一种基于钢管的装配式复合墙的制作方法

本实用新型属于土木工程技术领域，特别涉及一种基于钢管的装配式复合墙。

背景技术：

装配式建筑是一种工厂生产、工地安装的建筑类型，其具有构件制作质量精、可规模化生产、资源利用率高、对环境污染小、安装速度快、工程造价低及工程质量高等优点；传统的密肋复合墙其肋格为钢筋混凝土制作，由于钢筋混凝土肋格截面尺寸较小，其钢筋的直径也较小，所以，传统密肋复合墙的竖向和水平承载力均较低，就不能用于高层建筑当中，到目前为止，传统密肋复合墙绝大多数仅应用于多层民用建筑当中。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种基于钢管的装配式复合墙，以解决现有的密肋复合墙竖向和水平承载力均较低，复合墙关键节点连接设计不明确的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种基于钢管的装配式复合墙，包括预制墙板、墙体连接件及基础预埋件，预制墙板设置在基础梁上；预制墙板包括钢管复合墙骨架、砌块及混凝土外包层，钢管复合墙骨架采用多根钢管拼接形成的肋格结构，肋格结构中充填有砌块，混凝土外包层包裹在肋格结构外侧；

墙体连接件均匀设置在预制墙板的底端，且置于预制墙板的肋柱与肋梁的节点处；基础预埋件埋设在基础梁的顶端，墙体连接件与基础预埋件之间采用高强螺栓连接。

进一步的，墙体连接件包括矩形框及两个连接板；矩形框采用四个矩形板合围形成，矩形框的上顶板与预制墙板的肋柱底端固定连接；矩形框的下底板与预制墙板的底端平齐；矩形框的侧板与预制墙板的肋梁固定连接；两个连接板竖向平行设置在矩形框的两端；墙体连接件中均匀设置有若干螺栓通孔，高强螺栓贯穿螺栓通孔后与基础预埋件固定连接在一起。

进一步的，矩形框矩形框中充填有自密实混凝土。

进一步的，基础预埋件包括两个墙体拼接板、埋件板及若干锚固钢筋；两个墙体拼接板竖向平行设置，墙体连接件卡设在两个墙体拼接板之间，墙体连接件与墙体拼接板之间采用高强螺栓固定连接；埋件板水平设置在基础梁的顶端，墙体拼接板的下端与埋件板的上表面固定连接；若干锚固钢筋竖向均匀设置在埋件板的下方，锚固钢筋的上端与埋件板的下表面固定连接，下端埋设在基础梁中。

进一步的，钢管复合墙骨架包括两个边肋柱、若干中肋柱、上边肋梁、下边肋梁及若干中肋梁；

两个边肋柱竖向平行设置，若干中肋柱竖向间隔设置在两个边肋柱之间；上边肋梁水平固定设置在边肋柱及中肋柱的顶端，下边肋梁水平固定在相邻两个墙体连接件之间，若干中肋梁水平间隔设置在上边肋梁与下边肋梁之间；

墙体连接件设置在边肋柱或中肋柱与下边肋梁的节点处，墙体连接件的上端与边肋柱或中肋柱的底端固定连接，墙体连接件的侧壁与下边肋梁固定连接；边肋柱、中肋柱、上边肋梁、下边肋梁及中肋梁均采用圆形钢管或矩形钢管，边肋柱及中肋柱的顶端设置肋柱端板。

进一步的，边肋柱及中肋柱的壁厚不小于上边肋梁、下边肋梁及中肋梁的壁厚；边肋柱及中肋柱的外径不小于上边肋梁、下边肋梁及中肋梁的外径。

进一步的，边肋柱及中肋柱采用通长设置；上边肋梁、下边肋梁及中肋梁与中肋柱交汇处，上边肋梁、下边肋梁及中肋梁采用断开设置。

进一步的，矩形钢管的腹板与预制墙板的表面平行，矩形钢管的腹板上均匀设置有圆形或椭圆形通孔。

进一步的，砌块采用加气混凝土砌块；预制墙板与基础梁之间设置有砂浆层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型所述的一种基于钢管的装配式复合墙，通过利用多根钢管拼接形成钢管复合墙骨架，替代钢筋作为装配式复合墙墙体肋格内的型钢骨架；通过钢管复合墙骨架与混凝土的协同作用，充分利用了钢管抗拉及抗压性能较好及混凝土抗压能力强的优点，有效提高了装配式复合墙的承载能力及抗震性能；其抗火和耐久性能均优于钢结构构件；通过在预制墙板的底部设置墙体连接件及基础预埋件，墙体连接件与基础预埋件之间采用高强螺栓连接，实现了预制墙板基础水平缝的干式连接，装配过程简单，稳定性较高，制作装配过程简单。

进一步的，墙体连接件采用矩形框及两个连接板组合，其由六块板组成的长方体节点，长方体节点的各个板件相互约束，相互支撑，能够很好的提高节点的承载能力，有效增强了节点的受力性能及耐久性能。

进一步的，通过在矩形框中填充了自密实细石混凝土，有效减小梁矩形框及连接板的厚度，节省了钢材使用量；利用矩形框、连接板及自密实混凝土相互作用，充分发挥了钢材和混凝土的优势，促使节点可以有效地发挥其连接性能，具有强大的承载能力和耐久、抗火性能。

进一步的，基础预埋件通过预埋锚筋固定在基础梁中，有效提高了预制墙板的安装速度，预埋锚筋起到锚固作用，预埋板起到传递预制墙板和基础梁之间的竖向压力的作用，墙体拼接板，有效传递了预制墙板与基础梁之间的拉力和剪力作用；预制墙板和基础梁之间通过基础预埋件与墙体连接件连接为整体，装配速度快，稳定性较高；墙体连接件还具备便于与相邻钢构件连接的特点，有良好的连接操作空间，连接性能稳定可靠。

进一步的，钢管复合墙骨架采用多根圆形钢管或矩形钢管相互拼装焊接形成，钢管复合墙骨架延性较好，承载力较高；圆形钢管或矩形钢管封闭设置，钢管内不充填混凝土，降低了混凝土浇筑难度，有效降低了装配式复合墙的自重；同时，有效提高了墙体的隔热保温性能，具有较好的抗火和耐久性；与钢筋混凝土复合墙相比，钢管装配式复合墙体承载能力、抗震性能显著提高，且随着建造层数的增加，工程造价的下降幅度也变大。

进一步的，将肋柱的壁厚及外径不小于肋梁的壁厚及外径，符合强柱弱梁的设计原则，并使得肋梁有足够空间焊接与肋柱上，有效提高了墙体结构的稳定性和强度。

进一步的，通过在矩形钢管的腹板上设置开设圆形或椭圆形通孔，便于混凝土浇筑；混凝土充填于矩形钢管中，有效利用了钢管对混凝土的钢箍约束作用，能够显著提高装配式复合墙的承载能力。

进一步的，砌块采用加气混凝土砌块，采用再生骨料混凝土，取代传统混凝土材料，有效缓解原材料的消耗和部分建筑废弃物的循环利用问题。

进一步的，通过在预制墙板与基础梁之间设置坐浆层，以确保墙体受压的均衡性，有效增加了连接的可靠性，有效避免了墙体底部透缝现象出现。

本实用新型所述的一种基于钢管的装配式复合墙，具有构件制作质量精、可规模化生产、资源利用率高、对环境污染小、制作过程简单，安装速度快、工程造价低及工程质量高等优点。

附图说明

图1为本实用新型所述的基于钢管的装配式复合墙的整体结构示意图；

图2为本实用新型所述的基于钢管的装配式复合墙中的墙体连接件结构示意图；

图3为本实用新型所述的基于钢管的装配式复合墙中的墙体连接件制作过程示意图；

图4为本实用新型所述的基于钢管的装配式复合墙中的基础预埋件结构示意图；

图5为实施例1中所述的钢管复合墙骨架结构示意图；

图6为实施例2中所述的钢管复合墙骨架结构示意图；

图7为实施例3中所述的钢管复合墙骨架结构示意图。

其中，1预制墙板，2墙体连接件，3基础预埋件，4基础梁，5高强螺栓；11钢管复合墙骨架，12砌块；111边肋柱，112中肋柱，113上边肋梁，114下边肋梁，115中肋梁，116肋柱端板；21矩形框，22连接板；31墙体拼接板，32埋件板，33锚固钢筋。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如附图1-5所示，本实施例提供了一种基于钢管的装配式复合墙，包括预制墙板1、墙体连接件2及基础预埋件3，预制墙板1设置在基础梁4上；预制墙板1包括钢管复合墙骨架11、砌块12及混凝土外包层，钢管复合墙骨架11采用多根钢管相互拼装焊接形成的肋格结构，肋格结构中充填有砌块12，混凝土外包层包裹在肋格结构的外侧，砌块12的四周与混凝土外包层粘接。优选的，砌块12采用加气混凝土砌块，加气混凝土砌块采用再生骨料混凝土，取代传统混凝土材料，有效缓解原材料的消耗和部分建筑废弃物的循环利用问题。

钢管复合墙骨架11包括两个边肋柱111、若干中肋柱112、上边肋梁113、下边肋梁114及若干中肋梁115；两个边肋柱111竖向平行设置，若干中肋柱112竖向间隔设置在两个边肋柱111之间；上边肋梁113水平固定设置在边肋柱111及中肋柱112的顶端，下边肋梁114水平固定在相邻两个墙体连接件2之间，若干中肋梁115水平间隔设置在上边肋梁113与下边肋梁114之间。

墙体连接件2设置在边肋柱111或中肋柱112与下边肋梁114的节点处，墙体连接件2的上端与边肋柱111或中肋柱112的底端固定连接，墙体连接件2的侧壁与下边肋梁114固定连接；边肋柱111、中肋柱112、上边肋梁113、下边肋梁114及中肋梁115均采用圆形钢管，边肋柱111及中肋柱112的顶端设置肋柱端板116。

本实施例中将钢管复合墙骨架的圆形钢管柱是通长的，圆形钢管柱顶部用肋柱端板焊接密封，圆形钢管中不充填混凝土，降低了装配式复合墙的自重；由于钢管密闭后，其内部空气无法流通，因此热量无法有效传递，其保温效果也大大提升；钢材具有延性好及抗拉抗压能力强，混凝土具有抗压能力强、抗火耐高温及耐腐蚀的特点；因此，将圆形钢管和混凝土合理组合在一起，则能够充分发挥两者优点，弥补了两者各自的缺点，使得钢管装配式复合墙延性好，具备良好的抗震性能，而且其承载能力、抗火和耐久性能均优于钢结构构件，具有很好的经济效益。

圆形钢管梁与圆形钢管柱交汇处，将圆形钢管断开设置，实现了强柱弱梁的结构设计原则；钢管复合墙骨架中的圆形钢管梁端部的相贯线应由相贯线切割机切割而成，提高了结构的装配精度；圆形钢管梁和圆形钢管柱的内部无填充混凝土，根据保温、隔音、抗火要求也可以在其内部填充相应材料。

本实施例中钢管复合墙骨架采用圆形钢管工厂焊接而成，圆形钢管内部没有填充混凝土，大大降低了墙体的自重，墙体基础随之缩小；由于型钢骨架所有圆形钢管都是密封的，复合墙的保温性能大大提高；与钢筋混凝土复合墙相比，圆钢管装配式复合墙体承载能力、抗震性能显著提高，且随着建造层数的增加，工程造价的下降幅度也变大。

墙体连接件2均匀设置在预制墙板1的底端，墙体连接件2设置在预制墙板1的肋柱与下边肋梁的交叉节点处；基础预埋件3埋设在基础梁4的顶端，基础预埋件3与墙体连接件2一一对应设置，墙体连接件2与基础预埋件3之间采用高强螺栓连接。

墙体连接件2包括矩形框21及两个连接板22；矩形框21采用四个矩形板合围形成，矩形框21的上顶板与预制墙板1的边肋柱或中肋柱的底端固定连接；矩形框21的下底板与预制墙板1的底端平齐；矩形框21的侧板与预制墙板1的下边肋梁固定连接；两个连接板22竖向平行设置在矩形框21的两端；连接板22与矩形框21的端部焊接固定，连接板22与矩形框21组合形成中空的长方体型墙体连接件，长方体型墙体连接件的厚度小于预制墙板1的厚度；优选的，矩形框21中充填有自密实混凝土。

基础预埋件3包括两个墙体拼接板31、埋件板32及若干锚固钢筋33；两个墙体拼接板31竖向平行设置，墙体连接件2卡设在两个墙体拼接板31之间，墙体连接件2与墙体拼接板31之间采用高强螺栓固定连接，连接板22与墙体拼接板31之间紧贴设置；两个墙体拼接板31的间距与预制墙板1的厚度相匹配，确保基础预埋件3与墙体连接件2拼接后，墙体拼接板31的外表面与预制墙板1的表面平齐；埋件板32水平设置在基础梁4的顶端，墙体拼接板31的下端与埋件板32的上表面固定连接；若干锚固钢筋33竖向均匀设置在埋件板32的下方，锚固钢筋33的上端与埋件板32的下表面固定连接，下端埋设在基础梁4中。

其中，连接板22上均匀设置有若干固定螺栓孔，矩形框21中充填的自密实混凝土中预留螺栓孔，固定螺栓孔与预留螺栓孔对应贯通形成螺栓通孔；墙体拼接板31上均匀设置有螺栓固定孔，墙体连接件2中的螺栓通孔与墙体拼接板31上的螺栓固定孔对应设置；高强螺栓依次贯穿螺栓通孔及固定螺栓孔，将墙体拼接板31与墙体连接件2固定连接在一起，进而实现了墙体连接件2及基础预埋件3的固定连接；优选的，边肋柱111底端设置的墙体连接件2中的连接板上设置有四个固定螺栓孔，且四个固定螺栓孔上下两两对应设置；中肋柱112底端设置的墙体连接件2中的连接板上设置有两个固定螺栓孔，两个固定螺栓上下对应设置。

制作过程

本实用新型所述的一种基于圆形钢管的装配式复合墙的制作过程，具体包括以下步骤：

步骤1、预制墙板制作

预制墙板包括混凝土外包层、钢管复合墙骨架、构造钢筋和加气混凝土砌块；首先根据设计结果制作钢管复合墙骨架和构造钢筋笼，组装模板后将钢管复合墙骨架、构造钢筋笼及加气混凝土砌块放入并定好位置，并将墙体连接件安装在预设位置，然后浇筑混凝土并养护；

基础梁的制作

绑扎基础梁钢筋，支好模板后，将基础梁钢筋笼放入模板，并在相应位置放置基础预埋件，之后浇筑混凝土并养护成型。

步骤2、预制墙板及基础梁养护完成后，进行拆模，在基础梁对应于预制墙板的下边肋梁的位置处铺设20mm厚坐浆层，以保证预制墙板与基础梁紧密接触，吊装墙板于正确位置后，将预制墙板中的墙体连接件与基础梁中的基础预埋件用高强螺栓连接。

实施例2

如附图1-4、6所示，实施例2与实施例1的结构设计原理及其制作过程基本相同，不同之处在于，钢管复合墙骨架中的边肋柱111、中肋柱112、上边肋梁113、下边肋梁114及中肋梁115均采用矩形钢管。

本实施例2中，钢管复合墙骨架采用矩形钢管工厂焊接而成，通过在矩形钢管的端部设置肋柱端板，钢管复合墙骨架中的矩形钢管均为密封结构，由于钢管密闭后，其内部空气无法流通，因此热量无法有效传递，有效提高了装配式复合墙的保温效果；通过将矩形钢管的端部密封，确保矩形钢管内无填充混凝土，大大降低了预制墙板的自重，进而可使基础梁规格尺寸变小；与圆形钢管复合骨架相比相比，同等含钢量的矩形钢管复合墙骨架的承载能力高于前者，且其加工难度也较前者降低。

钢材具有延性好及抗拉抗压能力强，混凝土具有抗压能力强、抗火耐高温及耐腐蚀的特点；因此，将矩形钢管和混凝土合理组合在一起，则能够充分发挥两者优点，弥补了两者各自的缺点，使得钢管装配式复合墙延性好，具备良好的抗震性能，而且其承载能力、抗火和耐久性能均优于钢结构构件，具有很好的经济效益；与钢筋混凝土复合墙相比，矩形钢管装配式复合墙的承载能力、抗震性能明显提高，且随着建筑物高度的不断增加，工程造价降幅也随之升高；优选的，通过在矩形钢管柱及矩形钢管梁的内部根据保温、隔音及抗火要求也可以在其内部填充相应材料；进而实现达到保温、隔音及抗火功能；本实施例中，矩形钢管柱和梁的截面尺寸既要满足设计要求，又要方便混凝土的浇筑；

实施例3

如附图1-4、7所示，实施例3与实施例2的结构设计原理及其制作过程基本相同，不同之处在于，钢管复合墙骨架中的边肋柱111、中肋柱112、上边肋梁113、下边肋梁114及中肋梁115均采用矩形钢管，矩形钢管的腹板与预制墙板1的表面平行，矩形钢管的腹板上均匀设置有圆形或椭圆形通孔。

本实施例3中，通过在矩形钢管梁和矩形钢管梁柱的腹板应按设计要求开设圆形或椭圆形通孔，以方便混凝土浇筑；既保证了制作墙板时混凝土的浇筑质量，又在一定程度上增强了型钢与混凝土的粘接强度，提高了墙体的承载能力；浇筑过程矩形钢管中采用混凝土充填形成钢管混凝土结构，有效利用了钢管对混凝土的钢箍约束作用，能够显著提高装配式复合墙的承载能力。

本实施例3中通过在矩形钢管梁和矩形钢管柱腹板开设圆形或椭圆形通孔，孔洞开设位置应遵循使其位于肋柱、肋梁弯矩较小的位置，而且不影响现浇混凝土的密实性；具体操作时，将孔洞设置在肋柱、肋梁反弯点的附近，即：对于肋柱，当其处于最底层肋格时，其反弯点距离该段肋柱柱顶为1/3该肋柱高；当其处于其它肋格时，反弯点为该肋柱柱高的1/2；对于肋梁，当其处于复合墙端部肋格时，其反弯点距离肋梁外侧梁端2/3该肋梁长；当其处于其它肋格时，反弯点为该肋梁长度中点；圆形或椭圆形通孔的最大直径不超过矩形钢管截面高度的70％，宜取矩形钢管截面高度的50％；通过在矩形钢管的腹板上开设孔洞，不仅便于浇筑混凝土，而且提高了型钢与混凝土的粘接强度；确保了矩形钢管复合墙的破坏遵循“砌块-肋格-边框(即边肋梁和边肋柱组成的框架)”三道抗震防线的原则，使得该复合墙的破坏属于延性破坏，并具有强大的承载能力和抗震性能。

本实用新型所述的一种基于钢管的装配式复合墙，通过在预制墙板的肋柱与底部肋梁交叉节点所形成的区域设置墙体连接件，并将基础预埋件埋设在基础梁内，复合墙与基础梁连接时，通过高强螺栓将墙体连接件和基础预埋件连接为整体，实现了装配式复合墙与基础梁的干式固定连接；在矩形框中充填自密实混凝土时，自密实细石混凝土的标号应由设计确定，但不应低于c40；自密实混凝土浇筑时，在连接板上的固定螺栓孔对应位置插入同直径中薄壁钢管，以预留螺栓通孔的空间，在填充过程中要保证混凝土密实的充满矩形框；在矩形框上焊接最后一块连接板时，内填混凝土的强度应达到设计强度的50％，且在自密实混凝土表面涂抹约1cm厚砂浆，以保证该连接板的内表面与自密实混凝土表面密切接触；本实用新型中墙体连接件与相邻的钢管柱及钢管梁之间采用焊接固定。

本实用新型所述的一种基于钢管的装配式复合墙，通过在肋柱底端节点设置采用墙体连接件，墙体连接件内部填充了自密实细石混凝土，矩形框及连接板的壁厚可以设计的很小，矩形框、连接板和自密实混凝土相互作用能充分挖掘钢材和混凝土各自的优势，促使节点可以有效地发挥其连接性能，具有强大的承载能力和耐久、抗火性能；墙体连接件可以方便的通过工厂焊缝与肋梁、肋柱内型钢相连接，连接形式简洁、可靠，受力途径简单明了；墙体在节点处通过高强螺栓与焊接在埋件板上的墙体拼接板连接，保证了墙体与基础梁现场的干式连接，从而改善了施工质量，提高了施工速度；由于墙体连接件的壁板壁厚小，制作难度低，可操作性强，这就大大降低了加工成本；墙体拼接板可以设置在墙体厚度范围内，不影响装饰、装修。

上述实施例仅仅是能够实现本实用新型技术方案的实施方式之一，本实用新型所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

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