CN105297954A - 带有减震节点的钢框架建筑墙体及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有减震节点的钢框架建筑墙体及其施工方法，所述带有减震节点的钢框架建筑墙体包括墙板、钢框架梁和减震节点，减震节点包括上节点和下节点；上节点包括Z型钢板，Z型钢板的一端开有第一圆孔，另一端沿着Z型钢板的宽度方向开有长圆孔，第一螺栓穿过第一圆孔与钢框架梁的上表面连接，第二螺栓穿过长圆孔与墙板的上端面连接；下节点包括钢支托，钢支托连接在钢框架梁的上表面上，钢支托上开有第二圆孔，第三螺栓穿过第二圆孔与墙板的下端面连接，第三螺栓上套有弹簧。与现有技术相比，本发明的带有减震节点的钢框架建筑墙体减震效果好，减少了地震后的经济损失，并且能够快速修复。

Description

带有减震节点的钢框架建筑墙体及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，特别是指一种带有减震节点的钢框架建筑墙体及其施工方法。

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。

在钢框架建筑新型非结构墙体围护体系(围护体系是指建筑及房间各面的围挡物，如门、窗、墙等，能够有效地抵御不利环境的影响)中，墙板与钢框架梁的连接节点是控制墙板抗震性能的关键因素。现有技术通常采用刚性连接节点，墙板对钢框架梁的刚度与承载力贡献较大，一方面会增加结构的整体刚度，改变结构体系的刚度和承载力分布，可能对结构抗震产生不利影响；另一方面也容易使墙板先于钢框架梁破坏，造成经济损失。

发明内容

本发明提供一种带有减震节点的钢框架建筑墙体及其施工方法，该钢框架建筑减震效果好，减少了地震后的经济损失，并且能够快速修复。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种带有减震节点的钢框架建筑墙体，包括墙板和钢框架梁，还包括减震节点，所述减震节点包括上节点和下节点；

所述上节点包括Z型钢板，所述Z型钢板的一端开有第一圆孔，另一端沿着Z型钢板的宽度方向开有长圆孔，第一螺栓穿过所述第一圆孔与所述钢框架梁的上表面连接，第二螺栓穿过所述长圆孔与所述墙板的上端面连接；

所述下节点包括钢支托，所述钢支托连接在所述钢框架梁的上表面上，所述钢支托上开有第二圆孔，第三螺栓穿过所述第二圆孔与所述墙板的下端面连接，所述第三螺栓上套有弹簧。

进一步的，所述墙板内设置有第一预埋件和第二预埋件，所述第一预埋件和第二预埋件均包括带有内螺纹的套筒，所述第二螺栓穿过所述长圆孔与所述第一预埋件的套筒连接，所述第三螺栓穿过所述第二圆孔与所述第二预埋件的套筒连接。

进一步的，所述第一预埋件和第二预埋件均还包括底板，所述套筒设置在所述底板上，所述底板上还设置有多个锚筋。

进一步的，所述钢支托包括2块支撑板和位于2块支撑板上的平板，所述支撑板设置在所述钢框架梁的上表面上，所述支撑板的底部设置有加劲肋，所述第二圆孔设置在所述平板上；所述墙板的下端面上设置有与所述钢支托匹配的凹槽。

进一步的，所述第三螺栓上连接有螺母，所述螺母位于所述第三螺栓的末端并紧靠在所述墙板的下端面，所述弹簧数量为2个，分别位于所述平板的两侧。

进一步的，所述第一螺栓为高强螺栓，所述第二螺栓和第三螺栓均为C级螺栓，所述Z型钢板材质为不锈钢，所述钢支托的材质为Q345B钢材。

进一步的，所述Z型钢板的长度为300-350mm，宽度为100-200mm，转角为50-70°；所述钢支托的高度为100-150mm，宽度为100-110mm，所述加劲肋的宽度为26-33mm，高度为58-64mm；所述弹簧的刚度为120-130kg/mm，自由长度为54-65mm。

进一步的，所述墙板内设置有保温层，所述墙板的宽度为1500-3000mm，高度为2500-3600mm，厚度为150-200mm，所述保温层厚度为50-100mm。

一种上述任一的带有减震节点的钢框架建筑墙体的施工方法，包括：

安装钢框架梁；

将墙板起吊至相应位置；

将所述弹簧套在所述第三螺栓上，并使用第三螺栓将所述钢支托与所述墙板连接；

使用所述第一螺栓将所述Z型钢板与所述钢框架梁连接，使用所述第二螺栓将所述Z型钢板与所述墙板连接。

进一步的，所述第一螺栓对所述钢框架梁施加有一定的预应力。

本发明具有以下有益效果：

在水平地震作用下，上节点中的长圆孔可以允许Z型钢板绕着第一螺栓转动，下节点中的第三螺栓为摆钟结构，可以允许第三螺栓以第二圆孔为中心沿着墙板面内方向的摆动(第二圆孔直径应大于第三螺栓的直径)，上节点和下节点配合，共同使得墙板能够实现水平方向的面内移动。

在水平地震作用下，上节点中的Z型钢板(Z型钢板为弹性结构)的长度会发生伸缩，下节点中的第三螺栓为摆钟结构，可以允许第三螺栓以第二圆孔为中心沿着墙板面外方向的摆动(第二圆孔直径应大于第三螺栓的直径)，上节点和下节点配合，共同使得墙板能够实现水平方向的面外移动。

在竖向地震作用下，上节点中的Z型钢板(Z型钢板为弹性结构)的高度会发生伸缩，下节点中的弹簧可以使得第三螺栓相对钢支托上下移动，上节点和下节点配合，共同使得墙板能够实现竖直方向移动。

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减震节点能够使得墙板相对钢框架梁实现三个方向的相对移动，减少了墙板和钢框架梁在地震中受到的应力，提高了减震效果，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，而本发明通过减震节点使墙板相对于钢框架梁在三个方向上相对移动，来达到减震的目的；并且墙板相对钢框架梁发生移动后，下节点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，超出墙板的移动范围，使得不能抵消应力的情况下，也是钢框架梁先于减震节点和墙板损坏，减少了经济损失。

最后，即使减震节点损坏后，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。

因此，本发明的带有减震节点的钢框架建筑墙体减震效果好，减少了地震后的经济损失，并且能够快速修复。

附图说明

图1为本发明的带有减震节点的钢框架建筑墙体的结构示意图；

图2为本发明中的上节点的结构示意图；

图3为本发明中的下节点的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种带有减震节点的钢框架建筑墙体，如图1至图3所示，包括墙板1和钢框架梁2，还包括减震节点3，减震节点包括上节点4和下节点5；

上节点4包括Z型钢板41，Z型钢板41的一端开有第一圆孔42，另一端沿着Z型钢板41的宽度方向开有长圆孔43，第一螺栓44穿过第一圆孔42与钢框架梁2的上表面连接，第二螺栓45穿过长圆孔44与墙板1的上端面连接；

下节点5包括钢支托51，钢支托51连接在钢框架梁2的上表面上，钢支托51上开有第二圆孔52，第三螺栓53穿过第二圆孔52与墙板1的下端面连接，第三螺栓53上套有弹簧54。

本发明的带有减震节点的钢框架建筑墙体包括至少两个钢框架梁和至少一块墙板，数量根据钢框架建筑的大小确定，其中，减震节点起到连接钢框架梁和墙板的作用，上节点通过Z型钢板、第一螺栓和第二螺栓连接钢框架梁和墙板，下节点采用钢支托和第三螺栓连接钢框架梁和墙板；一块墙板上的减震节点的数量为多个，可以根据实际情况确定，并且上节点和下节点的数量可以不一致。本发明用于非承重的围护体系，如果需要承重，可以额外添加其他结构(如承重墙，承重梁等)。

在水平地震作用下，上节点中的长圆孔可以允许Z型钢板绕着第一螺栓转动，下节点中的第三螺栓为摆钟结构，可以允许第三螺栓以第二圆孔为中心沿着墙板面内方向的摆动(第二圆孔直径应大于第三螺栓的直径)，上节点和下节点配合，共同使得墙板能够实现水平方向的面内移动。

在水平地震作用下，上节点中的Z型钢板(Z型钢板为弹性结构)的长度会发生伸缩，下节点中的第三螺栓为摆钟结构，可以允许第三螺栓以第二圆孔为中心沿着墙板面外方向的摆动(第二圆孔直径应大于第三螺栓的直径)，上节点和下节点配合，共同使得墙板能够实现水平方向的面外移动。

在竖向地震作用下，上节点中的Z型钢板(Z型钢板为弹性结构)的高度会发生伸缩，下节点中的弹簧可以使得第三螺栓相对钢支托上下移动，上节点和下节点配合，共同使得墙板能够实现竖直方向移动。

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减震节点能够使得墙板相对钢框架梁实现三个方向的相对移动，减少了墙板和钢框架梁在地震中受到的应力，提高了减震效果，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，而本发明通过减震节点使墙板相对于钢框架梁在三个方向上相对移动，来达到减震的目的；并且墙板相对钢框架梁发生移动后，下节点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，超出墙板的移动范围，使得不能抵消应力的情况下，也是钢框架梁先于减震节点和墙板损坏，减少了经济损失。

最后，即使减震节点损坏后，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。

因此，本发明的带有减震节点的钢框架建筑墙体减震效果好，减少了地震后的经济损失，并且能够快速修复。

上述的地震仅仅是对本发明的带有减震节点的钢框架建筑墙体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***、冲击及常年使用产生的变形等载荷和作用。

本发明中，为了使得墙板与钢框架梁连接地更牢固，可以在墙板1内设置有第一预埋件11和第二预埋件11’，第一预埋件11和第二预埋件11’均包括带有内螺纹的套筒12或12’，第二螺栓45穿过长圆孔43与第一预埋件11的套筒12连接，第三螺栓53穿过第二圆孔52与第二预埋件11’的套筒12’连接。

进一步的，第一预埋件11和第二预埋件11’均还包括底板13或13’，套筒12或12’设置在底板13或13’上，底板13或13’上还设置有多个锚筋。底板和锚筋使得第一预埋件和第二预埋件能够承受更大的向外的拉力和剪力，并且锚筋能够方便预埋件的预埋。

作为本发明的一种改进，钢支托51包括2块支撑板511和位于2块支撑板511上的平板512，支撑板511设置在钢框架梁2的上表面上，支撑板511的底部设置有加劲肋，第二圆孔52设置在平板512上；墙板1的下端面上设置有与钢支托2匹配的凹槽。钢支托由支撑板和平板组成，简单实用，加劲肋能够提高钢支托的刚度和强度。

而且，为了更好地进行减震，弹簧54数量可以为2个，分别位于平板512的两侧，并且可以在第三螺栓53上连接有螺母55，螺母可以位于第三螺栓的末端并紧靠在墙板的下端面上，使得第三螺栓与墙板的连接更牢固。

由于Z型钢板需要绕着第一螺栓转动，会对第一螺栓产生较大的剪力，故第一螺栓为高强螺栓，具体可以为8.8级或10.9级摩擦型高强螺栓M20，第二螺栓和第三螺栓均为C级螺栓，具体的，第二螺栓可以为4.8级M24普通螺栓，第三螺栓可以为4.8级M24普通螺栓，Z型钢板可以为Z型弹簧钢板，材质可以为不锈钢，钢支托的材质可以为Q345B钢材。

本发明的具体尺寸等需要根据实际情况确定，这里给出一个实施例，Z型钢板的长度可以为300-350mm，宽度可以为100-200mm，转角可以为50-70°；钢支托的高度可以为100-150mm，宽度可以为100-110mm，加劲肋的宽度可以为26-33mm，高度可以为58-64mm；弹簧的刚度可以为120-130kg/mm，自由长度可以为54-65mm。本实施例中，上节点可抵抗弯矩2.45KN·m，抵抗剪力48.17KN，抵抗拉力12.17KN。下节点可抵抗剪力48.17KN，抵抗拉力20.89KN。墙板和减震节点可抵抗0.35g的地震作用，水平地震荷载75KN，竖向地震荷载49KN(即8度罕遇地震)，水平剪力122KN，允许层间位移33mm。

本发明的墙板可以为现有技术中的各种墙板，一般为预制复合墙板，具体的，墙板内可以设置有保温层，墙板的宽度可以为1500-3000mm，高度可以为2500-3600mm，厚度可以为150-200mm，保温层厚度可以为50-100mm。

另一方面，本发明提供一种上述任一的带有减震节点的钢框架建筑墙体的施工方法，包括：

安装钢框架梁；钢框架梁上预留有供第一螺栓穿过的圆孔。

将墙板起吊至相应位置；如有需要，墙板内事先预埋有第一预埋件和第二预埋件。

将弹簧套在第三螺栓上，并使用第三螺栓将钢支托与墙板连接；本步骤安装下节点。

使用第一螺栓将Z型钢板与钢框架梁连接，使用第二螺栓将Z型钢板与墙板连接；本步骤安装上节点。

本发明的施工方法工序简单，减震节点安装方便，并且便于后续维修。

而且，安装时需要使得第一螺栓对钢框架梁施加有一定的预应力，预应力可以抵消外载荷，保护钢框架梁和第一螺栓。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有减震节点的钢框架建筑墙体，包括墙板和钢框架梁，其特征在于，还包括减震节点，所述减震节点包括上节点和下节点；

所述上节点包括Z型钢板，所述Z型钢板的一端开有第一圆孔，另一端沿着Z型钢板的宽度方向开有长圆孔，第一螺栓穿过所述第一圆孔与所述钢框架梁的上表面连接，第二螺栓穿过所述长圆孔与所述墙板的上端面连接；

所述下节点包括钢支托，所述钢支托连接在所述钢框架梁的上表面上，所述钢支托上开有第二圆孔，第三螺栓穿过所述第二圆孔与所述墙板的下端面连接，所述第三螺栓上套有弹簧。

2.根据权利要求1所述的带有减震节点的钢框架建筑墙体，其特征在于，所述墙板内设置有第一预埋件和第二预埋件，所述第一预埋件和第二预埋件均包括带有内螺纹的套筒，所述第二螺栓穿过所述长圆孔与所述第一预埋件的套筒连接，所述第三螺栓穿过所述第二圆孔与所述第二预埋件的套筒连接。

3.根据权利要求2所述的带有减震节点的钢框架建筑墙体，其特征在于，所述第一预埋件和第二预埋件均还包括底板，所述套筒设置在所述底板上，所述底板上还设置有多个锚筋。

4.根据权利要求1所述的带有减震节点的钢框架建筑墙体，其特征在于，所述钢支托包括2块支撑板和位于2块支撑板上的平板，所述支撑板设置在所述钢框架梁的上表面上，所述支撑板的底部设置有加劲肋，所述第二圆孔设置在所述平板上；所述墙板的下端面上设置有与所述钢支托匹配的凹槽。

5.根据权利要求4所述的带有减震节点的钢框架建筑墙体，其特征在于，所述第三螺栓上连接有螺母，所述螺母位于所述第三螺栓的末端并紧靠在所述墙板的下端面，所述弹簧数量为2个，分别位于所述平板的两侧。

6.根据权利要求1至5任一所述的带有减震节点的钢框架建筑墙体，其特征在于，所述第一螺栓为高强螺栓，所述第二螺栓和第三螺栓均为C级螺栓，所述Z型钢板材质为不锈钢，所述钢支托的材质为Q345B钢材。

7.根据权利要求6所述的带有减震节点的钢框架建筑墙体，其特征在于，所述Z型钢板的长度为300-350mm，宽度为100-200mm，转角为50-70°；所述钢支托的高度为100-150mm，宽度为100-110mm，所述加劲肋的宽度为26-33mm，高度为58-64mm；所述弹簧的刚度为120-130kg/mm，自由长度为54-65mm。

8.根据权利要求6所述的带有减震节点的钢框架建筑墙体，其特征在于，所述墙板内设置有保温层，所述墙板的宽度为1500-3000mm，高度为2500-3600mm，厚度为150-200mm，所述保温层厚度为50-100mm。

9.一种权利要求1-8任一所述的带有减震节点的钢框架建筑墙体的施工方法，其特征在于，包括：

安装钢框架梁；

将墙板起吊至相应位置；

将所述弹簧套在所述第三螺栓上，并使用第三螺栓将所述钢支托与所述墙板连接；

使用所述第一螺栓将所述Z型钢板与所述钢框架梁连接，使用所述第二螺栓将所述Z型钢板与所述墙板连接。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所述第一螺栓对所述钢框架梁施加有一定的预应力。