钢结构中旋转式预制混凝土外挂墙板连接节点结构及施工方法与流程

技术领域

本发明涉及一种钢结构中旋转式预制混凝土外挂墙板连接节点结构及施工方法，属于装配式结构技术领域。

背景技术：

预制混凝土外挂墙板集围护、装饰、防水、保温于一体，采用工厂化生产、装配化施工，具有安装速度快、质量可控、耐久性好、便于保养和维修等特点，符合国家大力发展装配式建筑的方针政策。

我国在装配式混凝土建筑领域的部分标准中对预制混凝土外挂墙板的设计、加工、施工和验收给出了相关的规定，如《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231-2016、《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014等。

目前，随着装配式建筑在我国的大力发展，预制混凝土外挂墙板也得到了广泛的应用，而大部分应用在混凝土结构建筑中，钢结构建筑中的节点做法却较为少见，即使部分钢结构建筑中使用这种节点做法，但是不仅施工繁琐，且结构复杂。

技术实现要素：

本发明提供一种钢结构中旋转式预制混凝土外挂墙板连接节点结构及施工方法，使得墙板标高可调节，受力简单明确，便于现场施工安装。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钢结构中旋转式预制混凝土外挂墙板连接节点结构，包括预制混凝土外挂墙板，预制混凝土外挂墙板通过两组位于同一水平线的下节点结构、两组位于同一水平线的上节点结构与主体结构连接，下节点结构同时与预制混凝土外挂墙板、下节点钢梁固定连接，且下节点结构通过预埋连接结构与下节点钢梁固定；

上节点结构同时与预制混凝土外挂墙板、上节点钢梁固定连接；

两组下节点结构之间安装两组承重节点牛腿结构，且每组承重节点牛腿结构靠近对应侧的下节点结构；

作为本发明的进一步优选，前述的上节点结构与下节点结构相同，同时两者呈镜像布设；

上节点结构包括L型的上节点拉结螺栓，其竖向部分预埋在预制混凝土外挂墙板内，其横向部分伸出预制混凝土外挂墙板，第一上节点钢垫板套设在上节点拉结螺栓的横向部分上，且第一上节点钢垫板部分嵌设在预制混凝土外挂墙板内，第一上节点不锈钢滑移件套设在上节点拉结螺栓的横向部分上，同时与第一上节点钢垫板贴合；上节点角钢呈L型，其竖向部分套设在上节点拉结螺栓的横向部分上，同时与第一上节点不锈钢滑移件贴合，上节点角钢的竖向部分与第一上节点不锈钢滑移件相反的一侧顺次布设第二上节点不锈钢滑移件、第二上节点钢垫板以及上节点拉结螺母，第二上节点不锈钢滑移件、第二上节点钢垫板以及上节点拉结螺母均套设在上节点拉结螺栓的横向部分上，旋转上节点拉结螺母实现紧固；

上节点角钢的横向部分与上节点钢梁通过角焊缝连接；

下节点结构包括L型的下节点拉结螺栓，其竖向部分预埋在预制混凝土外挂墙板内，其横向部分伸出预制混凝土外挂墙板，第一下节点钢垫板套设在下节点拉结螺栓的横向部分上，且第一下节点钢垫板部分嵌设在预制混凝土外挂墙板内，第一下节点不锈钢滑移件套设在下节点拉结螺栓的横向部分上，同时与第一下节点钢垫板贴合；下节点角钢呈L型，其竖向部分套设在下节点拉结螺栓的横向部分上，同时与第一下节点不锈钢滑移件贴合，下节点角钢的竖向部分与第一下节点不锈钢滑移件相反的一侧顺次布设第二下节点不锈钢滑移件、第二下节点钢垫板以及下节点拉结螺母，第二下节点不锈钢滑移件、第二下节点钢垫板以及下节点拉结螺母均套设在下节点拉结螺栓的横向部分上，旋转下节点拉结螺母实现紧固；

下节点角钢的横向部分通过预埋连接结构与下节点钢梁固定；

作为本发明的进一步优选，前述的预埋连接结构包括埋设在下层混凝土楼板内的下节点楼板预埋钢板，其一侧与下节点结构焊接连接，其另一侧固定至少一根下节点楼板预埋钢筋，下节点楼板预埋钢筋同时与下节点钢梁的上翼缘焊接连接；

作为本发明的进一步优选，在上节点角钢的竖向部分中心位置开设长圆孔，长圆孔的长边方向与预制混凝土外挂墙板平行，上节点拉结螺栓的横向部分穿过长圆孔中心，且上节点拉结螺栓的横向部分与长圆孔两端分别留有5mm距离；

在下节点角钢的竖向部分中心位置开设长圆孔，长圆孔的长边方向与预制混凝土外挂墙板平行，下节点拉结螺栓的横向部分穿过长圆孔中心，且下节点拉结螺栓的横向部分与长圆孔两端分别留有5mm距离；

作为本发明的进一步优选，承重节点牛腿结构包括L型的牛腿预埋钢板，其直角开口朝向预制混凝土外挂墙板，牛腿预埋钢板的横向部分与下层混凝土楼板之间留有距离；在牛腿预埋钢板的横向部分、竖向部分分别固定牛腿预埋钢筋，牛腿预埋钢筋均插埋在预制混凝土外挂墙板牛腿内，实现牛腿预埋钢板与预制混凝土外挂墙板的固定连接；

在预制混凝土外挂墙板内布设牛腿预埋钢板的部分安装牛腿预埋螺栓连接件，承重螺栓的一端旋入牛腿预埋螺栓连接件，其另一端抵住下层混凝土楼板；

在下层混凝土楼板内预埋承重节点楼板预埋钢板，承重螺栓的另一端抵住承重节点楼板预埋钢板的一侧，承重节点楼板预埋钢板的另一侧垂直塞焊至少一根承重节点楼板预埋钢筋，承重节点楼板预埋钢筋同时焊接在下节点钢梁的上翼缘；

一种钢结构中旋转式预制混凝土外挂墙板连接节点结构的施工方法，包括以下步骤：

第一步：将下节点楼板预埋钢板与下节点楼板预埋钢筋的一端垂直塞焊，下节点楼板预埋钢筋的另一端与下节点钢梁的上翼缘焊接；

承重节点楼板预埋钢板与承重节点楼板预埋钢筋的一端垂直塞焊，承重节点楼板预埋钢筋的另一端与下节点钢梁的上翼缘焊接，浇筑下层混凝土楼板，此时下节点楼板预埋钢板与下节点楼板预埋钢筋、承重节点楼板预埋钢板与承重节点楼板预埋钢筋均位于下层混凝土楼板内；

第二步：上节点角钢的横向部分与上节点钢梁通过角焊缝连接，下节点角钢的横向部分与下节点楼板预埋钢板通过角焊缝连接；

第三步：承重螺栓的一端旋入牛腿预埋螺栓连接件内，吊装预制混凝土外挂墙板至指定安装位置，将下节点拉结螺栓的横向部分穿过下节点角钢竖向部分上预留的长圆孔，上节点拉结螺栓的横向部分穿过上节点角钢竖向部分上预留的长圆孔；

第四步：旋转承重螺栓，控制预制混凝土外挂墙板的标高值，待标高值符合设定，将承重螺栓的另一端搁置于承重节点楼板预埋钢板表面；

第五步：在上节点角钢的竖向部分两侧分别布设第一上节点钢垫板、第二上节点钢垫板，其中第一上节点钢垫板侧壁部分预先嵌入预制混凝土外挂墙板内，第一上节点钢垫板与上节点角钢的竖向部分之间、第二上节点钢垫板与上节点角钢的竖向部分之间分别设有第一上节点不锈钢滑移件、第二上节点不锈钢滑移件；

在下节点角钢的竖向部分两侧分别布设第一下节点钢垫板、第二下节点钢垫板，其中第一下节点钢垫板侧壁部分预先嵌入预制混凝土外挂墙板内，第一下节点钢垫板与下节点角钢的竖向部分之间、第二下节点钢垫板与下节点角钢的竖向部分之间分别设有第一下节点不锈钢滑移件、第二下节点不锈钢滑移件；

上节点拉结螺栓的横向部分套设上节点拉结螺母，旋转上节点拉结螺母实现上节点角钢与预制混凝土外挂墙板的固定；

下节点拉结螺栓的横向部分套设下节点拉结螺母，旋转下节点拉结螺母实现下节点角钢与预制混凝土外挂墙板的固定。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的预制混凝土外挂墙板可旋转，在地震或风荷载作用下可发生相对主体结构的旋转，适应主体结构的变形；

2、上节点结构与上节点钢梁的直接固定、下节点结构与下节点钢梁的间接固定这种连接形式为钢结构建筑中比较创新的做法，既可以稳固连接，同时简化了连接结构；

3、预制混凝土外挂墙板能够释放自身温度作用产生的节点内力，从而不产生附加的内力；

4、设置了四个节点拉结螺栓和两个承重螺栓，承重螺栓与下节点钢梁表面不连接，可实现预制混凝土外挂墙板的自由转动；

5、四个节点角钢的竖向部分中心位置开设长圆孔，且节点拉结螺栓的横向部分与长圆孔两端分别留有5mm距离，便于节点拉结螺栓在长圆孔内的上下移动，且能实现其在一定程度内的水平向移动；

6、长圆孔的设计可以通过控制长圆孔的孔径及长度来实现控制预制混凝土外挂墙板的转动量；

7、承重螺栓的设置，使得竖向标高可调控，便于现场施工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的整体结构示意图；

图2是本发明的优选实施例的下节点结构示意图；

图3是本发明的优选实施例的下节点角钢结构示意图，其中3a为主视图，3b为侧视图；

图4是本发明的优选实施例的上节点结构示意图；

图5是本发明的优选实施例的上节点角钢结构示意图，其中5a为主视图，5b为侧视图；

图6是本发明的优选实施例的承重节点牛腿结构整体示意图；

图7是本发明的优选实施例的承重节点牛腿结构部分结构示意图，其中7a为主视图，7b为侧视图；

图8是本发明的优选实施例的预埋连接结构示意图，其中8a为俯视图，8b为侧视图。

图中：1为预制混凝土外挂墙板，2为下节点角钢，3为下层混凝土楼板，4为下节点钢梁，5为下节点拉结螺栓，6为第一下节点钢垫板，7为第一下节点不锈钢滑移件，8为下节点拉结螺母，9为下节点楼板预埋钢板，10为下节点楼板预埋钢筋，11为上节点钢梁，12为第一上节点钢垫板，13为上节点角钢，14为上节点拉结螺母，15为第一上节点不锈钢滑移件，16为第二上节点钢垫板，17为上节点拉结螺栓，18为承重节点牛腿结构，19为牛腿预埋钢筋，20为牛腿预埋钢板，21为牛腿预埋螺栓连接件，22为承重螺栓，23为承重节点楼板预埋钢板，24为承重节点楼板预埋钢筋，25为第二下节点钢垫板，26为第二下节点不锈钢滑移件，27为第二上节点不锈钢滑移件。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图8所示，本发明包括以下特征部件：1为预制混凝土外挂墙板，2为下节点角钢，3为下层混凝土楼板，4为下节点钢梁，5为下节点拉结螺栓，6为第一下节点钢垫板，7为第一下节点不锈钢滑移件，8为下节点拉结螺母，9为下节点楼板预埋钢板，10为下节点楼板预埋钢筋，11为上节点钢梁，12为第一上节点钢垫板，13为上节点角钢，14为上节点拉结螺母，15为第一上节点不锈钢滑移件，16为第二上节点钢垫板，17为上节点拉结螺栓，18为承重节点牛腿结构，19为牛腿预埋钢筋，20为牛腿预埋钢板，21为牛腿预埋螺栓连接件，22为承重螺栓，23为承重节点楼板预埋钢板，24为承重节点楼板预埋钢筋，25为第二下节点钢垫板，26为第二下节点不锈钢滑移件，27为第二上节点不锈钢滑移件。

图1所示，本发明的一种钢结构中旋转式预制混凝土外挂墙板连接节点结构，包括预制混凝土外挂墙板，预制混凝土外挂墙板通过两组位于同一水平线的下节点结构、两组位于同一水平线的上节点结构与主体结构连接，下节点结构同时与预制混凝土外挂墙板、下节点钢梁固定连接，且下节点结构通过预埋连接结构与下节点钢梁固定；

上节点结构同时与预制混凝土外挂墙板、上节点钢梁固定连接；

两组下节点结构之间安装两组承重节点牛腿结构，且每组承重节点牛腿结构靠近对应侧的下节点结构；

实施例1：

图2所示，下节点结构包括L型的下节点拉结螺栓，其竖向部分预埋在预制混凝土外挂墙板内，其横向部分伸出预制混凝土外挂墙板，第一下节点钢垫板套设在下节点拉结螺栓的横向部分上，且第一下节点钢垫板部分嵌设在预制混凝土外挂墙板内，第一下节点不锈钢滑移件套设在下节点拉结螺栓的横向部分上，同时与第一下节点钢垫板贴合；下节点角钢呈L型，其竖向部分套设在下节点拉结螺栓的横向部分上，同时与第一下节点不锈钢滑移件贴合，下节点角钢的竖向部分与第一下节点不锈钢滑移件相反的一侧顺次布设第二下节点不锈钢滑移件、第二下节点钢垫板以及下节点拉结螺母，第二下节点不锈钢滑移件、第二下节点钢垫板以及下节点拉结螺母均套设在下节点拉结螺栓的横向部分上，旋转下节点拉结螺母实现紧固；

下节点角钢的横向部分通过预埋连接结构与下节点钢梁固定，图8可以解释预埋连接结构的结构组成；

前述的预埋连接结构包括埋设在下层混凝土楼板内的下节点楼板预埋钢板，其一侧与下节点结构焊接连接，其另一侧固定至少一根下节点楼板预埋钢筋，下节点楼板预埋钢筋同时与下节点钢梁的上翼缘焊接连接；

图3所示，在下节点角钢的竖向部分中心位置开设长圆孔，长圆孔的长边方向与预制混凝土外挂墙板平行，下节点拉结螺栓的横向部分穿过长圆孔中心，且下节点拉结螺栓的横向部分与长圆孔两端分别留有5mm距离。

下节点角钢的竖向部分中心位置开设长圆孔，且节点拉结螺栓的横向部分与长圆孔两端分别留有5mm距离，便于节点拉结螺栓在长圆孔内的上下移动，且能实现其在一定程度内的水平向移动。

实施例2：

图4所示，上节点结构包括L型的上节点拉结螺栓，其竖向部分预埋在预制混凝土外挂墙板内，其横向部分伸出预制混凝土外挂墙板，第一上节点钢垫板套设在上节点拉结螺栓的横向部分上，且第一上节点钢垫板部分嵌设在预制混凝土外挂墙板内，第一上节点不锈钢滑移件套设在上节点拉结螺栓的横向部分上，同时与第一上节点钢垫板贴合；上节点角钢呈L型，其竖向部分套设在上节点拉结螺栓的横向部分上，同时与第一上节点不锈钢滑移件贴合，上节点角钢的竖向部分与第一上节点不锈钢滑移件相反的一侧顺次布设第二上节点不锈钢滑移件、第二上节点钢垫板以及上节点拉结螺母，第二上节点不锈钢滑移件、第二上节点钢垫板以及上节点拉结螺母均套设在上节点拉结螺栓的横向部分上，旋转上节点拉结螺母实现紧固；

上节点角钢的横向部分与上节点钢梁焊接连接；

图5所示，在上节点角钢的竖向部分中心位置开设长圆孔，长圆孔的长边方向与预制混凝土外挂墙板平行，上节点拉结螺栓的横向部分穿过长圆孔中心，且上节点拉结螺栓的横向部分与长圆孔两端分别留有5mm距离；

上节点角钢的竖向部分中心位置开设长圆孔，且节点拉结螺栓的横向部分与长圆孔两端分别留有5mm距离，便于节点拉结螺栓在长圆孔内的上下移动，且能实现其在一定程度内的水平向移动。

实施例3：

图6所示，承重节点牛腿结构包括L型的牛腿预埋钢板，其直角开口朝向预制混凝土外挂墙板，牛腿预埋钢板的横向部分与下层混凝土楼板之间留有距离；在牛腿预埋钢板的横向部分、竖向部分分别固定牛腿预埋钢筋，牛腿预埋钢筋均插埋在预制混凝土外挂墙板牛腿内，实现牛腿预埋钢板与预制混凝土外挂墙板的固定连接；

图7所示，在预制混凝土外挂墙板内布设牛腿预埋钢板的部分安装牛腿预埋螺栓连接件，承重螺栓的一端旋入牛腿预埋螺栓连接件，其另一端抵住下层混凝土楼板；

在下层混凝土楼板内预埋承重节点楼板预埋钢板，承重螺栓的另一端抵住承重节点楼板预埋钢板的一侧，承重节点楼板预埋钢板的另一侧垂直塞焊至少一根承重节点楼板预埋钢筋，承重节点楼板预埋钢筋同时焊接在下节点钢梁的上翼缘，图8同样可以解释此连接结构；

承重螺栓与下节点钢梁表面不连接，可实现预制混凝土外挂墙板的自由转动；

同时承重螺栓的设置，使得竖向标高可调控，便于现场施工。

上述连接节点结构的施工方法，包括以下步骤：

第一步：将下节点楼板预埋钢板与下节点楼板预埋钢筋的一端垂直塞焊，下节点楼板预埋钢筋的另一端与下节点钢梁的上翼缘焊接；

承重节点楼板预埋钢板与承重节点楼板预埋钢筋的一端垂直塞焊，承重节点楼板预埋钢筋的另一端与下节点钢梁的上翼缘焊接，浇筑下层混凝土楼板，此时下节点楼板预埋钢板与下节点楼板预埋钢筋、承重节点楼板预埋钢板与承重节点楼板预埋钢筋均位于下层混凝土楼板内；

第二步：上节点角钢的横向部分与上节点钢梁通过角焊缝连接，下节点角钢的横向部分与下节点楼板预埋钢板通过角焊缝连接；

第三步：承重螺栓的一端旋入牛腿预埋螺栓连接件内，吊装预制混凝土外挂墙板至指定安装位置，将下节点拉结螺栓的横向部分穿过下节点角钢竖向部分上预留的长圆孔，上节点拉结螺栓的横向部分穿过上节点角钢竖向部分上预留的长圆孔；

第四步：旋转承重螺栓，控制预制混凝土外挂墙板的标高值，待标高值符合设定，将承重螺栓的另一端搁置于承重节点楼板预埋钢板表面；

第五步：在上节点角钢的竖向部分两侧分别布设第一上节点钢垫板、第二上节点钢垫板，其中第一上节点钢垫板侧壁部分预先嵌入预制混凝土外挂墙板内，第一上节点钢垫板与上节点角钢的竖向部分之间、第二上节点钢垫板与上节点角钢的竖向部分之间分别设有第一上节点不锈钢滑移件、第二上节点不锈钢滑移件；

在下节点角钢的竖向部分两侧分别布设第一下节点钢垫板、第二下节点钢垫板，其中第一下节点钢垫板侧壁部分预先嵌入预制混凝土外挂墙板内，第一下节点钢垫板与下节点角钢的竖向部分之间、第二下节点钢垫板与下节点角钢的竖向部分之间分别设有第一下节点不锈钢滑移件、第二下节点不锈钢滑移件；

上节点拉结螺栓的横向部分套设上节点拉结螺母，旋转上节点拉结螺母实现上节点角钢与预制混凝土外挂墙板的固定；

下节点拉结螺栓的横向部分套设下节点拉结螺母，旋转下节点拉结螺母实现下节点角钢与预制混凝土外挂墙板的固定。

本发明与传统做法相比，构造简单，传力明确，竖向标高可调控，便于现场施工；

分别设置了四个节点拉结螺栓和两个承重螺栓，承重螺栓仅承受竖向压力作用，当墙板旋转时可与主体结构脱开；

上下节点角钢的竖向部分设置有长圆孔，其孔径大于拉结螺栓10mm，拉结螺栓可在孔内上下移动，且能发生一定程度的水平向移动，保证墙板在地震或风荷载下能够转动，设计时可通过控制长圆孔的孔径及长度来控制预制混凝土外挂墙板的转动量。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。