一种箱板装配式钢结构集成墙板及生产工艺

技术领域

本发明总体上涉及建筑结构工程领域，主要涉及一种箱板装配式钢结构集成墙板及生产工艺，具体可应用于装配式钢结构建筑中。

背景技术

目前，装配式钢结构具有高强、施工速度快、建筑空间布置灵活及地基造价低等优点，同时可以实现现场干作业。箱板式钢结构是基于船舶上层建筑的肋板结构形式而提出用于建筑领域的结构形式，是一种由带肋钢板直接作为承重墙和楼板的箱式结构。作为一种新型结构体系，其建造方式兼具工厂化生产和现场化安装的特点。

该结构形式的带肋钢板剪力墙与传统抗侧力体系相比,在钢板表面焊接竖向加劲肋作为结构主要的受力构件，通过竖向加劲肋来支撑钢板并与钢板共同工作，承受水平及竖向荷载，其制作与施工难度更低，减小墙厚，增加建筑使用面积，同时也能有效降低结构自重，减少地震响应。但由于墙板与加劲肋采用人工施焊，可能造成较大的施工误差，产生较大的附加力及内在残余应力，影响结构承载性能。因此需要提出一种能够提高焊接质量、减小施工误差，且能够在工厂完成预制，结构与附属构造合为一体的集成墙板生产工艺，广泛应用于箱板式钢结构体系中。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种箱板装配式钢结构集成墙板及生产工艺，能实现墙板加工过程中加劲肋的精确定位，大幅增加墙板生产的成品率，增强构件安全性能，且综合成本低、构造简单、安装方便，可在工厂预制完成并广泛应用于箱板装配式钢结构中。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种箱板装配式钢结构集成墙板，包括：

钢板，作为集成墙板的主体；

竖向加劲肋，至少布置于钢板的内侧，包括主加劲肋和次加劲肋，主加劲肋布置于钢板中间，次加劲肋按一定间距均匀分布在主加劲肋两侧，竖向加劲肋通过定位块实现在钢板上精确定位并焊焊接于钢板上；

定位块，沿竖向加劲肋在钢板上的布置位置和方向布置于竖向加劲肋的一侧或两侧，用于在钢板上施工竖向加劲肋时对竖向加劲肋进行精确定位；

墙板围护系统，包括内侧围护系统和外侧围护系统。

本发明还提供一种箱板装配式钢结构集成墙板，包括：

钢板，作为集成墙板的主体；

母卡槽，为在钢板上按设计要求沿竖向加劲肋的布置位置和方向开设的槽孔；

竖向加劲肋，至少布置于钢板的内侧，包括主加劲肋和次加劲肋，主加劲肋布置于钢板中间，次加劲肋按一定间距均匀分布在主加劲肋两侧；

子卡条，为通过对竖向加劲肋进行切割加工，在竖向加劲肋的与钢板连接的一侧形成的卡接部，且子卡条的位置与母卡槽对应，大小与母卡槽一致或略小于母卡槽，竖向加劲肋通过子卡条与母卡槽的卡接配合实现在钢板上精确定位并焊接于钢板上；

墙板围护系统，包括内侧围护系统和外侧围护系统。

在一个实施例中，所述定位块由钢板切割制作而成，通过点焊或使用粘结剂粘结的方式间隔固定于钢板上。

在一个实施例中，所述竖向加劲肋同时布置于钢板的内侧和外侧，两侧竖向加劲肋上的子卡条错开布置。

在一个实施例中，所述主加劲肋为T型加劲肋，次加劲肋为T型加劲肋、L型加劲肋或槽型加劲肋，在钢板上竖向通长布置。

在一个实施例中，所述竖向加劲肋采用自动焊接技术并以间断焊形式焊接在钢板上。

在一个实施例中，所述内侧围护系统由内至外包括内墙防锈涂层、保温隔热层、防护层，且保温隔热层、防护层仅贴附在次加劲肋之间以及包裹次加劲肋，在主加劲肋处断开；

防护层外横向布置有轻钢龙骨，且轻钢龙骨的高度小于主加劲肋的高度，轻钢龙骨两端与主加劲肋焊接固定；

在轻钢龙骨与次加劲肋之间的防护层之间形成间隙，该间隙中用于布置设备，或者管线从该间隙穿设，并固定在轻钢龙骨上。

在一个实施例中，所述外侧围护系统包括外墙防锈涂层、防水层、外墙涂料或装饰面层。

本发明又提供一种箱板装配式钢结构集成墙板的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一：制作定位块，由钢板切割制作形成若干定位块；

步骤二：在钢板上施工定位块，沿主加劲肋和次加劲肋在钢板上的焊接位置和方向按一定间距布置定位块，通过点焊或使用粘结剂粘结的方式将定位块与钢板连接；

步骤三：拼装主加劲肋和次加劲肋，将主加劲肋和次加劲肋其中一侧或两侧紧靠于定位块；

步骤四：将主加劲肋和次加劲肋焊接在钢板上，焊接时采用自动焊接技术，焊丝的送进以及焊丝沿焊缝方向的移动均由焊机自动完成；

步骤五：施工墙板围护系统：

施工内侧围护系统：清理钢板，对钢板表面进行除锈并涂装内墙防锈涂层，然后在主加劲肋两侧的钢板和次加劲肋上粘贴保温隔热层，接着附着防护层，保温隔热层、防护层在主加劲肋处断开，最后在防护层上布置横向的轻钢龙骨，轻钢龙骨两端与主加劲肋焊接；

施工外侧围护系统：清理钢板，对钢板表面进行除锈并涂装外墙防锈涂层，然后涂装防水层，最后进行外墙涂料或装饰面层的施工，最终完成墙板内外侧围护层的复合，得到集成墙板成品。

本发明再提供一种箱板装配式钢结构集成墙板的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一：钢板开槽，对钢板进行开槽处理，在钢板表面与竖向加劲肋的焊接位置按一定间距开设母卡槽；

步骤二：对竖向加劲肋进行二次加工，运用型钢切割机对主加劲肋和次加劲肋进行定位切割，在竖向加劲肋上切割出与母卡槽尺寸及深度一致的子卡条，完成竖向加劲肋的二次加工；

步骤三：拼装主加劲肋和次加劲肋，将主加劲肋和次加劲肋上的子卡条与钢板上的母卡槽一一对齐并卡入母卡槽；

步骤四：将主加劲肋和次加劲肋焊接在钢板上，焊接时采用自动焊接技术，焊丝的送进以及焊丝沿焊缝方向的移动均由焊机自动完成；

步骤五：施工墙板围护系统：

施工内侧围护系统：清理钢板，对钢板表面进行除锈并涂装内墙防锈涂层，然后在主加劲肋两侧的钢板和次加劲肋上粘贴保温隔热层，接着附着防护层，保温隔热层、防护层在主加劲肋处断开，最后在防护层上布置横向的轻钢龙骨，轻钢龙骨两端与主加劲肋焊接；

施工外侧围护系统：清理钢板，对钢板表面进行除锈并涂装外墙防锈涂层，然后涂装防水层，最后进行外墙涂料或装饰面层的施工，最终完成墙板内外侧围护层的复合，得到集成墙板成品。

本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明的提出的一种箱板装配式钢结构集成墙板及生产工艺，能实现墙板加工过程中加劲肋的精确定位，能大幅增加墙板生产的成品率，通过合理的加劲肋焊接方式可减小墙板的加工误差并降低其内在的残余应力，在工厂内将墙板集成能提高施工效率，增强墙板在安装过程中的安全性，且综合成本低、构造简单、安装方便，可广泛应用于箱板装配式钢结构中。具体而言，至少具有如下实际效果：

（1）钢板与加劲肋通过定位结构进行定位，可实现墙板加工过程中加劲肋的精确定位，提高施工精度，减小施工误差，增加墙板生产的成品率，同时进一步提高加劲肋与钢板墙连接性能，并保证带肋钢板墙的承载能力；

（2）精确定位后采用合理的自动焊接技术连接，并以间断焊形式，提高生产效率，并释放部分焊接应力，减小焊接变形，在保证能够达到使用强度要求的前提下，节约焊材，且焊接采用自动焊接技术可提高焊接件的外观和内在质量；

（3）精确定位可以选用定位块来约束指定加劲肋的位置，这种方法可不破坏钢板截面，且不用对加劲肋进行二次加工，降低制作成本，节约时间；也可以选用在钢板开槽的形式，在钢板上开设卡接槽孔，对加劲肋进行二次加工，将其制作成与卡接槽孔相对应带子卡条的加劲肋，通过子母卡槽的卡接使墙板与竖向加劲肋实现准确定位连接，子母卡槽起到定位作用的同时也能够使钢板与加劲肋的连接更加牢固，提高整体抗剪能力；

（4）带肋钢板墙和复合围护系统所组成的集成墙板，使结构与防火、保温隔热、防水、设备管线以及装饰合为一体，可在工厂内实现集约化、成组化的生产和制造，保证了构件的质量，提高了装配效率；

（5）该带肋钢板组成的箱板式钢结构轻质高强、节省材料，施工周期短。

本发明的特征及优点将通过实例结合附图进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1为本发明一个通用实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例1的加劲肋拼接示意图；

图3为本发明一个实施例1的钢板与加劲肋焊接示意图

图4为本发明一个实施例2的钢板开槽示意图；

图5为本发明一个实施例2的加劲肋拼接示意图；

图6为本发明一个实施例2的钢板双面拼接加劲肋示意图；

图7为本发明一个实施例2的钢板与加劲肋焊接示意图；

图8为本发明一个通用实施例的墙板外侧围护系统示意图。

图中：1—钢板，2—次加劲肋，3—主加劲肋，4a—母卡槽，4b—子卡条，5—定位块，6—焊缝，7—内墙防锈涂层，8—保温隔热层，9—防护层，10—管线，11—轻钢龙骨，12—外墙防锈涂层，13—防水层，14—涂料或装饰面层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图对本发明的技术方案进行具体阐述。

参见图1-3，本发明首先提供一种箱板装配式钢结构集成墙板，包括：

钢板1，作为集成墙板的主体；

竖向加劲肋，至少布置于钢板1的内侧，包括主加劲肋3和次加劲肋2，主加劲肋3布置于钢板1中间，次加劲肋2按一定间距均匀分布在主加劲肋3两侧，竖向加劲肋通过定位块5实现在钢板上精确定位并采用间接焊焊接于钢板上；

定位块5，沿竖向加劲肋在钢板上的布置位置和方向布置于竖向加劲肋的一侧或两侧，用于在钢板上施工竖向加劲肋时对竖向加劲肋进行精确定位；

墙板围护系统，包括内侧围护系统和外侧围护系统。

本发明设计的集成墙板，采用定位施焊并采用自动焊的方法，能实现墙板加工过程中加劲肋的精确定位，从而降低施工误差，不会产生较大的附加力及内在残余应力，影响结构承载性能，并且减小墙板的加工误差，提高构件的安全性能，同时能提高施工效率，降低安装难度，从而在箱板装配式钢结构建筑中广泛推广应用。

定位块5由钢板切割制作而成，参见图2~图3，沿钢板1与次加劲肋2、主加劲肋3的焊接方向按一定间距布置定位块5，定位块5通过点焊或使用粘结剂的方法与钢板1连接，加劲肋与钢板焊接时可采用间断的角焊缝6，焊缝应避开定位块的布置区域；

如图1、2所示，主加劲肋3为T型加劲肋，次加劲肋为T型加劲肋2a、槽型加劲肋2b或L型加劲肋2c，在钢板上竖向通长布置。T型加劲肋作为主加劲肋能够提供更大的抗侧刚度，次加劲肋可供选择的截面更灵活。

再参见图1，内侧围护系统由内至外包括内墙防锈涂层7、保温隔热层8、防护层9，且保温隔热层8、防护层9仅贴附在次加劲肋2之间以及包裹次加劲肋2，在主加劲肋3处断开。本发明钢板1上布置主加劲肋3和次加劲肋2，加劲肋使钢板的屈曲失稳形态变为沿纵向形成多个半波，增大钢板刚度及稳定性，是保证板件不失稳的一种重要手段。主加劲肋和次加劲肋配合布置，可以在提高结构性能的同时不增加过多的墙板重量，减小地震作用的影响。由于主加劲肋3截面高度较大，保温隔热层8、防护层9若采用全覆盖包覆，则将导致整个集成墙板的厚度大大增加，且不利于继续布置轻钢龙骨以及安装设备、管线，因此本发明将保温隔热层8、防护层9仅包覆次加劲肋2所在的区域，在主加劲肋3处断开，即露出主加劲肋3，次加劲肋2所在的区域便于继续设置轻钢龙骨11，且轻钢龙骨11有了固定位置，即焊接在主加劲肋3的腹板上。

本发明在防护层9外横向布置有轻钢龙骨11，且轻钢龙骨11的高度小于主加劲肋3的高度，轻钢龙骨11两端与主加劲肋3焊接固定，对于主加劲肋3为T型加劲肋，轻钢龙骨11两端具体焊接在T型加劲肋的腹板上。

在轻钢龙骨11与次加劲肋2之间的防护层9之间形成间隙，该间隙中用于布置设备，或者管线10从该间隙穿设，并通过卡扣固定在轻钢龙骨11上。

继续参见图8，外侧围护系统包括外墙防锈涂层12、防水层13、外墙涂料或装饰面层14，通过外侧围护系统来达到提高构件的耐久性，避免墙身受潮的目的。

本发明的带肋钢板墙与复合围护系统所组成的集成墙板，使结构与防火、保温隔热、防水、设备管线以及装饰合为一体，可在工厂内实现集约化、成组化的生产和制造，保证了构件的质量，提高了装配效率。

再参见图4-7，本发明还提供另一种箱板装配式钢结构集成墙板，包括：

钢板1，作为集成墙板的主体；

母卡槽4a，为在钢板1上按设计要求沿竖向加劲肋的布置位置和方向开设的槽孔，槽孔主要作为后期焊接加劲肋的定位装置；

竖向加劲肋，至少布置于钢板的内侧，包括主加劲肋3和次加劲肋2，主加劲肋布置于钢板中间，次加劲肋按一定间距均匀分布在主加劲肋两侧；

子卡条4b，为通过对竖向加劲肋进行切割加工，在竖向加劲肋的与钢板连接的一侧形成的卡接部，且子卡条4b的位置与母卡槽4a对应，大小与母卡槽一致或略小于母卡槽，竖向加劲肋通过子卡条与母卡槽的卡接配合实现在钢板上精确定位并采用间接焊焊接于钢板上；

墙板围护系统，包括内侧围护系统和外侧围护系统。

参见图5，对T型加劲肋2a进行加工，其子卡条4b与钢板对应母卡槽4a对齐卡住，形成子母卡接结构；同理，槽型加劲肋2b由槽钢制成，其子卡条布置在两条槽腿端部，与钢板槽孔连接卡住；L型加劲肋2c由角钢制成，对L型加劲肋进行加工使其形成子卡条4b，并将L型加劲肋子卡条与钢板对应位置的母卡槽4a对齐卡住。

作为一种具体改进，加劲肋子卡条4b，其截面宽度与加劲肋腹板宽度一致，降低切割难度，提高加工效率。

参见图6，当在钢板墙两面均需布置加劲肋时，竖向加劲肋同时布置于钢板的内侧和外侧，钢板1两面竖向加劲肋上的子卡条4b和母卡槽4a的位置应错开布置，以避免在钢板两面同一位置开孔造成钢板影响钢板强度。

本发明第一种实施方式的箱板装配式钢结构集成墙板的生产工艺为：

步骤一：制作定位块，由钢板切割制作形成若干定位块5；

步骤二：在钢板上施工定位块，沿主加劲肋3和次加劲肋2在钢板1上的焊接位置和方向按一定间距布置定位块5，通过点焊或使用粘结剂粘结的方式将定位块5与钢板1连接；

步骤三：拼装主加劲肋3和次加劲肋2，将主加劲肋和次加劲肋其中一侧或两侧紧靠于定位块；

步骤四：将主加劲肋3和次加劲肋2焊接在钢板1上，焊接时采用自动焊接技术，焊丝的送进以及焊丝沿焊缝方向的移动均由焊机自动完成；以埋弧自动焊为例，在焊接前将颗粒状焊剂铺洒在焊缝上，约4~6cm厚；焊接时，焊丝不断送进电弧区并沿焊接方向移动，待冷却后形成焊缝6，埋弧焊过程中的焊丝送进以及焊丝沿焊缝方向移动均由焊机自动完成；

步骤五：施工墙板围护系统：

施工内侧围护系统：清理钢板，表面应干净平整，无油质、浮沉等，对钢板1表面进行除锈并涂装内墙防锈涂层7，然后在主加劲肋3两侧的钢板和次加劲肋上粘贴保温隔热层8，接着附着防护层9，保温隔热层8、防护层9仅包裹次加劲肋2，在主加劲肋3处断开，最后在防护层9上布置横向的轻钢龙骨11，轻钢龙骨11两端与主加劲肋3腹板焊接，如图1所示；

施工外侧围护系统：清理钢板，对钢板表面进行除锈并涂装外墙防锈涂层12，然后涂装防水层13，最后进行外墙涂料或装饰面层14的施工，如图8所示，最终完成墙板内外侧围护层的复合，得到集成墙板成品。

本发明第二种实施方式箱板装配式钢结构集成墙板的生产工艺为：

步骤一：钢板开槽，通过离子开槽、激光开槽或水开槽方法对钢板1进行开槽处理，在钢板1表面与竖向加劲肋的焊接位置按一定间距开设母卡槽4a，槽孔尺寸需结合加劲肋腹板尺寸、钢板厚度等因素综合考虑，槽孔尺寸不宜过大，槽孔深度也不宜过深；

步骤二：对竖向加劲肋进行二次加工，运用型钢切割机对主加劲肋3和次加劲肋2进行定位切割，采用90度垂直切割，在竖向加劲肋上切割出与母卡槽4a尺寸及深度一致的子卡条4b，并对切边进行打磨修边，完成竖向加劲肋的二次加工；

步骤三：拼装主加劲肋和次加劲肋，将主加劲肋和次加劲肋上的子卡条4b与钢板上的母卡槽4a一一对齐并卡入母卡槽；

步骤四：将主加劲肋和次加劲肋焊接在钢板上，焊接工艺同上；

步骤五：施工墙板围护系统，施工工艺同上。

结合图1~图8，上述焊接方式采用间断焊形成焊缝6；上述横向轻钢龙骨11距钢板1距离应与次加劲肋2与内墙防锈涂层7、保温隔热层8、防护层9叠加高度之和相等，使轻钢龙骨11恰好能与次加劲肋上的防护层9表面接触；上述主加劲肋3腹板高度应至少大于轻钢龙骨11与钢板1之间的间距，保证轻钢龙骨11能焊接在主加劲肋3腹板上；轻钢龙骨11与钢板1之间的空间可用于布置设备与管线10，设备与管线10可通过螺栓、卡扣或其他方式固定在轻钢龙骨11上。

在加劲肋与钢板的定位拼装时，定位结构可以选用定位块来约束指定加劲肋的位置，这种方法可不破坏钢板截面，且不用对加劲肋进行二次加工，降低制作成本，节约时间；定位结构也可以选用在钢板开槽的形式，在钢板上开设卡接槽孔，对加劲肋进行二次加工，将其制作成与卡接槽孔相对应带子卡条的加劲肋，通过子母卡槽的卡接使墙板与竖向加劲肋实现准确定位连接，子母卡槽起到定位作用的同时也能够使钢板与加劲肋的连接更加牢固，提高整体抗剪能力。

综上，本发明提出一种箱板装配式钢结构集成墙板的生产工艺，能实现减小施工误差、提高施工效率，增强构件安全性能的作用，且构造简单、安装方便，可在工厂预制完成后应用于箱板装配式钢结构中。

至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍然可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。