一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体及其连接方式的制作方法
【专利摘要】一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体及其连接方式，十字形冷弯薄壁型钢骨架的中间填充有保温层，墙面板与十字形冷弯薄壁型钢龙骨通过自攻螺钉相连，十字形冷弯薄壁型钢骨架、保温层、墙面板组成模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体。十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块与普通墙体模块间通过墙体模块间水平连接方式实现水平方向连接；上下相邻两十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块间通过墙体模块间竖向连接方式实现竖向连接。本发明集结构承重、保温一体化的墙体，有集成化及装配化程度高、适合工业化生产等优点，可以解决四面相互垂直的墙体交接处现场装配及连接弱、难度大及安装缝难以处理等问题。
【专利说明】
一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体及其连接方式
技术领域
[0001]本发明涉及到一种新型工业生产的装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块及墙体模块间水平、竖向连接方式，属于结构工程技术领域，特别是指一种集保温、结构一体化的十字形组合墙体及其生产制造方法，及该十字形组合墙体模块间的连接方式及其安装工序。
【背景技术】
[0002]传统的冷弯薄壁型钢住宅体系在国内外研究较为成熟，并且有相关的规范及规程。然装配式冷弯薄壁型钢住宅体系已成为当今我国住宅产业的发展趋势，但目前由于其装配化程度目前还停留在构件装配的层面上，装配化程度低，使得整体造价偏高，难以在我国推广。要提高目前冷弯薄壁型钢住宅体系的装配化程度，在结构上最大问题是三面相互垂直的墙体交接处的水平连接及竖向连接难以实现，在性能上最大的问题是集保温、结构一体化的组合墙体难以在工业化流水线上实现。因此，针对上述装配式冷弯薄壁型钢住宅体系中四面相互垂直的墙体交接处，发明一种模块化装配程度高，自重轻、适合工业流水线生产，集保温、结构一体化的十字形冷弯薄壁型钢组合墙体及其连接方式不但可以解决四面相互垂直的墙体交接处的水平连接及竖向连接问题，而且可以减少现场的湿作业及施工周期节约大量的人工成本，在低、多层装配式建筑中具有较大的实际工程意义。
【发明内容】
[0003]本发明提出了一种新型的模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体及其连接方式，发明目的在于通过U型横向导轨、C型竖向边立柱、U型竖向连接件、U型横向支撑、组合截面中立柱、C型斜撑、锁铆组成十字形冷弯薄壁型钢骨架;通过十字形冷弯薄壁型钢骨架、墙面板、保温层、竖向抗拔连接件、自攻螺钉组成十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块;通过十字形冷弯薄壁型钢骨架承受竖向荷载及水平地震荷载、风荷载;通过保温层作为芯材填充入十字形冷弯薄壁型钢骨架中，用来保温、限制冷弯薄壁型钢龙骨变形提高墙体的水平、竖向承载力；通过十字形冷弯薄壁型钢龙骨附加墙面板来提高墙体的水平抗剪能力、抗裂性能、抗冲击性能;通过十字形冷弯薄壁型钢骨架中外边框的U型竖向连接件、自攻螺钉及十字形墙体模块水平连接件形成的连接方式用来实现十字形墙体模块间水平连接;通过十字形冷弯薄壁型钢骨架中外边框的U型横向导轨、自攻螺钉、花篮螺栓形成的连接方式用来实现十字形墙体模块间的竖向连接。此十字形组合墙体模块化装配化程度高、适合工业化流水线生产、集保温、结构一体化，可以降低三面相互垂直的墙体交接处现场装配及连接难度，其水平、竖向连接方式安全可靠且易于施工安装、更换，成本较低。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]十字形冷弯薄壁型钢组合墙体包括十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)、墙面板(2)、花篮螺栓(4)、竖向抗拔连接件(5)、自攻螺钉(6)、保温层(7);十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)包括U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(Ic)、U型横向支撑(Id)、组合截面中立柱(Ie)、C型斜撑(If)、锁铆(3);十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)中间填充有保温层
(7)，墙面板(2)与冷弯薄壁型钢骨架(I)通过自攻螺钉(6)相连；
[0006]十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块与普通墙体模块的水平连接方向上，设有由两根背靠背通过锁铆(3)连接的十字形墙体模块水平连接件(8)，十字形墙体模块水平连接件
(8)通过两组自攻螺钉(6)与U型竖向连接件(Ic)固定连接;相邻两墙体模块的U型竖向连接件(lc)、十字形墙体模块水平连接件(8)与自攻螺钉(6)相连接组成十字形墙体模块间水平连接方式(9)，通过墙体模块间水平连接方式(9)实现十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块与普通墙体模块的水平连接；
[0007]上下相邻十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块间的竖向连接通过十字形墙体模块间竖向连接方式(10)实现，十字形墙体模块间竖向连接方式(10)由自攻螺钉(6)、U型横向导轨(la)、花篮螺栓(4)组成;十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)是将按模数化尺寸下料加工好的U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(Ic)、U型横向支撑(Id)、组合截面中立柱(Ie)、C型斜撑(If)放入工厂流水线工作台上预定位，U型横向导轨(Ia)两端与两边的C型竖向边立柱(Ib)连接，中部与组合截面中立柱(Ie)通过锁铆(3)连接组成一字形框架;沿垂直于一字形框架方向中部设置另一根U型横向导轨(Ia)，一端与一字形框架中的组合截面中立柱(Ie)连接，另一端与C型竖向边立柱(Ib)通过锁铆(3)连接组成十字形框架;U型横向支撑(Id)与一端与C型竖向边立柱(Ib)中部、另一端与组合截面中立柱(Ie)中部连接通过锁铆(3)连接;C型斜撑(If) 一端与C型竖向边立柱(Ib)中部、另一端与组合截面中立柱(Ie)通过锁铆(3)连接;组合截面中立柱(Ie)为四根C型钢通过锁铆(3)连接形成的组合截面;十字形墙体模块水平连接件(8)为两根背靠背的C型钢通过锁铆(3)连接形成的组合截面;墙体模块间竖向连接方式(9)是利用U型横向导轨(Ia)结合花篮螺栓(4)及自攻螺钉
(6)形成的连接;墙体模块间水平连接方式(10)是利用墙体模块水平连接件(9)的截面形状结合U型竖向连接件(I c)通过自攻螺钉(6)固定形成的连接。
[0008]十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)中的U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(Ic)、U型横向支撑(Id)、组合截面中立柱(Ie)、C型斜撑(If)为壁厚0.75mm-2.5mm的冷弯薄壁型钢，强度为Q235、Q345、LQ550;花篮螺栓(4)的型号为M8-M16。
[0009]墙面板(2)中的材料为0.45-lmm的压型钢板，或10_20mm水泥纤维板、石膏板、硅酸钙板、定向刨花板，墙面板(2)与U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(Ib)、组合截面中立柱(Ie)相连时自攻螺钉(6)的间距不大于150mm。
[0010]保温层(7)的材料为发泡水泥、聚苯乙烯泡沫、挤塑板、硬质发泡聚氨酯、玻璃棉，其干密度为100-300Kg/m3，抗压强度大于等于2Mpa，导热系数小于0.055w/m.k。
[0011]—种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体连接方式，其生产制作方法如下，
[0012]具体实施时，首先在工厂下料并加工好所需的C型钢，将C型钢通过锁铆连接形成组合截面中立柱(Ie)，然后根据模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的模数尺寸下料好U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(lc)、U型横向支撑(Id)、C型斜撑(If)，将上述六种构件在工厂流水线上进行预定位，根据锁铆布置方案用锁铆进行连接形成十字形冷弯薄壁型钢骨架(I);
[0013]将上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(1)、竖向抗拔连接件(5)安装就位，并用自攻螺钉(6)将竖向抗拔连接件(5)用固定在C型竖向边立柱(Ib)上，然后将花篮螺栓(4)上端拧入竖向抗拔连接件(5)中；
[0014]将保温层(7)填入上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)内；然后根据自攻螺钉的布置将墙面板(2)用自攻螺钉(6)固定在上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)上，完成模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的制作。
[0015]模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的连接方式及安装方法:
[0016]将与模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体配套的桁架-压型钢板组合楼板套入预埋有花篮螺栓(4)的下层十字形墙体模块上，将上层十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块中的花篮螺栓(4)按设计方案插入上述楼板模块桁架梁中，在桁架中用配套的套筒将上、下花篮螺栓(4)拧紧固定，最后从桁架中分别将自攻螺钉(6)拧入上、下层墙体中U型横向导轨(Ia)上，形成十字形墙体模块间竖向连接方式(9);
[0017]在上述装配好的十字形冷弯薄壁型钢组合墙体中的U型竖向连接件(Ic)中套入一半十字形墙体模块水平连接件(8)，用自攻螺钉(6)将两者固定，然后将普通墙体模块中的U型竖向连接件(Ic)套在另一半十字形墙体模块水平连接件(8)上，普通墙体模块沿着十字形墙体模块水平连接件(8)向下滑，直到花篮螺栓(4)完全套入楼板模块中的桁架中，最后将普通墙体模块中的U型竖向连接件(Ic)与另一半十字形墙体模块水平连接件(8)用自攻螺钉(6)连接，形成十字形墙体模块间水平连接方式(10)。
[0018]本发明是基于传统的冷弯薄壁型钢组合墙体的改进提升，与其相比本发明的优点是:
[0019]1、十字形冷弯薄壁型钢龙骨中的组合截面角柱，不但可以将相邻三面相互垂直的墙体连接固定成整体降低了现场的装配难度，而且充分发挥了组合截面特性，提高了整体墙体模块的承载能力及抗扭转能力。
[0020]2、十字形冷弯薄壁型钢骨架中的构件间连接引入汽车领域的锁铆连接代替传统的自攻螺钉连接，不但可以提高连接的强度、刚度，而且可以极大提升连接效率。
[0021]3、十字形冷弯薄壁型钢骨架附加墙面板，不但可以维护功能，而且可以提高墙体的水平抗剪能力、抗裂性能、抗冲击性能。
[0022]4、十字形墙体模块在实际生产时，各个构件根据模数化尺寸完全通过工厂流水线进行数字化自动加工、组装、连接，不但能够保证生产质量和精度降低装配难度，而且生产效率极大提升，节省大量的人工费，降低墙体造价。
[0023]5、十字形墙体模块在实际安装时，通过十字形墙体模块水平连接件、U型竖向连接件、自攻螺钉形成的新型十字形墙体模块间水平连接方式可以提高模块之间的水平安装效率;通过U型横向导轨、花篮螺栓、自攻螺钉形成的新型十字形墙体模块间竖向连接方式不但可以提高模块竖向的安装定位精度，而且可以提供更稳定、安全的竖向连。
[0024]6、本发明的模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体是集结构承重、保温的墙体，可以解决三面相互垂直的墙体交接处连接弱、难度大及安装缝难以处理等问题;其连接方式快捷高效，集成化及装配化程度高，人工费大量节省，造价便宜，构造简单。
【附图说明】
[0025]图1是十字形冷弯薄壁型钢骨架示意图。
[0026]图2是十字形冷弯薄壁型钢骨架构件分解示意图。
[0027]图3是十字形冷弯薄壁型钢骨架中自攻螺钉、锁铆布置图。(注:+为自攻螺钉，?为锁铆)
[0028]图4是十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块剖视图。
[0029]图5是组合截面中立柱剖面图。
[0030]图6是十字形墙体模块水平连接件剖面图。
[0031 ]图7是十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块剖面图(A-A剖面图)。
[0032]图8是十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块整体结构剖视图。
[0033]图9是十字形墙体模块间竖向连接方式详图(C-C剖面图)。
[0034]图10是十字形墙体模块间水平连接方式详图(B-B剖面图)。
[0035]图11是十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块及连接方式整体图。
[0036]图中:
[0037]1-十字形冷弯薄壁型钢骨架、Ia-U型横向导轨、Ib-C型竖向边立柱、Ic-U型竖向连接件、Id-U型横向支撑、Ie-组合截面中立柱、If-C型斜撑、2-墙面板、3-锁铆、4-花篮螺栓、5-竖向抗拔连接件、6-自攻螺钉、7-保温层、8-十字形墙体模块水平连接件、9-十字形墙体模块间竖向连接方式、I O-十字形墙体模块间水平连接方式。
【具体实施方式】
[0038]以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施方式:
[0039]模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的生产制作方法:
[0040]具体实施时，首先在工厂下料并加工好所需的C型钢，按附图5将C型钢通过锁铆连接形成组合截面中立柱(Ie)，然后根据模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的模数尺寸(0.6m)下料好U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(lc)、U型横向支撑(ld)、C型斜撑(If)，将上述六种构件按附图1、7的形式在工厂流水线上进行预定位，根据附图2、3的锁铆布置方案用锁铆进行连接形成十字形冷弯薄壁型钢骨架(I);
[0041]将上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)按附图2将竖向抗拔连接件(5)安装就位，并用自攻螺钉(6)将竖向抗拔连接件(5)用固定在C型竖向边立柱(Ib)的端部，然后将花篮螺栓(4)上端抒入竖向抗拔连接件(5)中；
[0042]将保温层(7)按附图4填入上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)内；然后根据附图3自攻螺钉的布置方案及附图10将墙面板(2)用自攻螺钉(6)固定在上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)上，完成模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的制作。
[0043]模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的连接方式及安装方法:
[0044]将与模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体配套的桁架-压型钢板组合楼板模块套入预埋有花篮螺栓(4)的下层十字形墙体模块上，将上层十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块中的花篮螺栓(4)按设计方案插入上述楼板模块桁架梁中，在桁架中用配套的套筒将上、下花篮螺栓(4)拧紧固定，最后从桁架中分别将自攻螺钉(6)拧入上、下层墙体中U型横向导轨(Ia)上，形成如附图9所示的十字形墙体模块间竖向连接方式(9)。
[0045]在上述装配好的十字形冷弯薄壁型钢组合墙体中的U型竖向连接件(Ic)中套入一半十字形墙体模块水平连接件(8)，用自攻螺钉(6)将两者固定，然后将普通墙体模块中的U型竖向连接件(Ic)套在另一半十字形墙体模块水平连接件(8)上，普通墙体模块沿着十字形墙体模块水平连接件(8)向下滑，直到花篮螺栓(4)完全套入楼板模块中的桁架中，最后将普通墙体模块中的U型竖向连接件(Ic)与另一半十字形墙体模块水平连接件(8)用自攻螺钉(6)连接，形成如附图10所示的十字形墙体模块间水平连接方式(10)。
【主权项】
1.一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于:十字形冷弯薄壁型钢组合墙体包括十字形冷弯薄壁型钢骨架(1)、墙面板(2)、花篮螺栓(4)、竖向抗拔连接件(5)、自攻螺钉(6)、保温层(7);十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)包括U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(Ic)、U型横向支撑(Id)、组合截面中立柱(Ie)、C型斜撑(If )、锁铆(3);十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)中间填充有保温层(7)，墙面板(2)与冷弯薄壁型钢骨架(I)通过自攻螺钉(6)相连； 十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块与普通墙体模块的水平连接方向上，设有由两根背靠背通过锁铆(3)连接的十字形墙体模块水平连接件(8)，十字形墙体模块水平连接件(8)通过两组自攻螺钉(6)与U型竖向连接件(Ic)固定连接;相邻两墙体模块的U型竖向连接件(Ic)、十字形墙体模块水平连接件(8)与自攻螺钉(6)相连接组成十字形墙体模块间水平连接方式(9)，通过墙体模块间水平连接方式(9)实现十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块与普通墙体模块的水平连接； 上下相邻十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块间的竖向连接通过十字形墙体模块间竖向连接方式(1)实现，十字形墙体模块间竖向连接方式(I O)由自攻螺钉(6)、U型横向导轨(Ia)、花篮螺栓(4)组成;十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)是将按模数化尺寸下料加工好的U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(Ic)、U型横向支撑(Id)、组合截面中立柱(le)、C型斜撑(If)放入工厂流水线工作台上预定位，U型横向导轨(Ia)两端与两边的C型竖向边立柱(Ib)连接，中部与组合截面中立柱(Ie)通过锁铆(3)连接组成一字形框架;沿垂直于一字形框架方向中部设置另一根U型横向导轨(Ia)，一端与一字形框架中的组合截面中立柱(Ie)连接，另一端与C型竖向边立柱(Ib)通过锁铆(3)连接组成十字形框架;U型横向支撑(Id)与一端与C型竖向边立柱(Ib)中部、另一端与组合截面中立柱(Ie)中部连接通过锁铆(3)连接;C型斜撑(If) 一端与C型竖向边立柱(Ib)中部、另一端与组合截面中立柱(Ie)通过锁铆(3)连接;组合截面中立柱(Ie)为四根C型钢通过锁铆(3)连接形成的组合截面;十字形墙体模块水平连接件(8)为两根背靠背的C型钢通过锁铆(3)连接形成的组合截面;墙体模块间竖向连接方式(9)是利用U型横向导轨(Ia)结合花篮螺栓(4)及自攻螺钉(6)形成的连接;墙体模块间水平连接方式(10)是利用墙体模块水平连接件(9)的截面形状结合U型竖向连接件(Ic)通过自攻螺钉(6)固定形成的连接。2.根据权利要求1所述的一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于:十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)中的U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(Ic)、U型横向支撑(Id)、组合截面中立柱(Ie)、C型斜撑(If)为壁厚0.75mm-2.5mm的冷弯薄壁型钢，强度为Q235、Q345、LQ550;花篮螺栓(4)的型号为M8-M16。3.根据权利要求1所述的一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于:墙面板(2)中的材料为0.45-1_的压型钢板，或10-20_水泥纤维板、石膏板、硅酸钙板、定向刨花板，墙面板(2)与U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(Ib)、组合截面中立柱(Ie)相连时自攻螺钉(6)的间距不大于150mm。4.根据权利要求1所述的一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体，其特征在于:保温层(7)的材料为发泡水泥、聚苯乙烯泡沫、挤塑板、硬质发泡聚氨酯、玻璃棉，其干密度为100-300Kg/m3，抗压强度大于等于2Mpa，导热系数小于0.055w/m.k。5.依权利要求1所述墙体进行的一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体连接方式，其特征在于:生产制作方法如下， 具体实施时，首先在工厂下料并加工好所需的C型钢，将C型钢通过锁铆连接形成组合截面中立柱(Ie)，然后根据模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的模数尺寸下料好U型横向导轨(la)、C型竖向边立柱(lb)、U型竖向连接件(Ic)、U型横向支撑(Id)、C型斜撑(If)，将上述六种构件在工厂流水线上进行预定位，根据锁铆布置方案用锁铆进行连接形成十字形冷弯薄壁型钢骨架(I); 将上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)、竖向抗拔连接件(5)安装就位，并用自攻螺钉(6)将竖向抗拔连接件(5)用固定在C型竖向边立柱(Ib)上，然后将花篮螺栓(4)上端拧入竖向抗拔连接件(5)中； 将保温层(7)填入上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)内；然后根据自攻螺钉的布置将墙面板(2)用自攻螺钉(6)固定在上述十字形冷弯薄壁型钢骨架(I)上，完成模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的制作。6.根据权利要求5所述的一种模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体连接方式，其特征在于:模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体的连接方式及安装方法: 将与模块化装配式十字形冷弯薄壁型钢组合墙体配套的桁架-压型钢板组合楼板套入预埋有花篮螺栓(4)的下层十字形墙体模块上，将上层十字形冷弯薄壁型钢组合墙体模块中的花篮螺栓(4)按设计方案插入上述楼板模块桁架梁中，在桁架中用配套的套筒将上、下花篮螺栓(4)拧紧固定，最后从桁架中分别将自攻螺钉(6)拧入上、下层墙体中U型横向导轨(Ia)上，形成十字形墙体模块间竖向连接方式(9); 在上述装配好的十字形冷弯薄壁型钢组合墙体中的U型竖向连接件(Ic)中套入一半十字形墙体模块水平连接件(8)，用自攻螺钉(6)将两者固定，然后将普通墙体模块中的U型竖向连接件(Ic)套在另一半十字形墙体模块水平连接件(8)上，普通墙体模块沿着十字形墙体模块水平连接件(8)向下滑，直到花篮螺栓(4)完全套入楼板模块中的桁架中，最后将普通墙体模块中的U型竖向连接件(Ic)与另一半十字形墙体模块水平连接件(8)用自攻螺钉(6)连接，形成十字形墙体模块间水平连接方式(10)。
【文档编号】E04B2/00GK105908855SQ201610231851
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】闫维明, 谢志强, 宋林琳, 赵锦成
【申请人】北京工业大学