一种背篓式一体化连接节点

本技术属于装配式钢框架结构，具体涉及一种背篓式一体化连接节点，特别适用于外挂墙板与钢梁高效连接。

背景技术：

1、在装配式建筑结构外挂墙板应用方面，装配式建筑三板体系包括内外墙板、楼梯板、楼板，传统内外墙体主要包括建筑围护板、保温板、外装饰板，以实现建筑结构的建筑围护、保温隔热、装饰美观等功能。适用于装配式钢结构建筑的墙板类型有轻质加气砌块、条板、一体化墙板等类型，其中，装配化程度较高的条板和一体化墙板应用较多。对比各类墙板可知，一体化墙板较装配式条板的连接节点相对较少，整体刚度较大，工程应用优势更加显著。但目前在建筑行业多侧重于一体化墙板的生产工艺，如新型木塑共挤外墙挂板、内外墙清水泥板、外墙保温一体板、外墙干挂花岗岩板、新型清水外挂墙板等，墙板类型较为丰富；相较而言，缺少高效便捷的安装工艺，由于一体化墙板的板块尺寸更大，部分现有安装工艺，通常忽视了外挂墙板对主体结构抗侧性能的影响，加之施工安装作业本就属于高危特种行业作业，急需更好的解决方案。

2、现有的墙板与钢梁连接方法分为两类，分别是外挂式墙板连接节点、内嵌式墙板连接节点：

3、其中，钢结构与轻质加气混凝土墙板常用外挂连接节点为钩头螺栓法连接节点、滑动螺栓连接节点、内置锚节点等，钩头螺栓和滑动螺栓法节点连接构造相似，均需在钢框架梁上焊接通长角钢，螺栓两端连接l型固定杆和螺帽垫片，使用时应在墙体孔洞位置预留柱形凹槽，螺栓与钢梁上的通长角钢焊接固定，利用专用螺栓紧固连接。钩头螺栓节点构造简单，允许一定的平面内转动变形，但节点本身变形协调能力较差，不能协调蒸气加压混凝土墙板与主体结构的相对位移。虽然滑动螺栓和内置锚节点可保证主体结构与墙板的协调变形，但节点本身加工制作和施工工艺复杂、施工精度要求高、构造措施繁琐，不利于装配式钢结构节点安装，国内的普及度相对较低。在使用中连接件长期受到墙板的自重荷载，限制了外墙板的使用寿命;采用外挂墙板的主体框架，更容易受到地震作用影响，易产生层间位移过大的问题。外挂墙板体积大自重大，消耗的建筑材料也很多，并且在在安装与运输过程中因过大的自重带来了不利影响。

4、内嵌式墙板连接节点分为u型卡法节点、直角钢件节点、管卡法连接节点。u型卡法节点是利用射钉或四面点焊方式将u型卡法节点固定到钢梁上，施工工艺和节点构造相对简单，但限制了墙板与钢结构的协调变形能力，强震作用时位移较大、墙板受损严重。此外，采用直角钢件节点时，只需在每块墙板两侧设置直角钢件，利用自攻螺丝连接钢件和墙板，锚栓与钢结构连接。虽然安装流程简单，但不满足钢结构抗震要求。管卡法节点连接时，在墙板一定位置安装管卡并与板材固定，利用锚栓或焊接方式连接到钢结构梁上；存在只适于三层以下建筑、地震作用下墙板与主体的协调变形能力较差等弊端。由此可见，内嵌式外墙板在选材上更为灵活，在大空间网架结构中具有十分广泛的应用。内嵌式外墙相对于外挂式外墙其质量较轻，由于嵌在梁柱之间，使梁柱的外表面容易受外部因素的影响，并且内嵌式外墙板缝间容易出现渗漏现象。

5、对比传统内嵌、外挂墙板连接节点可知，传统节点与梁柱通过锚栓连接或四周点焊焊接连接的方式，导致水平荷载和竖向荷载通过连接件传递给柱子，增大了连接件的抗弯刚度和强度，降低了连接件的服役寿命；该连接方式削弱了抗侧力构件柱子的抗侧刚度，增大了钢结构的层间位移，不满足正常使用状态的刚度需求，焊接过程中，焊接残余应力影响到梁柱的承载能力；此外，焊接工艺会影响承受楼板荷载的梁构件的稳定性能，导致梁翼缘和腹板存在局部失稳问题，梁柱构件的焊接连接位置存在腐蚀风险，进而降低构件承载力、引起构件失效。

6、因此，为保证外挂墙板与主体结构梁柱构件的连接强度、整体稳定性、施工便捷性、综合建筑性能，在装配式钢框架结构中需要研发一种全新的连接节点，以实现外挂墙板与钢梁的高效连接，可加快一体化外挂墙板的推广应用进程，契合产业发展需求，具有非常重要的社会、经济、环境效益。

技术实现思路

1、本实用新型为了填补本领域的空白，提供了一种背篓式一体化连接节点，由背篓式连接件、l型连接件、c型连接件组成，背篓式连接件包括纵梁和上下对称设置的横梁，l型连接件和c型连接件均为上下两部分，对称的设置在背篓式连接件的上下横梁上，l型连接件焊接在外挂墙板主龙骨上，背篓式连接件的上下横梁与钢梁上下表面抵接，l型连接件与横梁通过自攻丝连接，l型连接件和c型连接件之间，c型连接件与背篓式连接件之间均通过高强螺栓连接。采用这种结构的连接节点弥补了新型一体化外挂墙板无法直接与结构梁有效连接的短板，实现外挂墙板与结构钢梁高效连接，具有连接强度高、连接性能稳定、防水防火、节能高效、成本较低、安装便捷、适用性强、抗震性能优越等显著优点。

2、本实用新型的具体技术方案如下：

3、一种背篓式一体化连接节点，由背篓式连接件、l型连接件、c型连接件组成，其中背篓式连接件包括纵梁和上下对称设置的横梁，l型连接件和c型连接件均为上下两部分，对称的设置在背篓式连接件的上下横梁上，l型连接件的短边上设置有螺孔，l型连接件的底边上设置有长螺栓孔；c型连接件的两侧均设置有螺孔；背篓式连接件的纵梁两端以及横梁前端均设置有螺孔；

4、l型连接件的长边焊接在外挂墙板主龙骨上，背篓式连接件的上下横梁与钢梁上下表面抵接，l型连接件与横梁通过自攻丝连接，l型连接件和c型连接件之间，c型连接件与背篓式连接件之间均通过高强螺栓连接。

5、更具体的，l型连接件分为上l型连接件和下l型连接件；c型连接件分为上c型连接件和下c型连接件。

6、本技术所针对的外挂墙板为现有的工厂加工构件，在其主龙骨上焊接有l型连接件，且是与l型连接件的长边焊接，l型连接件是按照设计方案均匀的分布在外挂墙板主龙骨上，从而确保外挂墙板与钢梁连接的稳定性，优选的，可以在主龙骨上均匀设置连接件，将l型连接件的长边焊接在上述连接件上。

7、所述的背篓式连接件的尺寸根据h型钢梁的尺寸设计，确保背篓式连接件的上下横梁与钢梁上下表面抵接，背篓式连接件的纵梁长度大于钢梁高度；横梁长度小于等于钢梁的宽度从而确保连接件与钢梁连接的稳定性。

8、具体使用时，首先将上l型连接件和下l型连接件按照预设尺寸稳定焊接在外挂墙板主龙骨上，并做防锈处理；确定外挂墙板安装位后将背篓式连接件与钢梁抵接，具体是将钢梁嵌入背篓式连接件上下横梁之间，确保两者抵接；之后利用自攻丝穿过l型连接件的底边上设置有长螺栓孔并与钢梁固定连接，此时l型连接件与背篓式连接件横梁及钢梁之间初步连接，之后将c型连接件放置在l型连接件短边与纵梁之间，通过高强螺栓将c型连接件两侧分别与l型连接件短边和纵梁固定连接，此时将自攻丝进一步拧紧加固，使l型连接件与背篓式连接件横梁之间更加固定连接，从而完成外挂墙板与钢梁之间的连接。

9、为加强背篓式连接件与钢梁的连接强度和稳定性，还可以在上述连接件安装就位后，通过单面角焊缝焊接连接背篓式连接件和钢梁。

10、更进一步的，在自攻丝、高强螺栓与构件连接的位置均加装有滑移垫片，防止螺栓发生滑动、脱落；滑移垫片为耐磨高强、耐老化、韧性好、摩擦系数较低、厚度不小于1 mm的薄片。

11、与现有技术相比，本技术具有如下的显著效果：

12、（1）解决了现有连接节点无法直接应用到装配式钢框架结构的问题，提供了外挂墙板与结构梁牢固连接的节点方案，弥补了各类新型一体化外挂墙板无法直接与结构梁有效连接的不足，实现了外挂墙板与结构钢梁的装配式连接。与其他复杂节点方案相比，该连接节点构件的构造形式相对简单，仅由三个钢构件组成、若干螺栓自攻丝连接。对该节点的力学分析结果表明，该节点具有合理的荷载传递方式和路径，外荷载作用到外挂墙板上，l型连接件和c型连接件将外荷载导致的剪力和弯矩传递给背篓式连接件，进一步地，背篓式连接件将内力传递给钢梁翼缘。不影响钢框架结构梁柱的力学性能，保证结构的安全性能。因此，背篓式连接节点的连接强度较高、连接稳定性好。

13、（2）所提供的连接节点具有施工便捷性、适用性强、抗震性能优越、装配化程度高等优点。首先，连接节点尺寸和重量较小，加工、运输和安装较为便捷；在施工现场进行背篓式连接件的装配安装时，现场一次性吊装，背篓式连接件可在钢梁上滑动移动、定位固定，具有可移动性和可调整性，安装过程灵活可变，具有较高的安装容错能力，借助钢楔等工具调整连接节点和外挂墙板的位置和墙板缝隙，安装便捷。其次，背篓式连接节点装配化程度较高，简化了现场的装配安装工序，节省了现场作业时间和施工作业人员，降低施工成本。最后，施工过程基本实现了现场的干作业施工，仅有少量现场电焊施工，对外挂墙板和钢梁的影响较低，同时可避免高空作业，对现场作业人员的高空特种作业需求较低。该节点适用于多种现场施工环境，可节省作业人工、缩短施工工期、加快施工进度。

14、（3）背篓式一体化连接节点采用自攻螺丝、高强螺栓连接，连接强度高、连接性能稳定、可防脱落，在服役过程中背篓式连接节点构件不易脱落、不易损坏；如遇强烈地震作用或其他非自然外力作用时，可对破损构件进行快速维修或更换。连接节点构件为钢材材料且用钢量较低，可实现钢材的循环利用，具有节能环保性能；同时，具有防水防火、成本较低、节能高效等优点。