CN102979162B - 一种多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系 - Google Patents

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Abstract

一种多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,属于结构工程技术领域,包括装配式梁板、装配式立柱和预应力斜支撑。该体系中装配式梁板由楼板、柱座节点和配型钢腹杆的空腹式钢梁组成,空腹式钢梁与柱座节点相连,楼板支撑于空腹式钢梁上;装配式立柱由箱型柱和法兰板组成。施工时可将装配式梁板与装配式立柱拼接为框架结构,并在此钢框架的基础上布置预应力斜支撑,提高了结构的抗侧刚度。本新型结构体系的所有构件均在工厂预制,施工现场通过螺栓快速装配从而形成结构体系。无混凝土浇筑和焊接作业,改善了传统建筑存在的建设周期长、材料浪费严重、施工过程污染大等缺点,并可实现建筑的工厂一体化生产。

Description

一种多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系
技术领域
[0001] 本发明涉及一种多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,属于结构工程技术领域。
背景技术
[0002] 据中国钢协统计,2011年我国钢产量突破7亿吨大关,连续16年稳居世界各国钢产量首位,中国虽然作为世界上建筑规模、钢材产量最大的国家,但房屋(包括住宅)钢结构的发展却严重滞后。目前发达国家,如美国和欧洲国家钢结构建筑面积占总建筑面积50%以上,日本占到80%,而我国不到4%。
[0003] 并且传统建筑存在建设周期长、材料浪费严重、施工过程污染大等缺点,无法满足震灾后快速重建的需要。因此在吸取汶川地震的惨烈教训后,工业化装配式高层钢结构体系创新势在必行。相关研宄不仅符合国家推广使用钢结构和推行住宅产业化的发展战略,而且符合节能减排的需要,具有广阔的发展前景和应用价值。
[0004]目前预应力拉索只用在大跨度空间结构中,将预应力引入高层建筑中,作为抗侧力构件在实际工程中尚未实现。传统的钢框架结构体系,结构的侧向刚度较小,在风与地震荷载作用下层间位移较大,难以满足舒适度要求。新型多高层钢结构框架-预应力中心支撑体系,在钢框架的基础上增加了横向和纵向预应力支撑,提高了结构的侧向刚度,改善了结构的变形性能。
发明内容
[0005] 本发明提出了一种属于结构工程技术领域的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系。其目的在于实现多高层钢结构体系的设计标准化、生产工业化、安装机械化,推进装配式钢结构建筑的发展。并且解决传统建筑中存在的建设周期长、材料浪费严重、施工过程污染大等缺点,显著地减少工期,降低工程造价。引入预应力斜支撑作为抗侧力构件,提高结构的侧向刚度,改善结构在高烈度地震和强风荷载作用下的变形性能。
[0006] 本发明所述的多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,包括装配式梁板、装配式立柱和预应力斜支撑。
[0007] 所述装配式梁板包括配型钢腹杆的空腹式钢梁,柱座节点和楼板,所述空腹式钢梁通过梁端封板,与其他空腹式钢梁或者柱座节点连接,形成梁板底部框架,再将楼板支撑于所述梁板底部框架上并进行连接,形成装配式梁板;所述装配式梁板在工厂预制,在施工现场通过其梁端封板或者柱座节点相互拼接,作为框架结构梁板层;所述框架结构梁板层再通过装配式立柱进行上下连接,形成多层钢框架结构,所述的装配式立柱位于装配式梁板上的柱座节点上;在所述钢框架结构的基础上,将预应力斜支撑连接到框架结构梁板层中的钢梁或柱底作为抗侧力构件;所述的装配式梁板、装配式立柱和预应力斜支撑均在工厂预制,施工现场通过螺栓进行装配;
[0008] 本发明所述的一种多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,所述的装配式梁板包括三种规格,分别为A板,B板与C板;
[0009] 所述A板包括柱座节点10、双角钢横向主梁11、双角钢纵向主梁12、单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14、连接板115、连接板1116和楼板17 ;双角钢纵向主梁12和双角钢横向主梁11相互垂直,且均通过梁端封板,与双向柱座节点10上的槽钢连板采用螺栓相连,并且连接处的上下端面处分别焊接有一连接板1116,连接板1116的两端分别连接在双角钢纵向主梁12和双角钢横向主梁11的上下弦杆和双向柱座节点10的上下法兰板上;双角钢纵向主梁12的另一端连接与双角钢横向主梁11平行的单角钢横向主梁13,双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13通过上下两个断面的连接板115相连,并且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13的上下弦杆均与两块连接板115焊接相连;单角钢纵向次梁14连接在所述的双角钢横向主梁11和单角钢横向主梁13的另一端,与双角钢纵向主梁12平行相对,单角钢纵向次梁14与单角钢横向主梁13之间通过连接在上下弦杆处的两个连接板115连接;所述的双角钢横向主梁11、双角钢纵向主梁12、单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14构成一长方形框架;所述的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁14对齐并通过螺栓进行连接,并且两根双角钢横向主梁11位于一条直线上,两根单角钢横向主梁13位于一条直线上;所述底部框架通过角钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板17相连;双角钢横向主梁11的上下端均通过梁端封板与三向柱座节点10两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,所述的两根单角钢纵向次梁14连接在三向柱座节点10上的与所述两个方向垂直的槽钢连板上;所述A板的所有构件均在工厂中预制和组装;
[0010] 所述B板包括双角钢纵向主梁12、单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14、连接板115、连接板1116和楼板17 ;双角钢纵向主梁12和单角钢横向主梁13相互垂直,双角钢纵向主梁12端部与单角钢横向主梁13端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且再通过上下两个断面的连接板115相连,并且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13的上下弦杆均与两块连接板115焊接相连;双角钢纵向主梁12的另一端连接有与单角钢横向主梁13水平的另一根单角钢横向主梁13,双角钢纵向主梁12与这根单角钢横向主梁13通过上下两个断面的连接板1116相连,并且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13的上下弦杆均与两块连接板1116焊接相连;单角钢纵向次梁14连接在所述的两根双单角钢横向主梁13的另一端,与双角钢纵向主梁12水平相对,单角钢纵向次梁14与两根单角钢横向主梁13的连接形式和所述的双角钢纵向主梁12与两根单角钢横向主梁13的连接形式相同;所述的双角钢纵向主梁12、两根单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14构成一长方形框架;所述的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁14对齐并通过螺栓进行连接,并且一个长方形框架水平相对的两根单角钢横向主梁13和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢横向主梁13分别位于一条直线上;所述底部框架通过角钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板17相连;所述B板的所有构件均在工厂中预制和组装;
[0011] 所述C板包括柱座节点10、双角钢纵向主梁12、单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14、连接板115、连接板1116和楼板17 ;双角钢纵向主梁12和单角钢横向主梁13相互垂直,且均通过梁端封板,与三向柱座节点10上的两个相邻的槽钢连板采用螺栓相连,并且连接处的上下端面处分别焊接有一连接板1116,连接板1116的两端分别连接在双角钢纵向主梁12和单角钢横向主梁13的上下弦杆上;双角钢纵向主梁12的另一端连接有与单角钢横向主梁13水平的另一根单角钢横向主梁13,双角钢纵向主梁12端部与这根单角钢横向主梁13端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13再通过上下两个断面的连接板115相连,并且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13的上下弦杆均与两块连接板115焊接相连;单角钢纵向次梁14连接在所述的两根单角钢横向主梁13的另一端,与双角钢纵向主梁12水平相对,单角钢纵向次梁14 一端端部与单角钢横向主梁13另一端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且单角钢纵向次梁14与单角钢横向主梁13之间再通过连接在上下弦杆处的两个连接板115连接;单角钢纵向次梁14另一端端部与单角钢横向主梁13之间通过连接在上下弦杆处的两个连接板1116连接;所述的双角钢纵向主梁12、两根单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14构成一长方形框架;所述的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁14对齐并通过螺栓进行连接,并且一个长方形框架水平相对的两根单角钢横向主梁13和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢横向主梁13分别位于一条直线上;两根单角钢横向主梁13的上下端均通过梁端封板与四向柱座节点10两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,所述的两根单角钢纵向次梁14连接在三向柱座节点10上的与所述两个方向垂直的槽钢连板上;所述底部框架通过角钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板17相连;所述C板的所有构件均在工厂中预制和组装;
[0012] 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述A板和B板,将A板和B板水平对齐,将A板的双角钢纵向主梁12有连接板115的一端和B板的双角钢纵向主梁12有连接板115的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接;将八板的两根单角钢纵向次梁14有连接板115的一端和B板的两根单角钢纵向次梁14的有连接板115的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接;A板的二根单角钢横向主梁13和B板的二根单角钢横向主梁13对齐并通过螺栓进行连接;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成A板和B板板的拼接;
[0013] 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述B板和C板,将B板和C板水平对齐,将B板的双角钢纵向主梁12的有连接板1116的一端和C板的三向柱座节点10槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连;将B板的单角钢纵向次梁14的有连接板1116的一端和C板的四向柱座节点10槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连JfB板的两根单角钢横向主梁13的上下端均通过梁端封板与四向柱座节点10两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,将B板的单角钢横向主梁13的另一端分别通过梁端封板与C板的三向柱座节点10上与所述槽钢连板垂直方向的槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连;在B板的单角钢横向主梁13和C板的单角钢横向主梁13节点板处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接,使得两片单梁连接成为双梁;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成B板和C板板的拼接;
[0014] 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述C板和A板,将C板和A板水平对齐,将C板的双角钢纵向主梁12有连接板115的一端和A板的双角钢纵向主梁12有连接板115的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接;将C板的两根单角钢纵向次梁14有连接板115的一端和A板的两根单角钢纵向次梁14的有连接板115的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接;C板的二根单角钢横向主梁13和A板的二根单角钢横向主梁13对齐并通过螺栓进行连接;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成C板和A板的拼接;
[0015] 本发明所述的高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述预应力斜支撑通过耳板,与所述装配式梁板和装配式立柱组成的钢框架结构用螺栓相连,作为结构体系的抗侧力构件;拉索18上端连接到上层梁板的梁底或者本层柱顶,拉索18下端连接到本层梁板的梁顶或者本层柱底;拉索中间设置连接套19,通过拧紧施加并调整预应力大小;所述预应力斜支撑为高强度的钢棒、钢绞线、钢丝绳或者平行钢丝束,或者使用带阻尼器的高强度钢棒、钢绞线、钢丝绳或者平行钢丝束,或者使用施加预应力的高强度型钢;所述预应力斜支撑在钢框架中的布置形式,可采用门架式、人字形、V字形、交叉式和单斜杆式。
[0016] 本发明所述的多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,所述装配式梁板中所使用的梁是配置型钢腹杆的空腹式钢梁;
[0017] 可以使用配置槽钢腹杆的空腹式角钢梁,包括角钢上下弦杆1、槽钢腹杆2,槽钢腹杆与弦杆垂直,且腹杆上下端部和上下弦杆的角钢肢根处焊接;所有角钢梁在上下弦杆上和槽钢腹杆上都每隔一段固定距离设置连接孔,在装配式梁板组装时可用螺栓将两根单角钢梁组成双角钢梁。
[0018] 或者使用配置T型钢腹杆的空腹式角钢梁,包括角钢上下弦杆1、T型钢腹杆3,T型钢腹杆与弦杆垂直,且T型钢腹杆上下端部和上下弦杆的角钢肢根处焊接;所有角钢梁在上下弦杆上和T型钢腹杆上都每隔一段固定距离设置连接孔,在装配式梁板组装时可用螺栓将两根单角钢梁组成双角钢梁。
[0019] 所述的配置型钢腹杆的空腹式钢梁,其上下弦杆可使用角钢或者槽钢或者箱形钢,其腹杆可使用槽钢或者T型钢,腹杆均与弦杆垂直,且腹杆上下端部与上下弦杆焊接,并且在弦杆和腹杆上设置连接孔;
[0020] 本发明所述的多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,其柱座节点由箱形柱、槽钢连板和法兰板焊接而成,按照焊接槽钢连板的数目不同为二向柱座、三向柱座和四向柱座;在箱型柱5上下端焊接两块法兰板14,然后把两片槽钢连板6焊接于箱型柱5相邻两侧从而形成二向柱座,用于与法兰板角柱的连接;在箱型柱5上下端焊接两块法兰板14,然后把三片槽钢连板6焊接于箱型柱5三边从而形成三向柱座,用于与法兰板边柱的连接;在箱型柱5上下端焊接两块法兰板14,然后把四片槽钢连板6焊接于箱型柱5四边从而形成四向柱座,用于与法兰板中柱的连接;其中槽钢连板6腹板上都有螺栓孔,方便与角钢梁的梁端封板用螺栓连接成所述装配式梁板。
[0021] 本发明所述的多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,装配式立柱由箱型柱5与法兰板117或法兰板III8或法兰板IV9焊接而成,根据法兰板的形状不同可分为法兰板角柱,法兰板边柱和法兰板中柱;将法兰板III8在箱型柱5上下处焊接,从而形成法兰板角柱;将法兰板117在箱型柱5上下处焊接,从而形成法兰板边柱;将法兰板IV9在箱型柱5上下处焊接,从而形成法兰板中柱;所述三种装配式立柱均在工厂预制,施工现场采用螺栓,将所述立柱的法兰板与所述装配式梁板中柱座节点的法兰板进行连接,实现立柱与梁板的装配,从而形成钢框架结构。
[0022] 本发明所述的多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述楼板17可以使用压型钢板混凝土组合楼板、预制整体混凝土楼板、叠合板组合楼板、密肋OSB板、轻钢楼板、钢筋桁架叠合板、纤维水泥压力板;
[0023] 本发明的有益效果是,在上述新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所采用的梁都是由角钢和槽钢或者T型钢焊接组成的空腹式预制钢梁,由于梁的腹部空隙较大,便于管线穿过,有效的增加了房间的净高。
[0024] 本发明的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,完全采用螺栓进行现场装配,取消了传统的现场焊接方式和混凝土浇筑方式,有效的保证了施工质量,完全避免了混凝土浇筑和钢材焊接造成的环境污染,实现现场施工的“无水、无火、无尘”的三无标准,减少了火灾等危害事故的发生。并且预应力抗侧力体系能有效提高结构的侧向刚度,改善结构的变形性能,使结构有更大的安全贮备。本发明在构件拆除时,可以高效的回收利用,减少了建筑垃圾,真正的实现了绿色环保的理念,是一种绿色的,可持续发展的刚结构体系。
[0025] 本发明提出的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系是多高层建筑钢结构体系中的创新型结构体系。
附图说明
[0026] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0027] 图1是本发明的新型装配式梁板拼接后平面布置图
[0028] 图2是本发明的新型装配式梁板中配槽钢腹杆的空腹式单角钢梁示意图
[0029] 图3是本发明的新型装配式梁板中配T型钢腹杆的空腹式单角钢梁示意图
[0030] 图4是本发明的新型装配式梁板中配槽钢腹杆的空腹式双角钢梁示意图
[0031] 图5是本发明的新型装配式梁板中配T型钢腹杆的空腹式双角钢梁示意图
[0032] 图6是本发明的新型装配式梁板中二向柱座示意图
[0033] 图7是本发明的新型装配式梁板中三向柱座示意图
[0034] 图8是本发明的新型装配式梁板中四向柱座示意图
[0035] 图9是本发明的新型装配式立柱示意图
[0036] 图10是本发明的新型装配式梁板A板分解图
[0037] 图11是本发明的新型装配式梁板A板拼装完成图
[0038] 图12是本发明的新型装配式梁板B板分解图
[0039] 图13是本发明的新型装配式梁板B板拼装完成图
[0040] 图14是本发明的新型装配式梁板C板分解图
[0041] 图15是本发明的新型装配式梁板C板拼装完成图
[0042] 图16是本发明的新型装配式梁板A、B和C板拼装完成图
[0043] 图17是本发明的新型装配式梁板节点I分解图
[0044] 图18是本发明的新型装配式梁板节点2分解图
[0045] 图19是本发明的新型装配式梁板节点3分解图
[0046] 图20是本发明的新型装配式梁板节点4分解图
[0047] 图21是本发明的新型装配式梁板节点5分解图
[0048] 图22是本发明的新型装配式梁板节点6分解图
[0049] 图23是本发明的新型装配式梁板节点7分解图
[0050] 图24是本发明的新型装配式梁板节点8分解图
[0051] 图25是本发明的新型装配式梁板节点9分解图
[0052] 图26是本发明的新型装配式梁板节点10分解图
[0053] 图27是本发明的新型装配式梁板节点11分解图
[0054] 图28是本发明的新型装配式梁板节点12分解图
[0055] 图29是本发明的法兰板角柱与节点的连接形式分解图
[0056] 图30是本发明的法兰板边柱与节点的连接形式分解图
[0057] 图31是本发明的法兰板中柱与节点的连接形式分解图
[0058] 图32是本发明的新型多高层装配式钢结构框架-人字型中心支撑体系示意图
[0059] 图33是本发明的新型多高层装配式钢结构框架-单斜索式中心支撑体系示意图
[0060] 图34是本发明的新型多高层装配式钢结构框架-V字型中心支撑体系示意图
[0061] 图35是本发明的新型多高层装配式钢结构框架-交叉型中心支撑体系示意图
[0062] 图36是本发明的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系耳板120详图
[0063] 图37是本发明的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系耳板1121详图
[0064] 图38是本发明的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系耳板柱底部连接详图
[0065] 图中1.上下弦杆,2.槽钢腹杆,3.T型钢腹杆,4.法兰板I,5.箱型柱,6.槽钢,7.法兰板II,8.法兰板III,9.法兰板IV,10.柱座节点,11.双角钢横向主梁,12.双角钢纵向主梁,13.单角钢横向主梁,14.单角钢纵向次梁,15.连接板I,16.连接板II,17.楼板,18.拉索,19.连接套,20.耳板I,21.耳板II。
具体实施方式
[0066] 下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0067] 如附图1所示,本发明的新型装配式梁板的拼接位置设置在主梁的中部,此部位剪力和弯矩相对较小,从结构力学的角度讲,拼接位置的设置非常合理。
[0068] 如附图2和附图4所示,本发明所述的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所涉及的梁配置槽钢腹杆的空腹式角钢梁,包括角钢上下弦杆1、槽钢腹杆2,槽钢腹杆与弦杆垂直,且腹杆上下端部和上下弦杆的角钢肢根处焊接;所有角钢梁在上下弦杆上和槽钢腹杆上都每隔一段固定距离设置连接孔,在装配式梁板组装时可用螺栓将两根单角钢梁组成双角钢梁。
[0069] 如附图3和附图5所示,或者使用配置T型钢腹杆的空腹式角钢梁,包括角钢上下弦杆1、T型钢腹杆3,T型钢腹杆与弦杆垂直,且T型钢腹杆上下端部和上下弦杆的角钢肢根处焊接;所有角钢梁在上下弦杆上和T型钢腹杆上都每隔一段固定距离设置连接孔,在装配式梁板组装时可用螺栓将两根单角钢梁组成双角钢梁;
[0070] 所述的配置型钢腹杆的空腹式钢梁,其上下弦杆可使用角钢或者槽钢或者箱形钢,其腹杆可使用槽钢或者T型钢,腹杆均与弦杆垂直,且腹杆上下端部与上下弦杆焊接,并且在弦杆和腹杆上设置连接孔。
[0071 ] 本发明所述的装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,如附图6-8所示,其柱座节点由箱形柱、槽钢连板和法兰板焊接而成,按照焊接槽钢连板的数目不同为二向柱座、三向柱座和四向柱座;在箱型柱5上下端焊接两块法兰板14,然后把两片槽钢连板6焊接于箱型柱5相邻两侧从而形成二向柱座,用于与法兰板角柱的连接;在箱型柱5上下端焊接两块法兰板14,然后把三片槽钢连板6焊接于箱型柱5三边从而形成三向柱座,用于与法兰板边柱的连接;在箱型柱5上下端焊接两块法兰板14,然后把四片槽钢连板6焊接于箱型柱5四边从而形成四向柱座,用于与法兰板中柱的连接;其中槽钢连板6腹板上都有螺栓孔,方便与角钢梁的梁端封板用螺栓连接成所述装配式梁板。
[0072] 本发明所述的装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,如附图9所示,装配式立柱由箱型柱5与法兰板117或法兰板III8或法兰板IV9焊接而成,根据法兰板的形状不同可分为法兰板角柱,法兰板边柱和法兰板中柱;将法兰板III8在箱型柱5上下处焊接,从而形成法兰板角柱;将法兰板117在箱型柱5上下处焊接,从而形成法兰板边柱;将法兰板IV9在箱型柱5上下处焊接,从而形成法兰板中柱;所述三种装配式立柱均在工厂预制,施工现场采用螺栓,将所述立柱的法兰板与所述装配式梁板中柱座节点的法兰板进行连接,实现立柱与梁板的装配,从而形成钢框架结构。
[0073] 在装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,如附图10-11所示,所述A板包括柱座节点10、双角钢横向主梁11、双角钢纵向主梁12、单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14、连接板115、连接板II16和楼板17,双角钢纵向主梁12和双角钢横向主梁11相互垂直,且均通过梁端封板,与双向柱座节点10上的槽钢连板采用螺栓相连,并且连接处的上下端面处分别焊接有一连接板1116,连接板1116的两端分别连接在双角钢纵向主梁12和双角钢横向主梁11的上下弦杆和双向柱座节点10的上下法兰板上;双角钢纵向主梁12的另一端连接与双角钢横向主梁11平行的单角钢横向主梁13,双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13通过上下两个断面的连接板115相连,并且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13的上下弦杆均与两块连接板115焊接相连;单角钢纵向次梁14连接在所述的双角钢横向主梁11和单角钢横向主梁13的另一端,与双角钢纵向主梁12平行相对,单角钢纵向次梁14与单角钢横向主梁13之间通过连接在上下弦杆处的两个连接板115连接;所述的双角钢横向主梁11、双角钢纵向主梁12、单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14构成一长方形框架;所述的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁14对齐并通过螺栓进行连接,并且两根双角钢横向主梁11位于一条直线上,两根单角钢横向主梁13位于一条直线上;所述底部框架通过角钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板17相连;双角钢横向主梁11的上下端均通过梁端封板与三向柱座节点10两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,所述的两根单角钢纵向次梁14连接在三向柱座节点10上的与所述两个方向垂直的槽钢连板上;所述A板的所有构件均在工厂中预制和组装;
[0074] 在装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,如附图12-13所示,所述B板包括双角钢纵向主梁12、单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14、连接板115、连接板1116和楼板17,双角钢纵向主梁12和单角钢横向主梁13相互垂直,双角钢纵向主梁12端部与单角钢横向主梁13端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且再通过上下两个断面的连接板115相连,并且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13的上下弦杆均与两块连接板115焊接相连;双角钢纵向主梁12的另一端连接有与单角钢横向主梁13水平的另一根单角钢横向主梁13,双角钢纵向主梁12与这根单角钢横向主梁13通过上下两个断面的连接板1116相连,并且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13的上下弦杆均与两块连接板1116焊接相连;单角钢纵向次梁14连接在所述的两根双单角钢横向主梁13的另一端,与双角钢纵向主梁12水平相对,单角钢纵向次梁14与两根单角钢横向主梁13的连接形式和所述的双角钢纵向主梁12与两根单角钢横向主梁13的连接形式相同;所述的双角钢纵向主梁12、两根单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14构成一长方形框架;所述的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁14对齐并通过螺栓进行连接,并且一个长方形框架水平相对的两根单角钢横向主梁13和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢横向主梁13分别位于一条直线上;所述底部框架通过角钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板17相连;所述B板的所有构件均在工厂中预制和组装;
[0075] 在装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,如附图14-15所示,所述C板包括柱座节点10、双角钢纵向主梁12、单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14、连接板115、连接板Π16和楼板17,双角钢纵向主梁12和单角钢横向主梁13相互垂直,且均通过梁端封板,与三向柱座节点10上的两个相邻的槽钢连板采用螺栓相连,并且连接处的上下端面处分别焊接有一连接板Π16,连接板1116的两端分别连接在双角钢纵向主梁12和单角钢横向主梁13的上下弦杆上;双角钢纵向主梁12的另一端连接有与单角钢横向主梁13水平的另一根单角钢横向主梁13,双角钢纵向主梁12端部与这根单角钢横向主梁13端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13再通过上下两个断面的连接板115相连,并且双角钢纵向主梁12与单角钢横向主梁13的上下弦杆均与两块连接板115焊接相连;单角钢纵向次梁14连接在所述的两根单角钢横向主梁13的另一端,与双角钢纵向主梁12水平相对,单角钢纵向次梁14 一端端部与单角钢横向主梁13另一端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且单角钢纵向次梁14与单角钢横向主梁13之间再通过连接在上下弦杆处的两个连接板115连接;单角钢纵向次梁14另一端端部与单角钢横向主梁13之间通过连接在上下弦杆处的两个连接板1116连接;所述的双角钢纵向主梁12、两根单角钢横向主梁13、单角钢纵向次梁14构成一长方形框架;所述的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁14对齐并通过螺栓进行连接,并且一个长方形框架水平相对的两根单角钢横向主梁13和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢横向主梁13分别位于一条直线上;两根单角钢横向主梁13的上下端均通过梁端封板与四向柱座节点10两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,所述的两根单角钢纵向次梁14连接在三向柱座节点10上的与所述两个方向垂直的槽钢连板上;所述底部框架通过角钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板17相连;所述C板的所有构件均在工厂中预制和组装;
[0076] 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述A板和B板,将A板和B板水平对齐,将A板的双角钢纵向主梁12有连接板115的一端和B板的双角钢纵向主梁12有连接板115的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接;将八板的两根单角钢纵向次梁14有连接板115的一端和B板的两根单角钢纵向次梁14的有连接板115的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接;A板的二根单角钢横向主梁13和B板的二根单角钢横向主梁13对齐并通过螺栓进行连接;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成A板和B板板的拼接;
[0077] 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述B板和C板,将B板和C板水平对齐,将B板的双角钢纵向主梁12的有连接板1116的一端和C板的三向柱座节点10槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连;将B板的单角钢纵向次梁14的有连接板1116的一端和C板的四向柱座节点10槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连JfB板的两根单角钢横向主梁13的上下端均通过梁端封板与四向柱座节点10两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,将B板的单角钢横向主梁13的另一端分别通过梁端封板与C板的三向柱座节点10上与所述槽钢连板垂直方向的槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连;在B板的单角钢横向主梁13和C板的单角钢横向主梁13节点板处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接,使得两片单梁连接成为双梁;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成B板和C板板的拼接;
[0078] 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述C板和A板,将C板和A板水平对齐,将C板的双角钢纵向主梁12有连接板115的一端和A板的双角钢纵向主梁12有连接板115的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接;将C板的两根单角钢纵向次梁14有连接板115的一端和A板的两根单角钢纵向次梁14的有连接板115的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接;C板的二根单角钢横向主梁13和A板的二根单角钢横向主梁13对齐并通过螺栓进行连接;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成C板和A板的拼接;
[0079] 在上述新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,如附图17-24所示,分别作出了新型装配式梁板节点1-8的分解详图;如附图25-28所示,分别作出了新型装配式梁板节点9-12的分解详图;附图29-31为三种不同的装配式立柱与其对应节点的连接形式分解详图;
[0080] 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述预应力斜索支撑通过耳板,与所述装配式梁板和装配式立柱组成的钢框架结构用螺栓相连,作为结构体系的抗侧力构件;拉索18上端连接到上层梁板的梁底或者本层柱顶,拉索18下端连接到本层梁板的梁顶或者本层柱底;拉索中间设置连接套19,通过拧紧施加并调整预应力大小;所述预应力索为高强度钢棒或者高强度钢绞线,或者使用带阻尼器的高强度钢棒或者高强度钢绞线;所述预应力斜索支撑在钢框架中的布置形式,可采用门架式1、门架式I1、人字形、V字形和单斜杆式等。
[0081] 如附图32-35所示,分别作出了预应力斜索支撑的不同布置形式。当水平力作用于结构时,所述预应力索18的水平力分量减小甚至抵消作用于结构的水平力,使结构的层间位移值较小,满足规范的要求,结构处于安全状态。
[0082] 在上述新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,如附图36-38所示,分别作出了耳板与索体连接节点处的分解详图。
[0083] 本发明的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,完全采用螺栓进行现场装配,取消了传统的现场焊接方式和混凝土浇筑方式,有效的保证了施工质量,完全避免了混凝土浇筑和钢材焊接造成的环境污染,实现现场施工的“无水、无火、无尘”的三无标准,减少了火灾等危害事故的发生。本发明在构件拆除时,可以高效的回收利用,减少了建筑垃圾,真正的实现了绿色环保的理念,是一种绿色的,可持续发展的钢结构体系。并且将预应力支撑运用到高层钢结构框架支撑体系之中,提高了结构的抗侧刚度,改善了结构的变形性能,可以有效地抵抗地震的作用。
[0084] 本发明提出的新型多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系是对传统的钢结构住宅建筑的颠覆,真正的实现了钢结构住宅的工厂化,模块化,装配化和标准化,充分发挥了钢结构住宅和预应力结构的优势。与传统的钢结构建筑相比,它具有安全性能高,施工速度快,环境污染小,安全事故少和工程造价低等诸多优点。

Claims (4)

1.一种多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,包括装配式梁板、装配式立柱和预应力斜支撑,其特征在于: 所述装配式梁板包括配置型钢腹杆的空腹式钢梁,柱座节点和楼板,所述空腹式钢梁通过梁端封板,与其他空腹式钢梁或者柱座节点连接,形成梁板底部框架,再将楼板支撑于所述梁板底部框架上并进行连接,形成装配式梁板;所述装配式梁板在工厂预制,在施工现场通过其梁端封板或者柱座节点相互拼接,作为框架结构梁板层;所述框架结构梁板层再通过装配式立柱进行上下连接,形成多层钢框架结构,所述的装配式立柱位于装配式梁板上的柱座节点上;在所述钢框架结构的基础上,将预应力斜支撑连接到框架结构梁板层中的钢梁或柱底作为抗侧力构件;所述的装配式梁板、装配式立柱和预应力斜支撑均在工厂预制,施工现场通过螺栓进行装配; 在多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述空腹式钢梁可以使用配置槽钢腹杆的空腹式钢梁,包括角钢上下弦杆(I)、槽钢腹杆(2),槽钢腹杆与弦杆垂直,且腹杆上下端部和上下弦杆的角钢肢根处焊接;所有空腹式钢梁在上下弦杆上和槽钢腹杆上都每隔一段固定距离设置连接孔,在装配式梁板组装时可用螺栓将两根单空腹式钢梁组成双空腹式钢梁; 或者使用配置T型钢腹杆的空腹式钢梁,包括角钢上下弦杆(I)、T型钢腹杆(3),T型钢腹杆与弦杆垂直,且T型钢腹杆上下端部和上下弦杆的角钢肢根处焊接;所有空腹式钢梁在上下弦杆上和T型钢腹杆上都每隔一段固定距离设置连接孔,在装配式梁板组装时可用螺栓将两根单空腹式钢梁组成双空腹式钢梁; 在多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述预应力斜支撑通过耳板,与所述装配式梁板和装配式立柱组成的钢框架结构用螺栓相连,作为所述体系的抗侧力构件;拉索(18)上端连接到上层梁板的梁底或者本层柱顶,拉索(18)下端连接到本层梁板的梁顶或者本层柱底;拉索中间设置连接套(19),通过拧紧施加并调整预应力大小;所述预应力斜支撑的布置形式为中心支撑,可采用人字型、V字型、交叉式和单斜杆式;所述拉索(18)可以使用高强度的钢棒、钢绞线、钢丝绳或者平行钢丝束,或者使用带阻尼器的高强度钢棒、钢绞线、钢丝绳或者平行钢丝束,或者使用施加预应力的高强度型钢。
2.根据权利要求1所述的一种多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系,其特征在于:所述的装配式梁板包括三种规格,分别为A板,B板与C板; 所述A板包括柱座节点(10)、双角钢横向主梁(11)、双角钢纵向主梁(12)、单角钢横向主梁(13)、单角钢纵向次梁(14)、连接板I (15)、连接板II (16)和楼板(17);双角钢纵向主梁(12)和双角钢横向主梁(11)相互垂直,且均通过梁端封板,与双向柱座节点(10)上的槽钢连板采用螺栓相连,并且连接处的上下端面处分别焊接有一连接板II (16),连接板11(16)的两端分别连接在双角钢纵向主梁(12)和双角钢横向主梁(11)的上下弦杆和双向柱座节点(10)的上下法兰板上;双角钢纵向主梁(12)的另一端连接与双角钢横向主梁(11)平行的单角钢横向主梁(13),双角钢纵向主梁(12)与单角钢横向主梁(13)通过上下两个断面的连接板1(15)相连,并且双角钢纵向主梁(12)与单角钢横向主梁(13)的上下弦杆均与两块连接板1(15)焊接相连;单角钢纵向次梁(14)连接在所述的双角钢横向主梁(11)和单角钢横向主梁(13)的另一端,与双角钢纵向主梁(12)平行相对,单角钢纵向次梁(14)与单角钢横向主梁(13)之间通过连接在上下弦杆处的两个连接板1(15)连接;所述的双角钢横向主梁(11)、双角钢纵向主梁(12)、单角钢横向主梁(13)、单角钢纵向次梁(14)构成一个长方形框架;两个相同的所述的长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁(14)对齐并通过螺栓进行连接,并且两根双角钢横向主梁(11)位于一条直线上,两根单角钢横向主梁(13)位于一条直线上;所述底部框架通过空腹式钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板(17)相连;双角钢横向主梁(11)的上下端均通过梁端封板与三向柱座节点(10)两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,所述的两根单角钢纵向次梁(14)连接在三向柱座节点(10)上的与所述两个方向垂直的槽钢连板上;所述A板的所有构件均在工厂中预制和组装; 所述B板包括双角钢纵向主梁(12)、单角钢横向主梁(13)、单角钢纵向次梁(14)、连接板I (15)、连接板II (16)和楼板(17);双角钢纵向主梁(12)和单角钢横向主梁(13)相互垂直,双角钢纵向主梁(12)端部与单角钢横向主梁(13)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且再通过上下两个断面的连接板I (15)相连,并且双角钢纵向主梁(12)与单角钢横向主梁(13)的上下弦杆均与两块连接板I (15)焊接相连;双角钢纵向主梁(12)的另一端通过上下两个断面的连接板II (16)连接有与所述单角钢横向主梁(13)水平的另一根单角钢横向主梁(13),并且双角钢纵向主梁(12)与单角钢横向主梁(13)的上下弦杆均与两块连接板II (16)焊接相连;单角钢纵向次梁(14)连接在所述的两根双单角钢横向主梁(13)的另一端,与双角钢纵向主梁(12)水平相对,单角钢纵向次梁(14)与两根单角钢横向主梁(13)的连接形式和所述的双角钢纵向主梁(12)与两根单角钢横向主梁(13)的连接形式相同;所述的双角钢纵向主梁(12)、两根单角钢横向主梁(13)、单角钢纵向次梁(14)构成一个长方形框架;两个相同的所述的长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁(14)对齐并通过螺栓进行连接,并且一个长方形框架水平相对的两根单角钢横向主梁(13)和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢横向主梁(13)分别位于一条直线上;所述底部框架通过空腹式钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板(17)相连;所述B板的所有构件均在工厂中预制和组装; 所述C板包括柱座节点(10)、双角钢纵向主梁(12)、单角钢横向主梁(13)、单角钢纵向次梁(14)、连接板I (15)、连接板II (16)和楼板(17);双角钢纵向主梁(12)和单角钢横向主梁(13)相互垂直,且均通过梁端封板,与三向柱座节点(10)上的两个相邻的槽钢连板采用螺栓相连,并且连接处的上下端面处分别焊接有一连接板II (16),连接板II (16)的两端分别连接在双角钢纵向主梁(12)和单角钢横向主梁(13)的上下弦杆上;双角钢纵向主梁(12)的另一端通过焊接连接有与单角钢横向主梁(13)水平的另一根单角钢横向主梁(13),双角钢纵向主梁(12)端部与这根单角钢横向主梁(13)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且双角钢纵向主梁(12)与单角钢横向主梁(13)再通过上下两个断面的连接板1(15)相连,并且双角钢纵向主梁(12)与单角钢横向主梁(13)的上下弦杆均与两块连接板1(15)焊接相连;单角钢纵向次梁(14)连接在所述的两根单角钢横向主梁(13)的另一端,与双角钢纵向主梁(12)水平相对,单角钢纵向次梁(14) 一端端部与单角钢横向主梁(13)另一端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连,且单角钢纵向次梁(14)与单角钢横向主梁(13)之间再通过连接在上下弦杆处的两个连接板I (15)连接;单角钢纵向次梁(14)另一端端部与单角钢横向主梁(13)之间通过连接在上下弦杆处的两个连接板II (16)连接;所述的双角钢纵向主梁(12)、两根单角钢横向主梁(13)、单角钢纵向次梁(14)构成一个长方形框架;两个相同的所述长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架;两个长方形框架中的单角钢纵向次梁(14)对齐并通过螺栓进行连接,并且一个长方形框架水平相对的两根单角钢横向主梁(13)和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢横向主梁(13)分别位于一条直线上;两根单角钢横向主梁(13)的上下端均通过梁端封板与四向柱座节点(10)两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,所述的两根单角钢纵向次梁(14)连接在三向柱座节点(10)上的与所述两个方向垂直的槽钢连板上;所述底部框架通过空腹式钢梁上弦杆上部栓钉与两块楼板(17)相连;所述C板的所有构件均在工厂中预制和组装; 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述A板和B板,将A板和B板水平对齐,将A板的双角钢纵向主梁(12)有连接板I (15)的一端和B板的双角钢纵向主梁(12)有连接板I (15)的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接;将A板的两根单角钢纵向次梁(14)有连接板I (15)的一端和B板的两根单角钢纵向次梁(14)的有连接板I (15)的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接;A板的二根单角钢横向主梁(13)和B板的二根单角钢横向主梁(13)对齐并通过螺栓进行连接;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成A板和B板板的拼接; 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述B板和C板,将B板和C板水平对齐,将B板的双角钢纵向主梁(12)的有连接板II (16)的一端和C板的三向柱座节点(10)槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连;将B板的单角钢纵向次梁(14)的有连接板11(16)的一端和C板的四向柱座节点(10)槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连;将B板的两根单角钢横向主梁(13)的上下端均通过梁端封板与四向柱座节点(10)两个相对方向上的槽钢连板采用螺栓相连,将B板的单角钢横向主梁(13)的另一端分别通过梁端封板与C板的三向柱座节点(10)上与所述槽钢连板垂直方向的槽钢连板通过梁端封板采用螺栓相连;在B板的单角钢横向主梁(13)和C板的单角钢横向主梁(13)节点板处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接,使得两片单梁连接成为双梁;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成B板和C板板的拼接; 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述C板和A板,将C板和A板水平对齐,将C板的双角钢纵向主梁(12)有连接板I (15)的一端和A板的双角钢纵向主梁(12)有连接板I (15)的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接;将C板的两根单角钢纵向次梁(14)有连接板I (15)的一端和A板的两根单角钢纵向次梁(14)的有连接板I (15)的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接;C板的二根单角钢横向主梁(13)和A板的二根单角钢横向主梁(13)对齐并通过螺栓进行连接;然后在拼接节点上下两面用螺栓加盖板;从而完成C板和A板的拼接; 在高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,所述楼板(17)使用压型钢板混凝土组合楼板、预制整体混凝土楼板、叠合板组合楼板、密肋OSB板、轻钢楼板、钢筋桁架叠合板或纤维水泥压力板。
3.根据权利要求1所述的多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,其特征在于:其柱座节点由箱型柱、槽钢连板和法兰板焊接而成,按照焊接槽钢连板的数目不同为二向柱座、三向柱座和四向柱座;在箱型柱(5)上下端焊接两块法兰板I (4),然后把两片槽钢连板(6)焊接于箱型柱(5)相邻两侧从而形成二向柱座,用于与法兰板角柱的连接;在箱型柱(5)上下端焊接两块法兰板I (4),然后把三片槽钢连板(6)焊接于箱型柱(5)三边从而形成三向柱座,用于与法兰板边柱的连接;在箱型柱(5)上下端焊接两块法兰板I (4),然后把四片槽钢连板(6)焊接于箱型柱(5)四边从而形成四向柱座,用于与法兰板中柱的连接;其中槽钢连板(6)腹板上都有螺栓孔,方便与空腹式钢梁的梁端封板用螺栓连接成所述装配式梁板。
4.根据权利要求1所述的多高层装配式钢结构框架-预应力中心支撑体系中,其特征在于:装配式立柱由箱型柱(5)与法兰板11(7)或法兰板111(8)或法兰板IV(9)焊接而成,根据法兰板的形状不同可分为法兰板角柱,法兰板边柱和法兰板中柱;将法兰板111(8)在箱型柱(5)上下处焊接,从而形成法兰板角柱;将法兰板11(7)在箱型柱(5)上下处焊接,从而形成法兰板边柱;将法兰板IV (9)在箱型柱(5)上下处焊接,从而形成法兰板中柱;所述法兰板角柱,法兰板边柱和法兰板中柱均在工厂预制,施工现场采用螺栓,将所述立柱的法兰板与所述装配式梁板中柱座节点的法兰板进行连接,实现立柱与梁板的装配,从而形成钢框架结构。
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