一种吊、安一体可拆卸钢框架建筑墙体的连接结构及方法与流程

文档序号:15815270发布日期:2018-11-02 22:35阅读:168来源:国知局

本发明涉及建筑领域,特别是涉及一种吊、安一体可拆卸钢框架建筑墙体的连接结构及方法。

背景技术

钢框架建筑的墙体一般包括钢框架梁以及墙板,墙板与钢框架梁的连接节点是钢框架建筑抗震设计的关键因素。在地震作用下,墙板面内属于位移敏感型非结构构件,面外属于加速度敏感型构件。因墙板面内的延性一般低于钢框架梁,若将墙板与钢框架梁的连接节点处理成面内刚接,在与钢框架梁协调变形的作用下,墙板通常在钢框架梁层间位移不大的情况下,发生面内开裂破坏甚至倒塌。而在面外水平地震加速度作用下,墙板因与钢框架梁连接较弱,会发生严重破坏。

造成上述破坏的主要原因是墙板与钢框架梁的连接节点的平面内和平面外的强度和刚度偏小。若墙板和钢框架梁的连接节点的强度较低,在平面外的惯性力作用下,连接节点发生断裂破坏,墙板整体从钢框架梁上脱离,发生坠落破坏。若墙板和钢框架梁的连接节点的强度较高,在平面外的惯性力作用下,墙板则可能发生类似梁机制的破坏。这种破坏模式虽然比墙板整体脱离的危害程度低,但损坏的墙板基本无法修复,因此也需要避免。由上述墙板震害可以发现,合理设计非结构墙板及其与钢框架梁的连接节点构造以提高其抗震性能,减少地震损伤尤为关键。

现有技术中通过下托上拉式的连接节点将钢框架梁与墙板连接,其中上节点栓接在钢框架梁上,并通过折形板与墙板的预埋件固定连接,下节点焊接在钢框架梁上,并通过螺栓与墙板的预埋件固定连接,上、下节点并列布置在整个钢框架梁的上翼缘上。虽然该连接节点提高了减震效果,但是发明人在后期研究过程中发现,该墙体还存在以下缺点:下节点需要在工厂提前焊接在钢框架梁上,并且下节点中l型钢板的悬挑长度大于钢框架梁上翼缘的宽度,导致安装外墙板时不能垂直安装,在墙板达到预定高度后需要人工拉入室内就位,增加了安装难度和人工成本;上节点z型连接板直接与钢梁上翼缘螺栓连接时,拧紧螺栓时需要两人在相邻楼层同时操作,降低了施工效率、增加了人工成本。

现有技术中对连接节点进行了改进:在钢框架梁与下节点之间通过设置过渡连接件,过渡连接件提前在工厂焊接在钢框架梁上,在安装现场只需使用螺栓将l型钢板与过渡连接件连接在一起,避免了直接将l型钢板焊接在钢框架梁上的操作。虽然该连接方式在提高减震效果,并且能够快速修复的基础上,使得墙板的安装更加方便快捷,节省了人力成本,但是发明人在后期研究过程中发现,该墙体还存在以下缺点:1)折形钢板连接墙板一端较与连接钢框架梁一端高,使得安装外墙板后上节点连接折形钢板与钢框架梁的螺栓在安装过程中并不能被看见,导致安装和检修难度增大,安装精度降低;2)l型钢板仅通过螺栓与焊接在钢框架梁上的过渡连接件连接在一起,过渡连接件受力太大,可能会造成剪切破坏;3)墙板需另外单独采取吊装措施,导致施工周期长。

因此,需要对一种吊、安一体可拆卸钢框架建筑墙体的连接结构进行新的研究设计。



技术实现要素:

为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种吊、安一体可拆卸钢框架建筑墙体的连接结构,本发明通过该连接结构的设置,可以实现相邻两层墙面与框架梁的连接,而且连接方式简单、快速,避免了较多的焊接工作,而且无需吊装点,进一步方便了施工。

一种吊、安一体可拆卸钢框架建筑墙体的连接结构的具体方案如下:

一种吊、安一体可拆卸钢框架建筑墙体的连接结构,包括设于框架梁上表面的第一过渡连接件和第二过渡连接件,第一过渡连接件通过第一节点与设于框架梁外侧的第一墙体栓接,第二过渡连接件通过第二节点与设于第一墙体上方的第二墙体栓接。

上述的连接结构,上层的墙体与框架梁之间通过连接件与节点实现连接,便于安装和拆卸,而且无需在每一墙体顶部设置额外的吊装点,就能方便墙体安装和拆除,整体的设置便于施工。

进一步地,所述第二过渡连接件包括间隔设定距离设置的两块连接板,两块连接板与框架梁垂直设置,这样穿过第二节点、两块连接板之间的空间能方便人手的进入,方便将第二节点与第二墙体的连接。

或者,每一连接板底部均设置加劲板以提高连接板的承载能力,加劲板,保证第二过渡连接件设置的稳定性。

进一步地,所述第一过渡连接件包括间隔设定距离设置的两块支撑板,两块支撑板分别与框架梁垂直设置,两支撑块顶部通过平板进行连接,即两支撑板通过平板进行连接,同样通过两块支撑板形成的空间便于第一节点与第一过渡连接件的连接;

或者,两支撑块内侧均设置加劲肋,增加了第一过渡连接件与框架梁上翼缘的焊接面积,保证第一过渡连接件与框架梁连接强度的同时,还能提高第一过渡连接件本身的强度,减少其变形。

进一步地,所述第一节点为折形钢板,折形钢板一端通过螺栓结构与所述的第一过渡连接件连接,另一端与所述第一墙体的顶部连接,第一墙顶部与框架梁上表面齐平,第一过渡连接件高于第一墙体顶部设置,从而与第一节点相适应,这样保证第一节点的伸缩性,避免刚性连接,有利于实现减震,提高建筑物的使用寿命;

所述折形钢板一端设置第一长圆孔,折形钢板通过第一长圆孔与设于所述第一墙体的第一螺杆连接,通过第一长圆孔的设置,在发生震动时,第一螺杆做摆钟运动,提供了运动空间。

进一步地,所述第二节点包括l型钢板,l型钢板一侧与第二墙体的底部连接,另一侧底部与所述的第二过渡连接件连接,且l型钢板在与连接板连接侧设有开口槽,相应,第二过渡连接件的两块连接板分别设于开口槽的两侧,而且l型钢板侧部设置卡件用于卡合两块连接板,连接板与l型钢板通过螺栓连接;

或者,l型钢板一侧设置第二长圆孔,第二墙体底部设置第二螺杆,第二螺杆穿过第二长圆孔设置,第二节点的长圆孔可以允许折形钢板绕着第二螺杆转动,第一节点与第二节点相互配合,共同使得墙体能够实现水平方向的面内移动。

进一步地,为了提高第二节点与框架梁的连接可靠性,所述第二节点还包括两个竖片,两个竖片分别与l型钢板的竖直段相互平行,竖片底部与所述框架梁翼缘上表面连接以进一步提高第二节点与所述第二过渡连接件的连接稳定性和强度;

或者,竖片底部与设于所述框架梁翼缘上表面的螺帽连接,竖片长于l型钢板设置,竖片可替换为竖杆,这样竖杆下半段设置螺纹,这样竖杆与螺帽配合。

进一步地,所述第一过渡连接件与所述第二过渡连接件间隔设定距离设置,或者在本发明另一方案中,第一过渡连接件包括一块连接板,第二过渡连接件包括一支撑板,该连接板和支撑板与第一节点连接,且连接板的一侧设有支撑段,支撑段与第二节点通过螺栓连接;

或者,在本发明另一方案中,所述第一过渡连接件与第二过渡连接件为一个整体过渡连接件,该过渡连接件包括间隔设定距离设置的两块竖板,两块竖板顶部通过水平板进行连接,水平板与所述的第一节点和第二节点分别连接,即水平板的一侧与第一节点连接,另一侧与第二节点连接。

为了克服现有技术的不足,本发明还提供了一种吊、安一体的可拆卸钢框架建筑墙体,包括至少两面上下相邻设置的墙,位于下层的墙内侧设置框架梁,之间设置所述的一种吊、安一体可拆卸钢框架建筑墙体的连接结构,该连接结构根据墙体的具体尺寸可设置有多个,相邻层的墙体之间通过填充物和密封胶进行连接。

此外,一种吊、安一体的可拆卸钢框架建筑墙体的施工方法,包括如下步骤:

1)安装框架梁,并在框架梁近墙一侧设置第一过渡连接件和第二过渡连接件;

2)通过螺栓将第一节点固定在第一过渡连接件,将第一节点与第一墙体顶部连接;

3)通过第二过渡连接件安装第二节点,将第二节点一侧与第二墙体的底部连接;

4)接着安装第二墙体的两处节点、第三墙的两处节点,直至顶层。

在所述步骤2)或步骤3)中,将第一墙体或第二墙体顶部设置的预埋件作为吊装点,吊装点与吊环的内丝套筒连接,吊装到位后,拆除吊环的内丝套筒即可,具体将每个墙体顶部的第一螺杆与吊环通过内丝套筒连接即可,第三层墙体直至顶层都采用同样的吊装方式。

其中,所述第二节点与所述第二墙体连接处设有弹簧,弹簧套于第二螺杆以利于进行减震,第一节点中的折形钢板为弹性结构件,高度能够发生伸缩,在竖向地震作用下,第一节点中的折形钢板的高度会发生伸缩,第二节点中的弹簧可以使得第二螺杆相对l型钢板上下移动,第一节点和第二节点配合,共同使得墙板能够实现竖直方向移动。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1)本发明通过在墙体的顶端设置第一螺杆,与第一节点进行连接,这样第一墙体与框架梁为弹性连接,避免刚性连接,而且通过第一螺杆无需额外设置吊装点,吊装时只需将带内丝套筒的吊环与锚固在墙板上端面的第一螺杆连接,便可简易的实现吊装工作,而不需另采取吊装措施。

2)本发明通过第一节点与第二节点、两组过渡连接件的设置,避免过多的焊接工作,大大有利于墙体建筑的施工和拆除。

3)本发明通过l型钢板和折形钢板的设置,能够使得墙板相对框架梁实现三个方向(面内面外及竖直)的相对移动,来达到减震的目的,减少了墙板和框架梁在地震中受到的应力,提高了减震效果,并且墙板相对框架梁发生移动后,第二节点的弹簧能够进行一定程度的复位,进一步的提高了减震效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的吊、安一体的新型钢框架建筑墙体的连接方式的墙体吊装时结构示意图;

图2为本发明中的安装时第一节点的结构示意图;

图3为本发明中的方案一结构示意图;

图4为本发明中的方案一第二节点的结构示意图;

图5为本发明中的方案一第一节点和第二节点的结构a-a剖面示意图;

图6为本发明中的方案一第一节点和第二节点的结构b-b剖面示意图;

图7为本发明中的方案二结构示意图;

图8为本发明中的方案二第二节点的结构示意图;

图9为本发明中的方案二第一节点和第二节点的结构a-a剖面示意图;

图10为本发明中的方案二第一节点和第二节点的结构b-b剖面示意图;

图11为本发明中的方案三结构示意图;

图12为本发明中的方案三第二节点的结构示意图;

图13为本发明中的方案三第一节点和第二节点的结构a-a剖面示意图;

图14为本发明中的方案三第一节点和第二节点的结构b-b剖面示意图;

具体实施方式

应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的,现有技术中存在的不足,为了解决如上的技术问题,本申请提出了一种吊、安一体可拆卸钢框架建筑墙体的连接结构。

本申请的一种典型的实施方式中,图2至图6示出了本发明的方案一。

框架梁2上翼缘的上端面固定连接有第二过渡连接件5、第一过渡连接件6以及螺帽7;

第二节点4包括l型钢板41和竖直钢片42,l型钢板41与过渡连接件5固定连接,l型钢板41的水平端面411上开有圆孔43,墙体下端面的第二螺杆8穿过所述第二圆孔43与l型钢板的水平端面411连接,所述l型钢板水平端面焊接竖直钢片42,钢片42与框架梁的上翼缘的上端面的螺帽7固定连接;

第一节点3包括折形钢板31,折形钢板31的一端开有第一长圆孔33,另一端沿着折形钢板31的宽度方向开有长圆孔33,第一螺栓9穿过第一长圆孔33与第二过渡连接件的平板连接,墙体上端面的第一螺杆10穿过第一长圆孔33与折形钢板31连接;

第二过渡连接件5包括两块连接板51和设置于连接板51两端的第一加劲板52,l型钢板41开口槽的两侧分别为竖向端面412及413,这两个竖向端面与连接板51通过螺栓连接。第二过渡连接件5中,通过在连接板51的两端设置第一加劲板52,在增加了过渡连接件5与框架梁2的上翼缘的焊接面积,保证过渡连接件5与框架梁2的连接强度的同时,还能提高过渡连接件5本身的强度,减少其变形;

第一过渡连接件6包括两个支撑板62和位于支撑板上的平板61,支撑板设置在框架梁2的上表面,支撑板的底部设置有加劲肋,过渡连接件6中,通过在支撑板62的两侧设置加劲肋63,增加了第一过渡连接件6与框架梁2的上翼缘的焊接面积,保证第一过渡连接件6与框架梁2的连接强度的同时,还能提高第一过渡连接件6本身的强度,减少其变形。

而且,在该方案中,对墙体进行吊装过程中,将每个墙体顶部的第一螺杆与吊环通过内丝套筒连接作为吊装点,吊装到位后,拆除内丝套筒即可。

图7至图10示出了本发明的方案二。

框架梁2的上翼缘的上端面固定连接有第二过渡连接件5、第一过渡连接件6以及螺帽7;

第二节点4包括l型钢板41和竖直钢片42,l型钢板41的一侧竖向端面412与第二过渡连接件5固定连接,另一侧竖向端面413与第一过渡连接件6的支撑板62螺栓连接;l型钢板41的水平端面411上开有圆孔43,墙体下端面的第二螺杆8穿过所述第二圆孔43与l型钢板的水平端面411连接,l型钢板水平端面焊接竖直钢片42,钢片42与框架梁2的上翼缘的上端面的螺帽7固定连接;

第一节点3的连接与方案一完全一致,在此不再赘述;

第二过渡连接件5包括一块连接板51和设置于连接板51端部的第一加劲板52,l型钢板41的竖向端面412与连接板51螺栓连接。第二过渡连接件5中,通过在连接板51的两端设置第一加劲板52,增加了第二过渡连接件5与框架梁2的上翼缘的焊接面积,保证第二过渡连接件5与框架梁2的连接强度的同时,还能提高第二过渡连接件5本身的强度,减少其变形;第一过渡连接件6包括一个支撑板62和位于支撑板上的平板61,支撑板设置在框架梁的上表面,第二过渡连接件5的连接板51与第一过渡连接件6通过螺栓连接,两个过渡连接件共用一部分,减少了过渡连接件的设置,进一步保证了后期安装楼板时楼板在框架梁的放置长度。

图11至图14示出了本发明的方案三。

框架梁2的上翼缘的上端面固定连接有过渡连接件6以及螺帽7;

第二节点4包括l型钢板41和竖直钢片42,并在底部设置连接板44连接板44上开有圆孔45,第二螺栓13穿过圆孔45与过渡连接件6的平板连接,墙体下端面的第二螺杆8穿过所述第二圆孔43与l型钢板的水平端面411连接,l型钢板水平端面焊接竖直钢片42,钢片42与框架梁的上翼缘的上端面的螺帽7固定连接;

进一步的,第一过渡连接件6两个支撑板62和位于支撑板上的平板61,所述支撑板设置在框架梁2的上表面,支撑板的底部设置有加劲肋,过渡连接件6中,通过在支撑板62的两侧设置加劲肋63,增加了第一过渡连接件6与框架梁2的上翼缘的焊接面积,保证第一过渡连接件6与框架梁2的连接强度的同时,还能提高第一过渡连接件6本身的强度,减少其变形;两个节点共用过渡连接件,减少了过渡连接件的设置,进一步保证了后期安装楼板时楼板在框架梁上的放置长度。

本发明的吊、安一体的可拆卸的新型钢框架建筑墙体在水平地震作用下,第一节点3中的长圆孔33可以允许折形钢板31绕着第一螺杆10转动,第二节点4中的第二螺杆8为摆钟结构,可以允许第二螺杆8以第二圆孔43为中心沿着墙体面内方向的摆动(第二圆孔43的直径应大于第二螺杆8的直径),第一节点3和第二节点4配合,共同使得墙体能够实现水平方向的面内移动。

在水平地震作用下,第一节点3中的折形钢板31(折形钢板31为弹性结构)的长度会发生伸缩,第二节点4中的第二螺杆8为摆钟结构,可以允许第二螺杆8以第二圆孔43为中心沿着墙体面外方向的摆动(第二圆孔的直径应大于第一螺杆的直径),第一节点3和第二节点4配合,共同使得墙体能够实现水平方向的面外移动。

在竖向地震作用下,第一节点3中的折形钢板31(折形钢板31为弹性结构)的高度会发生伸缩,第二节点4中的弹簧可以使得第二螺杆8相对l型钢板41上下移动,第一节点3和第二节点4配合,共同使得墙体能够实现竖直方向移动。

现有技术是通过刚性节点提高钢框架建筑的强度来达到抗震的目的,相比于现有技术中的刚性连接节点,本发明的钢框架建筑墙体采用的第一节点3、第二节点4能够使得墙体相对框架梁2实现三个方向的相对移动,来达到减震的目的,减少了墙体和框架梁2在地震中受到的应力,提高了减震效果,并且墙体相对框架梁2发生移动后,第二螺杆8上的弹簧能够进行一定复位,进一步的提高了减震效果。

即使地震很强,超出墙体的移动范围,使得不能抵消应力的情况下,也是框架梁2先于第一节点3、第二节点4和墙体损坏,减少了经济损失。并且,即使第一节点3、第二节点4损坏后,更换也很容易,仅需凭借人力以及简单的临时支撑件(如千斤顶等)即可,不需要复杂的大型设备,能够进行快速修复。

此外,现有技术中的第一节点的折形钢板连接墙体一端较与连接框架梁一端较高,使得安装外墙体后第一节点连接折形钢板与框架梁的螺栓在安装过程中并不能被看见,导致安装和检修难度增大,安装精度降低。而本发明在框架梁2与折形钢板31之间通过设置过渡连接件6,抬高折形钢板连接框架梁的一端311,使得在安装及检修时可以更加方便的检查第一节点3的连接情况,提高了安装精度,使得墙体安装更加方便快捷。

由于现有技术中的l型钢板通过螺栓与焊接在框架梁上的过渡连接件连接在一起,使得过渡连接件受力太大,可能会造成剪切破坏。因此,本发明通过将l型钢板水平端411焊接竖直钢片42,钢片42与框架梁2的上翼缘的上端面的螺帽7固定连接,使得钢片42与l型钢板41共同作用,形成“二力杆”,提高连接节点的稳定性和强度。

此外,现有技术中的墙体仍需另外单独采取吊装措施,而本发明吊装时只需将带内丝套筒的吊环与套由折形钢板的锚固在墙体上端面的第一螺杆10连接(如图1所示),便可简易的实现吊装工作,而不需另采取吊装措施。

综上,本发明的可拆卸的新型钢框架建筑墙体的连接方式在提高减震效果,减少地震后的经济损失、并且能够快速修复的基础上,既能够直接吊装而不需另采取吊装措施,又能使得墙体的安装更加方便快捷,提高连接节点稳定性和强度。

上述的地震仅仅是对本发明的新型钢框架建筑墙体的连接方式受到的外载荷的一种情况的描述,事实上还可以是其他形式的外载荷,甚至包括爆炸、冲击及常年使用产生的变形等载荷和作用。

为了使得墙体与框架梁连接地更牢固,第二螺杆8为预埋在墙体的下端面凹槽内的螺杆,第二螺杆8穿过圆孔43与l型钢板的水平端面411连接;第一螺杆10为预埋在墙体的上端面凹槽内的螺杆,第一螺杆10穿过第一长圆孔33与折形钢板3连接。为了更好地进行减震,弹簧的数量可以为2个且分别位于l型钢板41的水平端面411的两侧,螺杆上连接有螺母11,螺母11位于螺杆的末端并紧靠在l型钢板41的水平钢板411下方的弹簧的下端面,使得第三螺栓10与墙体的连接更牢固。

进一步的,所述l型钢板水平端面411焊接竖直钢片42,钢片42与框架梁的上翼缘的上端面的螺帽7固定连接。

进一步的,框架梁2对应所述连接节点的位置翼缘优选适当加宽,框架梁2的上翼缘与下翼缘之间设置有加劲肋12。加劲肋12能够保证钢框架墙体的安全。

本发明的墙体可以为现有技术中的各种墙体,一般为预制复合墙体。

另一方面,由于本发明的新型钢框架建筑墙体的上第二节点构造的特殊性,施工步骤具有一定的先后性,具体如下:

1)安装完框架梁后,从第一层(最底层)开始安装墙体,第二过渡连接件5和第一过渡连接件6以及螺帽7在工厂中预先焊接在框架梁2,通过螺栓将l型钢板41固定在第二过渡连接件,将第二螺杆8穿过l型钢板41的圆孔43,并设置弹簧,用螺母11旋紧固定,然后将竖片(钢片)42与框架梁2的上翼缘的上端面的螺帽7固定连接,第一墙体的第二节点连接完毕;

2)安装第一墙体的第一节点3,第一节点3的位置位于第二层的框架梁2,此处存在第一墙体的第一节点和第二墙体的第二节点,第二节点的安装顺序需注意。在此种情况下应该先在第二层框架梁2处安装第一墙体的第一节点3,将折形钢板开有第二圆孔33的一端通过螺栓固定在焊接好的第一过渡连接件6,开有第二圆孔33的一端通过螺栓与墙体相连,此时第一墙体的第一节点固定完毕。

3)安装第二墙体的第二节点,将第二节点4的l型钢板41通过螺栓固定在焊接好的过渡连接件上,将第二螺杆8穿过l型钢板41上的圆孔43与第二墙体的下端面连接,l型钢板上、下垫上弹簧圈后,用螺母旋紧固定,然后将竖直钢片42与框架梁2的上翼缘的上端面的螺帽7固定连接。

4)接着安装第二墙体上部节点,第三层墙体下部节点,第三层墙体上部节点,以此类推,直至顶层。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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