CN104213637A - 集成式钢结构建筑 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种模块刚度高，模块间的连接结构易于安装操作的集成式钢结构建筑，其模块单元骨架由型钢焊接而成，长方体形状的该模块单元骨架包括：天花板构架，由3个或以上型钢天花板梁焊接而成，地板构架，由3个或以上型钢地板梁焊接而成，3个或以上角柱的顶部侧面分别与上述的天花板构架的3个或以上个的角焊接；3个或以上角柱的底部侧面分别与上述的地板构架的3个或以上的角焊接；在相向的所述型钢天花板梁之间及相向的所述型钢地板梁之间连接有次梁和/或在相向的型钢天花板梁和型钢地板梁之间连接有中柱。

Description

集成式钢结构建筑

技术领域

本发明涉及一种建筑，尤其涉及一种集成式钢结构建筑。

背景技术

集成式模块化建筑是一种新型的建筑模式，当前正在逐步被广泛应用。其中，构成集成式模块化建筑的建筑模块通常在工厂中完成，能够完成90％以上的施工，然后用大型运输设备运输到施工现场进行组装。

模块建筑为空间框架支承体系，承重方式简单直接，上下层间的模块相对独立，隔声隔振性能优越，且有利于高效地进行工厂制造、车辆运输与现场拼装。在组装过程中，主要是现场对关键的模块节点进行连接，形成结构整体的刚度，其次是使建筑模块间的接缝处封闭，保证安全、防水、隔声和防腐等建筑需求。

在这样的模块建筑中，建筑模块刚度有待提高，另外希望形成简单易于操作的模块间的连接结构以及施工办法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷而提出一种模块强度、刚度高，模块间的连接结构易于安装操作的集成式钢结构建筑。

为实现本发明的目的采用如下的技术方案。

本发明的技术方案集成式钢结构建筑，是以长方体为主要形式的棱柱体模块单元骨架包括:天花板构架，由3个或以上型钢天花板梁焊接而成，以4个型钢焊接成的长方形构架为主要形式；地板构架，由3个或以上型钢地板梁焊接而成，以4个型钢焊接成的长方形构架为主要形式；3个或以上角柱的顶部侧面分别与上述的天花板构架的3个或以上个的角焊接；3个或以上角柱的底部侧面分别与上述的地板构架的3个或以上的角焊接；同上，以4个角柱与长方形的地板和天花板构架焊接为主要形式；在相向的所述型钢天花板梁之间及相向的所述型钢地板梁之间连接有次梁和/或在相向的型钢天花板梁和型钢地板梁之间连接有中柱。

技术方案2的集成式钢结构建筑，在技术方案1的集成式钢结构建筑中，在所述集成式钢结构建筑模块的骨架的侧立面上，相对于水平面倾斜地连接型钢支撑。

技术方案3的集成式钢结构建筑，在技术方案2的集成式钢结构建筑中，构成所述天花板构架的相邻的2个型钢天花板梁的端部通过阳角角铁和/或阴角角铁连接，构成所述地板构架的相邻的2个型钢地板梁的端部通过阳角角铁和/或阴角角铁连接；或者型钢天花板梁和型钢地板梁端部直接焊接在立柱的侧面上。

技术方案4的集成式钢结构建筑，所述骨架还具有将构成所述天花板构架的相邻的2个型钢天花板梁连接的加强短支撑和/或将构成所述地板构架的相邻的2个型钢地板梁连接的加强短支撑。

技术方案5的集成式钢结构建筑，在技术方案1至4中任一项的集成式钢结构建筑中，在上下方向上层叠的所述集成式钢结构建筑模块通过抗剪连接件，以下述的榫接连接方式连接，所述抗剪连接件包括中间连接板、形成在中间连接板的上表面上的向上方凸出的上方榫接接头、形成在中间连接板的下表面上的向下方凸出的下方榫接接头，所述上方榫接接头插入嵌合在位于上层的集成式钢结构建筑模块的角柱的柱脚，所述下方链接头插入嵌合在位于下层的集成式钢结构建筑模块的角柱的柱头。

技术方案6的集成式钢结构建筑，在技术方案1至4中任一项的集成式钢结构建筑中，通过连接板和结构型抽芯铆钉将上下左右相邻的集成式钢结构建筑模块的相邻的梁连接。

技术方案7的集成式钢结构建筑，在技术方案1至4中任一项的集成式钢结构建筑中，通过角钢和结构型抽芯铆钉将上下相邻的集成式钢结构建筑模块的相邻的角部连接。

技术方案8的集成式钢结构建筑，在技术方案1至4中任一项的集成式钢结构建筑中，通过螺栓拉杆贯穿上下相邻的集成式钢结构建筑模块的梁中或梁角部，来上下连接集成式钢结构建筑模块。

技术方案9的集成式钢结构建筑，在技术方案1至4中任一项的集成式钢结构建筑中，还安装有压型钢板组合楼板、由压型钢板与纤维板或刨花板构成的轻质组合楼板或轻钢龙骨楼板。

技术方案10的集成式钢结构建筑，在技术方案1至4中任一项的集成式钢结构建筑中，在所述集成式钢结构建筑模块的角柱的柱头形成用于与起吊系统配合连接的长孔。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果。

根据技术方案1的集成式钢结构建筑，由于在相向的型钢天花板梁以及相向的底板梁之间连接有次梁和/或在相向的型钢天花板梁和型钢地板梁之间连接有中柱，增加了钢骨架的刚度。从而，在模块单元结构中，通过角柱和中柱对建筑提供竖向支撑；同时在多层模块建筑中角柱、中柱可以抵抗建筑的部分或全部的侧向荷载。

根据技术方案2的集成式钢结构建筑，由于在集成式钢结构建筑模块的骨架的侧立面上，相对于水平面倾斜地连接型钢支撑，所以能够提高建筑模块的抗拉性能。

根据技术方案3的集成式钢结构建筑，由于通过阳角角铁或阴角角铁连接建筑模块的角部，所以能够在钢结构天花板和地板构架焊接施工阶段形成具有一定空间刚度的模块骨架。

根据技术方案4的集成式钢结构建筑，由于在模块角部的相邻的梁上加强短支撑，由此能够提高钢结构天花板和地板构架的平面内刚度。

根据技术方案5的集成式钢结构建筑，由于通过抗剪连接件连接上下方向上层叠的建筑模块，所以简化了连接操作，另外，通过抗剪连接件与柱脚内壁的挤压，还能限制了上层模块柱头相互的水平相对位移，传递了上下层的剪切力。

根据技术方案6的集成式钢结构建筑，通过连接板和结构型抽芯铆钉连接上下、左右相邻的建筑模块的梁柱，因此，在现场连接的时候，工人将竖向侧板、结构型抽芯铆钉从模块竖向侧板外侧插入孔中，扣动拉铆工具就能够完成拉铆工作。施工便利，一个工人即可完成，同时人为操作失误少，另外铆钉自身的孔内膨胀能够补偿制作和安装误差。

根据技术方案7的集成式钢结构建筑，同样可以通过角钢和结构型抽芯铆钉连接上下相邻的集成式钢结构建筑模块的角部，从而能够得到与技术方案6相同的效果。

根据技术方案8的集成式钢结构建筑，通过螺栓拉杆贯穿上下相邻的集成式钢结构建筑模块的梁或角部，用以上下连接集成式钢结构建筑模块单元，这样的连接操作简单，误差小。

根据技术方案9的集成式钢结构建筑，在发明中能够利用各种楼板，通用性高。

根据技术方案10的集成式钢结构建筑，在角柱上形成用于起吊的长孔，从而在角柱中插入起吊锁套，穿过长孔和锁套插入转销就能够将起吊锁套与建筑模块连接，由此操作简便易于起吊。

附图说明

图1是表示集成式钢结构建筑模块的第一实施方式的示意图。

图2是表示集成式钢结构建筑模块的第二实施方式的示意图。

图3是表示集成式钢结构建筑模块的第三实施方式的示意图。

图4是表示集成式钢结构建筑模块的梁的第一连接方式的示意图。

图5是表示集成式钢结构建筑模块的梁的第二连接方式的示意图。

图6是表示集成式钢结构建筑模块的梁的第三连接方式的示意图。

图7是表示集成式钢结构建筑模块的抗剪连接件的示意图。

图8是表示集成式钢结构建筑模块的抗剪连接件安装状态的示意图。

图9是表示集成式钢结构建筑上下、左右相邻模块的竖直侧面被连接的状态的示意图。

图10是表示集成式钢结构建筑模块在左右配置时相邻梁顶的水平面被连接的状态的示意图。

图11是表示集成式钢结构建筑模块在左右配置时相邻梁顶的水平面被连接的状态的另一示意图。

图12是表示集成式钢结构建筑模块在上下层叠时相邻的角部被连接的状态的示意图。

图13是表示集成式钢结构建筑模块在上下层叠时相邻的梁被连接的状态的示意图。

图14是表示集成式钢结构建筑模块在上下层叠时相邻的角部被连接的状态的示意图。

图15是表示楼板为压型钢板组合楼板时的示意图。

图16是表示楼板为由压型钢板与纤维板或刨花板构成的轻质组合楼板时的示意图。

图17是表示楼板为轻钢龙骨楼板时的示意图。

图18是表示集成式钢结构建筑模块与起吊装置连接时的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图说明作为本发明的实施例的集成式钢结构建筑。

图1是表示集成式钢结构建筑模块的第一实施方式的示意图。图2是表示集成式钢结构建筑模块的第二实施方式的示意图。图3是表示集成式钢结构建筑模块的第三实施方式的示意图。图4是表示集成式钢结构建筑模块的梁的第一连接方式的示意图。图5是表示集成式钢结构建筑模块的梁的第二连接方式的示意图。图6是表示集成式钢结构建筑模块的梁的第三连接方式的示意图。图7是表示集成式钢结构建筑模块的抗剪连接件的示意图。图8是表示集成式钢结构建筑模块的抗剪连接件安装状态的示意图。图9是表示集成式钢结构建筑上下、左右相邻模块的竖直侧面被连接的状态的示意图。图10是表示集成式钢结构建筑模块在左右配置时相邻梁顶的水平面被连接的状态的示意图。图11是表示集成式钢结构建筑模块在左右配置时相邻梁顶的水平面被连接的状态的另一示意图。图12是表示集成式钢结构建筑模块在上下层叠时相邻的角部被连接的状态的示意图。图13是表示集成式钢结构建筑模块在上下层叠时相邻的梁被连接的状态的示意图。图14是表示集成式钢结构建筑模块在上下层叠时相邻的角部被连接的状态的示意图。图15是表示楼板为压型钢板组合楼板时的示意图。图16是表示楼板为由压型钢板与纤维板或刨花板构成的轻质组合楼板时的示意图。图17是表示楼板为轻钢龙骨楼板时的示意图。图18是表示集成式钢结构建筑模块与起吊装置连接时的流程图。

如图1所示，本发明的集成式钢结构建筑，其模块单元骨架由型钢焊接而成，以长方体为主要形式的棱柱体模块单元骨架10包括:天花板构架11，其由3个或以上的型钢天花板梁110构成，地板构架12，其由3个或以上的型钢地板梁120构成，3个或以上的角柱13的底部侧面分别与天花板构架11的3个或以上个的角焊接3个或以上角柱13的底部侧面分别与地板构架12的3个或以上的角焊接，在相向的型钢天花板梁110之间以及相向的型钢地板梁120之间连接有次梁111和/或在相向的型钢天花板梁110和型钢地板梁120之间连接有中柱121。

另外，如图2、图3所示，在集成式钢结构建筑模块的骨架的侧立面上，相对于水平面倾斜地连接支撑。如图2所示，可以在模块单元钢骨架侧面焊接钢板条单向抗拉支撑14，或者如图3所示，还可以焊接型钢双向支撑15。另外支撑的水平投影面不超出型钢地板梁水平投影的范围。

另外，构成天花板构架的相邻的2个型钢天花板梁的端部通过阳角角铁和/或阴角角铁连接。如图4、图5所示，模块单元钢骨架的制作过程中，可以在钢骨架天花板构架/地板构架的长短边梁交接处焊接阳角角铁16，阴角角铁17，用以固定钢底盘的位置。另外，型钢天花板梁和型钢地板梁端部可以直接焊接在立柱的侧面上。

另外，骨架还具有将构成天花板构架的相邻的2个型钢天花板梁连接的加强短支撑和/或将构成地板构架的相邻的2个型钢地板梁连接的加强短支撑。如图6所示，模块单元钢骨架的制作过程中，可以在钢骨架天花板构架/地板构架的长短边梁交接处焊接斜的短斜撑18，用以固定钢底盘的位置。

另外，在上下方向上层叠的集成式钢结构建筑模块通过抗剪连接件连接19，抗剪连接件包括中间连接板190、形成在中间连接板的上表面上的向上方凸出的上方榫接接头191、形成在中间连接板的下表面上的向下方凸出的下方榫接接头192，上方榫接接头191插入嵌合在位于上层的集成式钢结构建筑模块的角柱的柱脚，下方榫接接头192插入嵌合在位于下层的集成式钢结构建筑模块的角柱的柱头。如图7所示，在下层模块安装完毕后，在相邻的方钢管柱头扣入抗剪连接件。扣入的抗剪连接件上下均有倾斜的顶面，通过抗剪连接件与柱头内壁的挤压，限制了下层模块柱头相互的水平分离。同时，在上层模块向下往拼装的过程中，如图8所示，抗剪连接件顶部的斜截面将模块方钢管角柱的柱头/柱脚自动精确的导入抗剪连接件的设计位置。

另外，通过连接板20和抽芯铆钉21将上下左右相邻的集成式钢结构建筑模块的相邻的梁连接。例如，如图9所示，模块单元间的结构连接方式是竖向侧板连接，在该构造形式中连接上下左右模块的柱头和柱脚，抵抗其水平向和竖向分离。竖向侧板连接部位在模块角柱连接位置的侧面通过结构型抽芯铆钉将柱头和柱脚连接。竖向侧板的上端和下端均外弯，以保护连接用的结构型抽芯铆钉免受模块安装时的所造成的伤害。在模块安装厂内加工时，分别在该部位的角柱的柱头、柱脚、附近的矩形钢管梁的侧面上以及竖向侧板的相应位置开孔。在现场连接的时候，工人将竖向侧板、垫板通过抽芯铆钉从模块竖向侧板外侧插入孔中，扣动拉铆工具完成拉铆工作。用抽芯铆钉的好处是一个工人即可完成简单的操作，且人为操作失误少；单向拉铆操作，适合模块建筑现场安装；铆钉自身的孔内膨胀能够补偿制作和安装误差；结构型抽芯铆钉的抗拉和抗剪强度高，根据结构设计进行合理布置。

另外，如图10所示，模块单元间的结构连接方式是水平相邻模块梁间盖板连接，在该构造形式中，连接水平相邻的模块的水平梁，抵抗其在垂直于梁的方向上的分离，以及沿梁轴线方向上的相对错动。盖板的施工方式与图9的竖向侧板连接相同，采用结构型抽芯铆钉连接。该连接方式也用于连接竖直相邻的模块的水平梁，抵抗模块沿垂直方向分离，以及抵抗模块沿梁轴线方向的相对错动。该连接方式也用于连接水平相邻的模块的角柱或中柱，抵抗模块沿水平方向分离。

另外，例如，如图11所示，模块单元间的结构连接方式是水平相邻模块梁间角钢连接，与图10的盖板连接功能相同，该构造形式连接水平相邻的模块的水平梁，抵抗其垂直梁方向的分离，以及沿梁轴线方向的相对错动。角钢应分别焊接在相邻模块水平梁的两侧，竖直的翼缘的相应位置上开螺栓孔，模块现场安装到位后，竖向翼缘间应插入开孔垫板，并用螺栓或抽芯铆钉连接相邻角钢的翼缘。该连接方式也用于连接竖直相邻的模块的水平梁，抵抗模块沿垂直方向分离，以及沿梁方向轴线的相对错动。该连接方式也用于连接水平相邻的模块的角柱或中柱，抵抗模块沿水平方向分离。

另外，通过角钢22和结构型抽芯铆钉21将上下相邻的集成式钢结构建筑模块的相邻的角部连接。如图12所示，模块单元间的结构连接方式是竖向相邻模块角柱的角钢连接，该构造形式连接竖直相邻的模块的角柱内侧，抵抗模块沿垂直方向分离。连接方式与上述的角钢连接方式一致。

另外，通过螺栓拉杆23贯穿上下相邻的集成式钢结构建筑模块的型钢天花板梁和型钢地板梁，以上下连接集成式钢结构建筑模块。例如，如图13所示，模块单元间的结构连接方式是竖向相邻模块梁间短拉杆连接，该构造形式连接竖直相邻的模块的水平梁，抵抗模块沿竖直方向分离。在上模块的型钢地板梁的顶面和下模块的型钢天花板梁的地面分别加盖板24以增加其局部的结构强度，在型钢天花板梁的梁顶工厂内焊接连接件，该连接件顶部在现场安装时将于上模块的型钢地板梁底面挤压接触。上模块定位完成后，将短螺栓拉杆插入螺栓孔中，分别在型钢地板梁的顶面与型钢天花板梁的地面用螺母拧紧螺栓拉杆的两头，并使螺母压紧两端的盖板24，安装即完成。该连接方式也可用于水平相邻模块的角柱、中柱间的连接，或水平相邻模块的型钢地板梁或型钢天花板梁间的连接。

另外，例如，如图14所示，在临近模块单元角柱、中柱的区域，可设计集成式模块建筑综合节点连接体系，包含了连接上下相邻模块型钢地板梁和型钢天花板梁的两套短拉杆连接。另外焊接在梁柱边缘的盖板，以及盖板间加强板增强模块单元内梁柱节点的强度。

另外，如图15至图17所示，还可以安装有压型钢板组合楼板、由压型钢板与纤维板或刨花板构成的轻质组合楼板或轻钢龙骨楼板。

另外，如图18所示，在集成式钢结构建筑模块的角柱13的柱头形成用于与起吊系统配合连接的长孔130。在起吊模块的时候，现场施工人员应首先把起吊钢索索套25伸入方管柱中，然后插入起吊插销26，使其头部穿过索套25与角柱另一侧的槽孔130，然后扭转插销90度，形成稳固的自锁系统。自锁完成后，即可通过吊索起吊模块。模块吊装到位后，现场施工人员再次拧动插销90度，拔出插销和起吊的索套，即完成起吊系统的解锁。

根据本发明的集成式钢结构建筑，由于在天花板构架的相向的型钢天花板梁之间连接有次梁和/或在相向的型钢天花板梁和型钢地板梁之间连接有中柱，所以增加模块单元钢结构骨架的刚度。从而，在模块单元结构中，通过角柱和中柱对建筑提供竖向支撑，同时在低层建筑中角柱、中柱的可以抵抗建筑的侧向荷载，由此便于工厂生产。

根据本发明的集成式钢结构建筑，由于在集成式钢结构建筑模块的骨架的侧立面上，相对于水平面倾斜地连接型钢支撑，所以能够提高建筑模块单元的侧向抗剪性能，该支撑可以成为模块建筑抗侧力结构的部分。

根据本发明的集成式钢结构建筑，由于通过阳角角铁或阴角角铁连接建筑模块单元地板底盘构架或天花板顶盘构架的角部，提高了模块单元的施工效率。

根据本发明的集成式钢结构建筑，由于在模块角部的相邻的梁上跨接加强短斜支撑，由此增强了模块骨架地板/天花板平面内刚度。

根据本发明的集成式钢结构建筑，由于通过抗剪连接件连接上下方向上层叠的建筑模块，所以简化了连接操作，另外，通过抗剪连接件与柱脚内壁的挤压，还能限制了上层模块柱头相互的水平分离。

根据本发明的集成式钢结构建筑，通过连接板和结构型抽芯铆钉连接上下、左右相邻的建筑模块的梁，因此，在现场连接的时候，工人将竖向侧板、垫板用结构型抽芯铆钉从模块竖向侧板外侧插入孔中，扣动拉铆工具就能够完成拉铆工作。从而一个工人即可完成，人为操作失误少，另外铆钉自身的孔内膨胀能够补偿制作和安装误差。

根据本发明的集成式钢结构建筑，同样可以通过角钢和结构型抽芯螺钉连接上下相邻的集成式钢结构建筑模块的角部，从而能够得到与技术方案6相同的效果。

根据本发明的集成式钢结构建筑，通过螺栓拉杆贯穿上下相邻的集成式钢结构建筑模块的梁或角部的连接板，来上下连接集成式钢结构建筑模块，这样的连接操作简单，误差小。

根据本发明的集成式钢结构建筑，在发明中能够利用各种楼板，通用性高。

根据本发明的集成式钢结构建筑，在角柱上形成用于起吊的长孔，从而在角柱中插入起吊锁套，穿过长孔和锁套插入转销就能够将起吊锁套与建筑模块连接，由此操作简便易于起吊。

以上对本发明的优选实施方式的集成式钢结构建筑进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

Claims (10)

1.一种集成式钢结构建筑，其模块单元骨架由型钢焊接而成，其特征在于，

以长方体为主要形式的棱柱体模块单元骨架包括:

天花板构架，由3个或以上型钢天花板梁焊接而成，主要形式为4个型钢焊接而成的长方形构件；

地板构架，由3个或以上型钢地板梁焊接而成，主要形式为4个型钢焊接而成的长方形构件；

3个或以上角柱的顶部侧面分别与上述的天花板构架的3个或以上个的角焊接；3个或以上角柱的底部侧面分别与上述的地板构架的3个或以上的角焊接；主要形式为4个角柱与长方形的天花板和地板构架焊接；

在相向的所述型钢天花板梁之间及相向的所述型钢地板梁之间连接有次梁和/或在相向的型钢天花板梁和型钢地板梁之间连接有中柱。

2.根据权利要求1所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，在所述集成式钢结构建筑模块的骨架的垂直侧立面上，相对于水平面倾斜地连接型钢支撑。

3.根据权利要求2所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，构成所述天花板构架的相邻的2个型钢天花板梁的端部通过阳角角铁和/或阴角角铁连接，构成所述地板构架的相邻的2个型钢地板梁的端部通过阳角角铁和/或阴角角铁连接；或者型钢天花板梁和型钢地板梁端部直接焊接在立柱的侧面上。

4.根据权利要求2所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，所述骨架还具有将构成所述天花板构架的相邻的2个型钢天花板梁连接的加强短支撑和/或将构成所述地板构架的相邻的2个型钢地板梁连接的加强短支撑。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，在上下方向上层叠的所述集成式钢结构建筑模块通过抗剪连接件，以下述的榫接连接方式连接，所述抗剪连接件包括中间连接板、形成在中间连接板的上表面上的向上方凸出的上方榫接接头、形成在中间连接板的下表面上的向下方凸出的下方榫接接头，所述上方榫接接头插入嵌合在位于上层的集成式钢结构建筑模块的角柱的柱脚，所述下方链接头插入嵌合在位于下层的集成式钢结构建筑模块的角柱的柱头。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，通过连接板和结构型抽芯铆钉将上下左右相邻的集成式钢结构建筑模块的相邻的梁连接。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，通过角钢和结构型抽芯铆钉将上下相邻的集成式钢结构建筑模块的相邻的角部连接。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，通过螺栓拉杆贯穿上下相邻的集成式钢结构建筑模块的梁或角部，来上下连接集成式钢结构建筑模块。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，还安装有压型钢板组合楼板、由压型钢板与纤维板或刨花板构成的轻质组合楼板或轻钢龙骨楼板。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式钢结构建筑，其特征在于，在所述集成式钢结构建筑模块的角柱的柱头形成用于与起吊系统配合连接的长孔。