一種輕鋼?木混合龍骨復(fù)合墻體及其實(shí)施方法與流程

本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域復(fù)合墻體的傳熱性能及力學(xué)性能，具體指一種由輕鋼-木混合結(jié)構(gòu)作為龍骨，外覆節(jié)能環(huán)保輕質(zhì)板材的復(fù)合墻體，屬于房屋建筑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在中國，傳統(tǒng)住宅的建筑存在國土資源浪費(fèi)、能耗大、生態(tài)破壞嚴(yán)重、舒適性差等問題。為改變傳統(tǒng)住宅的建造方式，國家大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)。隨著國外輕型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)以及相應(yīng)產(chǎn)品和技術(shù)的不斷涌入，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系迅速發(fā)展。

冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅主要由墻體、樓蓋、屋蓋及維護(hù)結(jié)構(gòu)組成。冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅的墻體是由輕鋼龍骨、內(nèi)外墻板和夾心層材料等組成的輕鋼龍骨復(fù)合墻體。這種墻體具有質(zhì)量輕、施工裝配化程度高的優(yōu)點(diǎn)。但由于鋼龍骨的存在而使局部熱流散失顯著增加，致使墻體內(nèi)表面結(jié)露和墻體內(nèi)部冷凝，在鋼龍骨處形成嚴(yán)重的熱橋效應(yīng)，在寒冷地區(qū)甚至難以滿足建筑保溫要求。

為改善輕鋼龍骨的熱橋效應(yīng)，傳統(tǒng)的做法是在龍骨腹板上開設(shè)細(xì)長的孔洞以增加熱流傳遞的路徑，這種龍骨稱為保溫龍骨。將保溫龍骨用于承重墻體時，為保證墻體的豎向承載能力則開孔排數(shù)受到限制。增加開孔排數(shù)又會降低輕鋼龍骨的力學(xué)性能，雖然能滿足寒冷地區(qū)的建筑保溫要求，但通常只能用于非承重墻體，無法發(fā)揮輕鋼構(gòu)件強(qiáng)度高、延性好的優(yōu)點(diǎn)，使得這種墻體的經(jīng)濟(jì)效益下降。

為得到保溫隔熱性能好、能承受豎向荷載和水平荷載、又滿足“綠色建筑和建筑節(jié)能”要求的輕質(zhì)復(fù)合墻體，在鋼龍骨的中和軸兩邊設(shè)置一定長度的木龍骨，形成鋼-木混合龍骨，新型龍骨可充分發(fā)揮鋼材強(qiáng)度高和木材導(dǎo)熱系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)，同時木龍骨也有一定的強(qiáng)度和剛度，可輔助鋼龍骨承受豎向荷載和水平荷載。在提升輕質(zhì)復(fù)合墻體保溫性能的同時，確保墻體的承載能力。龍骨兩邊的外覆墻板采用石膏、軟木顆粒及蛭石組成的復(fù)合材料，可減輕甚至避免墻板受壓時產(chǎn)生的彌撒裂縫和溫度變化時的收縮裂縫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種質(zhì)量輕、承載力高、保溫隔熱性能好的輕鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體，能夠滿足“綠色建筑和建筑節(jié)能”要求。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種輕鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體，其特征在于，包括經(jīng)過剖分的冷彎薄壁型鋼、軟木板、自攻螺釘和輕質(zhì)板材；所述冷彎薄壁型鋼包括沿冷彎薄壁卷邊槽鋼腹板中和軸剖分成的兩部分，組成混合龍骨中的鋼龍骨，所述兩部分分別放置在墻體截面高度方向上的兩端；所述軟木板包括兩塊，組成混合龍骨中的木龍骨，放置在所述冷彎薄壁型鋼腹板中和軸附近；所述軟木板與所述冷彎薄壁型鋼采用自攻螺釘連接成整體；所述輕質(zhì)板材掛在所述混合龍骨兩側(cè)冷彎薄壁型鋼的翼緣上。

所述軟木板與所述冷彎薄壁型鋼在每側(cè)的搭接長度為15-20mm。

所述冷彎薄壁卷邊槽鋼采用q235鋼或q345鋼。

所述自攻螺釘由鉆頭、絲錐及絲扣三部分組成。

所述軟木板為vc級的輕型木板。

所述輕質(zhì)板材為由石膏、軟木顆粒和蛭石合成的復(fù)合材料。

所述輕質(zhì)板材為由石膏、軟木顆粒和蛭石按照1:0.08:0.3的比例合成的復(fù)合材料。

一種輕鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體的實(shí)施方法，包括：

步驟1，根據(jù)墻體承受的豎向荷載和水平荷載的荷載水平確定冷彎薄壁型鋼的截面尺寸及沿截面高度方向上的間距；

步驟2，將冷彎薄壁型鋼沿截面高度方向上的間距加上兩端各15-20mm的搭接距離來確定軟木板的截面高度；

步驟3，根據(jù)墻體的建筑保溫要求對步驟2中確定的軟木截面高度進(jìn)行調(diào)整，并據(jù)此確定軟木板的厚度；

步驟4，根據(jù)自攻螺釘?shù)氖芗袅Υ_定冷彎薄壁型鋼與軟木板連接處自攻螺釘?shù)男吞?、間距及數(shù)量；

步驟5，根據(jù)墻體擬應(yīng)用地區(qū)的溫濕度變化及外覆板受力大小，確定石膏、軟木顆粒及蛭石三種材料的配比；

步驟6，將輕質(zhì)板材掛在混合龍骨中兩側(cè)冷彎薄壁型鋼的翼緣上。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

1、保溫隔熱性能好。木材的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼材的幾十分之一，在鋼龍骨中設(shè)置一段長度木龍骨可有效降低龍骨處的熱量損失，減緩龍骨處的熱橋效應(yīng)，這種由鋼-木混合龍骨組成的復(fù)合墻體可滿足我國寒冷地區(qū)的建筑保溫要求。

2、承載能力高。將鋼龍骨放在墻體截面高度方向上的兩端，無論是在豎向荷載還是水平荷載下，均使鋼龍骨得到最大程度的利用，充分發(fā)揮了鋼材強(qiáng)度高的力學(xué)特點(diǎn)。此外，與傳統(tǒng)的鋼龍骨相比，在鋼材用量相同的情況下，截面上端的鋼龍骨的受力合力點(diǎn)與截面下端的鋼龍骨的受力合力點(diǎn)的距離增大，截面的抗彎承載力提高。同時考慮到木材也具有一定的強(qiáng)度，木龍骨可輔助受力。這種鋼-木混合龍骨的承載能力較傳統(tǒng)龍骨的承載能力大幅度提高。

(3)重量輕。木材的密度是鋼材的幾十分之一，鋼-木混合龍骨組成的墻體重量輕，地震作用小，抗震性能好。

(4)節(jié)能環(huán)保。木材資源易于再生、綠色環(huán)保。本發(fā)明在龍骨中采用了木材，外覆墻板中的軟木顆粒采用木構(gòu)件建造過程中的副產(chǎn)品，進(jìn)一步降低能源消耗。

(5)現(xiàn)場施工便捷，部件易于更換。復(fù)合墻體的各部件均可在工廠內(nèi)加工制作，現(xiàn)場僅需安裝，施工速度快。當(dāng)龍骨不滿足建筑保溫要求或力學(xué)性能要求時，更換相應(yīng)部件后可繼續(xù)使用，靈活度高。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的一種輕鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體及其實(shí)施方法不局限于實(shí)施例。

附圖說明

圖1為鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體的截面圖；

圖2為鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體的正立面圖；

圖3為鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體的左立面圖；

圖4為鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體的右立面圖。

附圖標(biāo)記：1、冷彎薄壁型鋼，2、軟木板，3、自攻螺釘，4、輕質(zhì)板材。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖4所示，包括冷彎薄壁型鋼1、軟木板2、自攻螺釘3和輕質(zhì)板材4，所述輕質(zhì)板材4組成外覆墻板。

進(jìn)一步的，所述冷彎薄壁型鋼1為經(jīng)過剖分的卷邊槽鋼，即將冷彎薄壁卷邊槽鋼沿腹板中和軸剖分為兩個部分，分別放置在鋼-木混合龍骨的上側(cè)和下側(cè)。選取的槽鋼的型號取決于墻體承受的荷載水平，鋼材采用q235鋼或者q345鋼。外圍護(hù)墻體中的龍骨在水平荷載作用下以受彎為主，將剖分的冷彎薄壁型鋼1放置在混合龍骨的兩側(cè)可最大限度的保證龍骨的抗彎性能，發(fā)揮鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn)。

進(jìn)一步的，組成木龍骨的軟木板2有兩塊，為vc級的輕型木板，放置在冷彎薄壁型鋼1腹板兩側(cè)，沿截面高度方向，木龍骨板處于中和軸附近。木龍骨板的長度與冷彎薄壁型鋼組成的鋼龍骨的長度相等，兩者采用自攻螺釘3連接。木材的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼材的幾十分之一，因此木龍骨板是主要的熱阻部件。木龍骨板的厚度及截面高度根據(jù)墻體的保溫要求確定。此外，軟木的彈性模量遠(yuǎn)小于鋼材，因此木龍骨的剛度低于鋼龍骨，軸向荷載作用下，兩部分根據(jù)各自的剛度進(jìn)行合理的內(nèi)力分配，從而避免了木龍骨的受壓破壞。同時考慮到木材的密度小，這樣的組合可進(jìn)一步降低墻體的重量，發(fā)揮輕型結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)。因此，這類鋼-木混合的龍骨具有質(zhì)量輕、保溫隔熱性能好、承載能力高的優(yōu)點(diǎn)；通過變換鋼龍骨和木龍骨的搭配，可得到多種鋼-木混合的龍骨形式，從而適應(yīng)不同墻體的保溫及承載要求；使用若干年后，龍骨局部破壞或不再滿足建筑保溫要求，更換相應(yīng)組件后可繼續(xù)使用。

進(jìn)一步的，上述自攻螺釘3由鉆頭、絲錐及絲扣三部分組成。鉆頭主要用于在連接件上鉆孔，絲錐用于在孔上加工螺紋，絲扣的主要作用是將螺釘擰入。自攻螺釘?shù)淖饔檬菍擙埞呛湍君埞蔷o密連接，使不同部分協(xié)同工作。水平荷載作用下，龍骨以受彎為主，龍骨截面上的正應(yīng)力分布服從平截面假定。在鋼龍骨和木龍骨的交界面上由于正應(yīng)力不同而存在相對滑移的趨勢，使螺釘受剪。自攻螺釘?shù)男吞枴㈤g距和數(shù)量根據(jù)剪力的大小確定。

進(jìn)一步的，上述輕質(zhì)板材4由石膏、軟木顆粒及蛭石三種材料按照一定的比例混合而成。在石膏中加入適量的軟木顆?？商岣呤喟宓难有?，避免外覆墻板在意外受力過程中產(chǎn)生裂縫；加入蛭石是避免外覆墻板在溫度變化過程中產(chǎn)生伸縮裂縫，保證外部墻板的完整性。

一種輕鋼-木混合龍骨復(fù)合墻體的實(shí)施方法，包括：

步驟1，根據(jù)墻體承受的豎向荷載和水平荷載的荷載水平確定冷彎薄壁型鋼的截面尺寸及沿截面高度方向上的間距；

步驟2，將冷彎薄壁型鋼沿截面高度方向上的間距加上兩端各15-20mm的搭接距離來確定軟木板的截面高度；

步驟3，根據(jù)墻體的建筑保溫要求對步驟2中確定的軟木截面高度進(jìn)行調(diào)整，并據(jù)此確定軟木板的厚度；

步驟4，根據(jù)自攻螺釘?shù)氖芗袅Υ_定冷彎薄壁型鋼與軟木板連接處自攻螺釘?shù)男吞枴㈤g距及數(shù)量；

步驟5，根據(jù)墻體擬應(yīng)用地區(qū)的溫濕度變化及外覆板受力大小，確定石膏、軟木顆粒及蛭石三種材料的配比；

步驟6，將輕質(zhì)板材掛在混合龍骨中兩側(cè)冷彎薄壁型鋼的翼緣上。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。