一种框架—填充墙柔性连接结构的制作方法

本发明涉及建筑领域，具体涉及一种框架—填充墙柔性连接结构。

背景技术：

框架建筑结构一般包括框架和填充墙，框架由框架柱、框架梁和楼板组成，填充墙一般设置在框架柱之间，楼板之上，框架梁之下，在遭遇地震时，填充墙容易受到框架柱的挤压而被破坏，最常见的破坏现象是墙体局部受挤压和/或拉扯及整体受剪切而开裂、剥落甚至坍塌，进而造成人员伤亡和财产损失，危及连接在墙体上和墙体附近的家具、仪器设备的安全，特别是医院、科研办公室的重要仪器设备，影响其震后的使用功能，另外填充墙给建筑结构贡献较多的刚度，容易增大建筑结构所受的地震作用，其破坏过程也会给框架带来灾难，造成框架柱受剪破坏，给建筑结构整体造成致命的损伤，严重影响框架建筑结构后期的修复。

由于填充墙破坏是框架建筑结构中较为严重的地震灾害，因而研究填充墙在地震中的受力机理，合理设计和简化填充墙与框架之间的可靠连接，对建筑结构抗震至关重要。一般情况下砌体填充墙刚度大，更容易分配水平地震作用力，而其抗拉、抗剪、抗压强度低，容易发生脆性破坏，框架结构在地震过程中会产生一定的的层间变形，结构中的框架柱会随动发生一定的变形，挤压填充墙，导致填充墙与框架柱顶接触处发生挤压破坏，填充墙墙身在往复水平剪力作用下发生交叉斜裂缝，进而破坏填充墙整体构造，如何释放或减小地震过程中框架柱和填充墙之间的挤压力，同时保证填充墙和框架结构的可靠连接，且方便施工，是框架建筑结构急需解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种框架—填充墙柔性连接结构。

本发明解决上述技术问题的方案如下：一种框架—填充墙柔性连接结构，包括框架、填充墙和管状连接件，所述框架包括框架柱、框架梁和楼板，用于承载所述框架建筑结构的竖向荷载和/或水平荷载；所述填充墙设置于相邻两个框架柱之间；所述管状连接件为两端开口的空心管状，其包括固定部和形变部，所述固定部位于所述管状连接件彼此相对的两侧，并分别连接所述框架柱和所述填充墙，所述形变部位于所述固定部之间，当所述框架柱对所述填充墙产生所述填充墙墙体平面内的挤压、拉扯和/或者所述填充墙墙体平面外的剪切作用时，所述形变部形变吸能。

本发明的有益效果是：

将管状连接件设置在填充墙和框架柱之间作为连接部件连接填充墙和框架柱，填充墙和框架柱没有直接接触，放松了填充墙对框架柱的约束，当地震发生时，不会导致框架柱和填充墙直接碰撞，减轻了框架柱对填充墙的挤压、拉扯和剪切作用；其拉压屈服力小，明显低于框架柱和填充墙的抗剪承载力，可有效防止充墙和框架柱之间相互作用力过大将填充墙或者框架柱挤压或者拉坏；同时具有较好的耗能能力和变形能力，形变部在形变过程的同时，可发展一定的塑性，消耗地震输入的能量，减小框架建筑结构的地震反应，进一步减轻结构在地震中的损伤。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一中提供的框架建筑结构的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一中管状连接件的立体结构示意图；

图3为本发明实施例一中管状连接件的截面示意图；

图4为本发明实施例一中管状连接件和保温隔音材料的的连接示意图；

图5为本发明实施例一中填充墙与框架梁的连接关系示意图；

图6为本发明实施例一提供的框架结构受墙体平面内左侧外力的状态示意图；

图7为图6中左侧管状连接件的形变示意图；

图8为本发明实施例一中提供的框架结构受墙体平面内右侧外力的状态示意图；

图9为图8中左侧管状连接件的形变示意图；

图10为本发明实施例一提供的框架结构受填充墙平面外方向的水平力时框架和填充墙的相对形变示意图；

图11为图10中管状连接件的横截面形变示意图；

图12为本发明实施例一中填充墙与框架梁的另一种连接关系示意图；

图13为本发明实施例二中提供的管状连接件的截面示意图；

图14为本发明实施例三中提供的管状连接件的截面示意图；

图15为本发明实施例四中提供的管状连接件的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-15对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种框架—填充墙柔性连接结构，包括框架1、填充墙2和管状连接件3。

其中框架1包括框架柱11、框架梁12和楼板13，用于承载该框架建筑结构的竖向荷载和/或水平荷载，其中框架建筑结构的竖向荷载一般来自于人、物品、家具、设备的重量及楼板、墙体和本身自重等，水平荷载一般不存在，但在地震来袭或者受风荷载时，框架柱和框架梁会遭受不同方向的水平荷载。

填充墙2设置于相邻两个框架柱11之间，填充墙为砌在框架内的墙，仅起围护和分隔作用，除负担本身自重外，不承受其他荷载。一般情况下为减轻框架建筑结构的荷重，应尽量采用轻质材料，如用泡沫混凝土砌块或空心砖砌筑。

结合图2所示，管状连接件3为两端开口的空心管状，其包括固定部31和形变部32，其中固定部31位于所述管状连接件3彼此相对的两侧，并分别连接框架柱11和填充墙2，所述形变部32位于所述固定部31之间，当所述框架柱对所述填充墙产生挤压或者拉扯时，所述形变部形变吸能，用于减轻所述框架柱对所述填充墙产生的挤压、拉扯或者剪切。

具体的，该管状连接件3具有两个彼此相对的平整侧面，该平整侧面即为上述提及的管状连接件3的固定部31，两个平整侧面分别与框架柱11和对应填充墙2连接，所述管状连接件3上位于两个所述平整侧面之间的管壁结构即为其形变部；其中，设为平整面的固定部便于管状连接件连接框架柱与填充墙。

在本实施例中，如图3所示，形变部32对应的管壁结构具有一个弯折部32a，且对应两侧的弯折部32a相对设置于管状连接件3的两侧位置。

其中弯折部应该按照常规理解为在该部位有弯折，弯折部在受到拉力或者压力时，其变形能力大，屈服点明显，耗能能力强。至于实施例中列举弯折的方向和弯折的角度大小均不应作为本发明的限制，对于仅仅对弯折部的形状发生改变的技术方案，应包含于本发明的保护范围内。

其中，在本实施例中，固定部31与框架柱11之间为螺栓或者螺柱连接，固定部31与填充墙2之间为拉结筋连接。

需要说明的是，螺栓或者螺柱连接、拉结筋连接均是本领域技术人员在建筑构件的固定过程中常用的技术手段，为了保证达到施工要求，也可以在固定部与框架柱之间采用焊接固定，固定部与填充墙之间通过预埋件螺栓连接；对于在具体操作中采用哪种施工方式进行连接，本实施例所列举的固定方式仅用于解释技术方案，不应用于当作本发明保护范围的限定。

优选的，如图4所示，管状连接件3与填充墙2平行的两侧填充有保温隔音材料4，如玻璃棉、酚醛泡沫材料等。

其中，如图5所示，填充墙2和框架梁12接触处塞填软木6，可有效防止框架梁12的梁底给填充墙2直接传递荷载，将填充墙2向下压碎。

需要说明的是，填充墙和框架梁接触处塞填软木，其达到的实际作用是用于使填充墙和框架梁实现软接触，防止框架梁向填充墙直接传递荷载，在实际施工中，也可以如图12所示的在填充墙2和框架梁12之间砌斜砖5或其他软接触方式来达到相同效果，具体的施工方式可根据实际施工要求进行选择，不应认为是对发明的限制。

本实施例中，管状连接件由铝合金板制作而成，铝合金作为建筑工程中的常用材料，其可塑性好，便于后期的更换和维护，当然对于本领域技术人员来说，该管状连接件也可以采用热轧钢板或者冷轧钢板或者pvc板或或者纤维增强玻璃钢板制作。

上述材料的拉压屈服力低于建筑构造中框架柱和填充墙的抗剪承载力，可有效防止充墙和框架柱之间相互作用力过大将填充墙或者框架柱局部挤压或者拉坏以及整体剪坏；形变部位应该具有足够的变形能力，满足框架结构层间位移的设计需求；其中能够用于制作该管状连接件的材料还有很多，本说明书中对于可选材料不一一列举，需要说明的是，凡能够满足本发明中提及的可只作为空心管状并能通过形变吸能的材料，均属于本领域技术人员不需要付出创造性劳动可得知的技术，对于仅仅更换材料来制作管状连接件，并用于解决和本发明同样的技术问题的技术方案，均应包含在本发明的保护范围内。

为便于对本发明该实施例结构的了解，以下对本发明实施例中的框架建筑结构的制作方法加以描述：

1.对于非预制类结构，首先按照事先测量好的规格和受力情况制作管状连接件，然后将其中一个平整侧面与框架柱的内侧采用螺栓或者螺柱连接固定，然后紧贴管状连接件砌筑填充墙，管状连接件和填充墙之间采用拉结筋连接。

2.对于预制类结构，管状连接件可作为预制填充墙的边缘构件，在工厂与预制填充墙整体组装加工成型后，在按相关施工要求安装在框架内。

如图6至图11所示，分别描述了在地震来袭时，框架建筑结构在不同外力作用下的状态以及管状连接件在对应状态下的受力形变情况，为便于理解，以下以位于图片左侧的管状连接件3和位于图片右侧的管状连接件加以详细说明，其中图中箭头方向，表示物体受力方向。

如图6和图7所示，框架建筑结构受到向左的水平外力f1，框架柱向左侧倾斜(即发生弯曲变形)，管状连接件3在左侧框架柱和填充墙2的作用下在弯折部发生拉伸形变而延展，管状连接件在右侧框架柱和填充墙2的作用下在弯折部发生挤压形变而收缩。

如图8和图9所示，框架建筑结构受到向右的水平外力f2，框架柱向右侧倾斜(即发生弯曲变形)，管状连接件3在左侧框架柱和填充墙2的作用下在弯折部发生挤压形变而收缩，管状连接件在右侧框架柱和填充墙2的作用下在弯折部发生拉伸形变而延展。

如图10和图11所示，当框架建筑结构受到位于填充墙2平面外的作用力时，框架柱11和填充墙2之间形成剪切应力，管状连接件3的两个固定部之间形成错位剪切力，发生错位偏移。

在施工过程中，为保证框架建筑结构的安全和稳定性，当相邻两个框架柱之间达到一定距离间隔时，位于相邻两个所述框架柱之间的填充墙中段可设置有构造柱，由于构造柱位于填充墙中段，构造柱与框架梁之间的连接应弱于框架柱与框架梁之间的连接，防止框架梁对构造柱施加较大的荷载，导致填充墙破坏。

本实施例提供的框架建筑结构至少具有如下优点：

1、连接方法安全可靠，以柔克刚，具有类似于“保险丝”的作用，管状连接件的变形能力强，屈服点位于弯折部位置，明显易辨，管状结构塑性大，耗能能力强，能够保护填充墙和框架柱；释放或减小地震过程中框架柱和填充墙之间的相互作用力，减轻框架柱在地震中的损伤，同时保证填充墙和框架结构的可靠连接和整体性,管状连接件具有较好的耗能能力和变形能力，形变部在发生形变过程的同时，可发展一定的塑性，消耗地震输入的能量，减小框架建筑结构的地震反应，进一步减轻结构在地震中的损伤。

2、施工方便，较传统的设置现浇混凝土双柱而言，减少混凝土现场浇筑湿作业和双柱间隙泡沫回填等复杂工序。

3、较拉结筋、泡沫软连接方法，墙体的整体性好。

4、拆卸更换施工方便，且绿色环保可重复利用。当因框架建筑结构的功能改变而需要拆除部分填充墙时，螺栓连接的管状连接件方便拆卸，未腐蚀损坏的管状连接件可重复利用，符合国家节能减排的加工要求。

实施例二

本实施例的技术方案和技术效果与实施例一基本相同，其不同之处在于：

如图13所示，形变部32对应的管壁结构形成向外凸起的平滑曲面，平滑曲面的形变部具有良好的抗冲击性能，可塑性高。

实施例三

本实施例的技术方案和技术效果与实施例一基本相同，其不同之处在于：

如图14所示，形变部32对应的管壁结构上形成有多个弯折部32a，多个弯折部能够让管状连接件在发生形变时，屈服点明显，可塑性高，耗能能力强。

实施例四

本实施例的技术方案和技术效果与实施例一基本相同，其不同之处在于：

如图15所示，形变部32对应的管壁结构为平面结构，此时管状连接件截面形状呈矩形，矩形截面的管状连接件加工难度低，易于大批量生产和制造。

在本发明中，将管状连接件设置在填充墙和框架柱之间作为连接部件连接填充墙和框架柱，填充墙和框架柱没有直接接触，放松了填充墙对框架柱的约束，当地震发生时，不会导致框架柱和填充墙直接碰撞，减轻了框架柱对填充墙的挤压和拉扯作用；管状连接件的拉压屈服力小，明显低于框架柱和填充墙的抗剪承载力，可有效防止充墙和框架柱之间相互作用力过大将填充墙或者框架柱局部挤压或者拉坏以及整体剪坏；同时具有较好的耗能能力和变形能力，形变部在形变过程的同时，可发展一定的塑性，消耗地震输入的能量，减小框架建筑结构的地震反应；铝合金材料可塑性好，后期修复和更换简单。

可以理解的是，根据实际需求合理设计的管状连接件在变形较小时保持弹性，能有效对抗小震和风荷载工况，当其超过一定的变形时将发展塑性形变，以对抗中震和大震工况。连接件两侧的隔音保温材料的外侧可进行抹灰装修，不影响填充墙整体的装修工艺和日常使用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。