一种带保温和传力结构的复合幕墙墙板的制作方法

本发明涉及一种建筑幕墙墙板，尤其涉及一种带保温和传力结构的复合幕墙墙板。

背景技术：

按照建筑节能保温的要求，以往建筑物大多采用墙体外贴保温层外侧薄抹灰的方法，薄抹灰厚度不超过20mm。2015年5月1日开始执行实施的《建筑设计防火规程》(以下简称《规程》)6.7.3条规定“建筑外墙采用保温材料与两侧墙体构成无空腔复合保温结构体时，该结构体的耐火极限应符合本规程的有关规定；当保温材料的燃烧性能为B1、B2级时，保温材料两侧的墙体应采用不燃烧材料且厚度均不应小于50mm”；6.7.7条规定“除本规范6.7.3条规定的情况外，当建筑的外墙外保温系统按本节规定采用燃烧性能为B1、B2级时，应符合下列规定：1除采用B1级保温材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B1级保温材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外，建筑外墙上门、窗的耐火完整性不应低于0.50h”。

由于目前建筑上常用外墙窗的耐火完整性不能达到0.50h，导致以往墙体外贴保温层外侧薄抹灰的方法已经不能满足《规程》6.7.7条，为此需要按照《规程》6.7.3条的思路采取措施满足防火要求，即保温层外侧外保护层厚度不小于50mm，形成通常所指的“夹心保温墙体”。

考虑建筑经济适用，外保护层为厚度取下限值50mm的不燃烧材料，同时由于B1、B2级保温材料将其与外墙主体分割，从材料和力学特性方面分析可见外保护层是一种幕墙结构。幕墙结构的特点是受环境温差影响伸缩变形明感，幕墙伸缩变形与外墙主体伸缩变形不同步，导致幕墙与外墙主体之间产生平行幕墙板面的相对滑移。现行常用幕墙与外墙主体的连接方法大量使用地震、弯曲、重力锚杆及龙骨部件，“热桥”效应明显，建筑物热量损失大，难于满足节能保温要求。因此，急需寻找厚度不小于50mm外保护层(即幕墙)与外墙主体连接和保温的解决办法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种简化工序、保证质量、降低成本的带保温和传力结构的复合幕墙墙板。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的带保温和传力结构的复合幕墙墙板，包括幕墙面板，所述幕墙面板的背面设有保温层和传力结构；

所述传力结构包括设置于幕墙面板的背面的肋框和固定在所述肋框上的水平拉压件、水平拉压抗剪件和竖向支撑件，所述肋框包括水平肋框和竖向肋框，所述水平拉压件和水平拉压抗剪件是连接肋框与主体结构的水平连接件。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的带保温和传力结构的复合幕墙墙板，解决了幕墙传力、保温、防火三者之间矛盾；简化工序、保证质量、降低成本；可以广泛使用于既有建筑节能改造、新建建筑现浇剪力墙外模板、预制“三明治”外墙板、龙骨结构预制外墙板等；符合装配式结构建筑产业化发展方向。

附图说明

图1为本发明实施例提供的带保温和传力结构的复合幕墙墙板的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的带保温和传力结构的复合幕墙墙板的主视结构示意图；

图3为本发明实施例中水平拉压件连接结构示意图；

图4为本发明实施例中水平拉压抗剪件连接结构示意图；

图5为本发明实施例中竖向支撑件连接结构示意图。

图中：

1幕墙面板、2保温层、3肋框、4水平拉压抗剪件、5水平拉压件、6竖向支撑件、7支座套筒、8拉结钢筋、9锚固套筒、10斜拉钢筋、11节点板、12主体结构、13挑梁。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的带保温和传力结构的复合幕墙墙板，其较佳的具体实施方式是：

包括幕墙面板，所述幕墙面板的背面设有保温层和传力结构；

所述传力结构包括设置于幕墙面板的背面的肋框和固定在所述肋框上的水平拉压件、水平拉压抗剪件和竖向支撑件，所述肋框包括水平肋框和竖向肋框，所述水平拉压件和水平拉压抗剪件是连接肋框与主体结构的水平连接件。

所述水平拉压件包括伸出所述肋框的支座套筒、拉结钢筋和锚固套筒，所述支座套筒与所述肋框固定连接，所述拉结钢筋穿过所述支座套筒和锚固套筒的中空管腔将两个套筒对顶连接，并将所述拉结钢筋的两端固定连接于两个套筒非对顶连接一端的端部，所述锚固套筒在后续施工中与所述主体结构固定连接，所述支座套筒与锚固套筒的对顶连接接触面中间设置滑移垫片，所述支座套筒与锚固套筒的中空管腔的直径大于所述拉结钢筋的直径。

所述水平拉压抗剪件包括设于所述水平拉压件两侧的斜拉钢筋和节点板，所述斜拉钢筋包括左、右两根斜拉钢筋等角度成对设置，其延长线与所述水平拉压件中的拉结钢筋的延长线交叉共点，每根斜拉钢筋一端与所述肋框连接固定，另一端与所述节点板连接固定，所述节点板在后续施工中与所述主体结构固定连接。

所述竖向支撑件是连接肋框与所述主体结构的竖向连接件，包括伸出所述肋框底部的螺栓，整个复合幕墙墙板通过竖向支撑件搁置在所述主体结构伸出的挑梁上。

本发明的带保温和传力结构的复合幕墙墙板，基本构造由三个部分组成，一是幕墙面板、二是保温层、三是传力结构。幕墙面板是钢筋混凝土、GRC等材料制作的薄板，其厚度和材料选择满足防火及建筑外饰面做法的要求；保温层是将EPS、XPS、PU等保温材料置于幕墙面板的背面，满足防火要求，厚度根据节能保温要求确定；传力结构的作用是承担复合幕墙墙板自身重力荷载、风荷载、地震荷载等作用效应，并安全有效地传递给主体结构(主体结构是指钢筋混凝土剪力墙、层间竖向龙骨、梁、柱、预制墙内叶墙板等)，传力结构主要由幕墙面板背面的肋框和连接肋框与主结构的水平拉压件、水平拉压抗剪件、竖向支撑件组成。肋框的作用是形成传力结构的骨架，肋框可以是与幕墙面板相同的钢筋混凝土、配筋GRC等材料，也可以是型钢等其他材料。

根据幕墙结构特性，考虑减小“热桥”影响，幕墙与主体结构连接组合使用下述连接件：1、水平拉压件，限制复合幕墙墙板垂直板面的水平位移并将其水平拉压力传递给主体结构，但不限制复合幕墙墙板平行板面的水平位移和竖向位移；2、水平拉压抗剪件，限制复合幕墙墙板垂直板面的水平位移并将其水平拉压力传递给主体结构，限制复合幕墙墙板平行板面的水平位移并将其水平力传递给主体结构，但不限制复合幕墙墙板平行板面的竖向位移；3、竖向支撑件，限制复合幕墙墙板平行板面的竖向位移并将其竖向力传递给主体结构，但不限制复合幕墙墙板垂直板面的水平位移和平行板面的水平位移。连接件组合布置的特点是，在幕墙与主体结构之间具备可靠连接及传力的前提下，放开限制幕墙伸缩变形产生相对主体结构位移的多余刚性约束，保证幕墙安全使用。

保温层设置在幕墙面板和传力结构肋框的背面，即幕墙墙板的背面，形成一体化的复合幕墙墙板。为满足防火要求，保温层在复合幕墙墙板周边和洞口周边设置不燃烧或阻燃封堵材料，有利于形成完整的“夹心保温墙体”。

发明优点：

优点一，提供了幕墙与主结构连接安装的新方法。本发明采用肋框作为传力结构的骨架，通过肋框与主体结构连接水平拉压件、水平拉压抗剪件、竖向支撑件，传力分工明确，连接简洁可靠，放开了限制幕墙伸缩变形产生相对主体结构位移的多余刚性约束，保证幕墙安全使用。

优点二，提供了使用复合幕墙墙板形成“夹心保温墙体”的新方法。本发明采用幕墙墙板背面覆盖保温层，产生“热桥”作用的水平拉压件、水平拉压抗剪件和竖向支撑件数量少、接触面积小，热量损失少，又由于保温层周边设置不燃烧或阻燃封堵材料，能够形成完整的“夹心保温墙体”。

本发明解决了幕墙传力、保温、防火三者之间矛盾；简化工序，保证质量，降低成本；可以广泛使用于既有建筑节能改造、新建建筑现浇剪力墙外模板、预制“三明治”外墙板、龙骨结构预制外墙板等；符合装配式结构建筑产业化发展方向。

具体实施例：

带保温和传力结构的复合幕墙墙板如图1、2所示，基本构造由三个部分组成，幕墙面板1、保温层2、传力结构。

本实施例，幕墙面板1选用钢筋混凝土薄板，厚度50mm；保温层2选用B1级EPS保温板。

传力结构如图1、2所示，主要包括：肋框3、水平拉压件5、水平拉压抗剪件4、竖向支撑件6。肋框3选用与幕墙面板1相同的钢筋混凝土材料。

肋框3设置于幕墙面板1的背面，形成传力结构的骨架，与幕墙面板1共同组成了幕墙墙板。肋框3可与幕墙面板1整体布筋浇筑混凝土，提高彼此的刚度。肋框3布置分为水平肋框和竖向肋框两种。

水平拉压件5是连接肋框3与主体结构的水平连接件，如图3所示，由伸出肋框的支座套筒7、拉结钢筋8和锚固套筒9三部分组成。在风荷载、地震荷载等作用下，水平拉压件5限制复合幕墙墙板垂直板面的水平位移并将其水平拉压力传递给主体结构，但不限制复合幕墙墙板平行板面的水平位移和竖向位移。支座套筒7与肋框3固定连接，可以是与肋框3整体浇筑的钢筋混凝土材料，或是其他材料。拉结钢筋8穿过支座套筒7和锚固套筒9的中空管腔，将两个套筒对顶连接，并将拉结钢筋末端固定连接于两个套筒非对顶连接的端部。拉结钢筋8必须保证长细比，以不约束支座套筒7与锚固套筒9延平行板面的相对滑移错动为标准。锚固套筒9在后续施工中与主体结构固定连接，材料可以选择使用钢筋混凝土或是其他材料，例如主体结构是现浇钢筋混凝土剪力墙时，锚固套筒9可以是预制钢筋混凝土构件，以主体结构的埋件形式，与凝固后的主体结构现浇钢筋混凝土形成一体，从而保证与主体结构固定连接。支座套筒7与锚固套筒9能够实现平行板面的相对滑移，由于支座套筒7与肋框3固定连接、锚固套筒9与主体结构固定连接，即保证了复合幕墙墙板相对于主体结构在平行板面的伸缩变形和自由滑移，为了提高滑移能力，两个对顶连接套筒接触面中间可以设置滑移垫片。支座套筒7与锚固套筒9中空管腔的尺寸大小，由拉结钢筋8的直径和两个套筒相对滑移的叠加量综合考虑确定。

水平拉压件5的具体工作原理是：复合幕墙墙板受风荷载、地震荷载等作用产生垂直板面的水平压力时，以集中力的形式通过支座套筒7传递给对顶连接的锚固套筒9，即传递给与锚固套筒9固定连接的主体结构，同时限制复合幕墙墙板垂直板面的水平位移；复合幕墙墙板受风荷载、地震荷载等作用产生垂直板面的水平拉力时，以集中力的形式由支座套筒7通过拉结钢筋8传递给锚固套筒9，即传递给与锚固套筒9固定连接的主体结构，同时限制复合幕墙墙板垂直板面的水平位移；幕墙墙板受环境温差影响产生伸缩变形与主体结构伸缩变形不同步，支座套筒7与锚固套筒9能够实现平行板面相对滑移，保证了复合幕墙墙板相对于主体结构在平行板面的伸缩变形和自由滑移，达到了不限制复合幕墙墙板平行板面的水平、竖向位移和变形的目的。

水平拉压抗剪件4是连接肋框3与主体结构的水平连接件，如图4所示，由水平拉压件5、斜拉钢筋10和节点板11三部分组成。斜拉钢筋10由左、右两根斜拉钢筋等角度成对设置，其延长线与水平拉压件5中拉结钢筋8的延长线交叉共点。每根斜拉钢筋10一端与肋框3连接固定，另一端与节点板11连接固定。斜拉钢筋10必须保证长细比，以不约束支座套筒7与锚固套筒9延平行板面的竖向相对滑移错动为标准。节点板11是一种固定连接过度构件，用于连接斜拉钢筋和主体结构，例如主体结构是现浇钢筋混凝土剪力墙时，节点板11由水平肢钢板与垂直肢钢板焊接制成，斜拉钢筋10与水平肢钢板焊接，垂直肢钢板可以作为置于主体结构的埋件板使用，也可以以其它方式作为与主体结构的固定连接件使用。

水平拉压抗剪件4的具体工作原理是：在同一水平面内的水平拉压件5和斜拉钢筋10共同工作组成的水平传力机构，从受力原理分析，水平拉压件5是此机构的一根垂直铰杆，斜拉钢筋10是此机构的两根斜铰杆。在风荷载、地震荷载等作用下，此机构发挥平行板面的水平拉压和抗剪作用，限制复合幕墙墙板垂直板面的水平位移并将其水平拉压力传递给主体结构，限制复合幕墙墙板平行板面的水平位移并将其水平力传递给主体结构。此机构不限制复合幕墙墙板平行板面的竖向位移，原因有三个方面，一是此机构各铰杆位于同一水平面内，竖向位移在此水平面的出平面方向，不受此水平传力机构约束；二是此机构中的水平拉压件5中支座套筒7与锚固套筒9能够实现平行板面竖向相对滑移，即可以保证复合幕墙墙板相对于主体结构在平行板面竖向的伸缩变形和自由滑移；三是此机构中斜拉钢筋10控制了长细比，避免由于斜拉钢筋出平面刚度过大，导致约束支座套筒7与锚固套筒9延平行板面的竖向相对滑移的问题。

竖向支撑件6是连接肋框3与主体结构的竖向连接件，如图5所示，选用伸出肋框底部的螺栓，复合幕墙墙板通过竖向支撑件6搁置在主体结构12伸出的挑梁13上。在复合幕墙墙板自重荷载等作用下，竖向支撑件6限制复合幕墙墙板平行板面的竖向位移并将其竖向力传递给主体结构，但不限制复合幕墙墙板垂直板面的水平位移和平行板面的水平位移。

带保温和传力结构的复合幕墙墙板作为建筑外墙的一部分，使用范围广泛，主要应用方向例举如下：

一是，当主体结构为现浇钢筋混凝土剪力墙时，带保温和传力结构的复合幕墙墙板可以作为现浇钢筋混凝土剪力墙的外模板使用，与主体现浇钢筋混凝土剪力墙共同组成夹心保温墙体的外墙。实现了建筑外饰面、保温、现浇钢筋混凝土剪力墙外模配置的一体化施工，简化工序，保证质量，降低成本。保温层的裸露面可以薄抹灰，作为保温层防止运输、施工作业碰撞破坏的防护层；

二是，当主体结构设有层间竖向钢或钢筋混凝土龙骨结构时，带保温和传力结构的复合幕墙墙板可与龙骨直接连接，与龙骨间的砌体等材料共同组成夹心保温墙体的外墙。

三是，当建筑外围护结构为全预制构件时，带保温和传力结构的复合幕墙墙板可与内叶墙板共同组成预制“三明治”夹心保温墙体的外墙构件，整体制作、运输、安装。

四是，当既有建筑节能改造时，带保温和传力结构的复合幕墙墙板可与原主体结构上新设置的埋件连接安装，与既有墙体共同组成夹心保温的外墙。实现节能改造建筑外饰面、保温一体化施工。

本发明提供了幕墙与主结构连接安装的新方法，提供了使用复合幕墙墙板形成“夹心保温墙体”的新方法；解决了幕墙墙板传力、保温、防火三者之间矛盾；简化工序，保证质量，降低成本；使用范围广泛；符合建筑产业化发展方向。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。