一種適用于村鎮多層住宅的裝配式輕鋼框架?保溫抗側墻板結構及作法
【專利摘要】本發明涉及一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架?保溫抗側墻板結構及作法，該結構由輕質保溫隔聲復合墻板、帶翼板的方鋼管混凝土梁、帶翼板的方鋼管混凝土柱、梁柱節點連接板、高強螺栓、鋼管混凝土梁頂面的栓釘組成。本發明所述的結構抗震性能優于普通村鎮住宅結構，形成了具備兩道抗震防線的體系，且最終的破壞屬延性破壞，避免因部分結構或構件破壞而導致整個體系倒塌。本發明所述的裝配式輕鋼框架?保溫抗側墻板結構，墻板與輕鋼框架連接牢固、整體性好，裝配簡單而且工期短，施工時不產生新的建筑垃圾，滿足節能、環保的要求，也符合住宅產業化、規模化的要求，是適用于當前村鎮低層建筑抗震節能裝配一體化的一種新型結構。
【專利說明】
一種適用于村鎮多層住宅的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構及作法
技術領域
[0001]本發明涉及一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構及作法，屬于建筑工程技術領域。
【背景技術】
[0002]我國農村地域廣闊，人口眾多，多數村鎮建筑處于震區。由于缺乏系統的抗震知識與建造工藝，這些村鎮建筑大多不能滿足基本抗震要求。在汶川地震與雅安地震中，村鎮房屋破壞嚴重，造成了大量的人員傷亡和財產損失，其直接原因是房屋倒塌。可見，村鎮房屋抗震性能差的現狀亟需改變。此外，我國村鎮房屋外墻熱工性能差、供暖能耗偏高，適于不同地域村鎮住宅的經濟實用的節能技術尚十分缺乏。研發區域性抗震、節能型村鎮住宅結構體系，改善人民居住條件，使村鎮住宅建設成為拉動內需的新增長點，具有十分重要的現實意義。
[0003]此外，裝配式住宅正以其能耗低、污染小、施工快、精度高等優勢在住宅產業化大潮中發揮著不可取代的作用。然而，村鎮住宅產業化的發展目前非常緩慢。而近年來我國鋼鐵行業產量過剩、需求減少、去庫存壓力非常大，而發展裝配式村鎮住宅卻為以上問題的提出了一條新的解決辦法。研發低成本、低能耗、抗震性能好的低層裝配式輕鋼結構村鎮住宅體系，形成工業化、標準化、模塊化的快速裝配技術，不僅有利于住宅產業化的戰略實施，而且可以減輕傳統農房因過度燒磚、采砂而對環境帶來的破壞，因而具有巨大的經濟效益、社會效益和環境效益。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種適用于村鎮多層住宅的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構及作法，以解決傳統村鎮住宅抗震性能差、能耗偏高、不利于產業化等問題。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]—種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，該結構包括輕質保溫隔聲復合墻板(I)、帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)、帶翼板的方鋼管混凝土柱
(3)、梁柱節點連接板(4)、高強螺栓(5)、鋼管混凝土梁頂面的栓釘(6);
[0007]輕質保溫隔聲復合墻板(I)設置在兩個帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的翼板之間；帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)設置在輕質保溫隔聲復合墻板(I)頂部，且設置在兩個帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)之間；梁柱節點連接板(4)通過高強螺栓(5)與方鋼管混凝土梁(2)、帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)相連接;帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)的沿豎直方向上設有鋼管混凝土梁頂面的栓釘(6)。輕質保溫隔聲復合墻板(I)與墻面垂直的方向被兩個帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的同側兩個翼板約束，沿墻平面方向被兩個帶翼板的方鋼管混凝土柱
(3)兩側的方鋼管混凝土柱約束，裝配施工時在輕質保溫隔聲復合墻板(I)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)之間用粘結漿料嵌縫，使輕質保溫隔聲復合墻板(I)和方鋼管混凝土柱(3)結合成為一個整體，共同承擔水平地震作用。
[0008]通過設置在帶翼板的鋼管混凝土柱(3)側面的翼板，能有效約束輕質保溫隔聲復合墻板(I)左右兩端在平面外方向的位移，通過設置在鋼管混凝土梁(2)底面的翼板，能有效約束輕質保溫隔聲復合墻板(I)上端在平面外方向的位移，加上帶翼板的鋼管混凝土柱
(3)側面與輕質保溫隔聲復合墻板(I)之間用灌漿料粘結，使輕質保溫隔聲復合墻板(I)與周邊的梁、柱可靠連接，形成整體，發揮輕鋼框架和墻板各自的優勢，共同承擔水平地震作用，形成抗震性能較好的結構體系。
[0009]所述輕質保溫隔聲復合墻板(I)為裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構的主要抗側構件，由外表層的鋼絲網發泡混凝土和內層的聚苯顆粒板制作而成，厚度為90mm?190mm。內部共設有雙層鋼絲網，鋼絲直徑為4?6mm，間距為80?100mm。該輕質保溫隔聲復合墻板置于方鋼管混凝土柱同一側的兩片翼板之間，在與墻面垂直方向被兩個翼板約束，該復合墻板上端被方鋼管混凝土梁梁底的翼板約束，在此基礎上，輕質保溫隔聲復合墻板
(I)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)之間縫隙由灌漿料嵌縫，使輕質保溫隔聲復合墻板(I)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)結合成為一個整體，共同承擔水平地震作用。輕質保溫隔聲復合墻板(I)厚度為90mm?190mm，輕質保溫隔聲復合墻板(I)自內向外分為三層:發泡混凝土內面層、聚苯顆粒砂漿芯板、發泡混凝土外面層，中間配雙層高強鋼絲網。
[0010]所述帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)的底部設置有雙翼板，帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)上位于建筑物外圍的位置設置豎向單翼板，在梁頂設置栓釘(6)，帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)的方鋼管與三個翼板在工廠一次性熱乳成型，翼板與方鋼管連接處折角乳制為圓弧形過渡，避免應力集中，整體性較好。梁下的雙翼板有兩個功能:第一可增大方鋼管混凝土梁在豎向荷載下的剛度和抗彎承載力，第二，可對梁下的輕質保溫隔聲復合墻板(I)的平面外變形起到有效的約束作用。梁上的單翼板可有效約束混凝土樓板;梁頂的栓釘(6)能有效防止現澆混凝土樓板與帶翼板的鋼管混凝土梁(2)的相對滑動。
[0011]所述的帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的方鋼管與各側面翼板在工廠一次性熱乳成型，翼板與方鋼管連接處折角乳制為圓弧形過渡，避免應力集中，整體性較好。帶翼板的鋼管混凝土柱(3)的截面為正方形，邊長為100?200mm，壁厚為4mm?8mm，翼板厚度與方鋼管壁厚相同，伸出長度為40mm?60_，翼板僅在柱身有墻板的側面設置，柱同一側兩個翼板的凈間距比輕質保溫隔聲復合墻板(I)的厚度大5mm?8mm。該翼板有兩個功能:第一，可增大方鋼管混凝土柱在墻體所在平面內的剛度和抗彎承載力，第二，翼板可有效把輕質保溫隔聲復合墻板(I)嵌固在輕鋼框架內，加上灌漿料的粘結作用，使輕質保溫隔聲復合墻板(I)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)成為一個整體，共同抵抗水平地震作用。
[0012]所述的梁柱節點連接板(4)通過高強螺栓(5)與方鋼管混凝土梁(2)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)分別連接，梁柱節點連接板(4)的厚度比帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的方鋼管的壁厚多2_?4_;梁柱節點連接板(4)下端與帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)底部平齊，上端與帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)梁頂同高或比梁頂高10mm，材質為Q345鋼。
[0013]所述的梁頂面栓釘(6)，沿梁頂中線設一道，水平間距為80?150mm，施工樓板時與混凝土樓板整體澆注。
[0014]所述的帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的方鋼管腔內澆筑普通混凝土或再生混凝土，當為再生混凝土時，以粗骨料取代率為標準進行取代，取代率不超過30 %。
[0015]本發明涉及一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構及作法，其具體作法如下(如圖3所示):
[0016]第一步:在工廠預制熱乳成型的帶翼板、內灌混凝土的方鋼管柱和方鋼管梁，加工時先把方鋼管柱和方鋼管梁的一端焊上等厚鋼板，同時把設計螺栓孔位置穿入等直徑的、纏塑料膜的光圓鋼筋，在方鋼管柱和方鋼管梁的另一端也焊上等厚鋼板，鋼板上留澆筑孔，內灌細石混凝土或再生細石混凝土。待混凝土達到設計強度后，抽出光圓鋼筋，形成螺栓孔。
[0017]第二步:將熱乳成型的帶翼板、內灌混凝土的方鋼管柱按照設計位置裝配在基礎上，柱凈間距宜比輕質保溫隔聲墻板的水平長度多5?10mm，一般以1500?2500mm為宜。
[0018]第三步:將預制完成的輕質保溫隔聲墻板兩端復合粘結漿料，然后自上而下滑入兩側的方鋼管混凝土柱的翼板內，墻板與方鋼管柱連接部位采用灌漿料嵌縫抹平，增強其粘結性能。
[0019]第四步:將預制的梁柱節點連接板與帶翼板的方鋼管混凝土柱按設計位置定位，螺栓孔洞對準后，用高強螺栓連接。再將預制的帶翼板和栓釘、內灌混凝土的方鋼管梁自上而下滑入兩側的方鋼管混凝土柱之間，方鋼管混凝土梁和梁柱節點連接板之間也用高強螺栓連接。
[0020]第五步:待方鋼管混凝土梁、柱形成的輕鋼框架成形后，再依據設計要求施工樓板。最后根據住宅所在地區的保溫節能標準，在外墻復合基于性能的保溫、隔聲、防潮材料，形成集輕鋼、輕墻、節能、抗震于一體的裝配式結構。
[0021]與現有技術相比，本發明的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構適用于村鎮多層住宅外墻，具有以下優勢:
[0022](I)工業化水平高。本發明包含新型的方鋼管混凝土柱、方鋼管混凝土梁均為工廠規模化生產，生產精度高、性能穩定、節省資源、方便運輸，有利于實現住宅產業化。
[0023](2)標準化程度高。包含翼板的方鋼管混凝土柱截面分為一字型、T型、L型和十字型，與此相對應，按照本發明提出的的預制構件制作方法在工廠按照統一的規格、構造制作柱、梁、節點連接板等構件。
[0024](3)抗震節能一體化。本發明包含的的輕鋼、輕墻結構自重輕，與傳統結構相比在相同地震烈度下所承擔的地震剪力小;而且輕鋼框架與節能隔聲抗側墻板協同工作，形成多道抗震防線，抗震效果明顯。方鋼管梁、柱內可灌注再生骨料混凝土，發泡混凝土中可摻入尾礦粉，均屬于對建筑垃圾、工業垃圾的資源化再利用。
[0025 ] (4)運輸、安裝方便。本
【發明內容】
包含的預制構件重量輕，體積小，運輸安裝方便。
[0026](5)顯著減少施工現場工作量，加快施工進度，而且基本實現無廢料。采用本發明提出的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構可有效避免或減少鋼筋工程、模板工程、混凝土工程和抹灰工程等，節約資源、節省人工、減少管理費用，減少施工帶來的建筑垃圾、噪音等環境污染，而且確保工程質量。
【附圖說明】
[0027]圖1是一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構的立體示意圖；
[0028]圖2是帶翼板的方鋼管混凝土柱與輕質墻板的水平斷面圖；
[0029]圖3是裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構的裝配流程示意圖。
[0030]圖中:1、輕質保溫隔聲復合墻板，2、帶翼板的方鋼管混凝土梁，3、帶翼板的方鋼管混凝土柱，4、梁柱節點連接板，5、高強螺栓，6、鋼管混凝土梁頂面的栓釘。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。
[0032]如圖1所示，一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，該結構包括輕質保溫隔聲復合墻板(1)、帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)、帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)、梁柱節點連接板(4)、螺栓桿(5)、鋼管混凝土梁頂面的栓釘(6)、樓板。輕質保溫隔聲墻板內的聚苯顆粒可基于保溫性能進行設計。內層聚苯顆粒板、外層發泡混凝土面層、內配雙層高強鋼絲網的輕質保溫隔聲墻板的容重可低至10?12kN/m3，抗壓強度約5?lOMPa。方鋼管混凝土梁、柱的翼板在粘結漿料嵌縫的作用下，和輕質保溫隔聲復合墻板連接緊密，形成整體，協同受力。在承受水平地震作用時，因為墻體水平剛度遠大于柱，可在承受水平地震作用初期限制鋼管混凝土柱的側移，大大延緩鋼管柱受彎時二階效應的出現；具有一定強度的輕質墻板在水平地震作用下會和梁、柱的翼板擠壓、摩擦，使翼板變形，起到一定的消耗地震能量的作用;墻體破壞后，鋼管混凝土柱仍可繼續承載，即使在強震下，帶翼板的鋼管混凝土柱的破壞伴隨著局部混凝土壓潰，鋼板局部鼓包、屈服、撕裂，最終的破壞是一種延性破壞，從而形成了具備兩道抗震防線的結構，避免因部分結構或構件破壞而導致整個體系倒塌。采用本發明所述的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，墻板與輕鋼框架連接牢固、整體性好，裝配簡單而且工期短，施工時不產生新的建筑垃圾，滿足節能、環保的要求，也符合住宅產業化、規模化的要求，是適用于當前村鎮低層建筑抗震節能裝配一體化的一種新型結構。
[0033]以上是本發明的一個典型實施例，本發明的實施不限于此。
【主權項】
1.一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，其特征在于:該結構包括輕質保溫隔聲復合墻板(I)、帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)、帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)、梁柱節點連接板(4)、高強螺栓(5)、鋼管混凝土梁頂面的栓釘(6); 輕質保溫隔聲復合墻板(I)設置在兩個帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的翼板之間；帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)設置在輕質保溫隔聲復合墻板(I)頂部，且設置在兩個帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)之間；梁柱節點連接板(4)通過高強螺栓(5)與方鋼管混凝土梁(2)、帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)相連接;帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)的沿豎直方向上設有鋼管混凝土梁頂面的栓釘(6);輕質保溫隔聲復合墻板(I)與墻面垂直的方向被兩個帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的同側兩個翼板約束，沿墻平面方向被兩個帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)兩側的方鋼管混凝土柱約束，裝配施工時在輕質保溫隔聲復合墻板(I)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)之間用粘結漿料嵌縫，使輕質保溫隔聲復合墻板(I)和方鋼管混凝土柱(3)結合成為一個整體，共同承擔水平地震作用。2.根據權利要求1所述的一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，其特征在于:通過設置在帶翼板的鋼管混凝土柱(3)側面的翼板，能有效約束輕質保溫隔聲復合墻板(I)左右兩端在平面外方向的位移，通過設置在鋼管混凝土梁(2)底面的翼板，能有效約束輕質保溫隔聲復合墻板(I)上端在平面外方向的位移，加上帶翼板的鋼管混凝土柱(3)側面與輕質保溫隔聲復合墻板(I)之間用灌漿料粘結，使輕質保溫隔聲復合墻板(I)與周邊的梁、柱可靠連接，形成整體，發揮輕鋼框架和墻板各自的優勢，共同承擔水平地震作用，形成抗震性能較好的結構體系。3.根據權利要求1所述的一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，其特征在于:所述輕質保溫隔聲復合墻板(I)為裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構的主要抗側構件，由外表層的鋼絲網發泡混凝土和內層的聚苯顆粒板制作而成，厚度為90mm?190mm;內部共設有雙層鋼絲網，鋼絲直徑為4?6mm，間距為80?100mm;該輕質保溫隔聲復合墻板置于方鋼管混凝土柱同一側的兩片翼板之間，在與墻面垂直方向被兩個翼板約束，該復合墻板上端被方鋼管混凝土梁梁底的翼板約束，在此基礎上，輕質保溫隔聲復合墻板(I)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)之間縫隙由灌漿料嵌縫，使輕質保溫隔聲復合墻板(I)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)結合成為一個整體，共同承擔水平地震作用；輕質保溫隔聲復合墻板(I)厚度為90mm?190mm，輕質保溫隔聲復合墻板(I)自內向外分為三層:發泡混凝土內面層、聚苯顆粒砂漿芯板、發泡混凝土外面層，中間配雙層高強鋼絲網。4.根據權利要求1所述的一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，其特征在于:所述帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)的底部設置有雙翼板，帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)上位于建筑物外圍的位置設置豎向單翼板，在梁頂設置栓釘(6)，帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)的方鋼管與三個翼板在工廠一次性熱乳成型，翼板與方鋼管連接處折角乳制為圓弧形過渡，避免應力集中，整體性較好;梁下的雙翼板有兩個功能:第一可增大方鋼管混凝土梁在豎向荷載下的剛度和抗彎承載力，第二，可對梁下的輕質保溫隔聲復合墻板(I)的平面外變形起到有效的約束作用;梁上的單翼板可有效約束混凝土樓板;梁頂的栓釘(6)能有效防止現澆混凝土樓板與帶翼板的鋼管混凝土梁(2)的相對滑動。5.根據權利要求1所述的一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，其特征在于:所述的帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的方鋼管與各側面翼板在工廠一次性熱乳成型，翼板與方鋼管連接處折角乳制為圓弧形過渡，避免應力集中，整體性較好;帶翼板的鋼管混凝土柱(3)的截面為正方形，邊長為100?200mm，壁厚為4mm?8mm，翼板厚度與方鋼管壁厚相同，伸出長度為40mm?60_，翼板僅在柱身有墻板的側面設置，柱同一側兩個翼板的凈間距比輕質保溫隔聲復合墻板(I)的厚度大5mm?8mm;該翼板有兩個功能:第一，可增大方鋼管混凝土柱在墻體所在平面內的剛度和抗彎承載力，第二，翼板可有效把輕質保溫隔聲復合墻板(I)嵌固在輕鋼框架內，加上灌漿料的粘結作用，使輕質保溫隔聲復合墻板(I)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)成為一個整體，共同抵抗水平地震作用。6.根據權利要求1所述的一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，其特征在于:所述的梁柱節點連接板(4)通過高強螺栓(5)與方鋼管混凝土梁(2)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)分別連接，梁柱節點連接板(4)的厚度比帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的方鋼管的壁厚多2mm?4mm;梁柱節點連接板(4)下端與帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)底部平齊，上端與帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)梁頂同高或比梁頂高10mm，材質為Q345 鋼。7.根據權利要求1所述的一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，其特征在于:所述的梁頂面栓釘(6)，沿梁頂中線設一道，水平間距為80?150mm，施工樓板時與混凝土樓板整體澆注。8.根據權利要求1所述的一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板結構，其特征在于:所述的帶翼板的方鋼管混凝土梁(2)和帶翼板的方鋼管混凝土柱(3)的方鋼管腔內澆筑普通混凝土或再生混凝土，當為再生混凝土時，以粗骨料取代率為標準進行取代，取代率不超過30 %。9.利用權利要求1所述結構進行的一種適用于村鎮多層住宅外墻的裝配式輕鋼框架-保溫抗側墻板作法，其特征在于:該作法具體作法如下， 第一步:在工廠預制熱乳成型的帶翼板、內灌混凝土的方鋼管柱和方鋼管梁，加工時先把方鋼管柱和方鋼管梁的一端焊上等厚鋼板，同時把設計螺栓孔位置穿入等直徑的、纏塑料膜的光圓鋼筋，在方鋼管柱和方鋼管梁的另一端也焊上等厚鋼板，鋼板上留澆筑孔，內灌細石混凝土或再生細石混凝土;待混凝土達到設計強度后，抽出光圓鋼筋，形成螺栓孔； 第二步:將熱乳成型的帶翼板、內灌混凝土的方鋼管柱按照設計位置裝配在基礎上，柱凈間距宜比輕質保溫隔聲墻板的水平長度多5?10_，一般以1500?2500mm為宜； 第三步:將預制完成的輕質保溫隔聲墻板兩端復合粘結漿料，然后自上而下滑入兩側的方鋼管混凝土柱的翼板內，墻板與方鋼管柱連接部位采用灌漿料嵌縫抹平，增強其粘結性能； 第四步:將預制的梁柱節點連接板與帶翼板的方鋼管混凝土柱按設計位置定位，螺栓孔洞對準后，用高強螺栓連接;再將預制的帶翼板和栓釘、內灌混凝土的方鋼管梁自上而下滑入兩側的方鋼管混凝土柱之間，方鋼管混凝土梁和梁柱節點連接板之間也用高強螺栓連接； 第五步:待方鋼管混凝土梁、柱形成的輕鋼框架成形后，再依據設計要求施工樓板;最后根據住宅所在地區的保溫節能標準，在外墻復合基于性能的保溫、隔聲、防潮材料，形成集輕鋼、輕墻、節能、抗震于一體的裝配式結構。
【文檔編號】E04B2/64GK106088401SQ201610460899
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】曹萬林, 張宗敏, 劉巖, 賈穗子, 劉文超, 任樂樂, 王如偉
【申請人】北京工業大學