本發(fā)明屬于建筑領(lǐng)域，具體涉及一種基于cs-fc-sb組合墻體的模塊化設(shè)計方法，其中帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土墻體簡稱cs-fc，外層生態(tài)秸稈板簡稱sb。

背景技術(shù)：

1、目前村鎮(zhèn)建筑結(jié)構(gòu)多為砌體、磚混、冷成型鋼結(jié)構(gòu)，前兩者由于建造年代久遠(yuǎn)、缺乏合理設(shè)計而整體性差，冷成型鋼結(jié)構(gòu)則隔聲、保溫效果差。發(fā)泡混凝土為一種輕質(zhì)多孔水泥基材料，具有質(zhì)輕、隔熱保溫、隔音、綠色環(huán)保、耐火性能好、耗能抗震能力強等優(yōu)點，近年來作為剪力墻結(jié)構(gòu)逐步適用于村鎮(zhèn)建筑。

2、但發(fā)泡混凝土材料離散型大，墻體質(zhì)量取決于工程澆筑水平，因此發(fā)泡混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)通常采用在工廠預(yù)制，后續(xù)至現(xiàn)場裝配的方法施工，裝配方法常采用坐漿、預(yù)留鋼筋或剪力鍵等形式連接，工序復(fù)雜，預(yù)制墻體的構(gòu)造、連接多依據(jù)設(shè)計人員經(jīng)驗，且無對應(yīng)的設(shè)計方法。

3、且近年來，隨著國家對村鎮(zhèn)建筑的關(guān)注度增加，村鎮(zhèn)發(fā)泡混凝土剪力墻的設(shè)計需求也由單一的安全性指標(biāo)向舒適性、多功能方向變化。十字型、t型墻等形狀不同的墻體、可靠的連接方式、成熟便捷的設(shè)計方法成為了發(fā)泡混凝土剪力墻的新需求。

4、本發(fā)明提出了一種cs-fc-sb組合墻體。包括用于焊接組裝的冷成型鋼邊框及端柱、外層生態(tài)秸稈板、內(nèi)填發(fā)泡混凝土，其中，冷成型豎向型鋼腹板內(nèi)側(cè)焊接肋板，秸稈板嵌入肋槽內(nèi)，秸稈板與豎向及水平冷成型鋼形成封閉空間，用以澆筑發(fā)泡混凝土。冷成型鋼、發(fā)泡混凝土及生態(tài)秸稈板一起，形成組合受力體系，同時，發(fā)泡混凝土與生態(tài)秸稈板為輕質(zhì)保溫材料，可使組合墻具備良好的保溫隔熱性能且便于后期維護(hù)。為進(jìn)一步推廣其使用，亟須相應(yīng)的設(shè)計方法，因此本發(fā)明提出了一種cs-fc-sb組合墻體的模塊化設(shè)計方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種基于cs-fc-sb組合墻體的模塊化設(shè)計方法，通過以上模塊化設(shè)計方法可以大大簡化cs-fc-sb組合墻體的計算分析過程，現(xiàn)場僅需計算焊接、自攻釘、螺栓連接，可有效縮短建設(shè)周期，降低建造成本，可在低多層村鎮(zhèn)建筑結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種基于cs-fc-sb組合墻體的模塊化設(shè)計方法，通過將帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體、端柱、外側(cè)生態(tài)秸稈板分別設(shè)計，以上模塊設(shè)計完成后拼裝時，僅需設(shè)計端柱與發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體的連接節(jié)點。

4、所述的cs-fc-sb組合墻體包括帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體、端柱、外側(cè)生態(tài)秸稈板和連接節(jié)點，預(yù)制墻體包括用于焊接組裝的方形冷成型鋼邊框、用于固定秸稈板的內(nèi)嵌豎向冷成型鋼、用于防止秸稈板外脹的豎向拉條和內(nèi)填發(fā)泡混凝土，端柱為型鋼或鋼管混凝土柱，端柱與發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體鋼邊框可通過預(yù)留螺栓連接、栓釘連接或焊接。所述帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體i、ii、iii和iv能夠呈轉(zhuǎn)角、t型、十字型連接。

5、所述帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體的設(shè)計分為受壓承載力設(shè)計、抗剪承載力設(shè)計，抗壓承載力設(shè)計采用公式(1)進(jìn)行設(shè)計，抗剪承載力設(shè)計值采用公式(2)進(jìn)行設(shè)計。

6、nc＝0.2ζfcbh?(1)

7、vwh＝(0.95+0.07λ1+0.025λ2)(0.077fchb+0.26nc)cosθ?(2)

8、所述的外側(cè)生態(tài)秸稈板的厚度選取，采用公式(3)和(4)進(jìn)行計算?？刹捎糜邢拊▽υ摴竭M(jìn)行離散處理和計算，根據(jù)其在容許位移角下的最大應(yīng)力值進(jìn)行設(shè)計。

9、所述的端柱采用規(guī)范構(gòu)造要求進(jìn)行尺寸選擇，若該構(gòu)造柱為混凝土柱可參考混凝土規(guī)范gb?50010，若為鋼柱則可參考鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范gb?50017。若為預(yù)留螺栓栓釘連接，則混凝土柱中預(yù)埋件的構(gòu)造措施仍需滿足gb?50010中的要求。

10、按以上連接形式設(shè)計完成后，所述的連接節(jié)點成為薄弱部位，根據(jù)采用的節(jié)點形式，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計方法，計算公式見公式(5)和(9)：

11、lweld＝max{min(l1,l2),l3}?(5)

12、n＝max{n1,n2}?(9)

13、本發(fā)明的有益效果是：

14、根據(jù)本發(fā)明所述的一種基于cs-fc-sb組合墻體的模塊化設(shè)計方法，制作出的冷成型鋼-發(fā)泡沫混凝土-生態(tài)秸稈板裝配式組合墻，是減少秸稈焚燒導(dǎo)致的大氣污染，變廢為寶，將其經(jīng)高溫高壓軋制而成，無膠水等污染性材料。秸稈板具有良好的抗彎性能與保溫性能，在組合墻體中還可充當(dāng)內(nèi)填泡沫混凝土的模板。內(nèi)填發(fā)泡混凝土具有優(yōu)異的隔熱保溫性能，且輕質(zhì)，減少組合墻重量。秸稈板與發(fā)泡混凝土可有效避免冷成型鋼框架局部屈曲。通過外層秸稈板與內(nèi)填發(fā)泡混凝土的合理組合，可達(dá)到夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能65％的標(biāo)準(zhǔn)，且可承受豎向壓力與水平剪力，抗震性能好，可達(dá)到結(jié)構(gòu)圍護(hù)-保溫一體化。

15、本發(fā)明提出的模塊化設(shè)計方法可以大大簡化cs-fc-sb組合墻體的計算分析過程，現(xiàn)場僅需計算焊接、自攻釘、螺栓連接，模塊在工廠預(yù)制，無后澆帶、無現(xiàn)場濕作業(yè)，現(xiàn)場拼裝便捷、效率高，可有效縮短工期，變廢為寶、無后期建筑保溫層的施工，降低造價。

技術(shù)特征：

1.一種基于cs-fc-sb組合墻體的模塊化設(shè)計方法，其特征在于：所述的cs-fc-sb墻體包括帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體、端柱、外側(cè)生態(tài)秸稈板和連接節(jié)點，預(yù)制墻體包括用于焊接組裝的方形冷成型鋼邊框(1)、用于固定秸稈板的內(nèi)嵌豎向冷成型鋼(2)、用于防止秸稈板外脹的豎向拉條(3)和內(nèi)填發(fā)泡混凝土(4)，端柱為型鋼或鋼管混凝土柱，端柱與發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體鋼邊框通過預(yù)留螺栓連接、栓釘連接或焊接，所述帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體i、ii、iii和iv能夠呈轉(zhuǎn)角、t型、十字型連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模塊化設(shè)計的cs-fc-sb組合墻體的設(shè)計方法，其特征在于：帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體、端柱、外側(cè)生態(tài)秸稈板分別設(shè)計，以上模塊設(shè)計完成后拼裝時，僅需設(shè)計端柱與發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體的連接節(jié)點。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模塊化設(shè)計的cs-fc-sb組合墻體的設(shè)計方法，其特征在于：所述帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土預(yù)制墻體的設(shè)計分為受壓承載力設(shè)計、抗剪承載力設(shè)計，抗壓承載力設(shè)計采用公式(1)進(jìn)行設(shè)計，抗剪承載力設(shè)計值采用公式(2)進(jìn)行設(shè)計，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于cs-fc-sb組合墻體的模塊化設(shè)計方法，其特征在于：外側(cè)生態(tài)秸稈板的厚度選取，采用公式(3)和(4)進(jìn)行計算，采用有限元法對公式進(jìn)行離散處理和計算，根據(jù)其在容許位移角下的最大應(yīng)力值進(jìn)行設(shè)計，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模塊化設(shè)計的cs-fc-sb組合墻體的設(shè)計方法，其特征在于：按以上連接形式設(shè)計完成后，連接節(jié)點成為薄弱部位，根據(jù)采用的節(jié)點形式，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計方法，計算公式見公式(5)和(9)：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于CS?FC?SB組合墻體的模塊化設(shè)計方法。該模塊化設(shè)計方法包括將CS?FC?SB墻體分解為帶冷成型鋼邊框的發(fā)泡混凝土墻體（CS?FC）、外層生態(tài)秸稈板（SB）、端柱分別設(shè)計，最后設(shè)計連接方式。其中CS?FC的尺寸、配筋和發(fā)泡混凝土型號選擇基于性能化設(shè)計方法得到，SB的厚度基于有限元分析法得到，端柱尺寸參考規(guī)范構(gòu)造，焊接、自攻釘或螺栓連接等關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計基于CS?FC?SB組合墻體的抗震需求簡化計算公式得到。通過以上模塊化設(shè)計方法可以大大簡化CS?FC?SB組合墻體的計算分析過程，現(xiàn)場僅需計算焊接、自攻釘、螺栓連接，可有效縮短建設(shè)周期，降低建造成本，可在低多層村鎮(zhèn)建筑結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：丁小蒙,馮巖,龔亮,陳忠范
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17