一种装配式抗剪单元及使用该抗剪单元装配的墙体的制作方法

本发明涉及一种装配式抗剪单元及使用该抗剪单元装配的墙体，属于结构工程领域。

背景技术：

近年来，装配式钢结构建筑技术的发展得到中央、各级地方政府和社会各界的广泛关注。制约钢结构建筑装配化发展的主要技术瓶颈为：如何有效实现维护结构尤其是外墙结构的装配化，而且该外墙结构还应满足一定的承载强度要求尤其是抗剪要求。

传统的钢框架结构中，则主要通过设置支撑或局部布置剪力墙实现结构的整体抗剪。但由于外墙往往还需要开设不同规格的洞口，则给支撑的设置及剪力墙的布置带来了一定的难度。当前对于外墙结构装配化技术的研究还比较落后，对于抗剪单元的设置还未见装配式连接。因此，基于钢框架建筑装配化施工的需要和目前所存在的主要问题，需要进一步改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单、既满足承重和抗剪要求，又能与其它维护部件组合形成墙体的装配式抗剪单元。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种使用上述装配式抗剪单元装配的墙体。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种装配式抗剪单元，其特征在于：分为i型抗剪单元和ii型抗剪单元，其中i型抗剪单元包括：

第一框架，由第一上框架件、第一下框架件、第一左框架件、第一右框架件固定连接围成内部镂空的第一框架；

以第一框架对角线十字交叉设置的两个加劲件；

其中ii型抗剪单元包括：

第二框架，由第二上框架件、第二下框架件、第二左框架件、第二右框架件固定连接围成内部镂空的第二框架；

以第二框架对角线十字交叉设置的两个槽钢；

设于任意两相邻的槽钢之间的加强槽钢。

为了使i型抗剪单元的加劲件安装更加牢固，所述i型抗剪单元还包括第一支撑板，所述第一支撑板设于第一框架内部的镂空处，两个加劲件的背面均与第一支撑板相焊接。

同样的，为了使ii型抗剪单元的槽钢和加强槽钢安装更加牢固，所述ii型抗剪单元还包括第二支撑板，所述第二支撑板设于第二框架内部的镂空处，两个槽钢的背面和加强槽钢的背面均与第二支撑板相焊接。

作为改进，所述第一上框架件为中空的矩形钢质体，所述第一上框架件的前、后两侧壁上分别开设有多个一一对应的第一螺栓孔，所述第一上框架件的中空内部设有多对第一隔板，每对第一隔板分别设于第一螺栓孔的两侧，第一下框架件与第一上框架件的结构相同。通过第一螺栓孔实现该i型抗剪单元的装配，且在第一螺栓孔的两侧分别安装隔板，增加该i型抗剪单元安装的强度，防止i型抗剪单元变形。

在本方案中，所述第二上框架件为中空的矩形钢质体，所述第二上框架件的前、后两侧壁上分别开设有多个一一对应的第二螺栓孔，所述第二上框架件的中空内部设有多对第二隔板，每对第二隔板分别设于第二螺栓孔的两侧，第二下框架件与第二上框架件的结构相同。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种使用上述抗剪单元装配的墙体，其特征在于：包括由上框架梁、地框架梁、左框架柱、右框架柱固定连接围成的外框架以及设于外框架内部的墙体本体，所述上框架梁的两端分别与左框架柱和右框架柱的上端部相固定连接，所述地框架梁的两端分别与左框架柱和右框架柱的下端部相固定连接，其中墙体本体包括：

内框架，由下框架梁以及若干个墙架柱和墙架梁拼接而成，所述下框架梁位于上框架梁和地框架梁中部，且下框架梁的两端分别与左框架柱和右框架柱相固定连接，用于将外框架的内部分隔成上框架和下框架；所述墙架柱的上、下两端分别与上框架梁和下框架梁、或下框架梁和地框架梁相固定连接；所述墙架梁的两端分别连接在两根相邻的左框架柱与墙架柱、相邻的墙架柱与墙架柱、左框架柱与右框架柱、或两根相邻的墙架柱与右框架柱之间，用于将上框架和下框架的内部分隔成多个内框架；

所述下框架中由两相邻的墙架柱、下框架梁和地框架梁围成的内框架为镂空，上框架和下框架中的其余内框架由第一墙体填补组件或/和第二墙体填补组件填补铺设成墙体本体；其中第一墙体填补组件包括i型抗剪单元或/和ii型抗剪单元；

另外，维护层包括依次铺设在墙体两外侧的防水防渗层和面层。

作为改进，所述第一墙体填补组件还包括设置在i型抗剪单元或/和ii型抗剪单元一侧的隔音板；相邻的i型抗剪单元之间横向连接，且相邻的ii型抗剪单元之间也横向连接；

设置在i型抗剪单元或/和ii型抗剪单元另一侧的隔热板；

设置在隔音板外侧的第一维护板；

设置在隔热板外侧的第二维护板；

所述第二墙体填补组件包括：

内侧相互贴合的隔音板和隔热板；

设置在隔音板外侧的第一维护板；

设置在隔热板外侧的第二维护板。

在本方案中，所述i型抗剪单元的上、下端均通过l型第一连接件和l型第二连接件与内框架的上、下端相固定连接，所述l型第一连接件的竖向边上开设有与第一螺栓孔相配合的第三螺栓孔，所述l型第二连接件的横向边上开设有与内框架的上端或下端相螺栓连接的第四螺栓孔，且所述l型第二连接件的竖向边上也开设有与第一螺栓孔相配合的第五螺栓孔。

进一步的，所述ii型抗剪单元的上、下两端均通过l型第三连接件和l型第四连接件与上框架梁和下框架梁相固定连接，或与下框架梁和地框架梁相固定连接，所述ii型抗剪单元的两侧边分别与墙架柱相固定连接。

作为优选，所述l型第三连接件的竖向边上开设有与第二螺栓孔相配合的第六螺栓孔，所述l型第四连接件的横向边上开设有与上框架梁、下框架梁或地框架梁相螺栓连接的第七螺栓孔，且所述l型第四连接件的竖向边上也开设有与第二螺栓孔相配合的第八螺栓孔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：上述的i型抗剪单元和ii型抗剪单元均具有很好的抗剪能力和承重能力，两种抗剪单元全部采用螺栓连接，现场无需焊接施工，并可以根据实际施工需要进行灵活组装，因此施工简单，通过本发明中的抗剪单元能完全通过螺栓灵活地与结构主体(梁、柱构件)相连接，并配合使用预制的轻质墙板(如alc板)及其他相关功能材料成功实现集多功能一体的外墙结构的装配化施工。

附图说明

图1为本发明实施例中i型抗剪单元的结构示意图；

图2为本发明实施例中i型抗剪单元的正视图；

图3为本发明实施例中i型抗剪单元的第一上框架件的构架图；

图4为本发明实施例中ii型抗剪单元的结构示意图；

图5为本发明实施例中ii型抗剪单元的正视图；

图6为本发明实施例中ii型抗剪单元的第二上框架件的构架图；

图7为本发明实施例中第一种安装工况的墙体安装图；

图8为图7中的部分墙体安装示意图；

图9为图8中a-a截面示意图；

图10为图7中相邻的两i型抗剪单元的安装结构图；

图11为本发明实施例中第一连接件的结构示意图；

图12为本发明实施例中第二连接件的结构示意图；

图13为本发明实施例中第二种安装工况的墙体安装图；

图14为图13中的部分墙体安装示意图；

图15为图14中b-b截面示意图；

图16为本发明实施例中第三连接件的结构示意图；

图17为本发明实施例中第四连接件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种装配式抗剪单元，分为i型抗剪单元1和ii型抗剪单元2，其中如图1～3所示，i型抗剪单元包括

第一框架，由第一上框架件11、第一下框架件12、第一左框架件13、第一右框架件14固定连接围成内部镂空的第一框架；

第一支撑板15，设于第一框架内部的镂空处；

以第一框架对角线十字交叉设置的两个加劲件16，且两个加劲件16均与第一支撑板15的背面相焊接；

为了实现该i型抗剪单元1的装配且为了增加装配时的强度，第一上框架件11为中空的矩形钢质体，第一上框架件11的前、后两侧壁上分别开设有多个一一对应的第一螺栓孔18，第一上框架件11的中空内部设有多对第一隔板17，每对第一隔板17分别设于第一螺栓孔18的两侧，第一下框架件12与第一上框架件11的结构相同。

通过该第一螺栓孔18两侧的第一隔板17能增加该第一上框架件的强度，防止第一上框架件装配时因强度不够而引起变形。本实施例中，第一上框架件11和第一下框架件12的前、后两侧壁上均开设有两个第一螺栓孔17，第一左框架件13和第一右框架件14为u型槽钢。第一上框架件11、第一下框架件12、第一左框架件13、第一右框架件14之间通过焊缝相焊接而形成第一框架。

在本方案中，第一上框架件11和第一下框架件12为完全相同的两框架件，该第一上框架件11和第一下框架件12的制作过程为：在u形槽钢中分别插入4块第一隔板17，并通过两侧的对称角焊缝与槽钢的两侧焊接，然后将顶板与u形槽钢的顶端焊接形成中空的矩阵钢质体，在每对第一隔板17之间的槽钢段上两侧均开设第一螺栓孔18。其中，第一隔板17为加劲隔板。

其中如图4～6所示，ii型抗剪单元2包括

第二框架，由第二上框架件21、第二下框架件22、第二左框架件23、第二右框架件24固定连接围成内部镂空的第二框架；

第二支撑板25，设于第二框架内部的镂空处；

以第二框架对角线十字交叉设置的两个槽钢26，且两个槽钢26的背面均与第二支撑板25相焊接；

设于任意两相邻的槽钢26之间的加强槽钢27，且加强槽钢27的背面与第二支撑板25相焊接。本实施例中，加强槽钢27为四根，分别位于两相邻的槽钢26之间，且四根加强槽钢27均设于两相邻的槽钢26中部。

同样的，该ii型抗剪单元2的第二上框架件21为中空的矩形钢质体，第二上框架件21的两前、后侧边上分别开设有多个一一对应的第二螺栓孔29，第二上框架件21的中空内部设有多对第二隔板28，每对第二隔板28分别设于第二螺栓孔29的两侧，第二下框架件22与第二上框架件21的结构相同。本实施例中，第二上框架件21和第二下框架件22的前、后两侧壁上均开设有三个第二螺栓孔29，且前、后侧边上的第二螺栓孔29一一对应。第二上框架件21、第二下框架件22、第二左框架件23、第二右框架件24之间通过焊缝相焊接而形成第二框架。且第二上框架件21和第二下框架件22的制作过程与上述第一上框架件11和第一下框架件12的制作过程相同。

由于ii型抗剪单元2具有以第二框架对角线十字交叉设置的两个槽钢26以及设于任意两相邻的槽钢26之间的加强槽钢27，一方面，ii型抗剪单元2的槽钢26比i型抗剪单元1上十字交叉设置的两个加劲件16的受力面积更大，另一方面，ii型抗剪单元2的加强槽钢27能进一步保障该结构的稳定性，因此上述ii型抗剪单元2比i型抗剪单元1的结构更加稳固，能承受的力更大，从而i型抗剪单元1的结构简单，适合于承载能力小的墙体；ii型抗剪单元2更加适合于需要更大承载能力的墙体安装，在实际装配时，根据实际情况进行选择合适的抗剪单元进行装置，本实施例中以i型抗剪单元1和/或ii型抗剪单元2进行装配形成带有门洞的墙体为例进行说明。当然也可以装配成其他的满足不同需求的墙体。

一种使用上述抗剪单元装配的墙体，包括由上框架梁31、地框架梁32、左框架柱41、右框架柱42固定连接围成的外框架以及设于外框架内部的墙体本体，上框架梁31的两端分别与左框架柱41和右框架柱42的上端部相固定连接，地框架梁32的两端分别与左框架柱41和右框架柱42的下端部相固定连接，其中墙体本体包括：

内框架，由下框架梁33以及若干个墙架柱5和墙架梁6拼接而成，下框架梁33位于上框架梁31和地框架梁32中部，且下框架梁33的两端分别与左框架柱41和右框架柱42相固定连接，用于将外框架的内部分隔成上框架和下框架；墙架柱5的上、下两端分别与上框架梁31和下框架梁33、或下框架梁33和地框架梁32相固定连接；墙架梁6的两端分别连接在两根相邻的左框架柱41与墙架柱5、相邻的墙架柱5与墙架柱5、左框架柱41与右框架柱42、或两根相邻的墙架柱5与右框架柱42之间，用于将上框架和下框架的内部分隔成多个内框架；

下框架中由两相邻的墙架柱5、下框架梁33和地框架梁32围成的内框架为镂空，上框架和下框架中的其余内框架由第一墙体填补组件或/和第二墙体填补组件填补铺设成墙体本体，其中第一墙体填补组件包括i型抗剪单元1或/和ii型抗剪单元2；

另外，维护层包括依次铺设在墙体两外侧的防水防渗层和面层。

下框架中的镂空区域为门洞，该墙体无需在墙体上打洞及能形成安装门的框架，因此该装配式墙体特别适用于有开洞需求的外墙或内墙。只需在装配时将其中一个或多个内框架设置成镂空是为了解决现有的在外墙上开洞口的难题，例如：常见的在外墙开洞操作对应为在外墙上开设窗户；当然，如果不需要洞口时，可以将该内框架进行填补铺设成墙体。

其中，第一墙体填补组件还包括设置在i型抗剪单元1或/和ii型抗剪单元2一侧的隔音板；相邻的i型抗剪单元1之间横向连接，且相邻的ii型抗剪单元2之间也横向连接；

设置在i型抗剪单元1或/和ii型抗剪单元2另一侧的隔热板；

设置在隔音板外侧的第一维护板；

设置在隔热板外侧的第二维护板；

所述第二墙体填补组件包括：

内侧相互贴合的隔音板和隔热板；

设置在隔音板外侧的第一维护板；

设置在隔热板外侧的第二维护板。

本实施例中，i型抗剪单元1的上、下端均通过l型第一连接件7和l型第二连接件8与内框架的上、下端相固定连接，如图11和图12所示，l型第一连接件7的竖向边上开设有与第一螺栓孔18相配合的第三螺栓孔71，l型第二连接件8的横向边上开设有与内框架的上端或下端相螺栓连接的第四螺栓孔81，且l型第二连接件8的竖向边上也开设有与第一螺栓孔18相配合的第五螺栓孔82。

以i型抗剪单元1的上、下端分别安装在上框架梁31和墙架梁6上为例进行说明，其中对i型抗剪单元1的下端与墙架梁6相固定进行说明，如图8～10所示，在工厂生产时已完成将l型第一连接件7的横向边与墙架梁6的翼缘相焊接的工作，在装配时将l型第一连接件7的竖向边与i型抗剪单元1的第一下框架件12外侧相接触，且l型第一连接件7的竖向边上的第三螺栓孔71与i型抗剪单元1的第一下框架件12上开设的第一螺栓孔18相对；之后，将l型第二连接件8的横向边通过第四螺栓孔81与墙架梁6的翼缘相螺栓固定，使l型第二连接件8的竖向边与i型抗剪单元1的第一下框架件12的另一外侧相接触，且l型第二连接件8的竖向边上的第五螺栓孔82与i型抗剪单元1上另一外侧开设的第一螺栓孔18相对，从而最后通过螺栓穿过l型第一连接件7的第三螺栓孔71、i型抗剪单元1上一侧的第一螺栓孔18、i型抗剪单元1中空内部、i型抗剪单元1上另一侧的第一螺栓孔18和l型第二连接件8的第五螺栓孔82后进行螺纹固定从而将i型抗剪单元1的下端固定在墙架梁6上；同样的，以该方法将i型抗剪单元1的上端固定在上框架梁31上，并且该i型抗剪单元1的上、下端安装在其他内框架上、下两端的方法与该方法相同。本实施例中仅列举出了一种固定连接方式，当然，也可采用其他的固定连接方法。

ii型抗剪单元2的上、下两端均通过l型第三连接件9和l型第四连接件10与上框架梁31和下框架梁33相固定连接，或与下框架梁33和地框架梁32相固定连接，ii型抗剪单元2的两侧边分别与墙架柱5相固定连接，如图16～17所示，l型第三连接件9的竖向边上开设有与第二螺栓孔29相配合的第六螺栓孔91，l型第四连接件10的横向边上开设有与上框架梁31、下框架梁33或地框架梁32相螺栓连接的第七螺栓孔102，且l型第四连接件10的竖向边上也开设有与第二螺栓孔29相配合的第八螺栓孔101。同样的，ii型抗剪单元2固定连接的方法与i型抗剪单元1的方法相同，如图14～15所示。本实施例中，第六螺栓孔91、第七螺栓孔102和第八螺栓孔101均为三个。

使用上述抗剪单元装配成带有门洞的墙体的具体步骤为：

步骤1、由上框架梁31、地框架梁32及位于左右两侧的左框架柱41和右框架柱42装配而成的矩形外框架，上框架梁31的两端分别与左框架柱41和右框架柱42的上端部相固定连接，地框架梁32的两端分别与左框架柱41和右框架柱42的下端部相固定连接；

步骤2、将下框架梁33设于上框架梁31和地框架梁32中部，且下框架梁33的两端分别与左框架柱41和右框架柱42相固定连接，用于将外框架的内部分隔成上框架和下框架；

步骤3、为了更好说明使用该装配式抗剪单元进行装配的过程，以如图7和图13所示的带有门洞的墙体的装配为例进行描述，图7和如图13为两种不同的安装工况；其中两种安装工况的下框架均相同，结构为：在下框架梁中设置两根墙架柱5，墙架柱5的上、下两端分别与下框架梁33和地框架梁32相固定连接，且在下框架内设置两根墙架梁6，两根墙架梁6分别固定连接在相邻的左框架柱41与墙架柱5之间以及相邻的墙架柱5与右框架柱42之间，在下框架中由两相邻的墙架柱5、下框架梁33和地框架梁32围成的内框架设为镂空，该镂空区域对应为门洞；

在如图7所示的上框架中包括一根墙架梁6，该墙架梁6的两端分别与左框架柱41和右框架柱42相固定连接，将上框架分成上、下两部分；将上框架中的上、下两部分均有四个i型抗剪单元1横向连接进行填补；下框架的内框架均由一个i型抗剪单元1进行填补，该安装工况中所有内框架均由i型抗剪单元1填补，具体填补方法参考上述的i型抗剪单元的安装方法；

在如图13所示的上框架中包括两根墙架梁6和两根墙架柱5，两根墙架柱5的上、下端分别与上框架梁31和下框架梁33相固定连接，两根墙架梁6分别固定连接在左框架柱41与墙架柱5之间相邻的墙架柱5与右框架柱42之间，其中上框架中设有一个ii型抗剪单元2，该ii型抗剪单元2的上、下两端分别与上框架梁31和下框架梁33相固定连接，且该ii型抗剪单元2的左、右两端均与墙架柱5相固定连接；其余内框架由i型抗剪单元1填补，因此该安装工况中内框架由ii型抗剪单元2或i型抗剪单元1填补，具体填补方法参考上述的i型抗剪单元的安装方法。

以上仅列举出两种安装工况，还可以为其他安装工况，上述i型抗剪单元1具有结构简单、成本低的特性，但该抗剪单元承载力不强；ii型抗剪单元的承载力强，但ii型抗剪单元的结构复杂、成本高，在实际安装时可根据实际情况综合考虑i型抗剪单元和ii型抗剪单元的优点进行安装，例如：对装配承载力强的墙体时，则通过ii型抗剪单元进行装配，在承载力不强的墙体时，则通过i型抗剪单元进行装配，还可根据实际情况组合装配，以上装配均属于本发明保护的范围。

第一连接件和第三连接件在工厂完成焊接，在施工现场时抗剪单元全部采用螺栓实现装配，现场无需焊接施工，因此施工简单，且不同抗剪单元可以根据设计需要进行灵活组装，既满足承载强度要求又满足抗剪要求，另外该类抗剪单元可以与墙体的防护材料及其它功能材料等组合应用，实现一体化施工，具有很好的实际应用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。