CN103410223B - 一种轻钢工业化住宅结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轻钢工业化住宅结构体系，属钢结构住宅体系技术领域，其外墙体系包括U型钢墙框和C型钢墙柱；U型钢墙框包括由U型钢上边框、U型钢左边框、U型钢下边框、U型钢右边框依次围合而成的方形框体，U型钢左边框与U型钢右边框的中部之间固定安装有U型钢横档，方形框体内并沿着对角线的方向安装有斜拉钢带，U型钢左边框和U型钢右边框的槽底上均开设有数个均匀分布的通孔二；C型钢墙柱包括C型钢，C型钢的槽底板和两个侧板上均开设有数个均匀分布的螺栓孔三；U型钢左边框与U型钢右边框的外侧均配合安装一个C型钢墙柱，C型钢墙柱上的螺栓孔三与U型钢左边框和U型钢右边框上的通孔二对应设置，并通过螺栓进行固定连接。

Description

一种轻钢工业化住宅结构体系

技术领域

本发明公开一种轻钢工业化住宅结构体系，属于钢结构住宅体系的技术领域。

背景技术

由于环保问题的日益突出和人工成本的不断提高，整个建筑业对装配化及节能环保的要求越来越高。由于钢结构相对钢筋混凝土结构环保，在住宅领域的应用正越来越广泛。

    目前国内的钢结构住宅主要有普通的钢框架结构和冷弯薄壁型钢体系。传统钢框架要求柱子能够“一柱顶千斤”，所以柱子截面普遍比较大，而装配化要求柱子尽量做小，不仅方便运输，而且能够将柱子融入墙体中，方便平面的布置。而且传统钢框架现场焊接工程量大，对装配化而言意义不大。

冷弯薄壁型钢体系源自北美传统的木结构体系，与木结构形式相同，材料不同。在用钢量上虽然比传统钢框架要经济许多，但由于杆件众多，加工设备技术含量高，设备的核心技术掌握在国外企业手里；且杆件多为现场组装，未将结构与围护体系结合在一起，装配化程度低，安装工作量大，施工周期长。

目前国家正大力推动住宅，为装配式住宅的发展提供了很好的政策环境。申请人紧紧围绕现行规范，结合自身的工程经验，改进了传统的钢框架结构，使结构更适合装配化，将围护与结构有效的结合起来，使得用钢量也降低了。本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配化程度高、现场工作量少，而且用钢量也比传统钢框架结构少的轻钢工业化住宅结构体系。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种轻钢工业化住宅结构体系，包括外墙体系、楼面体系、屋面体系，所述外墙体系包括U型钢墙框和C型钢墙柱；

其中，U型钢墙框包括由U型钢上边框、U型钢左边框、U型钢下边框、U型钢右边框依次围合而成的方形框体，U型钢左边框与U型钢右边框的中部之间固定安装有U型钢横档，且U型钢横档与U型钢上边框、U型钢下边框均平行，方形框体内并沿着对角线的方向固定安装有斜拉钢带，U型钢上边框和U型钢下边框的槽底内均安装有抗拔垫板，抗拔垫板与槽底之间设有可供同一螺栓穿过的通孔一，U型钢左边框和U型钢右边框的槽底上均开设有数个均匀分布的通孔二；

C型钢墙柱包括C型钢，C型钢的顶端固定安装有带螺栓孔一的顶盖板，C型钢的底端固定安装有带螺栓孔二的柱底板，C型钢的槽底板和两个侧板上均开设有数个均匀分布的螺栓孔三；

U型钢左边框与U型钢右边框的外侧均配合安装一个C型钢墙柱，C型钢墙柱上的螺栓孔三与U型钢左边框和U型钢右边框上的通孔二一一对应设置，并通过螺栓进行固定连接。

    作为上述方案的进一步设置，所述斜拉钢带共设置有四条，包括斜拉钢带一、斜拉钢带二、斜拉钢带三、斜拉钢带四；U型钢横档中部的下端面上固定安装有U型钢支撑连接件；斜拉钢带一的上端与U型钢左边框的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带一的下端与U型钢横档中部内槽壁固定连接；斜拉钢带二的上端与U型钢右边框的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带二的下端与U型钢横档中部内槽壁固定连接；斜拉钢带三的上端与U型钢支撑连接件的内槽壁固定连接，斜拉钢带三的下端与U型钢右边框的下端内槽壁固定连接；斜拉钢带四的上端与U型钢支撑连接件的内槽壁固定连接，斜拉钢带四的下端与U型钢左边框的下端内槽壁固定连接。

所述斜拉钢带共设置有两条，包括斜拉钢带五、斜拉钢带六；U型钢横档中部的一外侧壁上开设有容置通槽；斜拉钢带五的上端与U型钢左边框的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带五的下端与U型钢右边框的下端内槽壁固定连接，同时斜拉钢带五的中部置于容置通槽内；斜拉钢带六的上端与U型钢右边框的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带六的下端与U型钢左边框的下端内槽壁固定连接，同时斜拉钢带六的中部置于容置通槽内。

上述斜拉钢带一、斜拉钢带二、斜拉钢带三、斜拉钢带四、斜拉钢带五、斜拉钢带六中的序号，仅用于区分各斜拉钢带用。

    所述C型钢槽口上的两侧折边之间固定有缀板。缀板的设置，提高了本发明的强度及稳定性。

所述缀板共设置有数个，且均匀由上而下依次固定在C型钢槽口上的两侧折边之间。数个均匀设置的缀板，进一步提高了本发明的强度及稳定性。

   所述楼面体系包括H型钢楼面梁，H型钢楼面梁安装在上下相邻两层的U型钢墙框和C型钢墙柱之间。即上层外墙体系中的U型钢墙框和C型钢墙柱与下层外墙体系中的U型钢墙框和C型钢墙柱之间通过H型钢楼面梁进行连接。

   所述屋面体系包括C型钢顶导梁和C型钢屋面桁架。C型钢顶导梁用于将最上层外墙体系中的U型钢墙框和C型钢墙柱与C型钢屋面桁架进行连接。

所述外墙体系的底端设置有新型柱脚支座，该新型柱脚支座包括一个由上盖板、下盖板、左侧板、右侧板、后盖板组成的方形箱体；上盖板上由左向右依次开设有长眼孔一、长眼孔二、长眼孔三；长眼孔一和长眼孔三上均固定设置有带垫片A的螺栓A，螺栓A的螺柱A由下向上穿透长眼孔一和长眼孔三并延伸至上盖板的上方；上盖板的下端面且配合位于长眼孔二的下方依次固定设置有垫片B、螺母B；下盖板上由左向右依次开设有长眼孔四、长眼孔五、长眼孔六；长眼孔四和长眼孔六上均配合设置有锚栓，锚栓上端伸入至方形箱体内，并通过螺母C和垫片C进行固定，锚栓下端向方形箱体外延伸出。该新型柱脚支座，结构简单、强度高，且安装在墙柱与基础之间时，可有效减小柱脚结构的占用空间，同时由于上盖板上的螺栓、螺母及垫片均已在工厂内焊接固定在支座内，因此现场施工方便。

所述的长眼孔一、长眼孔二、长眼孔三均匀分布，且位于同一水平轴线上；所述的长眼孔四、长眼孔五、长眼孔六均匀分布，且位于同一水平轴线上；同时长眼孔一、长眼孔二、长眼孔三的水平轴线距离后盖板的距离，比长眼孔四、长眼孔五、长眼孔六的水平轴线距离后盖板的距离近。

    所述方形箱体内设置有两块加劲板，且该两块加劲板将方形箱体的内腔纵向分隔成三个腔室。

本发明一种轻钢工业化住宅结构体系，将外墙体系钢框架中的墙框和墙柱的结构进行了改进。具体来说，U型钢墙框将U型钢横档与斜拉钢带结合设计到方形框体内，通过螺栓与墙柱连接，对墙柱起到突出的支撑作用，可有效减小钢柱的计算长度，从而显著提高钢柱的稳定性，保证钢柱在竖向力作用下不失稳。弥补“柱断梁通”和钢柱边界条件接近铰接的弊端，并与钢柱组成一个平面内刚度极大的平面，即“抗剪墙”。同时，该U型钢墙框，不仅可用于做围护的骨架，而且对整体的钢结构具有突出的支撑作用力，所以可以很好的降低整个建筑的用钢量。而C型钢墙柱，其顶盖板通过螺栓与梁进行连接，柱底板通过螺栓与柱脚进行连接，C型钢通过螺栓与墙框进行连接，由于现场无需电焊作业，因此不仅安装方便，强度高，而且节点隐蔽，不影响集成化围护体系安装，适合装配式住宅。

    本发明一种轻钢工业化住宅结构体系的结构方案采用“密柱+墙框支撑”的主体结构形式，柱高等同于层高。

    总之，本发明一种轻钢工业化住宅结构体系，装配化程度高、现场工作量少，而且用钢量也比传统钢框架结构少。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中U型钢墙框与C型钢墙柱之间的分解结构示意图；

图3为本发明中U型钢墙框的一种结构示意图；

图4为图3的立体结构示意图；

图5为图4中的A部放大示意图；

图6为本发明中U型钢墙框的另一种结构示意图；

图7为图6的立体结构示意图；

图8为图7中的B部放大示意图；

图9为本发明中C型钢墙柱的结构示意图；

图10为图9的左视结构示意图；

图11为图9的俯视结构示意图；

图12为图9的仰视结构示意图；

图13为本发明中的C型钢的结构示意图；

图14为本发明中新型柱脚支座的结构示意图；

图15为图14的左视结构示意图；

图16为图14的立体结构示意图；

图17为本发明中新型柱脚支座第一个安装步骤的结构示意图；

图18为本发明中新型柱脚支座第二个安装步骤的结构示意图；

图19为本发明中新型柱脚支座第三个安装步骤的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明一种轻钢工业化住宅结构体系，包括外墙体系、楼面体系、屋面体系，该外墙体系包括U型钢墙框100和C型钢墙柱200。

结合图3、4、5所示，U型钢墙框100包括由U型钢上边框1、U型钢左边框2、U型钢下边框3、U型钢右边框4依次围合而成的方形框体，U型钢左边框2与U型钢右边框4的中部之间固定安装有U型钢横档5，且U型钢横档5与U型钢上边框1、U型钢下边框3均平行，方形框体内并沿着对角线的方向固定安装有斜拉钢带。

为了便于与墙柱、楼面梁以及基础或地下室墙板之间的连接，在U型钢上边框1和U型钢下边框3的槽底内均安装有抗拔垫板11，抗拔垫板11与槽底之间设有可供同一螺栓12穿过的通孔一（图中未标示出），螺栓12依次穿过抗拔垫板11上的通孔一以及槽底的通孔一后，与要相连的部件固定连接。U型钢左边框2和U型钢右边框4的槽底上均开设有数个均匀分布的通孔二16，该通孔二16用于通过螺栓与墙柱(即C型钢墙柱200)连接。

其中，斜拉钢带共设置有四条，包括斜拉钢带一6、斜拉钢带二7、斜拉钢带三8、斜拉钢带四9。U型钢横档5中部的下端面上固定安装有U型钢支撑连接件10。斜拉钢带一6的上端与U型钢左边框2的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带一6的下端与U型钢横档5中部内槽壁固定连接；斜拉钢带二7的上端与U型钢右边框4的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带二7的下端与U型钢横档5中部内槽壁固定连接；斜拉钢带三8的上端与U型钢支撑连接件10的内槽壁固定连接，斜拉钢带三8的下端与U型钢右边框4的下端内槽壁固定连接；斜拉钢带四9的上端与U型钢支撑连接件10的内槽壁固定连接，斜拉钢带四9的下端与U型钢左边框2的下端内槽壁固定连接。斜拉钢带一6、斜拉钢带二7、斜拉钢带三8、斜拉钢带四9共同位于同一平面上。

如图6、7、8所示，本发明中的U型钢墙框100还有另一种结构，该结构与图3、4、5所示结构的区别在于斜拉钢带和U型钢横档5的结构设计不同，其余相同。不同点具体如下：斜拉钢带共设置有两条，包括斜拉钢带五13、斜拉钢带六14；U型钢横档5中部的一外侧壁上开设有容置通槽15；斜拉钢带五13的上端与U型钢左边框2的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带五13的下端与U型钢右边框4的下端内槽壁固定连接，同时斜拉钢带五13的中部置于容置通槽15内；斜拉钢带六14的上端与U型钢右边框4的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带六14的下端与U型钢左边框2的下端内槽壁固定连接，同时斜拉钢带六14的中部置于容置通槽15内。

上述中，U型钢上边框1、U型钢左边框2、U型钢下边框3、U型钢右边框4、U型钢横档5、斜拉钢带一6、斜拉钢带二7、斜拉钢带三8、斜拉钢带四9、斜拉钢带五13、斜拉钢带六14之间有连接关系的，均通过焊接固定连接。

    如图9、10、11、12、13所示，本发明中的C型钢墙柱200包括C型钢17，C型钢17的顶端固定安装有带螺栓孔一181的顶盖板18，C型钢17的底端固定安装有带螺栓孔二191的柱底板19，C型钢17的槽底板171和两个侧板172上均开设有数个均匀分布的螺栓孔三173。

结合图2所示，U型钢左边框2与U型钢右边框4的外侧均配合安装一个C型钢墙柱200，C型钢墙柱200上的螺栓孔三173与U型钢左边框2和U型钢右边框4上的通孔二16一一对应设置，并通过螺栓进行固定连接。

    为提高本发明的强度及稳定性，C型钢17槽口上的两侧折边174之间固定有缀板20。

    为进一步提高本发明的强度及稳定性，缀板20共设置有数个，且均匀由上而下依次固定在C型钢17槽口上的两侧折边174之间。缀板20的厚度可以选用3mm。

本实施例中，顶盖板18、柱底板19、缀板20均通过焊接固定在C型钢17上。

   见图1，楼面体系包括H型钢楼面梁300，H型钢楼面梁300安装在上下相邻两层的U型钢墙框100和C型钢墙柱200之间。即上层外墙体系中的U型钢墙框100和C型钢墙柱200与下层外墙体系中的U型钢墙框100和C型钢墙柱200之间通过H型钢楼面梁300进行连接。

   屋面体系包括C型钢顶导梁400和C型钢屋面桁架500。C型钢顶导梁400用于将最上层外墙体系中的U型钢墙框100和C型钢墙柱200与C型钢屋面桁架500进行连接。

如图14、图15、图16所示，本发明的外墙体系的底端设置有新型柱脚支座600，该新型柱脚支座600包括一个由上盖板601、下盖板602、左侧板603、右侧板604、后盖板605组成的方形箱体。上盖板601上由左向右依次开设有长眼孔一606、长眼孔二607、长眼孔三608。长眼孔一606和长眼孔三608上均固定设置有带垫片A609的螺栓A612，螺栓A612的螺柱A610由下向上穿透长眼孔一606和长眼孔三608并延伸至上盖板601的上方。上盖板601的下端面且配合位于长眼孔二607的下方依次固定设置有垫片B613、螺母B614。下盖板602上由左向右依次开设有长眼孔四615、长眼孔五616、长眼孔六617。长眼孔四615和长眼孔六617上均配合设置有锚栓618，锚栓618上端伸入至方形箱体内，并通过螺母C619和垫片C620进行固定，锚栓618下端向方形箱体外延伸出。

作为本发明的进一步设置，长眼孔一606、长眼孔二607、长眼孔三608均匀分布，且位于同一水平轴线上；长眼孔四615、长眼孔五616、长眼孔六617均匀分布，且位于同一水平轴线上；同时长眼孔一606、长眼孔二607、长眼孔三608的水平轴线距离后盖板605的距离，比长眼孔四615、长眼孔五616、长眼孔六617的水平轴线距离后盖板605的距离近。

方形箱体内设置有两块加劲板621，且该两块加劲板621将方形箱体的内腔纵向分隔成三个腔室。

本实施例中，上盖板601的下端面、垫片A609、螺栓A612的螺栓头611之间依次通过焊接进行固定连接；上盖板601的下端面、垫片B613、螺母B614之间依次通过焊接进行固定连接。

结合图17、图18、图19所示，该新型柱脚支座600的施工过程如下：

施工时先将锚栓618的下端预埋在基础622内，然后将方形箱体

与锚栓618的上端进行连接，再将C型钢墙柱200立于方形箱体之上，用螺栓624通过长眼孔二607拧紧，最后将墙体板块625通过螺栓A612也固定在方形箱体上。本发明的布置间距一般为1米，每个支座与两块墙体板块625和一根C型钢墙柱200相连，且C型钢墙柱200与墙体板块625之间还通过高强螺栓626有效固定，所以柱脚在墙体平面内具有较大的刚度，可以有效将“抗剪墙”的荷载传递给基础622。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轻钢工业化住宅结构体系，包括外墙体系、楼面体系、屋面体系，其特征在于：所述外墙体系包括U型钢墙框和C型钢墙柱；

其中，U型钢墙框包括由U型钢上边框、U型钢左边框、U型钢下边框、U型钢右边框依次围合而成的方形框体，U型钢左边框与U型钢右边框的中部之间固定安装有U型钢横档，且U型钢横档与U型钢上边框、U型钢下边框均平行，方形框体内并沿着对角线的方向固定安装有斜拉钢带，U型钢上边框和U型钢下边框的槽底内均安装有抗拔垫板，抗拔垫板与槽底之间设有可供同一螺栓穿过的通孔一，U型钢左边框和U型钢右边框的槽底上均开设有数个均匀分布的通孔二；

C型钢墙柱包括C型钢，C型钢的顶端固定安装有带螺栓孔一的顶盖板，C型钢的底端固定安装有带螺栓孔二的柱底板，C型钢的槽底板和两个侧板上均开设有数个均匀分布的螺栓孔三；

U型钢左边框与U型钢右边框的外侧均配合安装一个C型钢墙柱，C型钢墙柱上的螺栓孔三与U型钢左边框和U型钢右边框上的通孔二一一对应设置，并通过螺栓进行固定连接；

所述外墙体系的底端设置有柱脚支座，该柱脚支座包括一个由上盖板、下盖板、左侧板、右侧板、后盖板组成的方形箱体；上盖板上由左向右依次开设有长眼孔一、长眼孔二、长眼孔三；长眼孔一和长眼孔三上均固定设置有带垫片A的螺栓A，螺栓A的螺柱A由下向上穿透长眼孔一和长眼孔三并延伸至上盖板的上方；上盖板的下端面且配合位于长眼孔二的下方依次固定设置有垫片B、螺母B；下盖板上由左向右依次开设有长眼孔四、长眼孔五、长眼孔六；长眼孔四和长眼孔六上均配合设置有锚栓，锚栓上端伸入至方形箱体内，并通过螺母C和垫片C进行固定，锚栓下端向方形箱体外延伸出；

    所述楼面体系包括H型钢楼面梁，H型钢楼面梁安装在上下相邻两层的U型钢墙框和C型钢墙柱之间。

2.如权利要求1所述的一种轻钢工业化住宅结构体系，其特征在于：所述斜拉钢带共设置有四条，包括斜拉钢带一、斜拉钢带二、斜拉钢带三、斜拉钢带四；U型钢横档中部的下端面上固定安装有U型钢支撑连接件；斜拉钢带一的上端与U型钢左边框的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带一的下端与U型钢横档中部内槽壁固定连接；斜拉钢带二的上端与U型钢右边框的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带二的下端与U型钢横档中部内槽壁固定连接；斜拉钢带三的上端与U型钢支撑连接件的内槽壁固定连接，斜拉钢带三的下端与U型钢右边框的下端内槽壁固定连接；斜拉钢带四的上端与U型钢支撑连接件的内槽壁固定连接，斜拉钢带四的下端与U型钢左边框的下端内槽壁固定连接。

3.如权利要求1所述的一种轻钢工业化住宅结构体系，其特征在于：所述斜拉钢带共设置有两条，包括斜拉钢带五、斜拉钢带六；U型钢横档中部的一外侧壁上开设有容置通槽；斜拉钢带五的上端与U型钢左边框的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带五的下端与U型钢右边框的下端内槽壁固定连接，同时斜拉钢带五的中部置于容置通槽内；斜拉钢带六的上端与U型钢右边框的上端内槽壁固定连接，斜拉钢带六的下端与U型钢左边框的下端内槽壁固定连接，同时斜拉钢带六的中部置于容置通槽内。

4.如权利要求1所述的一种轻钢工业化住宅结构体系，其特征在于：所述C型钢槽口上的两侧折边之间固定有缀板。

5.如权利要求4所述的一种轻钢工业化住宅结构体系，其特征在于：所述缀板共设置有数个，且均匀由上而下依次固定在C型钢槽口上的两侧折边之间。

6.如权利要求1所述的一种轻钢工业化住宅结构体系，其特征在于：所述屋面体系包括C型钢顶导梁和C型钢屋面桁架。

7.如权利要求1所述的一种轻钢工业化住宅结构体系，其特征在于：所述的长眼孔一、长眼孔二、长眼孔三均匀分布，且位于同一水平轴线上；所述的长眼孔四、长眼孔五、长眼孔六均匀分布，且位于同一水平轴线上；同时长眼孔一、长眼孔二、长眼孔三的水平轴线距离后盖板的距离，比长眼孔四、长眼孔五、长眼孔六的水平轴线距离后盖板的距离近。

8.如权利要求1或7所述的一种轻钢工业化住宅结构体系，其特征在于：所述方形箱体内设置有两块加劲板，且该两块加劲板将方形箱体的内腔纵向分隔成三个腔室。