功能区分型预制装配墙体的制作方法

本发明涉及的是装配式房屋领域的技术，特别是一种功能区分型预制装配墙体。

背景技术：

目前常用的房屋墙体有砖砌墙体、砌块墙体、轻质混凝土预制墙体、轻钢龙骨组合墙体、钢筋混凝土剪力墙等。砖砌墙体具有悠久的应用历史，但需要较高的人工成本，同时施工效率不够高。砌块墙体能显著提高施工效率、降低人工费用，但和砖砌墙体一样需要相当多的湿作业。轻钢龙骨组合墙体虽然施工比较方便、效率高，但在隔音、防火、抗吊挂等性能方面存在一定的短板。

在目前国家大力推进装配式建筑的背景下，能整体制造的轻质混凝土预制墙体、钢筋混凝土剪力墙等获得了越来越广泛的应用，新技术也不断涌现，例如“一种预制墙板”（cn110409659a）、“一种超低能耗混凝土装配式预制墙板及该墙板的生产方法”（cn110397234a）、“预制墙板及其制备方法”（cn110156491a）、“一种发泡瓷粉复合轻质墙板及其生产工艺”（cn110256106a）等。但这类墙体强调整体预制、减少现场施工作业，造成体量普遍较大，虽然所用材料相对轻质，但总体积和总重量仍较大，给运输、安装带来一些困难，也增加了成本，影响到实际应用时的技术经济效果。为此，还需要考虑更加便于预制装配的房屋墙体形式，在墙体的分解性、组装便利性、成品整体性、使用功能性等方面达到更好的平衡。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种功能区分型预制装配墙体。

本功能区分型预制装配墙体，单层墙体由悬臂式预制构件模块、轻质混凝土墙板模块、辅助连接模块组成，其中悬臂式预制构件模块之间通过内置的连接件连接组成墙体的承重结构，轻质混凝土墙板模块和悬臂式预制构件模块通过内置的预埋件及辅助连接模块拼接组成完整的单层墙体，然后通过多层墙体竖向连接模式将各层墙体连接起来。

所述的悬臂式预制构件模块，包括四类悬臂式预制构件：标准h形构件、拐角l形构件、t形构件、十字形构件。拐角l形构件布置于房屋外墙的拐角处，t形构件和十字形构件布置于双向墙体的交叉处，标准h形构件布置于其余墙体部分。

所述的标准h形构件，包括一个竖直布置的竖柱和四个水平外伸梁，四个水平外伸梁分别在竖柱上下部的两侧向外悬臂伸出，水平外伸梁和竖柱的截面形状均为矩形，组成材料为钢筋混凝土，内部均有纵筋和箍筋组成的钢筋笼。水平外伸梁内部除钢筋外均被混凝土填充，竖柱内部的钢筋笼之内为空心结构，上部水平外伸梁靠近外伸端部位的底面、下部水平外伸梁靠近外伸端部位的顶面各设置有一个带孔预埋件，同时在四个水平外伸梁的外端面分别预埋一个连接件。

所述的拐角l形构件，包括一个竖直布置的竖柱和两个水平布置的l形梁，两个l形梁分别在竖柱的顶部和底部布置，拐角的中心与竖柱的中心位置在水平投影上重合。l形梁和竖柱的截面形状均为矩形，组成材料为钢筋混凝土，内部均有纵筋和箍筋组成的钢筋笼，l形梁内部除钢筋外均被混凝土填充，竖柱内部的钢筋笼之内为空心结构。上部l形梁靠两个外伸端部位的底面、下部l形梁靠两个外伸端部位的顶面各设置有一个带孔预埋件。同时在各l形梁的两个外端面分别预埋一个连接件。

所述的t形构件，包括一个竖直布置的竖柱和两个水平布置的t形梁，两个t形梁分别在竖柱的顶部和底部布置，t形拐角的中心与竖柱的中心位置在水平投影上重合。t形梁和竖柱的截面形状均为矩形，组成材料为钢筋混凝土，内部均有纵筋和箍筋组成的钢筋笼，t形梁内部除钢筋外均被混凝土填充，竖柱内部的钢筋笼之内为空心结构。上部t形梁靠三个外伸端部位的底面、下部t形梁靠三个外伸端部位的顶面各设置有一个带孔预埋件。同时在各t形梁的三个外端面分别预埋一个连接件。

所述的十字形构件，包括一个竖直布置的竖柱和两个水平布置的十字形梁，两个十字形梁分别在竖柱的顶部和底部布置，十字形交叉处的中心与竖柱的中心位置在水平投影上重合。十字形梁和竖柱的截面形状均为矩形，组成材料为钢筋混凝土，内部均有纵筋和箍筋组成的钢筋笼，十字梁内部除钢筋外均被混凝土填充，竖柱内部的钢筋笼之内为空心结构。上部十字形梁靠四个外伸端部位的底面、下部十字形梁靠四个外伸端部位的顶面各设置有一个带孔预埋件。同时在各十字形梁的四个外端面分别预埋一个连接件。

所述的带孔预埋件，为矩形钢板，长边方向的一端内嵌于水平梁体内，内嵌部分沿板厚方向的混凝土保护层厚度为20mm~40mm。长边方向的另一端垂直伸出梁体50mm~100mm（上部水平梁体底面的钢板向下伸出，下部水平梁体顶面的钢板向上伸出），伸出部分内含一个狭长孔。

所述的连接件，为一块紧贴在水平梁外端面布置的钢板，平面内的两个边长分别比梁外端面的对应边长小60mm~80mm，钢板的内表面有伸向水平梁内部的锚固筋，锚固筋与钢筋笼绑扎在一起。

所述的轻质混凝土墙板模块，包括三类轻质混凝土墙板：实心墙板、带窗洞墙板、带门洞墙板。每个墙板内都布置有两个分别靠近左右边缘的竖直钢筋笼和若干个水平钢筋笼，钢筋笼由纵筋和箍筋组成。竖直钢筋笼之间布置有若干拉结筋。墙板的其余部分填充加气混凝土或轻骨料混凝土，胶凝材料可以为水泥或石膏。

所述的实心墙板，包含两个水平钢筋笼，分别靠近墙板的顶部和底部布置，水平钢筋笼之间布置有若干拉结筋。同时在每个水平钢筋笼上连接有两个带杆预埋件，用来与带孔预埋件相连接。墙板在四个带杆预埋件的位置形成凹陷，让带杆预埋件的外表面露出。

所述的带窗洞墙板，在靠近墙板顶部和底部的位置各布置一个水平钢筋笼，每个水平钢筋笼上连接有两个带杆预埋件，用来与带孔预埋件相连接。墙板在四个带杆预埋件的位置形成凹陷，让带杆预埋件的外表面露出。窗洞的左边缘距离墙板左侧竖直钢筋笼的右边缘20mm~40mm，右边缘距离墙板右侧竖直钢筋笼的左边缘20mm~40mm，上边缘距离墙板顶部水平钢筋笼的下边缘20mm~40mm。另外在窗洞的下边缘向下20mm~40mm处布置一个不含带杆预埋件的水平钢筋笼,该水平钢筋笼与墙板底部水平钢筋笼之间布置有若干拉结筋。

所述的带门洞墙板，在靠近墙板顶部和底部的位置各布置一个水平钢筋笼，每个水平钢筋笼上连接有两个带杆预埋件，用来与带孔预埋件相连接。墙板在四个带杆预埋件的位置形成凹陷，让带杆预埋件的外表面露出。门洞的左边缘距离墙板左侧竖向钢筋笼的右边缘20mm~40mm，右边缘距离墙板右侧竖向钢筋笼的左边缘20mm~40mm，下边缘距离墙板底部水平钢筋笼的上边缘20mm~40mm。另外在门洞上边缘向上20mm~40mm处增加布置一个不含带杆预埋件的水平钢筋笼,该水平钢筋笼与墙板顶部水平钢筋笼之间布置有若干拉结筋。

所述的带杆预埋件，为一块平面方向与墙板平面方向平行的钢板，钢板外表面相对墙板的外表面凹入50mm~100mm，内表面与墙板内的水平钢筋笼连接在一起，同时在钢板外表面上垂直焊接一个螺杆，螺杆断面的竖向、水平中轴线分别与带孔预埋件中狭长孔的竖向、水平中轴线重合，且螺杆直径等于带孔预埋件中狭长孔的短边长度，螺杆的长度为20mm~70mm。

所述的辅助连接模块，包括螺母、填实材料、柔性密封胶。待带杆预埋件的螺杆穿过带孔预埋件中的狭长孔后，将螺母拧上螺杆并旋转到底，实现带杆预埋件与带孔预埋件的连接。然后在各墙板的四个凹陷部位灌注由混凝土或砂浆组成的填实材料进行填实，使墙板的整个外表面达到平齐。同时在各墙板四个侧面与悬臂式预制构件模块内壁之间的缝隙内填充柔性密封胶。

对于具体的房屋项目，可根据建筑设计情况，将全部墙体分解为若干个悬臂式预制构件和轻质混凝土墙板，在工厂内进行预制加工。完毕后到工地现场进行装配式施工，将拐角l形构件布置于房屋外墙的拐角处，t形构件布置于外墙与内墙的连接处，十字形构件布置于双向内墙的连接处，标准h形构件布置于其余墙体部分，相邻的各悬臂式预制构件贴合在一起，水平梁的端部截面对齐后可将钢板连接件从侧面焊接在一起，即形成了整层墙体的承重骨架。然后将各轻质混凝土墙板模块放入各悬臂式预制构件之间的空隙内，墙板中的带杆预埋件与悬臂式预制构件中的带孔预埋件位置对应，带杆预埋件中的螺杆将穿过带孔预埋件的狭长孔，然后将螺母拧上螺杆并拧紧至紧贴到螺杆底部，实现带孔预埋件与带杆预埋件的连接，即实现了悬臂式预制构件与轻质混凝土墙板模块的连接，然后将各带杆预埋件处的凹陷用填实材料（混凝土或砂浆）填充密实，同时将各轻质混凝土墙板模块的侧面与各悬臂式预制构件之间的缝隙用柔性密封胶填实，房屋的本层墙体即全部成型。

所述的多层墙体竖向连接模式，包括以下步骤：第一步，在房屋首层墙体成型完毕后，进行二层楼盖的施工，在施工过程中要留出与各悬臂式预制构件的竖柱空心部分的投影位置一样、尺寸相同的孔洞，待楼盖施工完毕后吊装第二层墙体的各悬臂式预制构件，注意使上下层各悬臂式预制构件的竖柱空心部分上下对齐，同时在上层墙体各悬臂式预制构件的底面与楼盖之间涂覆一层砌筑砂浆；第二步，将第二层墙体的各悬臂式预制构件之间进行连接，并与各轻质混凝土墙板模块连接完毕，形成完整的第二层墙体；第三步，如果房屋还有第三层，重复以上步骤即可，直到形成完整的顶层墙体；第四步，进行房顶屋盖的施工，在施工过程中也要留出与各悬臂式预制构件的竖柱空心部分的投影位置一样、尺寸相同的孔洞；第五步，将外部尺寸小于空心部分尺寸的空心薄壁钢管竖向贯穿房顶屋盖的各个孔洞和相应下部各层墙体的空心竖柱，并将各空心薄壁钢管外壁与竖柱空心部分内壁之间的空隙用膨胀混凝土填充密实。

所述的空心薄壁钢管，两端截面为封闭状态，底部截面与底层悬臂式预制构件的底面平齐，顶部截面与房顶屋盖的结构部分的顶面平齐。如果中间需要拼接，应让拼接处位于楼层的高度中间位置附近。

根据本功能区分型预制装配墙体的构件设计和布置方式可知：（1）本墙体的功能区分明确：悬臂式预制构件模块为墙体的承重部分，由钢筋混凝土制成，承载能力强，可用于单、多层房屋，无需另外设置承重柱；轻质混凝土墙板模块为墙体的非承重部分，起到围护、分割、隔离的作用，同时可提供良好的保温隔热功能，满足“绿色建筑”的要求。因此，本墙体的适用性很强；（2）墙体承重部分的传力机制明确，悬臂式预制构件的水平梁为楼盖（屋盖）和轻质混凝土墙板提供直接支承，主要内力为弯矩和剪力，可根据最不利内力进行所需截面积、纵筋和箍筋的设计。悬臂式预制构件的竖柱部分为水平梁提供支承，同时承受风荷载、地震作用等，主要内力为轴力、弯矩、剪力，也可根据最不利内力进行所需截面积、纵筋和箍筋的计算；（3）各悬臂式预制构件之间的焊接连接处可近似认为是铰接，但实际具有一定的刚性，使得水平梁和竖柱内的实际内力小于设计值，给承载能力提供了相当大的富余量，保证了较大的安全储备；（4）通过多层墙体竖向连接模式的设计，上下各层墙体的承重部分之间实现了有效的连接，同时与各层楼盖、顶层屋盖实现了很好的整体性，使得房屋的空间工作性能、整体抗震性能很好。

本发明的主要有益效果还包括：（1）底层悬臂式预制构件的底部水平梁也可作为基础梁使用，不需再另外进行墙体基础部分的设计和施工。同时，连接后的基础梁具有良好的整体性，抗不均匀沉降的能力强；（2）通过四类悬臂式预制构件模块、三类墙板模块的划分，可以适应各种户型设计，满足多样化需求。同时，构件本身易于标准化，便于实现大批量生产，降低模具成本、钢筋笼加工成本等生产成本；（3）各悬臂式预制构件、轻质混凝土墙板模块的体积和重量不太大，便于运输和安装；（4）各悬臂式预制构件之间不需要刚性连接，对钢板焊接连接的质量要求不十分严格，对实际施工质量的适应性强；（5）本墙体属于预制装配式结构，符合目前国家城乡建设领域的政策导向。

附图说明

附图1为悬臂式预制构件模块中的标准h形构件的示意图。

附图2为悬臂式预制构件模块中的拐角l形构件的示意图。

附图3为悬臂式预制构件模块中的t形构件的示意图。

附图4为悬臂式预制构件模块中的十字形构件的示意图。

附图5为相邻悬臂式预制构件（以标准h形构件为例）之间通过连接件连接的示意图。

附图6为相邻悬臂式预制构件连接成整层墙体的示意图。

附图7为轻质混凝土墙板模块中的实心墙板的示意图。

附图8为轻质混凝土墙板模块中的带窗洞墙板的示意图。

附图9为轻质混凝土墙板模块中的带门洞墙板的示意图。

附图10为相邻层墙体承重部分的竖向连接（以标准h形构件的部位为例、忽略轻质混凝土墙板模块）示意图。

图中，1为拐角l形构件；2为t形构件；3为十字形构件；4为标准h形构件；5为带窗洞墙板；6为带门洞墙板；7为实心墙板；8为标准h形构件上的水平外伸梁；9为拐角l形构件上的l形梁；10为t形构件上的t形梁；11为十字形构件上的十字形梁；12为悬臂式预制构件上的空心竖柱；13为空心竖柱的空心部分；14为带孔预埋件；15为狭长孔；16为连接件；17为带杆预埋件；18为螺杆；19为楼盖；20为房顶屋盖；21为空心薄壁钢管；22为膨胀混凝土。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

首先根据待建房屋的建筑设计方案，确定所需拐角l形构件1、t形构件2、十字形构件3的数量（在房屋外墙的拐角处布置拐角l形构件，在双向墙体的交叉处布置t形构件或十字形构件），然后对于直线墙体部分适当划分成若干个标准h形构件4，同时根据房屋中门、窗的数量，分别确定带窗洞墙板5和带门洞墙板6的数量，进而可确定其余部位所需的实心墙板7的数量。

然后根据房屋楼盖的设计类型，确定传递到各悬臂式预制构件上的荷载大小与作用位置，同时确定各悬臂式预制构件上的风荷载和地震作用，预估构件尺寸和所用混凝土的强度等级后确定自重荷载，之后计算得到各悬臂式预制构件上各个水平外伸梁8、l形梁9、t形梁10、十字形梁11与空心竖柱12的内力设计值，根据弯矩和剪力设计值分别确定各个水平外伸梁8、l形梁9、t形梁10、十字形梁11内的纵筋和箍筋配置，根据弯矩、轴力、剪力设计值、保护层厚度要求确定各个空心竖柱12内的空心部分13尺寸、纵筋配置，箍筋配置。

在预制构件厂内进行各拐角l形构件1、t形构件2、十字形构件3、标准h形构件4的加工。除加工好各水平梁和空心竖柱部分的钢筋笼、留好空心构造之外，在浇筑混凝土之前还需要注意：（1）在各个上部水平梁体的底面、各个下部水平梁体的顶面设置一个带孔预埋件14（靠近外伸端）。带孔预埋件14为矩形钢板，长边方向的一端内嵌于水平梁体内，长边方向的另一端伸出梁体50mm~100mm（上部水平梁体底面的钢板向下伸出，下部水平梁体顶面的钢板向上伸出），伸出部分的钢板包含一个狭长孔15。内嵌部分钢板沿厚度方向的保护层厚度为20mm~40mm。（2）在各标准h形构件四个水平外伸梁的外端面、各拐角l形构件中l形梁的两个外端面、各t形构件中t形梁的三个外端面、各十字形构件中十字形梁的四个外端面，都预埋一个连接件16。连接件16为紧贴在水平梁外端面的矩形钢板，两个方向的边长分别比梁外端面的对应边长小60mm~80mm，钢板内表面有伸向水平梁内部的锚固筋，锚固筋与钢筋笼绑扎在一起。

然后进行实心墙板7、带窗洞墙板5、带门洞墙板6的加工。各墙板的外部尺寸等于设计位置处所在悬臂式预制构件围合的内部尺寸。为了保证墙板具备一定的抗弯、抗剪、抗压等力学性能，各墙板内都包含由纵筋、箍筋组成的水平钢筋笼和竖直钢筋笼：（1）对于实心墙板7，在靠近墙板左右边缘处分别布置一个竖直钢筋笼，另外分别在靠近墙板顶部和底部处布置一个水平钢筋笼，钢筋笼外侧距离墙板的顶表面和底表面的距离可为100mm~200mm。水平钢筋笼和竖直钢筋笼之间布置有若干根拉结筋；（2）对于带窗洞墙板5，在靠近墙板左右边缘处分别布置一个竖直钢筋笼，在靠近墙板顶部和底部处各布置一个水平钢筋笼，钢筋笼外侧距离墙板的顶表面和底表面的距离可为100mm~200mm。窗洞的左边缘距离墙板左侧竖直钢筋笼的右边缘20mm~40mm，右边缘距离墙板右侧竖直钢筋笼的左边缘20mm~40mm，上边缘距离墙板顶部水平钢筋笼的下边缘20mm~40mm。另外在窗洞的下边缘向下20mm~40mm处增设一个水平钢筋笼。两竖直钢筋笼之间布置有若干根拉结筋，窗洞下方的水平钢筋笼与墙板底部水平钢筋笼之间也布置有若干根拉结筋；（3）对于带门洞墙板6，在靠近墙板左右边缘处分别布置一个竖直钢筋笼，在靠近墙板顶部和底部处各布置一个水平钢筋笼，钢筋笼外侧距离墙板的顶表面和底表面的距离可为100mm~200mm。门洞的左边缘距离墙板左侧竖向钢筋笼的右边缘20mm~40mm，右边缘距离墙板右侧竖向钢筋笼的左边缘20mm~40mm，下边缘距离墙板底部水平钢筋笼的上边缘20mm~40mm。另外在门洞上边缘向上20mm~40mm处增设一个水平钢筋笼。两竖直钢筋笼之间布置有若干根拉结筋，门洞上方的水平钢筋笼与墙板顶部水平钢筋笼之间也布置有若干根拉结筋。

考虑到和悬臂式预制构件进行连接的需要，还需要布置与带孔预埋件14相连接的带杆预埋件17。带杆预埋件17是一块平面方向与墙板平面方向平行的钢板，位置与相邻悬臂式预制构件上带孔预埋件14的位置相对应，外表面相对墙板的外表面凹入50mm~100mm，内表面与墙板内的钢筋笼（一般为靠近墙板顶部和底部位置的水平钢筋笼）连接在一起。带杆预埋件17的外表面上垂直焊接有螺杆18，螺杆18的竖向、水平中轴线分别与带孔预埋件14中狭长孔15的竖向、水平中轴线重合，且螺杆18的直径等于狭长孔15的短边长度。螺杆18的长度一般为20mm~70mm，要保证螺杆18的端部到墙板表面有20mm~30mm的距离。一般来说，每个墙板上需要布置四个带杆预埋件17。

墙板内除了钢筋笼的部分外，都填充砂加气混凝土或聚苯颗粒作为骨料的轻质混凝土。但要在带杆预埋件17的相应位置处形成凹陷，让带杆预埋件17的钢板外表面和螺杆18露出，以方便和带孔预埋件14的连接。

以上各构件加工完毕后，即可到工地现场进行装配式施工。首先，根据房屋的户型设计，将相邻的各悬臂式预制构件贴合在一起，相邻水平外伸梁8、l形梁9、t形梁10、十字形梁11的外端面对齐，然后将贴在一起的两块钢板连接件16从侧面焊接在一起，即可形成整层墙体的承重骨架。

然后将各轻质混凝土墙板模块放入各悬臂式预制构件之间的空隙内，墙板中的带杆预埋件17与悬臂式预制构件中的带孔预埋件14位置对应，带杆预埋件17中的螺杆18将穿过带孔预埋件14的狭长孔15，然后将螺母拧上螺杆18并拧紧，实现带孔预埋件14与带杆预埋件17的连接，即实现了悬臂式预制构件与轻质混凝土墙板模块的连接。之后将各带杆预埋件17处的墙板凹陷用混凝土或砂浆填实，同时在各墙板的四个侧面与悬臂式预制构件模块内壁之间的缝隙内填充柔性密封胶，房屋单层的墙体即全部成型。

如果房屋为多层结构，则下一步进行楼盖19的施工，在施工过程中要留出与各悬臂式预制构件的竖柱空心部分13的投影位置一样、尺寸相同的孔洞。该孔洞可以在施工过程中进行预留，也可以在楼盖19施工完成后进行机械钻孔得到。

待楼盖19施工完毕后吊装第二层墙体的各悬臂式预制构件，注意使上下层各悬臂式预制构件的竖柱空心部分13上下对齐，同时在上层墙体各悬臂式预制构件的底面与楼盖19之间涂覆一层厚约10mm的砌筑砂浆。随后将第二层墙体的各悬臂式预制构件之间进行连接，并与各轻质混凝土墙板模块连接完毕，形成完整的第二层墙体。如果房屋还有第三层，重复以上步骤即可，直到形成完整的顶层墙体。

之后进行房顶屋盖20的施工，在施工过程中也要留出与各悬臂式预制构件的竖柱空心部分13的投影位置一样、尺寸相同的孔洞。然后将外部尺寸小于空心部分13尺寸、两端截面为封闭状态的空心薄壁钢管21竖向贯穿房顶屋盖20的各个孔洞和相应下部各层墙体的空心竖柱12，最后将各空心薄壁钢管21外壁与竖柱空心部分13内壁之间的空隙用膨胀混凝土22填充密实。

注意1：空心薄壁钢管21的底部截面应与底层悬臂式预制构件的底面平齐，顶部截面应与房顶屋盖20的结构部分的顶面平齐。

注意2：如果单根空心薄壁钢管21的长度不够、需要进行两根之间的拼接的话，应让拼接处位于楼层的高度中间位置附近。