钢框架外挂填充墙结构体系、装配式填充墙板及施工方法与流程

本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及填充墙结构体系、填充墙板及其施工方法。

背景技术

当前，框架填充墙结构体系是一种常用的结构体系，由于在设计及施工过程中对填充墙的忽视，导致填充墙在地震过程中破坏十分严重。

从设计角度讲，对于框架填充墙结构体系，填充墙通常被作为线荷载直接作用在主体结构上，没有考虑填充墙对于主体结构的影响，与结构真实情况受力不符，因此填充墙震害比较严重。

从施工角度讲，当前填充墙大多采用砌体结构，采用小型混凝土砌块或多孔砖等，施工过程比较繁琐，而且施工质量不易保证。

从结构受力角度讲，砌体结构中，由于砌块和砂浆的强度都不高，导致界面粘结强度也比较低，这样在地震过程中，砌块和砂浆粘结面容易发生滑移破坏，从而导致墙体的破坏。此外，砌体填充墙与主体框架之间采用许多拉结钢筋进行连接，该方法为刚性连接，在地震过程中，填充墙与框架之间不能协同变形，没有相对位移和转角，因此在地震中，填充墙往往破坏严重。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供钢框架外挂填充墙结构体系、装配式填充墙板及施工方法，以解决现有的框架填充墙结构体系中填充墙作为线荷载直接作用与主体结构上，与真实情况受力不符；填充墙采用砌体结构，施工过程繁琐，施工质量不易保证，砌块和砂浆之间的界面粘结强度比较低，地震时容易发生滑移；砌体填充墙与主体框架之间采用拉结钢筋进行连接，地震时填充墙与框架之间不能协同变形，没有相对位移和转角，填充墙破坏严重的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种装配式钢框架外挂填充墙结构体系，其特征在于：包括钢框架和填充墙板，所述钢框架呈矩形，由钢框架柱和钢框架梁连接而成，所述钢框架梁包括上部钢框架梁和下部钢框架梁，上部钢框架梁的内侧焊接连接有第一角钢连接件，下部钢框架梁的内侧焊接连接有第二角钢连接件；

所述填充墙板设置在钢框架外侧，并且连接在上部钢框架梁和下部钢框架梁之间，填充墙板的四个角部预埋有第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和第二螺杆的一端均伸出填充墙板的内表面；

矩形连接板的底部与第一螺杆连接，矩形连接板的顶部通过第三螺杆和第一角钢连接件与上部钢框架梁连接，进而将填充墙板与上部钢框架梁连接；第二螺杆与第二角钢连接件连接，进而将填充墙板的底部与下部钢框架梁连接。

优选地，所述第一角钢连接件和第二角钢连接件的结构相同，均包括两块相互成直角的横板、竖板和一块焊接在横板和竖板的端部之间的侧向连接板，第一角钢连接件的竖板上开设有供第三螺杆穿过的竖板水平向长圆孔，第二角钢连接件的竖板上开设有供第二螺杆穿过的竖板水平向长圆孔。

优选地，所述矩形连接板上开设有供第一螺杆穿过的矩形连接板水平向长圆孔、以及设置在矩形连接板水平向长圆孔上方的供第三螺杆穿过的矩形连接板竖向长圆孔。

优选地，所述填充墙板包括保温层、以及设置在保温层两侧的第一轻质混凝土层和第二轻质混凝土层，所述第一轻质混凝土层和第二轻质混凝土层内均设有框架龙骨，所述框架龙骨呈井字形设置，包括横向框架龙骨和竖向框架龙骨，第一轻质混凝土层中的框架龙骨和第二轻质混凝土层中的框架龙骨之间设有短钢管，横向框架龙骨和竖向框架龙骨的连接节点处的短钢管内设有第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和第二螺杆穿过短钢管和钢垫板，并且第一螺杆、第二螺杆和钢垫板均与框架龙骨焊接连接，所述第一螺杆和第二螺杆的端部伸出第二轻质混凝土层，钢垫板的表面与第二轻质混凝土层平齐。

优选地，所述框架龙骨的外侧还焊接连接有墙板竖向钢筋，墙板竖向钢筋上绑扎有墙板横向钢筋。

另外，本发明还提供上述装配式钢框架外挂填充墙结构体系的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、制作装配式预制外挂填充墙板；

步骤二、在上部钢框架梁的内侧焊接第一角钢连接件，下部钢框架梁的内侧焊接第二角钢连接件；

步骤三、将预制外挂填充墙板放置到钢框架外侧的上部钢框架梁和下部钢框架梁之间，第三螺杆穿过矩形连接板竖向长圆孔和竖板水平向长圆孔，将矩形连接板与第一角钢连接件连接；预制外挂填充墙板顶部的第一螺杆穿过矩形连接板的矩形连接板水平向长圆孔，进而将预制外挂填充墙板的顶部与上部钢框架梁连接；

步骤四、将预制外挂填充墙板底部的第二螺杆穿过第二角钢连接件的竖板水平向长圆孔，进而将预制外挂填充墙板的底部与下部钢框架梁连接，完成装配式钢框架外挂填充墙结构体系的施工。

另外，本发明还提供一种装配式填充墙板，其特征在于：包括保温层、以及设置在保温层两侧的第一轻质混凝土层和第二轻质混凝土层，所述第一轻质混凝土层和第二轻质混凝土层内均设有框架龙骨，所述框架龙骨呈井字形设置，包括横向框架龙骨和竖向框架龙骨，第一轻质混凝土层中的框架龙骨和第二轻质混凝土层中的框架龙骨之间设有短钢管，横向框架龙骨和竖向框架龙骨的连接节点处的短钢管内设有第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和第二螺杆穿过短钢管和钢垫板，并且第一螺杆、第二螺杆和钢垫板均与框架龙骨焊接连接，所述第一螺杆和第二螺杆的端部伸出第二轻质混凝土层，钢垫板的表面与第二轻质混凝土层平齐。

优选地，所述框架龙骨的外侧还焊接连接有墙板竖向钢筋，墙板竖向钢筋上绑扎有墙板横向钢筋。

优选地，所述钢垫板的中部设有套管。

另外，本发明还提供上述装配式填充墙板的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、在保温层两侧放置框架龙骨；

步骤二、采用短钢管穿过保温层，将保温层两侧的框架龙骨与短钢管焊接；

步骤三、第一螺杆和第二螺杆穿过框架龙骨四个角部的短钢管和钢垫板，第一螺杆和第二螺杆的一端超出框架龙骨的表面，将第一螺杆、第二螺杆和钢垫板与框架龙骨焊接；

步骤四、在框架龙骨的外侧焊接墙板竖向钢筋，在墙板竖向钢筋上绑扎墙板横向钢筋，从而形成填充墙板骨架；

步骤五、将填充墙板骨架放置于模板中，往填充墙板骨架中浇筑轻质混凝土，形成预制外挂填充墙板。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：

（1）本发明的装配式钢框架外挂填充墙结构体系中填充墙板的顶部通过矩形连接板和第一角钢连接件与上部钢框架梁连接，矩形连接板开设有水平向长圆孔和竖向长圆孔，第三螺栓穿过竖向长圆孔和竖板水平向长圆孔，将矩形连接板与上部钢框架梁连接。第一螺栓穿过矩形连接板水平向长圆孔，将填充墙板与矩形连接板连接，进而将填充墙板的顶部与上部钢框架梁连接。第二螺栓穿过竖板水平向长圆孔，进而将填充墙板的底部与下部钢框架梁连接。由于第三螺栓与矩形连接板上的竖向长圆孔、第一角钢连接件的水平向长圆孔连接，第一螺栓与矩形连接板上的水平向长圆孔连接，在发生水平地震时，通过矩形连接件和上部钢框架梁的相对位移差生变形，保证墙板在地震作用下和钢框架协同变形，并且保证墙板位置不动，更加适应地震作用下的变形，提高抗震性能。

（2）本发明的装配式预制外挂填充墙板中的螺杆穿过框架龙骨、短钢管、钢垫板和套管，螺杆没有与混凝土直接接触。螺杆在受力过程中，不会影响周围混凝土，防止混凝土开裂，提高墙板的抗震性能。

（3）本发明的装配式预制外挂填充墙板采用预制墙板，整体性能好。安装方便，施工快捷，大大提高了施工效率，缩减了施工周期，降低了施工成本，而且施工质量更容易保证。

（4）本发明的装配式预制外挂填充墙板采用在框架龙骨中浇筑轻质混凝土，得到的填充墙板应用与外挂墙板中，提高了外挂墙板材料的多样性。

附图说明

图1为装配式钢框架外挂填充墙结构体系的结构示意图。

图2为钢框架的结构示意图。

图3为装配式预制外挂填充墙板与钢框架的连接示意图。

图4为第一角钢连接件的结构示意图。

图5为第二角钢连接件的结构示意图。

图6为矩形连接板的结构示意图。

图7为装配式填充墙板的结构示意图。

图8为图7中a-a剖面示意图。

图9为装配式填充墙板的骨架示意图。

图10为钢垫板的结构示意图。

图11为钢垫板的侧面示意图。

附图标记：1-保温层、2-第一轻质混凝土层、3-第二轻质混凝土层、41-框架龙骨、411-横向框架龙骨、412-竖向框架龙骨、42-第一螺杆、43-短钢管、44-钢垫板、45-套管、46-第二螺杆、51-钢框架柱、52-钢框架梁、521-上部钢框架梁、522-下部钢框架梁、61-第一角钢连接件、62-第二角钢连接件、63-横板、64-侧向连接板、65-竖板、66-竖板水平向长圆孔、7-矩形连接板、71-矩形连接板水平向长圆孔、72-矩形连接板竖向长圆孔、81-墙板竖向钢筋、82-墙板横向钢筋、9-第三螺杆。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

如图1～3所示，一种装配式钢框架外挂填充墙结构体系，包括钢框架和填充墙板，钢框架呈矩形，由钢框架柱（51）和钢框架梁（52）连接而成，钢框架梁（52）包括上部钢框架梁（521）和下部钢框架梁（522），上部钢框架梁（521）的内侧焊接连接有第一角钢连接件（61），下部钢框架梁（522）的内侧焊接连接有第二角钢连接件（62）。

填充墙板设置在钢框架外侧，并且连接在上部钢框架梁（521）和下部钢框架梁（522）之间，填充墙板的四个角部预埋有第一螺杆（42）和第二螺杆（46），第一螺杆（42）和第二螺杆（46）的一端均伸出填充墙板的内表面。

矩形连接板（7）的底部与第一螺杆（42）连接，矩形连接板（7）的顶部通过第三螺杆（9）和第一角钢连接件（61）与上部钢框架梁（521）连接，进而将填充墙板与上部钢框架梁（521）连接；第二螺杆（46）与第二角钢连接件（62）连接，进而将填充墙板的底部与下部钢框架梁（522）连接。

如图4～5所示，第一角钢连接件（61）和第二角钢连接件（62）的结构相同，均包括两块相互成直角的横板（63）、竖板（65）和一块焊接在横板（63）和竖板（65）的端部之间的侧向连接板（64），第一角钢连接件（61）的竖板（65）上开设有供第三螺杆（9）穿过的竖板水平向长圆孔（66），第二角钢连接件（62）的竖板（65）上开设有供第二螺杆（46）穿过的竖板水平向长圆孔（66）。

如图6所示，矩形连接板（7）上开设有供第一螺杆（42）穿过的矩形连接板水平向长圆孔（71）、以及设置在矩形连接板水平向长圆孔（71）上方的供第三螺杆（9）穿过的矩形连接板竖向长圆孔（72）。发生水平地震时，通过矩形连接件和上部钢框架梁的相对位移差生变形，保证墙板在地震作用下和钢框架协同变形，并且保证墙板位置不动，更加适应地震作用下的变形，提高抗震性能。

如图7～11所示，填充墙板的尺寸长度方向和高度方向在3000mm以内，内部骨架的长度或高度方向大于3000mm，可相应沿长度或高度方向增加竖向钢管或水平钢管以保证墙板的整体稳定性。填充墙板采用轻质墙板材料，如泡沫混凝土、植物纤维混凝土等，填充墙板优选为泡沫混凝土墙板。填充墙板包括保温层（1）、以及设置在保温层（1）两侧的第一轻质混凝土层（2）和第二轻质混凝土层（3），第一轻质混凝土层（2）和第二轻质混凝土层（3）内均设有框架龙骨（41），框架龙骨（41）为方钢管、槽钢或钢板条带。框架龙骨（41）优选为方钢管。框架龙骨（41）呈井字形设置，包括横向框架龙骨（411）和竖向框架龙骨（412），第一轻质混凝土层（2）中的框架龙骨（41）和第二轻质混凝土层（3）中的框架龙骨（41）之间设有短钢管（43），横向框架龙骨（411）和竖向框架龙骨（412）的连接节点处的短钢管（43）内设有第一螺杆（42）和第二螺杆（46）。第一螺杆（42）和第二螺杆（46）外套有短钢管（43），使第一螺杆（42）和第二螺杆（46）与混凝土不直接接触，装配式预制外挂填充墙板在遭受地震时，螺杆在受力过程中，不会影响周围混凝土，防止混凝土开裂，提高墙板的抗震性能。第一螺杆（42）和第二螺杆（46）穿过短钢管（43）和钢垫板（44），并且第一螺杆（42）、第二螺杆（46）和钢垫板（44）均与框架龙骨（41）焊接连接。钢垫板（44）的中部设有与第一螺杆（42）、第二螺杆（46）相适应的套管（45）。第一螺杆（42）和第二螺杆（46）的端部伸出第二轻质混凝土层（3），钢垫板（44）的表面与第二轻质混凝土层（3）平齐。框架龙骨（41）的外侧还焊接连接有墙板竖向钢筋（81），墙板竖向钢筋（81）上绑扎有墙板横向钢筋（82）。

装配式钢框架外挂填充墙结构体系的施工方法包括以下步骤：

步骤一、制作装配式预制外挂填充墙板；

步骤二、在上部钢框架梁（521）的内侧焊接第一角钢连接件（61），下部钢框架梁（522）的内侧焊接第二角钢连接件（62）；

步骤三、将预制外挂填充墙板放置到钢框架外侧的上部钢框架梁（521）和下部钢框架梁（522）之间，第三螺杆（9）穿过矩形连接板竖向长圆孔（72）和竖板水平向长圆孔（66），将矩形连接板（7）与第一角钢连接件（61）连接；预制外挂填充墙板顶部的第一螺杆（42）穿过矩形连接板水平向长圆孔（71），进而将预制外挂填充墙板的顶部与上部钢框架梁（521）连接；步骤四、将预制外挂填充墙板底部的第二螺杆（46）穿过第二角钢连接件（62）的竖板水平向长圆孔（66），进而将预制外挂填充墙板的底部与下部钢框架梁（522）连接，完成装配式钢框架外挂填充墙结构体系的施工。

装配式填充墙板的施工方法包括以下步骤：

步骤一、在保温层（1）两侧放置框架龙骨（41）；

步骤二、采用短钢管（43）穿过保温层（1），将保温层（1）两侧的框架龙骨（41）与短钢管（43）焊接；

步骤三、第一螺杆（42）和第二螺杆（46）穿过框架龙骨（41）四个角部的短钢管（43）和钢垫板（44），第一螺杆（42）和第二螺杆（46）的一端超出框架龙骨（41）的表面，将第一螺杆（42）、第二螺杆（46）和钢垫板（44）与框架龙骨（41）焊接；

步骤四、在框架龙骨（41）的外侧焊接墙板竖向钢筋（81），在墙板竖向钢筋（81）上绑扎墙板横向钢筋（87），从而形成填充墙板骨架；

步骤五、将填充墙板骨架放置于模板中，往填充墙板骨架中浇筑轻质混凝土，形成预制外挂填充墙板。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。