CN104389363A - 一种预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件及其制备方法 - Google Patents

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本发明提供了一种预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件及其制备方法。该构件包括:至少一立柱、至少一承重梁和至少一墙板;所述立柱包括一方形钢管,所述方形钢管至少一端设置有连接法兰;所述承重梁包括一工字钢;所述立柱与承重梁固定连接;所述墙板的两边缘分别与所述立柱和所述承重梁固定连接;且公开了一种包括中空钢制框架及设置于框架内部的钢丝网片、加强筋、墙板芯层的轻质墙板。根据设计需求,在工厂中预制成型并实现标准化生产,省去施工过程中的现浇操作、二次浇筑、二次施焊等工序,有效缩短施工周期,降低施工和制造成本,形成一套轻质、高强、保温、隔音、防水、易于规模化生产的新型建筑构件体系。

Description

一种预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种建筑工程构件,尤其涉及一种预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件及其制备方法。
背景技术
[0002] 改革开放以来,我国的城市化进程的不断加快,住宅产业已经成为国民经济第三产业中仅次于服务业和商业的第三大支柱,是我国国民经济发展的重要部分。近年来全国城乡住宅每年竣工面积达到12亿平方米一 14亿平方米,全国城乡住宅年投资额超万亿元,约占全社会固定资产投资的20%左右。尽管中国住宅不仅在“量”上出现了巨变,在“质”上也发生了深刻的变化,但中国住宅产业的生产方式仍然处于粗放型生产阶段,与发达国家相比存在着较大的差距,主要体现在施工周期长、劳动生产率低、施工工艺落后、不适应国家关于可持续性发展的节能环保要求等等。,目前我国住宅建设呈现出四低二高,即:工业化水平低、成套技术集成度低、劳动力生产率低、住宅综合质量差、资源消耗高、住宅生产造成的污染程度高等特点。这种粗放型的住宅生产方式已经不适应可持续发展的要求。
[0003] 20世纪80年代初期,建筑业曾经开展了一系列新工艺,如大板、升板体系、南斯拉夫体系、预制装配式框架体系等等,对建筑工业化发展起到了有益的推进作用。但这些有益的实践之后,均未有大规模的推广。究其原因,主要是因为当时的这些新工艺在高度、建筑型式、功能要求等方面有很大的局限。加之受到当时的经济条件制约,机具设备和运输工具落后,运输道路狭窄,无法满足相应的工艺要求。另外,受技术水平的限制,体系接头处理不善,极易造成漏水,而且接头构造处理不当,削弱了其受力性能,在地震设防区产生的影响更大。这些客观的技术经济条件遏制了装配式结构体系发展的势头。
[0004]目前,一些地区只是楼板用初级的预制产品,主要的结构构件均采用现浇体系。大部分地区,尤其有设防要求的地区,基本为全现浇结构。尤其不利的是,科研机构较少对装配式结构体系进行研究,结构专家们怀疑该体系的结构性能,认为这种体系有无法弥补的性能缺陷,不值得进行研究。设计院里的结构设计者由于没有强有力的科研支持,只得采用现浇结构体系。
[0005] 现有装配式建筑大体分为两种:预制装配式建筑和钢结构装配式建筑,
1、预制装配式建筑:是用工业化的生产方式来建造住宅,是将住宅的部分构件在工厂采用混凝土预制完成,然后运输到施工现场进行组装。因为预制的楼梯、外墙等运到施工现场,并不是简单地连接,也需要进行钢筋混凝土现场浇筑进行搭接。
[0006] 2、钢结构装配式建筑:采用工业化的生产方式,将建筑的梁、柱在工厂内按照要求焊接、制作完成,运输到现场之后,梁柱连接(螺栓连接、焊接)组成钢结构框架系统,然后再填充墙体面层、保温材料,预制楼板等工序。
[0007] 无论是预制装配式房和现有钢结构装配房都需要在施工现场进行二次浇筑来完成整个建筑系统,还是对环境造成一定的污染,产生建筑垃圾、建筑污水,而且现有钢结构装配房还需要在现场对墙体、保温进行填充,一定程度上还是会产有害气体及粉尘的排放。
[0008] 因此,亟需一种能够克服现有装配式建筑技术障碍的新型装配式建筑技术,以最大化的实现生产、施工、维护、再生等各个建筑生命周期中的工业化,真正达到绿色建筑的要求。
发明内容
[0009] 本发明要解决的技术问题是预制装配式房和现有钢结构装配房都需要在施工现场进行二次烧筑来完成整个建筑系统,对环境造成一定的污染,产生建筑垃圾、建筑污水等问题,而且现有钢结构装配房还需要在现场对墙体、保温进行填充,一定程度上还是会产有害气体及粉尘的排放等问题。
[0010] 本发明的目的在于提供一种预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,将立柱、承重梁和墙板形成整体式的建筑模块单元,根据设计需求,在工厂中预制成型并实现标准化生产,省去施工过程中的现浇操作、二次浇筑、二次施焊等工序,仅依靠相关连接件的螺栓连接即可形成建筑主体,有效缩短施工周期,降低施工和制造成本,减少噪音、环境污染,形成一套轻质、高强、保温、隔音、防水、易于规模化生产的新型建筑构件体系。
[0011] 为解决上述技术问题并达到相应的技术目的,本发明通过如下技术方案实现: 首先,本发明提供了一种预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,该构件包括:至少一立柱、至少一承重梁和至少一墙板;所述立柱包括一方形钢管,所述方形钢管至少一端设置有连接法兰;所述承重梁包括一工字钢;所述立柱与承重梁固定连接;所述墙板的两边缘分别与所述立柱和所述承重梁固定连接。
[0012] 具体的,为进一步降低墙板重量,提高强度和抗震能力,所述墙板包括中空钢制框架及设置于框架内部的钢丝网片、加强筋、墙板芯层;钢丝网片的边缘、加强筋的端部分别固定连接于该框架内侧,墙板芯层填充于框架内;所述钢制框架包括按照墙板形状设置的若干钢制边肋固定连接而成;所述钢制边肋至少包括上端肋、下端肋、左边肋和右边肋,所述上端肋与承重梁固定连接,所述左边肋与立柱固定连接;所述立柱与承重梁采用焊接或螺栓连接。
[0013] 进一步的,为提高边肋强度,所述钢制边肋采用冷弯薄壁型钢。
[0014] 进一步的,为提高生产效率、降低生产成本,所述钢制边肋采用C型冷弯薄壁型钢,且开口朝向墙体内部。
[0015] 进一步的,根据强度要求,所述上端肋与承重梁采用焊接、螺栓连接或栓焊连接;所述左边肋与立柱采用焊接、螺栓连接或栓焊连接。
[0016] 进一步的,为提高墙体强度,所述加强筋固定于左边肋与右边肋之间,均布于上端肋与下端肋之间;所述加强筋为C型钢、Z型钢、U型钢、工字钢、方钢、钢管或角钢。
[0017] 进一步的,为提高墙体保温效果、减轻墙体重量,所述墙板芯层为水泥聚苯颗粒复合层、水泥珍珠岩复合层、发泡水泥层、加气混凝土层、水泥陶粒层中的一种。
[0018] 进一步的,为提高墙体防水性能,所述墙板还包括水泥砂浆防渗漏层,覆盖于墙板芯层外侧。
[0019] 进一步的,为提高墙体防火性能,所述墙板还包括防火层,覆盖于墙板芯层外侧。
[0020] 进一步的,为方便构件安装,所述构件包括至少两个吊装孔。
[0021] 其次,本发明还提供了一种预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件的制备方法,包括以下步骤:
Si制作钢结构:将立柱、承重梁以及墙板的钢制框架及设置于框架内部的钢丝网片、加强筋固定连接,所述钢制框架包括按照墙板形状设置的若干钢制边肋固定连接而成,所述钢制边肋至少包括上端肋、下端肋、左边肋和右边肋,所述上端肋与承重梁固定连接,所述左边肋与立柱固定连接;
S2墙板填充:将上述钢结构放置在底模上,填充墙板芯层;待墙板芯层初凝之前,在钢丝网片的外部浇筑水泥砂浆防渗漏层;待墙板强度达到70%后,外涂防火层。
[0022] 基于现有技术,本发明所描述的“螺栓连接”、“焊接”、“栓焊连接”及C型钢、Z型钢、U型钢、工字钢、方钢、钢管或角钢等均依国家标准或行业标准的要求实施。
[0023] 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(I)高度工业化、标准化。本发明为绿色建筑项目的定制化开发、模数化设计、标准化生产、装配化施工。所有构件均在工厂预制,施工现场通过高强度螺栓快速装配从而形成结构体系。现场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,是一种重量轻、强度高、抗震性能好,节能环保、能循环使用的建筑结构,符合发展节能建筑和经济持续发展的要求,是一种“资源一生产一消费一再生能源”的产业模式。
[0024] (2)装配化施工,建筑效率高。本发明采用立柱、承重梁、墙板一体式设计,将建筑的立面墙体分割为多个基本的建筑单元,现场通过吊装、螺栓连接即可组装形成完整的建筑围护体系;按照目前钢结构装配式房的进度测算,本发明与现有的钢结构装配式房建设方式相比进度加快30%左右。
[0025] (3)保温效果好,整体能耗低。在房屋使用过程中,保温层保温效果更好,更节能环保。如果实行分户计量,暖气在相同温度下,房室温更高,户主可以考虑降低暖气温度,节省采暖费,同时也就减少了能源使用。
[0026] (4)施工过程绿色化,有效降低污染。本发明对节能环保大有裨益,通过工厂化生产和现场装配施工,施工现场基本没有建筑垃圾和建筑污水,降低建筑噪音,降低有害气体及粉尘的排放,减少现场施工及管理人员,一般可节水80%左右。
[0027] (5)重复利用性好,经济效益高。本发明易于拆迁、储存、可多次重复使用,可周转使用和永久使用,可以进行大规模生产和现在化管理,可以回收重复使用,符合国家循环经济政策,属绿色建筑。
附图说明
[0028] 图1是本发明实施例一中预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件的立体图。
[0029] 图2是本发明实施例一中预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件的正视图。
[0030] 图3是本发明实施例一中预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件的右视图。
[0031] 图4是本发明实施例二中预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件的立体图。
[0032] 图5是本发明实施例二中预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件的右视图。
具体实施方式
[0033] 为使本发明的技术方案及其技术效果更加清楚、明确,下面结合图1一5对本发明具体实施方式做进一步详述。应当理解,下述具体实施方式仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0034] 实施例一
参照图1一3,该预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,该构件包括:一立柱11、一承重梁21和至少一墙板31 ;所述立柱11包括一方形钢管,所述方形钢管至少一端设置有连接法兰12 ;所述承重梁21包括一工字钢;所述立柱11与承重梁21固定连接;所述墙板31的两边缘分别与所述立柱11和所述承重梁21固定连接。为进一步降低墙板重量,提高强度和抗震能力,所述墙板31包括中空钢制框架及设置于框架内部的钢丝网片34、加强筋35、墙板芯层36 ;钢丝网片34的边缘、加强筋35的端部分别固定连接于该框架内侧,墙板芯层36填充于框架内;所述钢制框架包括按照墙板形状设置的若干钢制边肋固定连接而成;所述钢制边肋至少包括上端肋32、下端肋33、左边肋(未示出)和右边肋(未示出),所述上端肋32与承重梁21固定连接,所述左边肋与立柱11固定连接;所述立柱11与承重梁21采用焊接或螺栓连接。
[0035] 在本实施例中,设置两个钢丝网片,分别为对称分布在框架内侧的后钢丝网片341和前钢丝网片342。
[0036] 为提高生产效率、降低生产成本,所述钢制边肋采用C型冷弯薄壁型钢,且开口朝向墙体内部。根据强度要求,所述上端肋32与承重梁21采用焊接、螺栓连接或栓焊连接;所述左边肋与立柱11采用焊接、螺栓连接或栓焊连接。为提高墙体强度,所述加强筋35固定于左边肋与右边肋之间,均布于上端肋32与下端肋33之间;所述加强筋35为C型钢。为提高墙体保温效果、减轻墙体重量,所述墙板芯层为水泥聚苯颗粒复合层、水泥珍珠岩复合层、发泡水泥层、加气混凝土层、水泥陶粒层中的一种。
[0037] 为提高墙体防水性能,所述墙板还包括水泥砂浆防渗漏层37,覆盖于墙板芯层外侦U。为提高墙体防火性能,所述墙板还包括防火层,覆盖于墙板芯层外侧。为方便构件安装,所述构件包括至少两个吊装孔。
[0038] 该预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件的制备方法,包括以下步骤:
Si制作钢结构:将立柱、承重梁以及墙板的钢制框架及设置于框架内部的钢丝网片、加强筋固定连接,所述钢制框架包括按照墙板形状设置的若干钢制边肋固定连接而成,所述钢制边肋至少包括上端肋、下端肋、左边肋和右边肋,所述上端肋与承重梁固定连接,所述左边肋与立柱固定连接;
S2墙板填充:将上述钢结构放置在底模上,填充墙板芯层;待墙板芯层初凝之前,在钢丝网片的外部浇筑水泥砂浆防渗漏层;待墙板强度达到70%后,外涂防火层。
[0039] 实施例二
参照图4一5,该预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,该构件包括:一立柱11、一承重梁21和至少一墙板31 ;所述立柱11包括一方形钢管,所述方形钢管至少一端设置有连接法兰12 ;所述承重梁21包括一工字钢;所述立柱11与承重梁21固定连接;所述墙板31的两边缘分别与所述立柱11和所述承重梁21固定连接。为进一步降低墙板重量,提高强度和抗震能力,所述墙板31包括中空钢制框架及设置于框架内部的钢丝网片34、加强筋35、墙板芯层36 ;钢丝网片34的边缘、加强筋35的端部分别固定连接于该框架内侧,墙板芯层36填充于框架内;所述钢制框架包括按照墙板形状设置的若干钢制边肋固定连接而成;所述钢制边肋至少包括上端肋32、下端肋33、左边肋(未示出)和右边肋(未示出),所述上端肋32与承重梁21固定连接,所述左边肋与立柱11固定连接;所述立柱11与承重梁21采用焊接或螺栓连接。
[0040] 在本实施例中,设置两个钢丝网片,分别为对称分布在框架内侧的后钢丝网片341和前钢丝网片342。
[0041] 为提高生产效率、降低生产成本,所述钢制边肋采用C型冷弯薄壁型钢,且开口朝向墙体内部。根据强度要求,所述上端肋32与承重梁21采用焊接、螺栓连接或栓焊连接;所述左边肋与立柱11采用焊接、螺栓连接或栓焊连接。为提高墙体强度,所述加强筋35固定于左边肋与右边肋之间,均布于上端肋32与下端肋33之间;所述加强筋35为角钢。为提高墙体保温效果、减轻墙体重量,所述墙板芯层为水泥聚苯颗粒复合层、水泥珍珠岩复合层、发泡水泥层、加气混凝土层、水泥陶粒层中的一种。
[0042] 为提高墙体防水性能,所述墙板还包括水泥砂浆防渗漏层37,覆盖于墙板芯层外侦U。为提高墙体防火性能,所述墙板还包括防火层,覆盖于墙板芯层外侧。为方便构件安装,所述构件包括至少两个吊装孔。
[0043] 应当理解的是,本发明的结构、应用、具体部件的选用等等不限于上述的举例,对本领域技术人员来书,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,该构件包括:至少一立柱、至少一承重梁和至少一墙板;所述立柱包括一方形钢管,所述方形钢管至少一端设置有连接法兰;所述承重梁包括一工字钢;所述立柱与承重梁固定连接;所述墙板的两边缘分别与所述立柱和所述承重梁固定连接。
2.根据权利要求1所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,所述墙板包括中空钢制框架及设置于框架内部的钢丝网片、加强筋、墙板芯层;钢丝网片的边缘、加强筋的端部分别固定连接于该框架内侧,墙板芯层填充于框架内;所述钢制框架包括按照墙板形状设置的若干钢制边肋固定连接而成;所述钢制边肋至少包括上端肋、下端肋、左边肋和右边肋,所述上端肋与承重梁固定连接,所述左边肋与立柱固定连接;所述立柱与承重梁采用焊接或螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,所述钢制边肋采用冷弯薄壁型钢。
4.根据权利要求3所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,所述钢制边肋采用C型冷弯薄壁型钢,且开口朝向墙体内部。
5.根据权利要求2或3所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,所述上端肋与承重梁采用焊接、螺栓连接或栓焊连接;所述左边肋与立柱采用焊接、螺栓连接或栓焊连接。
6.根据权利要求2或3所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,所述加强筋固定于左边肋与右边肋之间,均布于上端肋与下端肋之间;所述加强筋为C型钢、Z型钢、U型钢、工字钢、方钢、钢管或角钢。
7.根据权利要求2所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,所述墙板芯层为水泥聚苯颗粒复合层、水泥珍珠岩复合层、发泡水泥层、加气混凝土层、水泥陶粒层中的一种。
8.根据权利要求2所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,所述墙板还包括水泥砂浆防渗漏层和/或防火层,覆盖于墙板芯层外侧包括。
9.根据权利要求1或2所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件,其特征在于,所述构件包括至少两个吊装孔。
10.根据权利要求1一9任一项所述的预制钢结构一体化装配式绿色建筑构件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: Si制作钢结构:将立柱、承重梁以及墙板的钢制框架及设置于框架内部的钢丝网片、加强筋固定连接,所述钢制框架包括按照墙板形状设置的若干钢制边肋固定连接而成,所述钢制边肋至少包括上端肋、下端肋、左边肋和右边肋,所述上端肋与承重梁固定连接,所述左边肋与立柱固定连接; S2墙板填充:将上述钢结构放置在底模上,填充墙板芯层;待墙板芯层初凝之前,在钢丝网片的外部浇筑水泥砂浆防渗漏层;待墙板强度达到70%后,外涂防火层。
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