砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构

摘要

本发明公开了一种能够消除填充墙对混凝土主体结构的刚度贡献，便于构造柱的浇筑的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构。该柔性连接结构，包括框架梁、框架柱、砌体填充墙；所述砌体填充墙位于框架梁以及框架柱之间；所述砌体填充墙内设置有水平拉筋；所述砌体填充墙内设置有构造柱；所述构造柱位于砌体填充墙上方和下方的框架梁之间，所述构造柱的一端与砌体填充墙下方的框架梁连接，另一端设置有卡件；所述卡件具有与框架梁适配的卡槽；所述卡件与砌体填充墙上方的框架梁卡扣连接；所述砌体填充墙与主体结构之间具有间隙；所述间隙内填充柔性密封材料。采用该柔性连接结构能够为构造柱施工带来方便；能够有效的降低施工成本。

权利要求

1.砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，包括框架梁（1）、框架柱（2）、砌体填充墙（5）；所述框架梁（1）以及框架柱（2）构成主体结构；所述砌体填充墙（5）位于框架梁（1）以及框架柱（2）围成的空间内；所述砌体填充墙（5）内设置有水平拉筋（8）；

其特征在于：所述砌体填充墙（5）内设置有构造柱（3）；所述构造柱（3）位于砌体填充墙（5）上方和下方的框架梁（1）之间，所述构造柱（3）的一端与砌体填充墙（5）下方的框架梁（1）连接，另一端设置有卡件（6）；所述卡件（6）具有与框架梁（1）适配的卡槽；所述卡件（6）与砌体填充墙（5）上方的框架梁（1）卡扣连接；所述砌体填充墙（5）与框架柱（2）之间具有间隙；所述砌体填充墙（5）与其上方的框架梁（1）之间具有间隙；所述间隙内填充柔性密封材料（7）。

2.如权利要求1所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，其特征在于：所述卡件（6）包括卡板（61）、连接板（62）以及抗剪埋件（63）；所述连接板（62）的两端均设置有卡板（61），所述连接板（62）与两端的卡板（61）形成U形卡槽，所述连接板（62）下方设置抗剪埋件（63）；所述U形卡槽与砌体填充墙（5）上方的框架梁（1）匹配，所述抗剪埋件（63）与构造柱（3）连接。

3.如权利要求2所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，其特征在于：所述卡板（61）焊接在连接板（62）上方，所述抗剪埋件（63）焊接在连接板（62）下方。

4.如权利要求2所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，其特征在于：所述砌体填充墙（5）具有的高度大于4m；所述砌体填充墙（5）的半高处设置水平现浇带（4）。

5.如权利要求2所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，其特征在于：所述砌体填充墙（5）上设置有窗（9）、门（11），所述砌体填充墙（5）具有的高度大于4m；所述砌体填充墙（5）上具有的门窗洞顶设置水平现浇带（4）。

6.如权利要求2所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，其特征在于：所述水平拉筋（8）在砌体填充墙（5）内均匀分布，相邻两个所述水平拉筋（8）之间的竖向距离为500～600mm。

7.如权利要求1-6任意一项权利要求所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，其特征在于：所述柔性密封材料（7）采用聚苯板。

说明书

砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构

技术领域

[0001] 本发明涉混凝土结构中的砌体填充墙与主体结构之间的一种连接方式，尤其是一种砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构。

背景技术

[0002] 公知的：填充墙是根据建筑功能要求而布置于建筑中的墙体，它是划分建筑空间的竖向非结构构件。由于其布置具有随意性和不确定性，以及在建筑使用周期内存在随时被拆除的可能性，使得从结构抗震角度提出的“填充墙均匀、对称的布置原则”很难在工程设计中实现，混凝土结构中的填充墙构造与结构设计方法难以协调。

[0003] 由于填充墙为非结构构件，它不是结构设计中重点研究的对象。因此，填充墙传统的“刚性”连接方法一直沿用至今，即按照规范的规定：为考虑“刚性”连接的砌体填充墙对主体结构的刚度贡献，在混凝土结构抗震计算时须人为地引入计算自振周期折减系数来保证砌体填充墙“刚性”连接构造与主体结构设计原则相协调；“刚性连接”的构造做法则通过拉结筋将填充墙与主体结构连接在一起，并视填充墙段的长度和高度设置构造柱和混凝土水平现浇带。这种刚性连接方法的弊端在于：砌体填充墙对主体结构的刚度贡献明显，且不易计算其影响量，必须人为地凭经验引入自振周期折减系数；同时，在“刚性连接”方案中，还会因填充墙布置位置的不确定性而导致主体结构刚度分布不均和楼层刚度突变。这些弊端所造成的结构与非结构构件破坏，在汶川地震和玉树地震的震害中已明显显现。

[0004] 为克服刚性连接的弊端，砌体结构设手册和《砌体填充墙构造详图》10SG614-2中提出了填充墙与主体结构间的柔性连接方案。按照该柔性连接方案实施的填充墙，可不考虑砌体填充墙对主体结构的刚度贡献。因此，在主体结构抗震验算时可不用考虑主体结构的自振周期折减系数，方便了混凝土结构的设计应用。但是，该柔性连接方式在墙体的水平方向上要求构造柱到填充墙端部、门窗洞口的距离不大于600mm，组合柱间距不大于墙厚的20倍，且不大于2500mm；在竖直方向上要求构造柱的钢筋植入主体结构的梁或板内。这种构造连接方式中密排的组合柱常给门窗洞口的布置带来不便，而且还会给砌体填充墙的砌筑和构造柱的浇筑带来不便。这些弊端在墙体上需开设较大门窗洞口的建筑中显得尤为突出。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够消除填充墙对混凝土主体结构的刚度贡献，保证砌体填充墙与主体结构之间的整体性以及便于构造柱的浇筑的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，包括框架梁、框架柱、砌体填充墙；所述框架梁以及框架柱构成主体结构；所述砌体填充墙位于框架梁以及框架柱围成的空间内；所述砌体填充墙内设置有水平拉筋；

[0007] 所述砌体填充墙内设置有构造柱；所述构造柱位于砌体填充墙上方和下方的框架梁之间，所述构造柱的一端与砌体填充墙下方的框架梁连接，另一端设置有卡件；所述卡件具有与框架梁适配的卡槽；所述卡件与砌体填充墙上方的框架梁卡扣连接；所述砌体填充墙与框架柱之间具有间隙；所述砌体填充墙与其上方的框架梁之间具有间隙；所述间隙内填充柔性密封材料。

[0008] 进一步的，所述卡件包括卡板、连接板以及抗剪埋件；所述连接板的两端均设置有卡板，所述连接板与两端的卡板形成U形卡槽，所述连接板下方设置抗剪埋件；所述U形卡槽与砌体填充墙上方的框架梁匹配，所述抗剪埋件与构造柱连接。

[0009] 优选的，所述卡板焊接在连接板上，所述抗剪埋件焊接在连接板下方。

[0010] 进一步的，所述砌体填充墙具有的高度大于4m；所述砌体填充墙的半高处设置水平现浇带。

[0011] 进一步的，所述砌体填充墙上设置有窗、门，所述砌体填充墙具有的高度大于4m；所述砌体填充墙上具有的门窗洞顶设置水平现浇带。

[0012] 进一步的，所述水平拉筋在砌体填充墙内均匀分布，所述相邻两个水平拉筋之间的竖向距离为500～600mm。

[0013] 优选的，所述柔性密封材料采用聚苯板。

[0014] 本发明的有益效果是：本发明所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，首先通过在砌体填充墙与主体混凝土主体结构(即框架梁和框架柱)之间设置柔性填充材料，使填充墙与主体结构之间形成柔性隔离，从而有效地消除了砌体填充墙对主体结构平面内的刚度贡献；然后通过水平拉筋将砌体填充墙拉结于构造柱，利用卡件将竖向构造柱连接于主体结构，以保证砌体填充墙墙体平面外的稳定性，并保证砌体填充墙与主体结构之间的可靠连接。

[0015] 因此本发明所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，具有以下优点：

[0016] 1.由于砌体填充墙与主体结构之间完全脱开，消除了填充墙对混凝土主体结构的刚度贡献，使得填充墙的传力路径清晰明了，在结构抗震设计中不需再引入结构自振周期折减系数，大大地方便了混凝土结构设计应用。

[0017] 2.采用本发明所述的柔性连接结构的混凝土结构，在进行结构设计时不再考虑砌体填充墙对主体结构的刚度贡献，因此在相同地震作用下，能够减小相应的地震作用效应，起到优化主体结构的梁柱截面，达到节省工程造价的技术经济效果。

[0018] 3.通过带卡件的竖向构造柱将砌体填充墙连接于主体结构，保证了砌体填充墙与主体结构之间的整体性，确保了砌体填充墙在墙体平面外的稳定性，通过这种连接方式能有效地减少大震时主体结构和砌体填充墙的震害，保障建筑的正常使用功能。

[0019] 4.通过卡件将构造柱顶端连接于主体结构，有效避免了构造柱植筋于结构梁中的麻烦，为构造柱施工带来方便。

附图说明

[0020] 图1是本发明实施例中砌体填充墙与混凝土结构柔性连接示意图(门窗洞口尺寸≤2100mm)；

[0021] 图2是本发明实施例中砌体填充墙与混凝土结构柔性连接示意图(门窗洞口尺寸＞2100mm)；

[0022] 图3是本发明实施例中卡件的轴测图；

[0023] 图4是本发明实施例中卡件安装在构造柱上时的俯视图；

[0024] 图5是本发明实施例中卡件安装在构造柱上且位于框架梁中线下方时的结构示意图；

[0025] 图6是本发明实施例中卡件安装在构造柱上且与框架梁齐边时的结构示意图；

[0026] 图7是本发明实施例中卡件安装在构造柱上时的侧视图；

[0027] 图中标示：1-框架梁，2-框架柱，3-构造柱，4-水平现浇带，5-砌体填充墙，6-卡件，61-卡板，62-连接板，63-抗剪埋件，7-柔性密封材料，8-水平拉筋，9-窗，10-过梁，11-门。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0029] 如图1所示，砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，包括框架梁1、框架柱2、砌体填充墙5；所述框架梁1以及框架柱2构成主体结构；所述砌体填充墙5位于框架梁1以及框架柱2围成的空间内；所述砌体填充墙5内设置有水平拉筋8；

[0030] 所述砌体填充墙5内设置有构造柱3；所述构造柱3位于砌体填充墙5上方和下方的框架梁1之间，所述构造柱3的一端与砌体填充墙5下方的框架梁1连接，另一端设置有卡件6；所述卡件6具有与框架梁1适配的卡槽；所述卡件6与砌体填充墙5上方的框架梁1卡扣连接；所述砌体填充墙5与框架柱2之间具有间隙；所述砌体填充墙5与其上方的框架梁1之间具有间隙；所述间隙内填充柔性密封材料7。

[0031] 公知的，砌体填充墙5是根据建筑功能要求而布置于建筑中的墙体，它是划分建筑空间的竖向非结构构件。因此“所述砌体填充墙5位于框架梁1以及框架柱2围成的空间内”是指所述砌体填充墙5设置在框架梁1以及框架柱2形成的主体结构内，如图1所示，所述砌体填充墙5位于框架梁1以及框架柱2围成的矩形框内。

[0032] 由于所述砌体填充墙5与框架柱2之间具有间隙；所述砌体填充墙5与其上方的框架梁1之间具有间隙；所述间隙内填充柔性密封材料7。因此砌体填充墙5与主体结构之间完全脱开，消除了砌体填充墙5对混凝土主体结构的刚度贡献，使得填充墙的传力路径清晰明了，在结构抗震设计中不需再引入结构自振周期折减系数，大大地方便了混凝土结构设计应用。

[0033] 同时采用采用本发明所述的柔性连接结构的混凝土结构，在进行结构设计时不再考虑砌体填充墙对主体结构的刚度贡献，因此在相同地震作用下，能够减小相应的地震作用效应，起到优化主体结构的梁柱截面，达到节省工程造价的技术经济效果。

[0034] 所述构造柱3的一端与砌体填充墙5下方的框架梁1连接，另一端设置有卡件6；所述卡件6具有与框架梁1适配的卡槽；所述卡件6与砌体填充墙5上方的框架梁1卡扣连接。所述卡扣连接是指所述卡件6的卡槽卡住框架梁1，且框架梁1在卡件6的卡槽内能够出现竖直方向的较小位移。由于所述构造柱3的一端与砌体填充墙5下方的框架梁1连接，同时所述卡件6与砌体填充墙5上方的框架梁1卡扣连接。因此构造柱3上的卡件6能够相对于框架梁1在竖直方向上出现较小位移，从而对框架梁1没有支持作用不会对主体结构的刚度产生影响。通过卡件6的竖向构件将砌体填充墙5连接于主体结构，保证了砌体填充墙5与主体结构之间的整体性，确保了砌体填充墙5在墙体平面外的稳定性，通过这种连接方式能有效地减少大震时主体结构和砌体填充墙5的震害，保障建筑的正常使用功能。同时通过卡件6将构造柱顶端连接于主体结构，有效避免了构造柱6植筋于结构梁中的麻烦，为构造柱施工带来方便。

[0035] 综上所述本发明所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构，能够避免砌体填充墙5对混凝土主体结构的刚度产生影响，减小相应的地震作用效应，起到优化主体结构的梁柱截面，达到节省工程造价的技术经济效果。同时通过带卡件的竖向构造柱将砌体填充墙连接于主体结构，保证了砌体填充墙与主体结构之间的整体性，确保了砌体填充墙在墙体平面外的稳定性，有效避免了构造柱植筋于结构梁中的麻烦，为构造柱施工带来方便；能够有效的降低施工成本。

[0036] 所述卡件6可以采用多种方式实现，整体式的卡件6或者组件式的卡件6，所述卡件6的一种优选方式为如图3-6所示，所述卡件6包括卡板61、连接板62以及抗剪埋件63；所述连接板62的两端均设置有卡板61，所述连接板62与两端的卡板61形成U形卡槽，所述连接板
62下方设置抗剪埋件63；所述U形卡槽与砌体填充墙5上方的框架梁1匹配，所述抗剪埋件63与构造柱3连接。所述U形卡槽与砌体填充墙5上方的框架梁1匹配是指U形卡槽与砌体填充墙5上方的框架梁1的宽度值匹配，使得U形卡槽能够卡在框架梁1上。

[0037] 所述卡板61与连接板62以及抗剪埋件63与连接板62可以采用多种方式实现连接，比如采用整体式的卡件6；卡件6由浇注一次成形。为了节约成本，同时使得卡件6能够根据实际情况对其尺寸进行更改，优选的，所述卡板61焊接在连接板62上，所述抗剪埋件63焊接在连接板62下方。通过将卡板61和连接板62焊接以及抗剪埋件63与连接板62的焊接连接方式，能够在需要不同尺寸的卡件6时，选用相应尺寸的卡板61、连接板62以及抗剪埋件63进行焊接即可，可以实现现场制作。所述卡板61采用钢制材料制成；一般采用角钢。

[0038] 由于砌体填充墙5高度较高时，在竖直平面内的稳定性将会下降。为了增加墙体的稳定性，根据《砌体结构设计规范》GB500031-2011第6.3.4条4)款，砌体填充墙5高度大于4m时，所述砌体填充墙5内设置水平现浇带4。进一步的所述砌体填充墙5具有的高度大于4m；所述砌体填充墙5半高位置设置水平现浇带4；以及所述砌体填充墙5上设置有窗9、门11，所述砌体填充墙5具有的高度大于4m；所述砌体填充墙5上具有的门窗洞顶设置水平现浇带4。
所述砌体填充墙5半高位置是指砌体填充墙5的高度方向上的中间位置。所述门窗洞顶是指门11以及窗9具有的孔洞的顶部。

[0039] 为了增加砌体填充墙5整体稳定性，进一步的，所述水平拉筋8在砌体填充墙5内均匀分布，所述相邻两个水平拉筋8之间的距离为500～600mm。由于将水平拉筋8在砌体填充墙5内均匀分布，因此可以使得水平拉筋8对砌体填充墙5的拉力分布均匀。同时将相邻两个水平拉筋8之间的距离设置为500～600mm；是根据10SG614-2砌体填充墙构造详图(二)(与主体结构柔性连接)的规范，避免相邻两个水平拉筋8相距较远时，所述砌体填充墙5稳定性较差，同时避免当相邻两个水平拉筋8相距较近时，所述砌体填充墙5内设置过多的水平拉筋8增加施工成本。

[0040] 所述柔性密封材料7的主要作用是密封所述砌体填充墙5与框架柱2之间的间隙以及所述砌体填充墙5与其上方的框架梁1之间的间隙。同时具有柔性，不会对砌体填充墙5上方和下方的框架梁1的刚度造成影响。因此所述柔性密封材料7可以采用橡胶；为了降低成本，便于施工所述柔性密封材料7采用聚苯板。

[0041] 本发明所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构在应用中，主要包括门窗洞口尺寸≤2100mm和门窗洞口尺寸＞2100mm两种情况。

[0042] 实施例一

[0043] 所述的砌体填充墙与混凝土结构的柔性连接结构在门窗洞口尺寸≤2100mm的且墙厚为200mm或者250mm时主体结构中的应用。如图1所示为砌体填充墙与混凝土结构柔性连接示意图门窗洞口尺寸≤2100mm。

[0044] 当门窗洞口尺寸≤2100mm时，如图1中所示，根据建筑使用功能要求选取合适的填充墙砌体材料，通过调整砌体填充墙5的厚度值h和墙体上门窗洞口的开洞率，使砌体填充墙的砌筑高度在表1所示的允许高度范围内；再依据建筑物所在地的抗震设防烈度和基本风压值的情况，按照建筑高度、层高和砌体填充墙5的厚度选用相应的构造柱3截面尺寸h×h，并从表2-1、2-2中选用相应的卡件钢板厚度和表3-1、3-2中选用相应的构造柱配筋；最后按照图1以及图3至图7所示柔性连接方式进行砌体填充墙5的砌筑施工。

[0045] 如图1所示，所述框架梁1以及框架柱2构成主体结构；所述砌体填充墙5位于框架梁1以及框架柱2围成的空间内；所述砌体填充墙5内设置有水平拉筋8；所述砌体填充墙5内设置有构造柱3；所述构造柱3位于砌体填充墙5上方和下方的框架梁1之间，所述构造柱3的一端与砌体填充墙5下方的框架梁1连接，另一端设置有卡件6；所述卡件6具有与框架梁1适配的卡槽；所述卡件6与砌体填充墙5上方的框架梁1卡扣连接；所述砌体填充墙5与框架柱2之间具有间隙；所述砌体填充墙5与其上方的框架梁1之间具有间隙；所述间隙内填充柔性密封材料7。所述柔性密封材料7采用聚苯板。

[0046] 表1砌体填充墙与混凝土结构柔性连接结构(卡扣式)砌体填充墙允许高度表，砌体填充墙允许高度H0(m)

[0047]

[0048] 注：1.根据《砌体结构设计规范规范》GB50003-2011及12G614图集，H1＝H0，H1为建筑层高；

[0049] 2.表中s为相邻窗间墙或构造柱间距，bs是在宽度s范围内的门窗洞口总宽度；

[0050] 3.墙体的允许计算高度按下列计算：H0≤μ1μ2[β]h，式中μ1表自承重墙允许高厚比修正系数；μ2表示门窗洞口允许高厚比修正系数；β全部个体允许高厚比。

[0051] 4.当洞口高度大于或等于墙高的4/5时，可按独立墙段验算高厚比。

[0052] 下列表格2-1、2-2为砌体填充墙与混凝土结构柔性连接结构(卡扣式)钢板厚度选用表

[0053] 表2-1当砌体填充墙厚度为200mm时，卡件钢板厚度t选用表

[0054]

[0055] 续表2-1

[0056]

[0057] 注：1.卡件由卡板、连接板和抗剪埋件构成，其构造详见说明书附图；卡件钢板强度等级为Q345，厚度均为t；

[0058] 2.卡板为等肢L型，肢长为100mm；

[0059] 3.H为建筑高度，H1为建筑层高。

[0060] 表2-2当砌体填充墙厚度为250mm时，卡件钢板厚度t选用表

[0061]

[0062] 续表2-2

[0063]  6.0 10mm 10mm 12mm 10mm 见注3

[0064] 注：1.卡件由卡板、连接板和抗剪埋件构成，其构造详见说明书附图；卡件钢板强度等级为Q345，厚度均为t；

[0065] 2.卡板为等肢L型，肢长除特别说明外均为100mm；

[0066] 3.当设防烈度为8.5度，建筑层高为6m时，卡件中的卡板采用等边角钢L110×14，连接板及抗剪埋件厚度为12mm，焊脚高度均为8mm；

[0067] 4.H为建筑高度，H1为建筑层高。

[0068] 下列表3-1、3-2为砌体填充墙与混凝土结构柔性连接结构(卡扣式)构造柱配筋选用表

[0069] 表3-1当砌体填充墙厚度为200mm时，构造柱配筋选用表

[0070]

[0071] 续表3-1

[0072]

[0073] 注：1.H为建筑高度，H1为建筑层高；

[0074] 2.构造柱箍筋配筋6@200。

[0075] 表3-2当砌体填充墙厚度为250mm时，构造柱配筋选用表

[0076]

[0077] 续表3-2

[0078]

[0079] 注：1.H为建筑高度，H1为建筑层高；

[0080] 2.构造柱箍筋配筋6@200。

[0081] 工程设计和施工时，应注意构造柱3距砌体填充墙5端部、门窗洞口的距离不大于0.9m。所述门窗洞口的上方,即门11的上方和窗9的上方均设置有过梁10。所述相邻构造柱3之间的间距不大于4m，砌体填充墙5的高度不大于6m；当建筑层高大于4m时，宜在墙体半高处或门窗洞顶设置水平现浇带4，水平现浇带4截面高度不小于100mm，钢筋不少于该钢筋应与两端框架柱(含框架剪力墙)有可靠的锚固。砌体填充墙5的顶部向下的第一皮砌体灰缝内应设置一道 通长焊接网片，钢筋网片竖向间距不大于600mm；砌体填充墙
5施工时，先砌筑砌体填充墙在浇注混凝土，卡件6的安装应与构造柱3钢筋绑扎同步进行。
构造柱3的钢筋和卡件6安装完毕后，方可浇注构造柱混凝土。

[0082] 实施例二

[0083] 当门窗洞口尺寸＞2100mm时，如图2中所示：直接在门窗洞口两侧设置构造柱3，构造柱3及砌体填充墙5的构造方式同门窗洞口尺寸≤2100mm，其余位置的砌体填充墙5与主体结构的连接完全相同于门窗洞口尺寸≤2100mm的情况。