CN103669574A - 建筑框架系统及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑技术领域，具体涉及一种建筑框架系统及其组装方法，它由柱和楼板组连接组合而成，本发明具有可工厂预制生产、现场组装速度快、施工现场垃圾少、节约材料、抗震性能高的优点。
Description
建筑框架系统及其组装方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种建筑框架系统。
背景技术
[0002] 20世纪后几年，我国城镇住宅建设以每年竣工面积4.4亿平方米，总产值6000亿元(约占GDP9%)的建设迅猛发展，住宅产业成为国民经济中新世纪的新的增长点。实现住宅产业现代化，解决目前住宅建设中存在工业化水平低，部品化率低以及住宅用材档次低，寿命低，实心黏土砖能耗高，不利于环保等问题，已被列入新世纪急待解决的问题。
[0003] 国际上，美国设计师和结构师非常重视研究钢结构建筑体系及其耐用性、实用性和经济性，欧洲专家们提出，钢结构建筑体系具备绿色建筑的条件，有利于保护环境，节约能源。他们认为金属结构建筑具有良好的空间感，能够实现创新的规划和空间设计、建筑。
[0004] 由于钢结构建筑具有以下优点:(1)大大节约施工时间，施工不受季节影响；(2)增大住宅空间使用面积，减少建筑垃圾和环境污染；(3)建筑材料可重复利用，拉动其他新型建材行业的发展；(4)抗震性能好，使用中易于改造、灵活方便，给人带来舒适感等等。目前钢结构建筑在高层建筑上的运用日益成熟，逐渐成为主流的建筑工艺。
[0005] 2008年11月12日公开的专利号为200810110625.8的发明专利“建筑框架结构”，公开了一种以柱件、横梁和交叉支撑的建筑框架结构，所述柱件是由多个细长的角铁形部件组装在一起而成的，其中角铁形部件由多个分隔件分开，分隔件与角铁部之间形成多个凹槽，所述横梁的中部腹板和交叉支撑均插入到所述凹槽形成连接，这样多根柱件、横梁和交叉支撑互相连接构成了整个建筑框架。这种建筑框架结构的柱件是由多个角铁形部件组装而成的，并用分隔件分开，存在结构复杂、制作成本高、时间长等缺点，且在安装时需要将横梁的中部腹板和交叉支撑均插入到柱件的凹槽中并用螺栓连接，由于凹槽较狭窄，不易对准。在现场施工吊装时，吊车在高空作业，在施工人员的帮助下要顺利将横梁的中部腹板和交叉支撑均插入到柱件的凹槽中，非常困难，施工速度慢、施工效率低，而且在吊装过程中，极易碰撞变形。另外，在建筑实践中，柱件和横梁连接后可以构成稳定的框架结构，还采用交叉支撑，不但增加了建筑成本，而且增加了施工安装难度，还限制了建筑空间的利用。
[0006] 2009年4月I日公开的专利申请号为200810181420.9的发明专利申请，公开了一种增强建筑物抗震性能的六角形蜂窝建筑框架，这种建筑框架结构包括蜂窝立柱、蜂窝斜梁、蜂窝平行梁，建筑的平面基本单元为六边形，平行于建筑物的梁为蜂窝平行梁，连接蜂窝平行梁的梁为蜂窝斜梁，所述蜂窝平行梁与蜂窝斜梁构成六角蜂窝。六角形蜂窝建筑框架与矩形建筑框架相比，所用建筑材料要多，施工难度要大，建筑成本要高。在现场施工时，蜂窝立柱、蜂窝斜梁、蜂窝平行梁之间吊装安装连接要求高，速度慢、效率低。同时，通过实验证明，六角形蜂窝建筑框架并不比矩形建筑框架的抗震强度高。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种可工厂标准化生产、现场组装、省工省时、无建筑垃圾、施工速度快、抗震性能高的建筑框架系统及其组装方法。
[0008] 本发明是通过以下技术方案予以实现的:
建筑框架系统，由柱和楼板组连接组合而成，不需单独的梁。
[0009] 所述柱是由钢板焊接而成的封闭腔体，所述柱的截面形状为矩形、T型、十字型或L型中的一种或多种。
[0010] 进一步的，所述柱的柱体上设有连接座，所述连接座具有通用化模数的连接孔。
[0011] 进一步的，所述柱的柱体上设有柱套，柱与柱两端可通过柱套连接，连接方式为螺栓连接、胶接、电弧焊或钎焊连接。
[0012] 进一步的，所述楼板组由多块楼板组合连接而成，所述楼板由桁架梁、楼面板构成，所述楼板组具有通用化模数的连接孔。
[0013] 进一步的，所述楼板组上设有框架梁，所述框架梁设置在楼板组的4侧、3侧、2侧或单侧。
[0014] 进一步的，所述框架梁与楼板的桁架梁通过焊接或螺栓连接在一起的。
[0015] 进一步的，所述框架梁为槽型钢、H型钢、C型钢或矩形钢中的一种或多种。
[0016] 进一步的，所述楼板组通过框架梁用螺栓连接固定在柱的连接座上。
[0017] 上述建筑框架系统的组装方法，包括以下步骤:
A.先在工厂内预先成批制造用钢板焊接而成的封闭腔体的柱，柱的形状为矩形、T型、十字型或L型多种形状，以供建筑框架不同位置选用；同时成批制造由桁架梁、楼面板构成的楼板；
B.在柱上用螺栓连接或焊接的方式安装好柱套、连接座；将多块楼板拼装连接成楼板组，并在其单侧或2侧、3侧、4侧用螺栓连接或焊接的方式安装框架梁；
C.将B步中制作好的柱用螺栓连接或焊接方式固定在基础上，形成第一层的柱；
D.将需组装拼接的第一层的楼板组吊起，使第一层的楼板组上的框架梁与第一层的柱上的连接座对齐，再用螺栓穿过框架梁固定在连接座上，直到第一层的柱与第一层的楼板组全部组装完成，形成建筑体的第一层框架；
E.将第二层的柱插入对应的第一层的柱的柱套内，并用电弧焊或钎焊的方式使两根柱连接为一个牢固的整体；
F.将第二层的楼板组吊起，使第二层的楼板组上的框架梁与第二层的柱上的连接座对齐，再用螺栓穿过框架梁固定在连接座上，直到第二层的柱与第二层的楼板组全部组装完成，形成建筑体的第二层框架；
G.重复步骤，直到所有的楼层的框架组装完成，就形成了整个建筑框架系统。
[0018] 本发明的技术效果如下:
全世界的钢结构建筑都是采用柱与梁的连接形成的建筑框架。施工时，先将钢梁固定在基础上，再将钢梁吊装在钢柱上，用螺栓或焊接连接后形成钢结构建筑框架，再在钢结构建筑框架上铺设和安装楼板、墙体等其它构件，这种现有建筑框架模式需要采用单独的钢梁，使单独的钢柱与单独的钢梁进行吊接安装，所以施工速度慢，安装工作量大，钢材耗量大，成本高。本发明建筑框架系统是对现有钢结构框架的一个重大创新，本发明建筑框架系统由柱和楼板组直接连接组合而成，不需单独的梁。楼板组的4侧、3侧、2侧或单侧设置有框架梁，楼板组还设有通用化模数的连接孔，可通用于建筑的任何位置，还可旋转90度连接。楼板组可在工厂内标准生产，在现场施工时，可以直接吊装连接在柱上，方便快捷，省去了现有建筑框架中需要吊装钢梁、安装各种连接件的步骤，现场施工速度可提高1-2倍，而且本发明建筑框架系统可大量减少了柱与梁、楼板之间的连接结构件，可大量节约钢材。
[0019] 本发明建筑框架系统中的柱与柱可以通过柱套不断连接，上节柱可插入柱套内与下节柱连接，连接方式优选钎焊连接。每根柱的高度可是单层楼层或多层楼层的高度。施工时，先将工厂预制的柱安装在基础上，再将整层所用的楼板逐个吊装在柱上，一层安装完成后，再安装第二层的楼板，柱需要延长时，只要将上节柱可插入柱套内与下节柱连接，再采用钎焊紧固。与现有的钢结构建筑施工相比，施工步骤更简洁，柱与柱的连接速度更快，安全可靠性更高。
[0020] 本发明建筑框架系统中所使用的柱和楼板均在工厂内采用标准化生产，采用统一的尺寸和制作工艺，进行有效质量控制，具有质量可靠、节约材料、生产效率高、劳动条件好等优点。
附图说明
[0021] 图1是本发明建筑框架系统实施例1的结构示意图。
[0022] 图2是本发明建筑框架系统实施例2的结构示意图。
[0023] 图3是截面形状为矩形的柱的结构示意图。
[0024] 图4是截面形状为T形的柱的结构示意图。
[0025] 图5是截面形状为十字形的柱的结构示意图。
[0026] 图6是截面形状为L型的柱的结构示意图。
[0027] 图7是单侧设有框架梁的楼板组的结构示意图。
[0028] 图8是2侧设有框架梁的楼板组的结构示意图。
[0029] 图9是3侧设有框架梁的楼板组的结构示意图。
[0030] 图10是4侧设有框架梁的楼板组的结构示意图。
[0031] 图11是第一层的柱安装在的基础上的示意图。
[0032] 图12是第一层的柱与第一层的楼板组安装连接的示意图。
[0033] 图13是第二层的柱的安装示意图。
[0034] 图14是第二层的柱与第二层的楼板组安装连接的示意图。
[0035] 附图中:1—柱，Ia一第一层的柱，Ib—第二层的柱，11 一连接座，12—柱套，2—楼板组，2a—第一层的楼板组，2b—第二层的楼板组，21—框架梁，22—析架梁，23—楼面板，3—基础。
具体实施方式
[0036] 实施例1
如图1所示，本发明建筑框架系统由柱I和楼板组2连接组合而成，不需单独的梁。
[0037] 如图3、图4、图5、图6所示，柱I是由钢板焊接而成的封闭腔体，其截面形状为矩形、T型、十字型或L型中的一种或多种。根据建筑框架中柱I与楼板组2连接的位置需要，选择不同形状的柱1，以方便连接和组装。柱I的封闭腔体内焊接有加强筋板，可以进一步提高柱I的强度和刚度。[0038] 柱I体上焊接有连接座11，连接座11具有通用化模数的连接孔。连接座11用于连接楼板组2，连接座11上的连接孔与楼板组2上的连接孔采用统一的模数，以方便安装连接。
[0039] 柱I的柱I体上设有柱套12，两根形状相同的柱I可通过柱套12连接形成高度更高的组合柱1，柱I与柱1、柱套12之间的连接方式为螺栓连接、胶接、电弧焊或钎焊连接。
[0040] 如图7、图8、图9、图10所示，楼板组2由多块楼板拼合连接而成，所述楼板由桁架梁22、楼面板23构成。楼板组2的桁架梁22上开有通用化模数的连接孔，使楼板组2的连接和安装位置可变换，可通用于建筑框架的不同部位，在某些特殊情况下还可旋转90度连接。
[0041] 楼板组2上设有框架梁21，所述框架梁21设置在楼板组2的4侧、3侧、2侧或单侦牝以方便应用在建筑中的不同位置。所述框架梁21采用焊接或螺栓连接的方式固定在楼板的桁架梁22上，框架梁21可采用槽型钢、H型钢、C型钢或矩型钢制作，而且在应用中可焊接加强强度和刚度的加强筋板。
[0042] 实施例2
如图2所示，本发明建筑框架系统由柱I和楼板组2连接组合而成，不需单独的梁。其基本结构与实施例相同，不同之处在于:所述楼板组2由多块楼板拼合连接而成，所述楼板由楼面、槽钢或其它型钢焊接的楼板框和组成。柱I上设有柱套12，所述柱套12上采用焊接或螺栓连接的方式固定安装有连接座11，所述连接座11上开有通用化模数的连接孔。所述楼板组2与柱I的连接是通过楼板组2上的框架梁21与柱套12上的连接座11用螺栓连接的。
[0043] 从以上两个实施例，可以看出，在建筑过程中，楼板组2与柱I的连接可采用以下两种方式中的一种:一、用螺栓将楼板组2上的框架梁21固定在柱I的连接座11上；二、螺栓将楼板组2上的框架梁21固定在柱套12的连接座11上。具体采用以上两种方式中的哪一种，可以根据连接座11或柱套12的位置、所需楼层的高度、空间大小、安装连接的方便性来选择。采用螺栓将楼板组2的框架梁21固定在柱套12的连接座11上，可以保证连接处外形美观，便于以后的装饰。
[0044] 如图11、图12、图13、图14所示，上述建筑框架系统的组装方法，包括以下步骤:
A.先在工厂内预先成批制造用钢板焊接而成的封闭腔体的柱1，柱I的形状为矩形、T型、十字型或L型多种形状，以供建筑框架不同位置选用；同时成批制造由桁架梁22、楼面板23构成的楼板；
B.在柱I上用螺栓连接或焊接的方式安装好柱套12、连接座11 ;将多块楼板拼装连接成楼板组2，并在其单侧或2侧、3侧、4侧用螺栓连接或焊接的方式安装框架梁21 ；
C.将B步中制作好的柱I用螺栓连接或焊接方式固定在基础3上，形成第一层的柱
Ia ；
D.将需组装拼接的第一层的楼板组2a吊起，使第一层的楼板组2a上的框架梁21与第一层的柱Ia上的连接座11对齐，再用螺栓穿过框架梁21固定在连接座11上，直到第一层的柱Ia与第一层的楼板组2a全部组装完成，形成建筑体的第一层框架；
E.将第二层的柱Ib插入对应的第一层的柱Ia的柱套12内，并用电弧焊或钎焊的方式使两根柱I连接为一个牢固的整体； F.将第二层的楼板组2b吊起，使第二层的楼板组2b上的框架梁21与第二层的柱Ib上的连接座11对齐，再用螺栓穿过框架梁21固定在连接座11上，直到第二层的柱Ib与第二层的楼板组2b全部组装完成，形成建筑体的第二层框架；
G.重复步骤，直到所有的楼层的框架组装完成，就形成了整个建筑框架系统。
[0045] 本发明建筑框架系统和组装方法是对现有钢结构框架的一个重大创新，由柱I和楼板组2直接连接组合而成，不需单独的梁，省去了现有建筑框架中需要安装钢梁、安装各种钢梁连接件的步骤，现场施工速度可提高1-2倍。本发明建筑框架系统具有节约钢材、成本低、施工速度快、无建筑垃圾、抗震性能高等优点。
[0046] 以上实施例是对本发明的解释，并非限定，以上只是部分举例。在实际应用中，楼板组2也可以采用水泥混凝土结构或其它结构。应该指出的是，对本行业的技术人员来说，根据本发明的基本原理和结构进行的简单变换和改进，均包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.建筑框架系统，其特征在于:它由柱和楼板组连接组合而成，不需单独的梁。
2.根据权利要求1所述的建筑框架系统，其特征在于:所述柱是由钢板焊接而成的封闭腔体，所述柱的截面形状为矩形、T型、十字型或L型中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的建筑框架系统，其特征在于:所述柱的柱体上设有连接座，所述连接座具有通用化模数的连接孔。
4.根据权利要求1-3任一项所述的建筑框架系统，其特征在于:所述柱的柱体上设有柱套，柱与柱两端可通过柱套连接，连接方式为螺栓连接、胶接、电弧焊或钎焊连接。
5.根据权利要求1所述的建筑框架系统，其特征在于:所述楼板组由多块楼板组合连接而成，所述楼板由桁架梁、楼面板构成，所述楼板组具有通用化模数的连接孔。
6.根据权利要求5所述的建筑框架系统，其特征在于:所述楼板组上设有框架梁，所述框架梁设置在楼板组的4侧、3侧、2侧或单侧。
7.根据权利要求6所述的建筑框架系统，其特征在于:所述框架梁与楼板的桁架梁通过焊接或螺栓连接在一起的。
8.根据权利要求7所述的建筑框架系统，其特征在于:所述框架梁为槽型钢、H型钢、C型钢或矩形钢中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的建筑框架系统，其特征在于:所述楼板组通过框架梁用螺栓连接固定在柱的连接座上。
10.用于权利要求1所述的建筑框架系统的组装方法，其特征在于:它包括以下步骤: A.先在工厂内预先成批制造用钢板焊接而成的封闭腔体的柱，柱的形状为矩形、T型、十字型或L型多种形状，以供建筑框架不同位置选用；同时成批制造由桁架梁、楼面板构成的楼板； B.在柱上用螺栓连接或焊接的方式安装好柱套、连接座；将多块楼板拼装连接成楼板组，并在其单侧或2侧、3侧、4侧用螺栓连接或焊接的方式安装框架梁； C.将B步中制作好的柱用螺栓连接或焊接方式固定在基础上，形成第一层的柱； D.将需组装拼接的第一层的楼板组吊起，使第一层的楼板组上的框架梁与第一层的柱上的连接座对齐，再用螺栓穿过框架梁固定在连接座上，直到第一层的柱与第一层的楼板组全部组装完成，形成建筑体的第一层框架； E.将第二层的柱插入对应的第一层的柱的柱套内，并用电弧焊或钎焊的方式使两根柱连接为一个牢固的整体； F.将第二层的楼板组吊起，使第二层的楼板组上的框架梁与第二层的柱上的连接座对齐，再用螺栓穿过框架梁固定在连接座上，直到第二层的柱与第二层的楼板组全部组装完成，形成建筑体的第二层框架； G.重复步骤，直到所有的楼层的框架组装完成，就形成了整个建筑框架系统。
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