一种复合外墙结构及其设计方法技术

本发明专利技术属于建筑结构围护构件技术领域，具体涉及一种复合外墙结构及其设计方法。复合外墙结构包括：基层墙体，其内设有主体结构梁；空腔龙骨；Z型连接件，Z型连接件的两端分别与主体结构梁和空腔龙骨固定连接；外层墙体，外层墙体通过紧固件与空腔龙骨固定连接。一种复合外墙结构的设计方法包括：Z型连接件的承载能力的计算，拼缝处UHPC层在结构最大层间位移角限值下的最大拉应力设计值的计算。本发明专利技术提供的复合外墙结构，可以保护建筑基础结构，缓冲由于温度变化导致的墙体结构变形，提高墙体的防水性及气密性，提高房屋使用寿命；并且能够充分利用Z型连接件的变形能力，提高外层墙体的抗变形性能。的抗变形性能。的抗变形性能。

A composite exterior wall structure and its design method

【技术实现步骤摘要】
一种复合外墙结构及其设计方法


[0001]本专利技术涉及建筑结构
，具体涉及一种复合外墙结构及其设计 方法。

技术介绍

[0002]从建筑学的角度来讲，围护建筑物，并使之形成室内、室外的分界构 件称为外墙。我国房屋建筑普遍采用表面薄抹灰，蒸压轻质混凝土板(ALC) 或挤塑聚苯板(ECP)等作为保温材料的传统外墙结构。这种传统外墙结构 存在易产生裂缝、渗漏、空鼓、脱落等隐患，尤其体现在外层表面(即室 外表面)，一旦开裂，结构的保温、防水性能就会大大降低。为克服该缺 陷，复合外墙这种新型外墙结构就应时而生了。
[0003]现有复合外墙由内向外依次包括基层墙体、空腔龙骨以及外层墙体， 外层墙体固定在空腔龙骨上，空腔龙骨通过L型连接件与基层墙体的主体 结构梁相连。由于采用的L型连接件刚度和承载力相对较大，一般均在弹 性范围内，在风荷载或地震作用下，外墙的变形主要集中在外层墙体上， 导致外层墙体变形明显，容易发生鼓曲、脱落等危险，长期使用下保温和 防水性能也会大打折扣。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有复合外墙在风荷载或地 震作用下外层墙体易变形，导致保温防水性能下降的缺陷，从而提供一种 复合外墙结构及其设计方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种复合外墙结构，包括：
[0006]基层墙体，其内设有主体结构梁；
[0007]空腔龙骨；
[0008]Z型连接件，所述Z型连接件的两端分别与所述主体结构梁和所述空腔 龙骨固定连接；
[0009]外层墙体，所述外层墙体通过紧固件与空腔龙骨固定连接。
[0010]可选的，所述Z型连接件包括：
[0011]两个固定板，相互平行且平移错位；
[0012]连接板，夹于两个所述固定板之间且与所述固定板垂直；
[0013]两个所述固定板与所述连接板共同形成Z型结构且通过圆弧板过渡。
[0014]可选的，所述空腔龙骨包括横向龙骨和竖向龙骨，两个所述固定板分 别与所述竖向龙骨和所述主体结构梁固定连接。
[0015]可选的，所述固定板与所述竖向龙骨或主体结构梁通过螺栓或焊缝固 定连接。
[0016]可选的，所述基层墙体拼缝处采用UHPC填充，且在所述基层墙体的内 表面拼缝处覆盖有UHPC层，所述UHPC层与所述基层墙体的内表面其余部 分齐平。
[0017]可选的，所述紧固件为螺栓。
[0018]可选的，所述基层墙体采用ALC条板、砌块、GRC板。
[0019]可选的，所述外层墙体采用单层铝板、复合铝板、蜂窝铝板。
[0020]本专利技术提供的一种复合外墙结构的设计方法，包括：
[0021]Z型连接件的承载能力大于在风荷载和小震作用效应组合下所受最大 力，且小于外层墙体在风荷载和中大震作用效应组合下所受最大力；
[0022]所述Z型连接件承载能力采用如下公式进行计算：
[0023]拉压屈服承载力
[0024]剪切屈服承载力
[0025]其中，f
y
为Z型连接件的屈服强度；b、t和h分别为Z型连接件的宽度、 板厚和净高度，R为过渡处圆弧半径。
[0026]可选的，拼缝处UHPC层在结构最大层间位移角限值下的最大拉应力设 计值(σ
t,max
)应小于其弹性段抗拉强度(f
t，UHPC
)与结构重要性系数(γ
R
) 的比值，即σ
t,max
<f
t,UHPC
/γ
R
。
[0027]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0028]1.本专利技术提供的复合外墙结构，包括基层墙体、空腔龙骨、Z型连接件、 外层墙体。本复合外墙结构的外层墙体可以保护建筑基础结构，缓冲由于 温度变化导致的墙体结构变形，从而大大提高墙体的防水性及气密性，进 而提高房屋使用寿命。本复合外墙结构采用的Z型连接件，由于具有较强 的变形能力，可以保证在小震下外墙变形较小，中大震下Z型连接件屈服， 变形主要集中在Z型连接件处，提高外层墙体的抗变形性能，保证构件整 体保温和防水性能，提升经济性，同时加工方便，具有广泛的应用前景。
[0029]2.本专利技术提供的复合外墙结构，所采用的UHPC层，仅在基层墙体的内 表面拼缝处覆盖且与其余部分齐平设置，这样既可以保证基层墙体抗开裂 性能，又能大幅度节约成本，提升经济性效果。
[0030]3.本专利技术提供的复合外墙结构，紧固件采用螺栓。螺栓连接使安装省 时省力，所需安装设备简单、对施工工人的技能要求低。
[0031]4.本专利技术提供的复合外墙结构，基层墙体及外层墙体的材料选用面广， 可以采用市面上常用的各种材料，也可根据业主提出的装饰要求、整体设 计思路、经济性等影响因素来进行选择，具有很好的市场适应性和普遍性。
[0032]5.本专利技术提供的复合外墙结构，具有一定的通用性，可广泛应用于钢 结构、钢筋混凝土结构以及钢
‑
混组合结构等不同结构体系，以及现浇、预 制装配式等不同类型结构的外墙体系，通过充分利用UHPC的抗拉强度，提 高基层墙体的抗裂性能，以及通过充分利用Z型连接件的变形能力，提高 外层墙体的变形性能，保证构件整体保温和防水性能优越，经济性好，同 时加工方便，具有广泛的应用前景。
[0033]6.本专利技术提供的复合外墙结构的设计方法，使Z型连接件的屈服承载 力大于风荷载和小震下Z型连接件的受力，而小于中震或大震下Z型连接 件的受力，以保证在小震下外墙变形较小，以此来保证复合外墙结构的使 用寿命。通过本设计方法提供的具体公式可以精确计算得出，Z型连接件需 多大的承载能力才可以满足风荷载和地震作用效应组合下的
所受的最大 力，从而保证结构设计需要。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下 面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。
[0035]图1为本专利技术实施例中的复合外墙外侧结构示意图；
[0036]图2为本专利技术实施例中的复合外墙内侧结构示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例中的Z型连接件左视图；
[0038]图4为本专利技术实施例中的Z型连接件主视图；
[0039]附图标记说明：
[0040]1、基层墙体；2、竖向龙骨；3、横向龙骨；4、主体结构柱；5、Z型 连接件；6、外层墙体；7、主体结构梁；8、UHPC层；9、固定板；10、连 接板；11、圆弧板。
具体实施方式
[0041]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合外墙结构，其特征在于，包括：基层墙体(1)，其内设有主体结构梁(7)；空腔龙骨；Z型连接件(5)，所述Z型连接件(5)的两端分别与所述主体结构梁(7)和所述空腔龙骨固定连接；外层墙体(6)，所述外层墙体(6)通过紧固件与空腔龙骨固定连接。2.根据权利要求1所述的复合外墙结构，其特征在于，所述Z型连接件(5)包括：两个固定板(9)，相互平行且平移错位；连接板(10)，夹于两个所述固定板(9)之间且与所述固定板(9)垂直；两个所述固定板(9)与所述连接板(10)共同形成Z型结构且通过圆弧板(11)过渡。3.根据权利要求2所述的复合外墙结构，其特征在于，所述空腔龙骨包括横向龙骨(3)和竖向龙骨(2)，两个所述固定板(9)分别与所述竖向龙骨(2)和所述主体结构梁(7)固定连接。4.根据权利要求3所述的复合外墙结构，其特征在于，所述固定板(9)与所述竖向龙骨(2)或主体结构梁(7)通过螺栓或焊缝固定连接。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的复合外墙结构，其特征在于，所述基层墙体(1)拼缝处采用UHPC填充，且在所述基层墙体(1)的内表面拼缝处覆盖有UHPC层(8)，所述UHPC层(8)与所述基层墙体(1)的内表面其余部分齐平。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉磊，金华建，陈韬，孙飞飞，常明媛，李可军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：