明中上限位连接装置和上限位连接件的配合以及下承重连接装置和下承重连接件的配合均采用长孔和圆杆配合的方式。孔杆配合标准设置时，孔直径大杆直径10%左右，可见本发明中长孔的短直径和圆杆的直径设置只需要常规加工即可，降低了加工成本。
（3）本发明中，上限位连接件和下承重连接件结构简单，方便了幕墙的生产和运输。本发明中采用L型件提供长孔，方便了上限位连接装置/下承重连接装置与上限位连接件/下承重连接件的组装。本发明中上限位连接件和下承重连接件采用螺杆结构，通过紧固螺母与螺杆配合，进一步提高了幕墙安装的便利性，降低了安装难度。
（4）上限位连接件/下承重连接件上设置平滑件，降低了幕墙转动阻力，从而有利于进一步降低地震下幕墙和主体结构的相互作用力。
（5）本发明提供的幕墙与主体结构间的柔性连接体系设计方法给出了上限位长孔和下限位长孔的尺寸设计计算方法，保证了最终获得的幕墙与主体结构间的柔性连接体系的性能。
（6）本发明中，通过上限位连接装置和上限位连接件的配合以及下承重连接装置和下承重连接件的配合，保证了幕墙相对于主体结构在水平方向上的相对位置稳定，即幕墙只能在相对于主体结构位置稳定的竖直面上运动，即幕墙与主体结构的四个连接节点始终位于同一个竖直面内，保证了幕墙的结构稳定，避免幕墙内部形变。
（7）上层连接部中采用上层连接筒连接上层L型件和上层梁预埋件，上层连接筒采用筒形结构，造型美观，方便上层L型件与上层连接筒通过螺纹结构紧固连接，同时抗扭刚度较大，在幕墙墙板通过L型件传递到筒形结构上的水平力作用下不易产生扭转变形。同理，下层连接部中采用下层连接筒连接下层L型件和下层梁预埋件。
（8）本发明中，上限位长孔和下限位长孔均为竖直长孔，幕墙通过在节点处的竖向滑动实现整体结构的转动变形。由于连接节点的竖向变形与幕墙宽度相关，因此幕墙采用竖条板，与较宽的墙板相比，在节点处的竖向变形量相对较小，更容易发生转动变形。幕墙的变形规律符合其结构特征，更为经济合理。
（9）本发明中，幕墙采用超高性能混凝土（UHPC）材料，UHPC具有高强度，高韧性，耐久性好，外形美观，易于浇筑成型，方便施工等优点，可以用来制作传统的钢筋混凝土材料无法浇筑的造型复杂的装饰构件；UHPC材料流动性能良好，密实程度高，具有很好的饰面性能和防水性能，使用UHPC材料，还可以减小幕墙自重，并且无需配置钢筋，具有很好的社会经济效益。
附图说明
图1为幕墙与主体结构间的柔性连接体系结构图；
图2为图1局部A放大示意图；
图3为上层连接部结构图；
图4(a)为上层L型件与上限位连接件连接结构图；
图4(b)为图4(a)的另一角度视图；
图5为上层L型件结构图；
图6为上层连接筒结构图；
图7为图1局部B放大示意图；
图8为下层连接部结构图；
图9为下层L型件与下承重连接件连接结构图；
图10为下层L型件结构图；
图11为下层连接筒结构图；
图12为地震作用下幕墙转动示意图；
图13为多种连接方式的耗能性能对比曲线；
图14为幕墙与主体结构间的柔性连接体系设计方法流程图。
1、幕墙；12预埋套筒；
20、上限位长孔；21、上限位连接件；22、上层连接部；221、上层连接筒；222、上层L型件；23、第一平滑件；24、第一锁紧件；25、第一紧固螺母；26、第二平滑件；
30、下限位长孔；31、下承重连接件；32、下层连接部；321、下层连接筒；322、下层L型件；323、加肋板；33、第三平滑件；34、第四平滑件；35、第二紧固螺母；36、第二锁紧件；
4、上层梁；41、上层梁预埋件；5、下层梁；51、下层梁预埋件。
实施方式
参照图1，本实施方式提出的一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系，包括设置在上层梁4上的两个上限位连接装置、设置在下层梁5上设有两个下承重连接装置以及设置在幕墙1上的两个上限位连接件21和两个下承重连接件31；上层梁4和下层梁5即为主体结构的组成部分。
参照图12，两个上限位连接件21和两个下承重连接件31在幕墙1上构成矩形结构，即两个上限位连接件21的中心点和两个下承重连接件31中心点位于设定矩形的四个角点上。
上限位连接件21与上限位连接装置一一对应，下承重连接件31与下承重连接装置一一对应。相对应的上限位连接件21和上限位连接装置进行连接，两者在竖直方向上可以产生滑动变形；相对应的下承重连接件31和下承重连接装置进行连接，两者在竖直方向上可以产生滑动变形。具体可设置为：相对应的上限位连接件21和上限位连接装置在竖直方向上滑动连接，且在水平方向上间隙配合；相对应的下承重连接件31和下承重连接装置在竖直方向上滑动连接，且在水平方向上间隙配合。
如此，以位于设定矩形同一条竖直边上的上限位连接件21和下承重连接件31记作滑动部；当位于设定矩形两条竖直边上的滑动部在竖直方向上的滑动距离不同时，则使得幕墙1相对于上层梁4和下层梁5在竖直面上发生一个微小的转向，使得地震时可通过幕墙1相对于主体结构的转动变形，降低幕墙1与主体结构之间的相互作用，从而降低主体结构与幕墙1之间的承载力负荷，降低主体结构和幕墙1的损伤。
本实施方式中，上限位连接件21相对于上限位连接装置在竖直方向上的滑动变形量记作Δh 1，下承重连接件31相对于下承重连接装置在竖直方向上的滑动变形量记作Δh 2。
地震作用下，幕墙1的转动如图12所示，ABCO矩形即为设定矩形在非地震作用下位置示意，A’B’C’O矩形即为设定矩形在地震作用下转动后位置示意。如此，幕墙1墙板在水平地震作用下以O点为转动原点，可以得到Δh 1和Δh 2的计算公式分别为：
Δh 1 =r A ×sinγ (1)
Δh 2 =l 1 ×sinβ (2)
γ为角度A’AC对应的弧度，r A为A’A连线的长度；l 1为设定矩形在水平方向上的边长，即BO边长；β为幕墙在设定矩形所在平面的最大允许偏转角度，β可预先设置，由于β数值相对于ABCO矩形的长度很小，故而可采用近似原理：
sinβ≈tanβ≈β (3)
β的单位为弧度。
r A =R×tanβ≈R×β (4)
γ=(π-β)/2-α (5)
R为ABCO矩形的对角线长度，α为角度CAO对应的弧度，π为圆周率。
对上述公式进行拟合，则有：
Δh
2
=l
1
β
参照图12，l 2为设定矩形在竖直方向上的边长，即设定矩形的OC边长。
Δh 1的设置保证了上限位连接装置和上限位连接件21的竖直相对滑动空间，Δh 2的设置保证了下承重连接装置和下承重连接件31的竖直相对滑动空间，从而保证了幕墙1相对于主体结构的滑动与转动空间，保证了地震时幕墙1与主体结构之间的变形对地震输入结构的能量的消耗能力，从而提高了整个体系的抗震性能。
具体实施时，可设置上限位连接装置用于提供竖直长孔，上限位连接件21为穿过上限位连接装置上竖直长孔的杆型件；或者上限位连接件21用于提供竖直长孔，上限位连接装置为穿过上限位连接件21竖直长孔的杆型件。设置下承重连接装置用于提供竖直长孔，下承重连接件31为穿过下承重连接装置上竖直长孔的杆型件；或者下承重连接件31用于提供竖直长孔，下承重连接装置为穿过下承重连接件31上竖直长孔的杆型件。如此，可通过竖直长孔与杆型件的配合，实现上限位连接装置和上限位连接件21在竖直方向上的滑动变形，以及下承重连接装置和下承重连接件31在竖直方向上的滑动变形。
参照图2到图11，本实施方式中，可设置上限位连接件21为幕墙1上预埋结构伸出的杆型件，或者与幕墙1上的预埋结构相配合连接的杆型件；上限位连接装置为与上层梁4上的预埋结构连接且用于设置供上限位连接件21穿过的竖直长孔的结构，如此可通过杆型件与竖直长孔的配合实现上限位连接件21与上限位连接装置在竖直方向上的滑动变形。上限位连接件21采用杆型件便于简化幕墙结构，方便幕墙1与上层梁4的组装。下承重连接件31采用幕墙1上预埋结构伸出的杆型件，或者与幕墙1上的预埋结构相配合连接的杆型件；下承重连接装置为与下层梁5上的预埋结构连接且用于设置供下承重连接件31穿过的竖直长孔的结构。
本实施方式中，幕墙1上设有预埋套筒12和预埋弯头。预埋弯头伸出幕墙1的一端为水平螺纹杆，该水平螺纹杆即为上限位连接件21。下承重连接件31为与预埋套筒12螺纹配合的螺杆。
本实施方式中，上限位连接装置包括上层梁预埋件41和上层连接部22，上层梁预埋件41预埋在上层梁4中，上层连接部22与上层梁预埋件41连接，上层连接部22上设有上层安装板。具体的，上层连接部22包括上层连接筒221和上层L型件222。上层连接筒221与上层梁预埋件41焊接，上层L型件222的水平板与上层连接筒221连接，上层L型件222的竖直板即为上层安装板。上限位长孔20设置在上层安装板上，上限位连接件21穿过上限位长孔20，上限位连接件21上套设有第一平滑件23和第二平滑件26。参照图4(a)和图4(b)，上层安装板夹持在第一平滑件23和第二平滑件26之间，上层安装板的两侧分别与第一平滑件23和第二平滑件26光面接触。上限位连接件21的端部设有第一紧固螺母25，第一紧固螺母25用于对第一平滑件23和第二平滑件26进行限位，防止幕墙1与主体结构脱离，保证幕墙1与上层梁4的连接可靠性。
本实施方式中，下承重连接装置包括下层梁预埋件51和下层连接部32，下层梁预埋件51预埋在下层梁5中，下层连接部32与下层梁预埋件51连接，下层连接部32上设有下层安装板，下限位长孔30设置在下层安装板上。下层连接部32包括下层连接筒321和下层L型件322；下层连接筒321与下层梁预埋件51焊接，下层L型件322的水平板与下层连接筒321连接，下层L型件322的竖直板即为下层安装板。
下承重连接件31穿过下限位长孔30，下承重连接件31上套设有第三平滑件33和第四平滑件34；下层安装板夹持在第三平滑件33和第四平滑件34之间，下层安装板的两侧分别与第三平滑件33和第四平滑件34光面接触。具体的，下承重连接件31为与幕墙1上的预埋套筒12螺纹连接的螺杆结构；第三平滑件33与下承重连接件31间隙配合，第三平滑件33位于下层安装板远离预埋套筒12的一侧。下承重连接件31远离预埋套筒12的一端设有第二紧固螺母35，即第二紧固螺母35抵靠第三平滑件33，以防止幕墙1与主体结构脱离，保证幕墙1与下层梁5的连接可靠性。
具体实施时，也可设置第四平滑件34设置在预埋套筒12端面上并与预埋套筒12固定连接。
具体实施时，还可设置第一平滑件23和第二平滑件26均与上限位连接件21间隙配合，第四平滑件34与下承重连接件31间隙配合。
本实施方式中，通过下承重连接装置托承幕墙1，下层L型件322的两侧还设有加肋板323，以保证下层L型件322的结构稳定性，防止变形导致幕墙1在非设定矩形的平行平面上的偏转。
本实施方式中，上层L型件222与上层连接筒221通过第一锁紧件24固定连接，下层L型件322与下层连接筒321通过第二锁紧件36固定连接。第一锁紧件24和第二锁紧件36均采用螺纹锁紧结构。
具体实施时，上限位长孔20为闭合长孔，下限位长孔30为上端开口的开口长孔，如此在组装幕墙1和主体结构时，可先将上限位连接装置与上限位连接件21组合，下承重连接装置与下承重连接件31位置对准，便可通过幕墙1的下落使得下承重连接装置与下承重连接件31组合，降低了幕墙1和主体结构的组装复杂度，提高了幕墙1安装效率。
本实施方式中，上限位连接件21和下承重连接件31均为螺杆结构，设定矩形的长边即为上下位置对应的上限位连接件21和下承重连接件31两者中心轴线之间的距离l 2，设定矩形的短边即为两个上限位连接件中心轴线之间的距离l 1，也是两个下承重连接件中心轴线之间的距离。
本实施方式中，上限位长孔20在长轴方向上的长度大于或者等于Δh 1与上限位连接件21最大直径以及安装误差之和；下限位长孔30在长轴方向上的长度大于或者等于Δh 2与下承重连接件31最大直径以及安装误差之和，以保证上限位连接件21和下承重连接件31的竖直滑动空间。安装误差可根据本领域的公知常识设置，在此不做赘述。
上限位长孔20的短轴长度为上限位连接件21直径的1.1~1.15倍，下限位长孔30的短轴长度为下承重连接件31直径的1.1~1.15倍，以保证上限位连接件21和下承重连接件31的水平微动空间，从而保证幕墙1的偏转空间。
实施例
本实施例中，以两个幕墙1与主体结构构成的围护结构为例，对采用不同连接方式的围护结构的性能进行验证。
本实施例中，幕墙为超高性能混凝土幕墙，应用情景参数如下表1所示。
表1：应用环境参数统计
本实施例中，上限位连接件和下承重连接件均采用螺栓，螺栓参数如上表1中的螺栓等级和螺栓直径所示。本实施例中设定矩形的水平边长和竖直边长分别为上表中的水平螺栓间距l 1 和竖直螺栓间距l 2 。
本实施例中分别对幕墙和主体结构采用4种不同连接方式时的耗能抗震性能进行检测，4种连接方式如下：
第一种：纯框架，即不包含幕墙，只有主体结构；
第二种：柔性连接一；上限位长孔和下限位长孔的短轴长度在螺栓直径24毫米上增加1毫米，保证安装误差，上限位长孔和下限位长孔的短轴长度均为25毫米；采用本发明提供的幕墙与主体结构间的柔性连接体系设计上限位长孔和下限位长孔的长轴长度；参照图14，本方法中，首先结合楼层水平位移量Δ和竖直螺栓间距l 2 计算最大允许偏转角度β；
实际施工时需要考虑安装误差e，具体可在10-15mm上取值。值得注意的是，本实施例中采用仿真工具进行推测，故而取安装误差e=0。
本连接方式中，选择上限位长孔的长轴长度H 1 =d+Δh 1 +e=42.92毫米；
选择下限位长孔的长轴长度H 2 =d+Δh 2 +e=43.5毫米；
第三种：柔性连接二；相对于第二种连接方式，上限位长孔和下限位长孔的短轴长度均为25毫米，上限位长孔和下限位长孔的长轴长度未经过设计，随机取在螺栓直径24毫米上均增加10毫米，即上限位长孔和下限位长孔的长轴长度均设计为34毫米；
第四种：刚性连接，即幕墙和主体结构为独立个体，两者采用螺栓锁紧连接，使得幕墙和主体结构无相对滑动。
本实施例中，根据我国抗震规范规定的钢筋混凝土框架结构在罕遇地震下的层间位移角限值1/50，将结构水平推覆距离设置为58毫米，即分别对四种连接方式下的主体结构施加推力，使得幕墙与主体结构处于地震作用下。图12中ABCO矩形即为设定矩形在非地震作用下位置示意，A’B’C’O矩形即为设定矩形在地震作用下转动后位置示意。本实施例中，统计幕墙与主体结构之间的基底剪力随着顶点位移的变化曲线，统计结果如图13所示。可见，本实施例中采用本发明提供的幕墙与主体结构间的柔性连接体系的第二种连接方式的抗震性能无限接近于第一种连接方式采用的框架结构，远远优于第三种随机开孔和第四种刚性连接，且顶点位移越大，优势越突出。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系，其特征在于，主体结构包括上层梁（4）和下层梁（5）；上层梁（4）上设有两个上限位连接装置，下层梁（5）上设有两个下承重连接装置；幕墙（1）上设置有两个上限位连接件（21）和两个下承重连件（31）；
两个上限位连接件（21）分别对应两个上限位连接装置，两个下承重连接件（31）分别对应两个下承重连接装置；相对应的上限位连接件（21）和上限位连接装置相互连接，且在竖直方向上可以产生滑动变形；相对应的下承重连接件（31）和下承重连接装置相互连接，且在竖直方向上可以产生滑动变形；
令上限位连接件（21）相对于上限位连接装置在竖直方向上的滑动方向记作上限位连接件（21）的相对滑动方向，下承重连接件（31）相对于下承重连接装置在竖直方向上的的滑动方向记作下承重连接件（31）的相对滑动方向；
两个上限位连接件（21）的中心点和两个下承重连接件（31）中心点位于设定矩形的四个角点上；位于设定矩形同一侧的上限位连接件（21）和下承重连接件（31），两者的相对滑动方向共线；
上限位连接件（21）相对于上限位连接装置在竖直方向上的滑动变形量记作Δh 1，下承重连接件（31）相对于下承重连接装置在竖直方向上的滑动变形量记作Δh 2，则：
其中，l 1为设定矩形在水平方向上的边长，l 2为设定矩形在竖直方向上的边长，β为幕墙（1）在设定矩形所在平面的最大允许偏转角度，且β为设定值。
2.如权利要求1所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系，其特征在于，上限位连接装置上设有长轴位于竖直方向上的上限位长孔（20），上限位连接件（21）为与幕墙（1）无相对变形且垂直于幕墙（1）表面的杆结构，上限位连接件（21）穿过对应的上限位长孔（20）；上限位长孔（20）在长轴方向上的长度大于或者等于Δh 1 与上限位连接件（21）最大直径以及安装误差之和；
下承重连接装置上设有长轴位于竖直方向上的下限位长孔（30），下承重连接件（31）为与幕墙（1）无相对变形且垂直于幕墙（1）表面的杆结构，下承重连接件（31）穿过对应的下限位长孔（30）；下限位长孔（30）在长轴方向上的长度大于或者等于Δh 2 与下承重连接件（31）最大直径以及安装误差之和。
3.如权利要求2所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系，其特征在于，上限位连接件（21）和下承重连接件（31）均为圆杆结构。
4.如权利要求2所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系，其特征在于，上限位连接装置包括上层梁预埋件（41）和上层连接部（22），上层梁预埋件（41）预埋在上层梁（4）中，上层连接部（22）与上层梁预埋件（41）连接，上层连接部（22）上设有上层安装板，上限位长孔（20）设置在上层安装板上；上限位连接件（21）上套设有第一平滑件（23）和第二平滑件（26）；上层安装板夹持在第一平滑件（23）和第二平滑件（26）之间，上层安装板的两侧分别与第一平滑件（23）和第二平滑件（26）光面接触。
5.如权利要求4所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系，其特征在于，上层连接部（22）包括上层连接筒（221）和上层L型件（222）；上层连接筒（221）与上层梁预埋件（41）焊接，上层L型件（222）的水平板与上层连接筒（221）紧固连接，上层L型件（222）的竖直板即为上层安装板；上限位连接件（21）为预埋在幕墙（1）中的螺杆结构；上限位连接件（21）的端部设有第一紧固螺母（25）。
6.如权利要求3所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系，其特征在于，下承重连接装置包括下层梁预埋件（51）和下层连接部（32），下层梁预埋件（51）预埋在下层梁（5）中，下层连接部（32）与下层梁预埋件（51）连接，下层连接部（32）上设有下层安装板，下限位长孔（30）设置在下层安装板上；下承重连接件（31）上套设有第三平滑件（33）和第四平滑件（34）；下层安装板夹持在第三平滑件（33）和第四平滑件（34）之间，下层安装板的两侧分别与第三平滑件（33）和第四平滑件（34）光面接触。
7.如权利要求6所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系，其特征在于，下层连接部（32）包括下层连接筒（321）和下层L型件（322）；下层连接筒（321）与下层梁预埋件（51）焊接，下层L型件（322）的水平板与下层连接筒（321）紧固连接，下层L型件（322）的竖直板即为下层安装板；下层L型件（322）的两侧还设有加肋板（323）；
下承重连接件（31）为与幕墙（1）上的预埋套筒（12）螺纹连接的螺杆结构；第三平滑件（33）位于下层安装板远离预埋套筒（12）的一侧；第四平滑件（34）设置在预埋套筒（12）端面上并与预埋套筒（12）固定连接；下承重连接件（31）远离预埋套筒（12）的一端设有第二紧固螺母（35）。
8.如权利要求2所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系，其特征在于，上限位长孔（20）为闭合长孔，下限位长孔（30）为上端开口的开口长孔。
9.一种幕墙与主体结构间的柔性连接体系设计方法，其特征在于，用于设计如权利要求1至8任一项所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系；设计方法包括以下步骤：
S1、在幕墙（1）上设置两个上限位连接件（21）和两个下承重连接件（31）；上限位连接件（21）和下承重连接件（31）均为杆结构；两个上限位连接件（21）和两个下承重连接件（31）四者中心轴线分布在设定矩形的四个角点上；获取设定矩形的水平边长l 1 和竖直边长l 2 ；
获取抗震目标对应的最大水平层间位移Δ，结合l 2 和Δ计算幕墙的最大允许偏转角度β =Δ/l 2 ，β采用弧度单位；
S2、在上层梁（4）上设置上限位连接装置，在下层梁（5）上设置下承重连接装置；上限位连接装置用于提供供上限位连接件（21）插入的上限位长孔（20），下承重连接装置用于提供供下承重连接件（31）插入的下限位长孔（30）；
上限位长孔（20）和下限位长孔（30）均为竖向长孔；上限位长孔的长轴长度H 1和下限位长孔的长轴长度H 2满足以下约束：
其中，Δh 1为上限位连接件（21）相对于上限位连接装置在竖直方向上的滑动变形量，Δ h 2为下承重连接件（31）相对于下承重连接装置在竖直方向上的滑动变形量，d 1为上限位连接件（21）的杆直径，d 2为下承重连接件（31）的杆直径；e表示安装误差。
10.如权利要求9所述的幕墙与主体结构间的柔性连接体系设计方法，其特征在于，所述幕墙（1）为竖条板，且幕墙（1）为超高性能混凝土幕墙。
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