CN103882944B - 模块化的多高层装配式钢结构框架体系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种属于结构工程技术领域的模块化的多高层装配式钢结构框架体系。所述模块化的多高层装配式钢结构框架体系是由装配式楼板和装配式法兰柱采用螺栓装配而成；所述装配式楼板包括A板，B板和C板，装配式楼板之间采用螺栓进行拼接，形成建筑物的整层楼板。所述装配式楼板的柱座与周围的梁均采用工厂焊接，可以有效的实现节点的刚性连接，保证焊接质量，有利于结构的受力。本发明的多高层装配式钢结构体系将模块化，工厂化和装配化相结合，实现了工厂化生产，现场快速装配，提高施工速度，缩短施工工期，降低工程造价，减少环境污染，拆除后钢材可回收利用，是一种绿色环保的结构体系。

Description

模块化的多高层装配式钢结构框架体系

技术领域

本发明涉及模块化的多高层装配式钢结构框架体系，属于结构工程技术领域。

背景技术

据中国钢协统计，2011年我国钢产量突破7亿吨大关，位居世界各国钢产量首位，美国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%。中国作为世界上钢材产量大国，钢结构住宅的发展严重滞后。

我国“十二五”规划提出，要将建筑行业带入了节能减排、绿色环保时代，国家住房和城乡建设部颁发的《绿色建筑评价标准》对绿色建筑做了如下的定义：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节地、节能、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。钢结构住宅能够更好的体现绿色建筑的本质，“十二五”规划真正为我国房屋钢结构相应体系创新及产业化提供了重大机遇。

目前，国内外对多高层装配式钢结构框架体系的研究正处于起步阶段，工业化装配式高层钢结构框架支撑体系创新势在必行。传统的钢结构住宅建筑施工时采用了大量的焊接，施工速度慢，对环境的污染严重，焊缝的质量不宜控制，严重影响建筑物的安全性能。

目前，我国已有的多高层装配式钢结构框架体系的问题在于楼板的拼接位置位于梁柱连接的节点处，斜支撑的悬臂杆与框架体系采用螺栓拼接，仅仅依靠有限数目的高强螺栓是无法实现节点的刚性连接，不利于结构的受力。本发明采用的楼板的拼接形式可以有效的实现节点的刚性连接和斜支撑与框架体系的刚性连接，克服现有体系的不足。

发明内容

本发明提出了一种属于结构工程技术领域的模块化的多高层装配式钢结构框架体系，其目的在于在钢结构框架支撑体系的生产和施工中，实现工厂化生产，现场快速装配，在保证施工质量的前提下，提高施工速度，减少施工工期，降低工程造价，重要的是本体系克服了已有体系的不足，解决了装配式钢结构框架支撑快速装配过程中节点的刚性连接问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种模块化的多高层装配式钢结构框架体系，该多高层装配式钢结构框架支撑体系由装配式楼板，装配式法兰柱和装配式斜支撑采用螺栓装配而成；所述钢结构体系的梁柱节点以及斜支撑与框架的连接是在工厂焊接而成，能够有效地实现节点的刚性连接；所述装配式楼板由A板，B板和C板3种装配式楼板组合拼接而成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

本发明的模块化的多高层装配式钢结构框架体系，实现了工厂化生产，现场快速装配，提高施工速度，缩短施工工期，降低工程造价，减少环境污染，拆除后钢材可回收利用，是一种绿色环保的结构体系。同时，本发明提出模块化的多高层装配式钢结构框架体系是对传统的钢结构住宅建筑的颠覆，充分发挥了钢结构住宅的优势。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。

附图说明

图1是本发明的装配式楼板拼接平面布置图。

图2是本发明的装配式楼板A板的示意图。

图3是本发明的装配式楼板A板的单元分解图。

图4是本发明的装配式楼板B板的示意图。

图5是本发明的装配式楼板B板的单元分解图。

图6是本发明的装配式楼板C板的示意图。

图7是本发明的装配式楼板C板的单元分解图。

图8是本发明的装配式楼板柱座单元分解图。

图9是本发明的装配式法兰柱单元分解图。

图10是本发明的装配式楼板中的梁的开洞示意图。

图11是本发明的多高层装配式钢结构体系的装配效果图。

其中：1—短主梁Ⅰ，2—次梁Ⅲ，3—短主梁Ⅱ，4—次梁Ⅰ，5—次梁Ⅱ，6—加劲板，7—楼板，8—柱座，9—主梁端板，10—法兰板，11—方钢管Ⅰ，12—法兰柱，13—方钢管Ⅱ，14—连接板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如附图1所示，所述多高层装配式钢结构框架体系由装配式楼板、装配式法兰柱并通过螺栓装配固定连接；所述装配式楼板体系的基本组成单元包括A板、B板、C板；所述装配式楼板体系的两端为A板单元，与A板单元连接的是B板单元，与B板单元另一边相连的是C板单元，楼板体系的中部为B板单元和C板单元交替拼接。

如图2-3所示，所述A板包括短主梁Ⅰ1、次梁Ⅰ4、次梁Ⅱ5、加劲板6、楼板7、柱座8、连接板14；柱座8两端分别为法兰板10；所述A板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板A；两个短主梁Ⅰ1相互垂直，通过柱座8和加劲板6将两个短主梁Ⅰ1进行连接，柱座8的上下法兰板10分别与垂直的两个短主梁Ⅰ1的上下翼缘齐平；所述加劲板6的两个侧面分别与短主梁Ⅰ1翼缘相连，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；次梁Ⅰ4一端与次梁Ⅱ5垂直，另一端与一个短主梁Ⅰ1垂直，两者分别通过加劲板6与之相连，所述加劲板6的两个侧面分别连接一个短主梁Ⅰ1、次梁Ⅰ4的翼缘和次梁Ⅰ4、次梁Ⅱ5的翼缘，两块加劲板6分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接连接方式均采用为焊接；次梁Ⅱ5垂直于一个短主梁Ⅰ1和次梁Ⅰ4，通过加劲板6与一个短主梁Ⅰ1和次梁Ⅰ4进行连接，所述加劲板6的两个侧面连接短主梁Ⅰ1和次梁Ⅱ5的翼缘，和次梁Ⅰ4和次梁Ⅱ5的翼缘，加劲板6分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；所述的两个连接板14位于短主梁Ⅰ1的端部，连接板14的上下端与短主梁Ⅰ1的翼缘相连，一个侧边与短主梁Ⅰ1的腹板相连；一个连接板14位于次梁Ⅱ5的端部，连接板14的上下端与次梁Ⅱ5的翼缘相连，一个侧边与次梁Ⅱ5的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板7放置于各个梁所围成的平面空间内，采用抗剪键将楼板7连接在各个梁上。

如图4-5所示，所述B板包括短主梁Ⅰ1、短主梁Ⅱ3、次梁Ⅰ4、次梁Ⅱ5、次梁Ⅲ2、加劲板6、楼板7、柱座8、主梁端板9、连接板14；所述B板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板B；次梁Ⅰ4两端分别垂直于短主梁Ⅰ1和次梁Ⅲ2，通过加劲板6将次梁Ⅰ4与短主梁Ⅰ1、次梁Ⅲ2进行连；所述加劲板6的两个侧面连接一个短主梁Ⅰ1、次梁Ⅰ4的翼缘，和次梁Ⅰ4、次梁Ⅲ2的翼缘，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；两个短主梁Ⅰ1置于同一条直线上并通过柱座8相连，柱座8的上下法兰板10分别与两个短主梁Ⅰ1的上下翼缘齐平，所述连接方式均采用为焊接；短主梁Ⅱ3与次梁Ⅱ5平行，短主梁Ⅱ3的两端垂直于短主梁Ⅰ1、次梁Ⅲ2，加劲板6与两个短主梁Ⅰ1相连，柱座8的上下法兰板10分别与短主梁Ⅱ3的上下翼缘齐平，所述加劲板6的两个侧面分别与短主梁Ⅰ1和短主梁Ⅱ3的翼缘相连，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；次梁Ⅲ2平行于两个短主梁Ⅰ1，垂直于短主梁Ⅱ3、次梁Ⅰ4、次梁Ⅱ5，次梁Ⅲ2通过加劲板6、主梁端板9与短主梁Ⅱ3、次梁Ⅰ4、次梁Ⅱ5连接；所述主梁端板9位于短主梁Ⅱ3的端部，主梁端板9的上下端与短主梁Ⅱ3的翼缘相连，一个侧边与短主梁Ⅱ3的腹板相连；所述加劲板6的两个侧面连接次梁Ⅲ2、短主梁Ⅱ3的翼缘和次梁Ⅲ2、次梁Ⅰ4的翼缘和连接次梁Ⅲ2、次梁Ⅱ5，加劲板6分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；所述的两个连接板14位于短主梁Ⅰ1的端部，连接板14的上下端与短主梁Ⅰ1的翼缘相连，一个侧边与短主梁Ⅰ1的腹板相连；一个连接板14位于次梁Ⅱ5的端部，连接板14的上下端与次梁Ⅱ5的翼缘相连，一个侧边与次梁Ⅱ5的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板7放置于各个梁所围成的平面上，采用抗剪键将楼板7连接在各个梁上。

如图6-7所示，所述C板包括短主梁Ⅱ3、次梁Ⅲ2、加劲板6、楼板7、柱座8、主梁端板9、连接板14；所述C板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板C；所述两个次梁Ⅲ2垂直放置，通过加劲板6进行连接，作为正方形装配式楼板C的两个邻边，所述连接方式均为焊接；另外两个次梁Ⅲ2亦垂直放置，通过加劲板6进行连接，作为正方形装配式楼板C的另外两个邻边，所述连接方式均为焊接；加劲板6将C板的四条边进行连接，形成正方形框架，所述加劲板6的两个侧面分别与互相垂直放置的两个次梁Ⅲ2翼缘相连，两块加劲板6分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；四个短主梁Ⅱ3的一端分别连接在柱座8的四个侧面上，柱座8的上下法兰板分别与四个短主梁Ⅱ3的上下翼缘齐平，其中两个短主梁Ⅱ3在一条直线上，另两个短主梁Ⅱ3在一条直线上，柱座8位于C板的中心位置，相邻的两个短主梁Ⅱ3之间通过加劲板6进行连接，所述加劲板6的两个侧面分别与两个短主梁Ⅱ3的翼缘相连，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；所述短主梁Ⅱ3的另一端连接在次梁Ⅲ2上，通过加劲板6和主梁端板9与次梁Ⅲ2相连，所述加劲板6的两个侧面分别与次梁Ⅲ2和短主梁Ⅱ3的翼缘相连，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；所述主梁端板9位于短主梁Ⅱ3与次梁Ⅲ2相连接的一端，主梁端板9的上下端与短主梁Ⅱ3的翼缘相连，一个侧边与短主梁Ⅱ3的腹板相连，所有的连接部位均为焊接；所述的一个连接板14位于次梁Ⅱ5的端部，连接板14的上下端与次梁Ⅱ5的翼缘相连，一个侧边与次梁Ⅱ5的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板7放置于各个梁所围成的平面上，采用抗剪键将楼板7连接在各个梁上。

如图8-10所示，所述柱座8由两个法兰板10和一个方钢管Ⅰ11组成，两个法兰板10分别位于方钢管Ⅰ11的两个端部上，所有连接均采用焊接；所述法兰柱12由一个方钢管Ⅱ13和两个法兰板11组成，两个法兰板10分别位于方钢管Ⅱ13的两个端部上，所有连接均采用焊接；所述法兰柱12与柱座8进行连接，形成钢框架结构体系，所有连接均采用螺栓连接。

本发明提出的模块化多高层装配式钢结构框架偏心支撑体系中，所述装配式楼板A板与所述装配式楼板B板进行拼接，拼接方式是将A板的次梁Ⅰ4和B板的次梁Ⅰ4进行拼接，A板的次梁Ⅱ5和B板的次梁Ⅱ5进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接；所述装配式楼板B板与所述装配式楼板C板进行拼接，拼接方式是将B板的次梁Ⅲ2和C板的次梁Ⅲ2进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接；

如图10所示，本发明提出的模块化多高层装配式钢结构框架偏心支撑体系中，所述所有的梁，均可采用在梁的腹板处开设洞口的蜂窝钢梁，便于各种管线穿过。

如图11所示，经装配后得到如图所示结构。

以上是本发明的一具体实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (4)

1.模块化的多高层装配式钢结构框架体系，其特征在于：所述多高层装配式钢结构框架体系由装配式楼板、装配式法兰柱并通过螺栓装配固定连接；装配式楼板体系的基本组成单元包括A板、B板、C板；装配式楼板体系的两端为A板单元，与A板单元连接的是B板单元，与B板单元另一边相连的是C板单元，楼板体系的中部为B板单元和C板单元交替拼接；

所述A板包括短主梁Ⅰ(1)、次梁Ⅰ(4)、次梁Ⅱ(5)、加劲板(6)、楼板(7)、柱座(8)、连接板(14)；柱座(8)两端分别为法兰板(10)；所述A板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成新型装配式楼板A；两个短主梁Ⅰ(1)相互垂直，通过柱座(8)和加劲板(6)将两个短主梁Ⅰ(1)进行连接，柱座(8)的上下法兰板(10)分别与垂直的两个短主梁Ⅰ(1)的上下翼缘齐平；所述加劲板(6)的两个侧面分别与短主梁Ⅰ(1)翼缘相连，两块加劲板(6)分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；次梁Ⅰ(4)一端与次梁Ⅱ(5)垂直，另一端与一个短主梁Ⅰ(1)垂直，两者分别通过加劲板(6)与之相连，所述加劲板(6)的两个侧面分别连接一个短主梁Ⅰ(1)、次梁Ⅰ(4)的翼缘和次梁Ⅰ(4)、次梁Ⅱ(5)的翼缘，两块加劲板(6)分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；次梁Ⅱ(5)垂直于一个短主梁Ⅰ(1)和次梁Ⅰ(4)，通过加劲板(6)与一个短主梁Ⅰ(1)和次梁Ⅰ(4)进行连接，所述加劲板(6)的两个侧面连接短主梁Ⅰ(1)和次梁Ⅱ(5)的翼缘，次梁Ⅰ(4)和次梁Ⅱ(5)的翼缘，加劲板(6)分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；两个连接板(14)位于短主梁Ⅰ(1)的端部，连接板(14)的上下端与短主梁Ⅰ(1)的翼缘相连，一个侧边与短主梁Ⅰ(1)的腹板相连；一个连接板(14)位于次梁Ⅱ(5)的端部，连接板(14)的上下端与次梁Ⅱ(5)的翼缘相连，一个侧边与次梁Ⅱ(5)的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板(7)放置于各个梁所围成的平面空间内，采用抗剪键将楼板(7)连接在各个梁上；

所述B板包括短主梁Ⅰ(1)、短主梁Ⅱ(3)、次梁Ⅰ(4)、次梁Ⅱ(5)、次梁Ⅲ(2)、加劲板(6)、楼板(7)、柱座(8)、主梁端板(9)、连接板(14)；所述B板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成新型装配式楼板B；次梁Ⅰ(4)两端分别垂直于短主梁Ⅰ(1)和次梁Ⅲ(2)，通过加劲板(6)将次梁Ⅰ(4)与短主梁Ⅰ(1)、次梁Ⅲ(2)进行连；所述加劲板(6)的两个侧面连接一个短主梁Ⅰ(1)、次梁Ⅰ(4)的翼缘，和次梁Ⅰ(4)、次梁Ⅲ(2)的翼缘，两块加劲板(6)分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；两个短主梁Ⅰ(1)置于同一条直线上并通过柱座(8)相连，柱座(8)的上下法兰板(10)分别与两个短主梁Ⅰ(1)的上下翼缘齐平，所述连接方式均采用为焊接；短主梁Ⅱ(3)与次梁Ⅱ(5)平行，短主梁Ⅱ(3)的两端垂直于短主梁Ⅰ(1)、次梁Ⅲ(2)，加劲板(6)与两个短主梁Ⅰ(1)相连，柱座(8)的上下法兰板(10)分别与短主梁Ⅱ(3)的上下翼缘齐平，所述加劲板(6)的两个侧面分别与短主梁Ⅰ(1)和短主梁Ⅱ(3)的翼缘相连，两块加劲板(6)分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；次梁Ⅲ(2)平行于两个短主梁Ⅰ(1)，垂直于短主梁Ⅱ(3)、次梁Ⅰ(4)、次梁Ⅱ(5)，次梁Ⅲ(2)通过加劲板(6)、主梁端板(9)与短主梁Ⅱ(3)、次梁Ⅰ(4)、次梁Ⅱ(5)连接；所述主梁端板(9)位于短主梁Ⅱ(3)的端部，主梁端板(9)的上下端与短主梁Ⅱ(3)的翼缘相连，一个侧边与短主梁Ⅱ(3)的腹板相连；所述加劲板(6)的两个侧面连接次梁Ⅲ(2)、短主梁Ⅱ(3)的翼缘和次梁Ⅲ(2)、次梁Ⅰ(4)的翼缘和连接次梁Ⅲ(2)、次梁Ⅱ(5)，加劲板(6)分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；两个连接板(14)位于短主梁Ⅰ(1)的端部，连接板(14)的上下端与短主梁Ⅰ(1)的翼缘相连，一个侧边与短主梁Ⅰ(1)的腹板相连；一个连接板(14)位于次梁Ⅱ(5)的端部，连接板(14)的上下端与次梁Ⅱ(5)的翼缘相连，一个侧边与次梁Ⅱ(5)的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板(7)放置于各个梁所围成的平面上，采用抗剪键将楼板(7)连接在各个梁上；

所述C板包括短主梁Ⅱ(3)、次梁Ⅲ(2)、加劲板(6)、楼板(7)、柱座(8)、主梁端板(9)、连接板(14)；所述C板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成新型装配式楼板C；两个次梁Ⅲ(2)垂直放置，通过加劲板(6)进行连接，作为正方形装配式楼板C的两个邻边，所述连接方式均为焊接；另外两个次梁Ⅲ(2)亦垂直放置，通过加劲板(6)进行连接，作为正方形装配式楼板C的另外两个邻边，所述连接方式均为焊接；加劲板(6)将C板的四条边进行连接，形成正方形框架，所述加劲板(6)的两个侧面分别与互相垂直放置的两个次梁Ⅲ2翼缘相连，两块加劲板(6)分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；四个短主梁Ⅱ(3)的一端分别连接在柱座(8)的四个侧面上，柱座(8)的上下法兰板分别与四个短主梁Ⅱ(3)的上下翼缘齐平，其中两个短主梁Ⅱ(3)在一条直线上，另两个短主梁Ⅱ(3)在一条直线上，柱座(8)位于C板的中心位置，相邻的两个短主梁Ⅱ(3)之间通过加劲板(6)进行连接，所述加劲板(6)的两个侧面分别与两个短主梁Ⅱ(3)的翼缘相连，两块加劲板(6)分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；所述短主梁Ⅱ(3)的另一端连接在次梁Ⅲ(2)上，通过加劲板(6)和主梁端板(9)与次梁Ⅲ(2)相连，所述加劲板(6)的两个侧面分别与次梁Ⅲ(2)和短主梁Ⅱ(3)的翼缘相连，两块加劲板(6)分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；所述主梁端板(9)位于短主梁Ⅱ(3)与次梁Ⅲ(2)相连接的一端，主梁端板(9)的上下端与短主梁Ⅱ(3)的翼缘相连，一个侧边与短主梁Ⅱ(3)的腹板相连，所有的连接部位均为焊接。

2.根据权利要求1所述的模块化的多高层装配式钢结构框架体系，其特征在于：所述柱座(8)由两个法兰板(10)和一个方钢管Ⅰ(11)组成，两个法兰板(10)分别位于方钢管Ⅰ(11)的两个端部上，所有连接均采用焊接；法兰柱(12)由一个方钢管Ⅱ(13)和两个法兰板(10)组成，两个法兰板(10)分别位于方钢管Ⅱ(13)的两个端部上，所有连接均采用焊接；法兰柱(12)与柱座(8)进行连接，形成钢框架结构体系，所有连接均采用螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的模块化的多高层装配式钢结构框架体系，其特征在于：所述装配式楼板A板与所述装配式楼板B板进行拼接，拼接方式是将A板的次梁Ⅰ(4)和B板的次梁Ⅰ(4)进行拼接，A板的次梁Ⅱ(5)和B板的次梁Ⅱ(5)进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接；所述装配式楼板B板与所述装配式楼板C板进行拼接，拼接方式是将B板的次梁Ⅲ(2)和C板的次梁Ⅲ(2)进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接。

4.根据权利要求1所述的模块化的多高层装配式钢结构框架体系，其特征在于：所述的梁，均可采用在梁的腹板处开设洞口的蜂窝钢梁，便于各种管线穿过。