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摘要：目前新型装配式钢结构建筑的应用越来越普及，其具有安装速度快、抗震性能好、自重轻以及节能环保等特点。其中，装配式钢结构连接节点的好坏决定结构是否安全。当下大多数的连接节点都存在着一些连接的劣势，本文对装配式钢结构外挂墙板连接节点方式进行新的设计和技术研究，提出一种新型的装配式钢结构外挂墙板连接节点，该节点可以充分发挥钢材的性能，提高墙板与主体结构连接的稳定性、方便施工、使连接件制作简单。

关键词：钢结构;装配式;外挂墙板;连接节点

1、前言

社会发展迅速，在建筑上已广泛使用钢结构的材料，相比以前的混凝土，钢结构具有低成本，灵活多样等特点。2020年住建部《关于推进建筑垃圾减量化的指导意见》里强调实施新型建造方式，大力发展装配式建筑，积极推广钢结构装配式住宅，优先选用绿色建材。虽然钢结构完全契合绿色建筑的发展要求，但是目前钢结构住宅技术的发展不是很成熟，钢材在高温下很容易变形，隔声防潮效果也不是很理想，各类连接和接缝也有许多问题需要处理。本文是针对装配式钢结构墙板连接问题提出一种新型的连接方式，相信通过不断地改进，新型装配式钢结构建筑的未来一定可期。

2、外挂墙板与主体结构连接节点概述及研究现状

目前，在建筑的大发展趋势情况下，装配式钢结构建筑的外围护墙板，大多采用外挂式连接和内嵌式连接两种方式：外挂式连接是预先安置钢结构柱、支座、钢性梁，接着通过预埋件将主体构造和墙板连接起来;而内嵌式墙板的连接结构则是钢结构墙板体系的主要组成部分。柔性节点和刚性节点是墙板连接节点的主要分类，刚性节点是指：通过刚性连接的方式连接墙板和框架，比如插入钢筋法节点和U型卡节点，使用这种连接方式可使得墙板在某种程度上提高主体结构的初始刚度，从而增强主体结构承载力以及降低耗能水平，施工具有快捷性、造价较低等优势。但与此同时，刚性节点也存在相应的缺点，一旦主体结构发生变形，刚性节点会呈现出不适性，轻质板材结构角部的连接部位很容易发生破坏，引起产生墙体开裂的情况;而柔性节点也具有其自身独有的优势，其可以使墙板产生较大的转动变形，钩头螺栓节点、ADR节点就是常用的柔性节点，其最大的特点就是具有很好的柔性，但是其劣势和缺点也较明显，在与其主体构件进行连接时，两者之间的相互作用程度低，容易与主体产生脱离，从而在安全和稳固等方面有一定的不足;因为其柔性的特性，在施工时，安置组装的工序十分复杂，造成施工时间的浪费。

截止目前，很多对钢结构深有研究的学者专家对装配式钢结构外挂墙板连接节点进行了研究：

（1）张爱林、马林等人[1]提出了一种新型的外挂墙板连接节点，并且根据节点连接方式的不同分为了上方装配和下方装配两种方案。上方装配方案中，张爱林等人把预埋件中的锚板和与它连接的四根锚筋放置在预制外墙板内，通过装配节点把外挂墙板与上方的钢梁连接起来。装配节点的外框是由薄钢板制成，内部由加劲肋组成，顶部和底部开设螺栓孔，连接上方预埋件与框架，同时连接上方的墙板与主体结构。此外，通过采用有限元软件建立装配式外挂墙板钢框架整体模型，随后又对比模型，进行了受力性能分析，通过对滞回曲線、延性、耗能能力等方面的研究，对外挂墙板钢框架进行了拟静力分析。张爱林、马林等人对外挂墙板连接节点的研究，使之限制了框架与外墙板间的传力，避免了墙板破坏掉落，较好地保证墙板处于弹性工作阶段，适应框架的侧向变形，使得连接变得安全可靠;提高了钢框架的受力性能，增强了结构的刚度和承载能力;由于提出的装配节点具有良好的变形能力及耗能性能，使得整体结构在地震作用时的耗能能力也显著提升。

（2）曹石、舒赣平等人[2]提出了一种构造简单、施工方便的新型装配式钢结构外挂墙板连接节点，它可大范围地应用于预制外墙板的外挂连接。该节点主要由加劲肋板、角钢与焊接螺柱组成，加劲肋板把墙板连接节点分成了承重部位和限位部位。其中焊接螺柱可以把现场焊接至外墙板预埋件中用来传递外墙板荷载，其施工方便灵活、受力可靠，在建筑行业中有非常大的发展空间。为了更加便利地安装预制外墙板，在承重构件垂直方向开设一个槽孔，将螺柱焊接到预埋件作为外墙板下方的连接节点，承受外墙板的竖直方向（x轴）、面外水平方向（y轴）和面内水平方向（z轴） 三个方向的荷载;限位部位在水平方向设置了长圆孔，它的孔径比焊接螺柱直径大，通过螺柱与预埋件焊接作为外墙板的上部连接节点，承受竖向墙板的面外水平荷载，面内水平方向不承受荷载，这样保证了外挂墙板面内与主体结构的相对滑移，节点可以借助楼板的后浇隐藏。新型连接节点在外挂墙板中既充当外挂墙板的承重节点，又充当外挂墙板的限位节点，是一种典型的柔性连接方式。此外，曹石等人还进行了荷载作用于节点时的反力计算，通过初选节点尺寸、焊接螺柱验算、连接节点焊缝验算等进行了连接节点设计与截面验算，还使用了ANSYS有限元软件，对在最危险组合作用下的连接节点的受力性能进行了参数分析，从而更深刻地揭示了节点受力机理以及它的破坏模式。曹石等人研究的新型装配式钢结构墙板连接节点提高了结构体系的稳定性、刚度，增强了结构的承载力，加劲板的设置也保证了连接节点的整体面外变形，使得外挂墙板连接节点的应用又得到了进一步的提升。

（3）许剑峰、李立[3]通过对当前建筑发展的方向的研究，提出了一种能使钢梁与外挂墙板迅速连接的新型节点研究方案及施工工艺。随着时代的进步、国家经济的富强，装配式钢结构的快速发展是大势所趋，但是传统的钢筋混凝土建筑仍然没有退居历史舞台，它仍占据着主导地位。所以，在国家注重发展装配式钢结构住宅的情况下，恰当地将混凝土结构融入，持续发展“装配式钢结构+混凝土板”的设计理念，结合了装配式钢结构与混凝土结构的优势，去其糟粕、取其精华，使两者效果结合达到整体最优化，在我国建筑行业的发展增添了浓厚的一笔。因此，许剑锋、李立通过这种组合结构研究出一种新型的连接节点，新型的连接节点是由连接板与垂直栓钉组成，其中连接板由一对组合结构组成，结构外形上均呈U字形。U字形构件开口尺寸与螺栓杆件的直径大小相同，让螺栓从U字形构件的开口穿入，形成一个整体。U字形构件形状较小，构造简单，便于工业化生产。外挂墙板为预埋进螺栓杆件的预制混凝土板，也便于直接在工厂加工制作。这种装配式钢结构新型连接节点只需通过连接板与螺栓，钢梁和预制板就能实现准确的契合。具有成本低、安装效率高、精度高等特点，完全符合装配式建筑的优点，实现了钢梁与外挂墙板的快速连接。此外，这种节点构造简单，安装与卸载都方便，不但可以在安装施工上实现梁板的快速连接，在后期的再次加工的制作中也可提供很大的帮助。