一种用于悬挑板类构件的防冷热桥节点及其建筑物的制作方法

1.本发明涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种用于悬挑板类构件的防冷热桥节点及其建筑物。


背景技术：

2.建筑的围护结构性能是建筑节能的关键，但是钢筋混凝土在实际工程中的大量应用导致了建筑围护结构产生了大量的建筑热桥，增加了建筑的能耗水平。
3.提高围护结构的保温隔热水平是降低建筑能耗、实现节能减排的关键。传统阳台板与主体结构连通，形成热桥，是建筑节能的薄弱环节。在冬季，由于阳台节点处的热量流出，房间的热量产生损失，导致供暖成本和能耗显着增加，相邻房间的内部温度可能会大大低于露点温度。这会形成对石膏和油漆的有害的环境条件，如果其持续暴露于冷凝水中，则建筑物会越加恶化。
4.减少阳台结构热桥关键在于外墙围护结构在阳台节点处保温层的连续，但是传统阳台部位处内有主体楼板，外有阳台板，热桥难以避免。若在此部位采用热断桥结构，使外墙保温材料在阳台部位得到连续，则可避免建筑热桥的形成。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于悬挑板类构件的防冷热桥节点及其建筑物，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于悬挑板类构件的防冷热桥节点，包括：处于室内的主体楼板、处于室外的阳台板、受拉件和保温盒；
7.所述保温盒设置在主体楼板和阳台板之间；
8.所述受拉件穿过所述保温盒，受拉件两端分别伸入主体楼板和阳台板内部与两者固定连接；
9.所述保温盒包括盒体和受压件；
10.所述盒体内填充有保温材料，用于阻止所述主体楼板和阳台板之间的热量传递；
11.所述盒体上沿其纵向间隔设置有多个连通室内和室外两侧的安装孔；
12.多个所述受压件横向插装所述安装孔内，用于承受所述主体楼板和阳台板的压力。
13.本技术在主体楼板和阳台板之间设置保温盒，从而在两者之间形成防冷热桥节点，该防冷热桥节点在结构满足安全性、经济性及耐久性的前提下，避免阳台部位结构性热桥的产生，达到节能保温的目的。盒体内填充有中的保温材料，保温材料选用导热系数低的材料，以降低阳台热隔断结构对墙体附加传热量，达到节能减排的目的。
14.进一步地，在外墙厚度方向上，所述保温盒设置在外墙的外侧，所述保温盒靠近外墙一侧的内侧面与外墙保温层内侧面齐平。
15.进一步地，多个所述受拉件沿纵向间隔地插装在所述盒体的上部。
16.进一步地，在高度方向上，所述受压件插装在所述盒体的中下部；在横向上，所述受压件的两端与所述盒体内外侧端面齐平。即，受压件与盒体的厚度相同。
17.进一步地，至少每个所述受拉件正下方插装有一个所述受压件。
18.进一步地，所述受拉件为钢筋，更为优选地，为双相不锈钢筋材。
19.进一步地，所述盒体为横截面为矩形的筒状体。
20.为了便于表述，本技术中将垂直与墙体的方向为横向(大体与受拉件延伸方向一致)，与横向垂直的水平方向为纵向。
21.进一步地，所述盒体由防火隔热材料制成。
22.进一步地，所述盒体由防火pvc制成。其具有防火等级好、导热系数低的优点。
23.进一步地，所述受压件为环氧树脂与玻璃纤维复合材料制成的压块。
24.其中，环氧树脂与玻璃纤维复合材料为现有技术，例如较为常用的fr4材料。双相不锈钢和fr4材料均具有耐腐蚀性能好，低导热系数、综合力学性能好等优点，为阳台热断桥结构优异的保温隔热性能和力学性能提供保障。
25.进一步地，所述保温材料为聚苯乙烯泡沫塑料白板等。其选用要求为导热系数低的材料，以降低阳台热隔断结构的线传热系数。
26.进一步地，所述受拉件表面固定设置有横肋。横肋增加了机械咬合力和摩擦力，保证了双相不锈钢钢筋与混凝土的协同工作。
27.进一步地，还包括剪力件，剪力件中部穿过所述保温盒，剪力件两端分别伸入主体楼板和阳台板内，用于承担所述阳台板施加的剪切力。
28.剪力件形式比较多，例如为工字钢、槽钢。
29.更为优选地，所述剪力件为z型钢。z型钢的板材厚度为2-5mm；优选为3mm。z型钢可以与混凝土的协同工作，且由于其具有上下翼缘，一定程度上能够提高截面的弯曲刚度。
30.进一步地，所述剪力件两端伸入主体楼板和阳台板的长度为80-100mm。
31.进一步地，在纵向上，所述剪力件布设在相邻的两个所述受拉件之间。更为优选地，所述剪力件布设在阳台板的中间部位。
32.其中，盒体属于不受力部件，受拉件、受压件和剪力件均为受力部件，在组装前，需要在盒体上预先根据上面的受力部件形状进行预开口处理。以便于后续受力部件组装到非受力部件中。
33.采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
34.本发明公开了一种用于悬挑板类构件的防冷热桥节点结构，阳台板与主体楼板采用保温材料隔开，两者之间通过双相不锈钢钢筋、fr4以及双相不锈钢z形板连接。这既保证了外墙围护结构保温层的连续，同时使弯矩和剪力传递的更加通畅，结构受力可靠。
35.在与现有的阳台热断桥结构相比，本发明具有以下特点：
36.国外欧洲国家对阳台板断桥的研究较早且相对成熟，但主要针对的是板厚为160-250mm的阳台板，与我国混凝土现浇楼板100-140mm的板厚相比，其具有更大的弯曲刚度，而弯曲刚度对于限制在正常使用极限状态设计中所需的阳台挠度至关重要。本发明提出的阳台热断桥结构更加合理和实用。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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。
38.图1为本发明实施例1中阳台热断桥整体结构示意图；
39.图2为本发明实施例1中阳台热断桥结构局部示意图；
40.图3为本发明实施例1中盒体内保温材料的结构示意图；
41.图4为实施例1中盒体的结构示意图；
42.图5为实施例1中剪力件的结构示意图；
43.图6为实施例1中受压件的结构示意图；
44.图7为本发明实施例1中阳台热断桥节点与外墙、保温层的构造图；
45.图8为本发明实施例1中阳台热断桥节点温度场分布图；
46.图9为现有技术中阳台板(无热断桥)节点构造图；
47.图10为现有技术阳台板(无热断桥)节点温度场分布图；
48.图11为实施例1中阳台热断桥结构在m/v＝1.2m工况下的荷载位移曲线图；
49.图12为实施例1中阳台热断桥结构在m/v＝0.3m工况下的荷载位移曲线图；
50.图13为本发明实施例2提供的建筑物钢管桩结构示意图；
51.图14为本发明实施例2中可旋转加劲肋组件的结构示意图；
52.图15为本发明实施例2中空心钢管的结构示意图；
53.图16为本发明实施例2提供的钢管桩的剖视图；
54.图17为本发明实施例2中相邻两个可旋转加劲肋组件的连接结构示意图。
55.附图标记：
56.1-阳台板；2-主体楼板；3-框架梁；4-保温盒；4a-盒体；4b-保温材料；4c-受压件；5-受拉件；6-剪力件；7-外墙；8-外墙保温层；100-钢管桩；110-空心钢管；111-预开孔；112-第一导向槽；113-第二导向槽；114-卡钩；120-可旋转加劲肋组件；121-肋板；122-支撑件；123-枢接轴；125-绳子；126-软索。
具体实施方式
57.下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
59.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。
61.实施例1
62.如图1-6所示，本实施例提供的一种用于悬挑板类构件的防冷热桥节点，包括：处于室内的主体楼板2、处于室外的阳台板1、受拉件5和保温盒4；所述保温盒4设置在框架梁3顶部以及主体楼板2和阳台板1之间；所述受拉件5穿过所述保温盒4，受拉件5两端分别伸入主体楼板2和阳台板1内部与两者固定连接；所述保温盒4包括盒体4a和受压件4c；所述盒体4a内填充有保温材料4b，用于阻止所述主体楼板2和阳台板1之间的热量传递；所述盒体4a上沿其纵向间隔设置有多个连通室内和室外两侧的安装孔；多个所述受压件4c横向插装所述安装孔内，用于承受所述主体楼板2和阳台板1的压力。
63.本实施例中，阳台板1板厚为120mm，所述保温盒4的厚度为60mm，与外墙保温层平齐，以保证外墙围护结构保温层的连续。
64.本技术在主体楼板2和阳台板1之间设置保温盒4，从而在两者之间形成防冷热桥节点，该防冷热桥节点在结构满足安全性、经济性及耐久性的前提下，避免阳台部位结构性热桥的产生，达到节能保温的目的。盒体4a内填充有保温材料4b，保温材料4b选用导热系数低的材料，以降低阳台热隔断结构对墙体附加传热量，达到节能减排的目的。
65.其中优选地，多个所述受拉件5沿纵向间隔地插装在所述盒体4a的上部。在高度方向上，所述受压件4c插装在所述盒体4a的中下部；在横向上，所述受压件4c的两端与所述盒体4a内外侧端面齐平。即，受压件4c与盒体4a的厚度相同。优选地，至少每个所述受拉件5正下方插装有一个所述受压件4c。
66.本实施例中，所述受拉件5为钢筋，更为优选地，为双相不锈钢筋材。本实施例中，双相不锈钢受拉钢筋直径为10mm，嵌入两侧楼板混凝土长度满足钢筋搭接长度要求。
67.为了便于表述，本技术中将垂直与墙体的方向为横向(大体与受拉件5延伸方向一致)，与横向垂直的水平方向为纵向。
68.进一步地，所述盒体4a为横截面为矩形的筒状体。筒状体外部横截面形状为60
×
120mm的矩形，筒状体内腔为40
×
100mm的矩形腔，所述盒体4a由防火隔热材料制成。优选地，所述盒体4a由防火pvc制成。其具有防火等级好、导热系数低的优点。
69.进一步地，所述受压件4c为环氧树脂与玻璃纤维复合材料制成的压块。本实施例中，受压件4c为fr4材料制成的矩形块，长宽高尺寸为80
×
60
×
60mm。其中，环氧树脂与玻璃纤维复合材料为现有技术，例如较为常用的fr4材料。双相不锈钢和fr4材料均具有耐腐蚀性能好，低导热系数、综合力学性能好等优点，为阳台热断桥结构优异的保温隔热性能和力学性能提供保障。
70.以及，所述保温材料4b为聚苯乙烯泡沫塑料白板等。其选用要求为导热系数低的材料，以降低阳台热隔断结构的线传热系数。
71.进一步地，所述受拉件5表面固定设置有横肋。横肋增加了机械咬合力和摩擦力，保证了双相不锈钢钢筋与混凝土的协同工作。
72.进一步地，还包括剪力件6，剪力件6中部穿过所述保温盒4，剪力件6两端分别伸入
主体楼板2和阳台板1内，用于承担所述阳台板1施加的剪切力。
73.剪力件6形式比较多，例如为工字钢、槽钢。
74.更为优选地，所述剪力件6为z型钢。z型钢的板材厚度为2-5mm；优选为3mm。z型钢可以与混凝土的协同工作，且由于其具有上下翼缘，一定程度上能够提高截面的弯曲刚度。本实施例中，双相不锈钢z形板的翼缘宽30mm，高60mm，厚3mm，翼缘与腹板弯折角为80
°
。
75.进一步地，在纵向上，所述剪力件6布设在相邻的两个所述受拉件5之间。更为优选地，所述剪力件6布设在阳台板1的中间部位。
76.其中，盒体4a属于不受力部件，受拉件5、受压件4c和剪力件6均为受力部件，在组装前，需要在盒体4a上预先根据上面的受力部件形状进行预开口处理。以便于后续受力部件组装到非受力部件中。
77.如图7所示，在外墙厚度方向上，保温盒4设置在外墙7的外侧，保温盒4靠近外墙一侧的内侧面与外墙保温层8内侧面齐平。保温盒4远离外墙一侧的外侧面
78.图8为防冷热桥节点温度场分布图，从图可以看出，防冷热桥节点温度在阳台热断桥结构区域并没有显著降低；阳台板1的保温情况对远离热桥部位的墙体部位的温度无明显影响。外墙保温层8为厚度120mm的玻璃棉，计算节点的热流率16.1w，得到节点平均传热系数为0.322w/(m2·
k)，节点线传热系数为0.189w/(m
·
k)。
79.图9为现有技术中传统阳台板1(无热断桥)节点构造图，在主体楼板2和阳台板1之间，没有采用热断桥保温盒4进行隔断，因传统阳台板1与主体结构连通，在节点区域形成结构性热桥，增加了阳台板1的局部传热，从而增加建筑能耗水平。图10为现有技术传统阳台板1(无热断桥)节点温度场分布图，从图可以看出，在阳台板1节点区域节点温度显著降低，等温线向阳台板1外侧有不断延伸趋势；阳台板1的保温情况对远离热桥部位的墙体部位的温度影响显著，等温线向主体楼板2有不断延伸趋势。示例外墙保温层为厚度120mm的玻璃棉，计算节点的热流率22.71w，得到节点平均传热系数为0.454w/(m2·
k)，节点线传热系数为0.454w/(m
·
k)。
80.图11、图12为本技术阳台热断桥结构在不同m/v工况下的荷载位移曲线图，示例中选取1m板宽进行力学性能分析，其包含6根直径10mm的双相不锈钢受拉钢筋受拉件5、6个fr4受压件4c和2个双相不锈钢z形板剪力件6。有限元模拟通过距离热断桥结构端部1.2m处进行位移加载。根据《混凝土结构试验方法标准》规定，对于钢筋混凝土受弯构件挠度检验允许值，需要在现行国家标准对受弯构件挠度设计限值的基础上，考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响。
81.图11是在m/v＝1.2m工况下，当悬挑端加至弯矩的准永久组合值5.941kn
·
m/m时，试件挠度为3.3mm，小于考虑短期刚度下的挠度限值6mm，能够满足正常使用极限状态的挠度限值要求。根据《混凝土结构设计规范》计算得到了阳台板1的弯矩设计值为10.76kn
·
m/m。本发明提出的用于悬挑板类构件的防冷热桥节点的极限受弯承载力为20.67kn
·
m/m，达到荷载设计值的1.92倍。这表明用于悬挑板类构件的防冷热桥节点在弯矩模式情况下能够满足工程设计要求，并具有较大的安全储备。
82.图12是在m/v＝0.3m工况下，当悬挑端加至弯矩的准永久组合值5.941kn
·
m/m时，试件挠度为2.82mm，小于考虑短期刚度下的挠度限值6mm，能够满足正常使用极限状态的挠度限值要求。根据《混凝土结构设计规范》计算得到了阳台板1的弯矩设计值为10.76kn
·
m/
m。本发明提出的用于悬挑板类构件的防冷热桥节点的极限受弯承载力为15.67kn
·
m/m，达到荷载设计值的1.46倍。这表明用于悬挑板类构件的防冷热桥节点在剪力模式情况下也能够满足工程设计要求，并具有较大的安全储备。
83.实施例2
84.本实施例公开了一种建筑物，该建筑物的外墙和框架梁设立在基础上，用于支撑基础的桩体包括混凝土桩和钢管桩；在水平投影面上，一个或若干根钢管桩设置在相邻的两个混凝土桩之间；在深度方向上，混凝土桩长度的大于钢管桩长度。混凝土桩底部抵靠在较硬的地质层上。
85.而参照图13-17所示，所述钢管桩100包括：空心钢管110和可旋转加劲肋组件120；所述可旋转加劲肋组件120包括：支撑件122和肋板121；所述支撑件122为弧形板，肋板121固定在支撑件122的外侧面上；所述空心钢管110的管壁上设置有预开孔111；所述可旋转加劲肋组件120可摆转地插装在所述空心钢管110内；利用外力迫使所述可旋转加劲肋组件120转动，所述肋板121自所述预开孔111伸出所述空心钢管110，支撑件122的外侧面贴靠在所述空心钢管110的内壁上。
86.钢管桩100施工较为简单，具有效率高、成本地等优点，但通常适用于地质条件好的土层或岩石层。而当用于沙土层较厚的地质时，则存在支撑力不足的缺陷。
87.而本技术通过在钢管桩100内设置可旋转加劲肋组件120，在钢管桩100插入到设定钻孔后，利用杆件或者加注水泥的重力迫使可旋转加劲肋组件120摆转，肋板121自空心钢管110内经预开孔111伸出，形成一种加强肋板121，从而增加钢管桩100的支撑能力。其具有施工方便，破坏性小等特点。
88.本实施例中建筑物还包括基础承台，所述空心钢管110顶部抵靠在基础承台的底部；所述基础承台用于承托建筑物基础。
89.所述空心钢管110的管壁上沿空心钢管110轴向间隔开设多个所述预开孔111。其中，至少在利用外力迫使所述可旋转加劲肋组件120转动前，所述可旋转加劲肋组件120布设在所述预开孔111的上方；所述可旋转加劲肋组件120自上向下摆转。
90.其中，所述支撑件122的弧形板形状需满足可在空心钢管110内自上向下摆转的条件。所述肋板121呈月牙形状，垂直焊接在所述支撑件122的外侧面上。
91.所述支撑件122包括枢接端和摆转端，所述枢接端设置有与所述空心钢管110内壁枢接的枢接轴123。所述空心钢管110内壁上以及在所述预开孔111上方设置有卡钩114，卡钩114开口向上，所述可旋转加劲肋组件120自上向下摆转时，所述支撑件122的枢接轴123卡入所述卡钩114内，从而形成一个枢接结构。
92.在垂直于所述肋板121的方向上，所述枢接轴123可滑动地设置在所述支撑件122上，所述支撑件122与所述枢接轴123之间设置有复位弹簧(未示出)；复位弹簧处于被压缩状态，趋向于迫使枢接轴123向远离所述摆转端方向移动。
93.在上述技术方案基础上优选地，所述可旋转加劲肋组件120被预装在所述空心钢管110内的底部；所述卡钩114布设在所述枢接轴123的移动路径上。支撑件122顶部与钢筋或绳子125一端连接，钢筋或绳子125另一端自所述空心钢管110顶部开口伸出。
94.当需要使用肋板121补强时，可以通过钢筋或绳子将所述可旋转加劲肋组件120拉起到设定位置，支撑件122上的所述枢接轴123在遇到卡钩114背部时，自动退回，从而使得
支撑件122越过卡钩114滑道卡钩114上方。利用杆件或水泥自重迫使支撑件122向下移动，枢接轴123滑入卡钩114的卡槽内，形成枢接结构。
95.当多个所述可旋转加劲肋组件120被预装在所述空心钢管110内的底部时；相邻两个所述可旋转加劲肋组件120的支撑件122之间通过软索126连接，软索126的长度与所述预开孔111间隔相同。
96.优选地，可旋转加劲肋组件120被预装在所述空心钢管110内的底部时，所述肋板121整体上与所述空心钢管110的轴向平行。
97.在上述技术方案基础上优选地，所述空心钢管110内壁上以及在所述预开孔111相对一侧设置有第一导向槽112，第一导向槽112沿所述空心钢管110的轴向设置，所述摆转端设置有与所述第一导向槽112滑动导向配合的导向块(未示出)。
98.以及，所述支撑件122的枢接端设置有叉型头，叉型头上设置有u型槽，u型槽的两侧壁设置有滑槽，所述枢接轴123两端可滑动地插装在滑槽内。其中，复位弹簧可布设在滑槽内，两端分别与枢接轴123和支撑件122连接。所述空心钢管110内壁上以及在所述预开孔111一侧设置有第二导向槽113，第二导向槽113和第一导向槽112相对设置，所述叉型头可滑动地插装在第二导向槽113内，以及卡钩114沿钢管径向向内凸出地布设在第二导向槽113内。
99.优选地，在空心钢管110的周向上，2列预开孔111对称设置，每一列上包括多个间隔沿轴向布设的预开孔111。
100.本发明的钢管桩100结构，结构精巧，且更加灵活，可根据地质条件随时增加加劲肋，或增减加劲肋数量。施工时对周围地面以及建筑破坏性小。以及可旋转加劲肋组件120被预装在所述空心钢管110内的底部，预开孔111可作为浇筑孔，向空心钢管110周围注入加强水泥，随后通过钢索将可旋转加劲肋组件120提至设置位置，利用外力迫使支撑件122转动，肋板121伸出预开孔111插入钢管周围的水泥中，从而与周围地质形成一体结构，大大增加了支撑力。
101.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。