CN105888056A - 可装配式桁架组合柱结构 - Google Patents

Abstract

一种可装配式桁架组合柱结构，属于建筑物结构构件，包括钢框架；一个置于上下层框架节点之间的套筒式节点；一对或两对的一端与所述套筒式节点相连并与贯通钢柱在同一平面内形成斜交的斜支撑杆和边立柱形成的桁架结构。本发明的目的在于提供一种可装配式桁架组合柱，既可以解决因避免框架柱失稳导致其过于粗壮的问题，又解决了基本抗侧单元不便于开洞的问题，且能在结构设计时方便布局和应用，同时又能达到便于装配、传力效率更高、耗能效果好而成本低的目的。

Description

可装配式桁架组合柱结构

技术领域

本发明涉及一种装配式建筑物结构，尤指一种多、高层楼房使用的装配式钢框架及抗侧力钢结构。

背景技术

对于多、高层钢结构，所承受的荷载分竖向荷载和水平荷载两种。竖向荷载由框架柱承担，尤其高层钢结构，为避免框架柱失稳，需要限制框架柱的长细比，这样往往使框架柱的几何尺寸变得很粗壮，既浪费建筑的使用面积，又加大了用钢量，同时增加了工作量，尤其在实现装配技术方面，柱的几何尺寸过于粗壮使节点变得较大且节点刚性损失也较大。水平荷载则由框架与不同的抗侧结构通过不同形式的组合形成了各种抗侧体系来抵抗水平荷载。常见的抗侧力体系有：框架结构、框剪结构、筒体结构。除混凝土外对于纯钢结构来说，以上的抗侧体系都是由基本的抗侧单元所组成的。目前所用到的抗侧单元为三角支撑、十字支撑、各种钢板剪力墙。这些抗侧单元存在的共同缺点在于均不便于在该结构单元中开设洞口，从而在结构布局上受到很大限制，给整体结构布局设计带来很大不便。本发明人在2012年12月所申请的专利“装配式复合剪力结构墙板”中提出的装配式复合剪力结构墙板可作为基本抗侧单元，不与框架柱连接而独立工作，可以在框架柱与装配式复合剪力结构墙板之间开设洞口，但该结构仍需占据框架柱之间的中央位置，只能是有限的解决了开洞口的问题。有一种密柱深梁的结构作为抗侧力单元，通过增加框架柱的密度和加大横梁的高度来更多的为系统提供抗侧弯矩，其缺点在于，一方面采用更多的立柱可以与深梁刚接，形成的较大抗侧刚度，而立柱仍需承受较多的弯矩；另一方面虽然深梁能够提供更大的弯矩，但过大的梁高使开洞高度受到限制，故仅适合于开窗，因此该结构也仅适于做外筒使用。K型柱虽然在提供抗侧和开洞两个方面得到了解决，但存在两个较大的问题，一方面立柱被楼板断开无法实现贯通，竖直方向传力不理想；另一方面所有立柱均承受较大的弯矩，对柱的受力不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可装配式桁架组合柱，既可以解决因避免框架柱失稳导致其过于粗壮的问题，又解决了基本抗侧单元不便于开洞的问题，且能在结构设计时方便布局和应用，同时又能达到便于装配、传力效率更高、耗能效果好而成本低的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种可装配式桁架组合柱结构，其中包括由穿过上下层楼板的贯通框架钢柱和框架梁及连接梁柱的框架节点构成的主框架结构；还包括由一个处于上下层所述框架节点之间位置的套筒式节点，由一对或两对斜支撑杆，一个或两个边立柱，一对或两对边柱节点，一个或两个横拉杆构成的桁架抗侧力结构；所述框架结构的贯通框架钢柱从桁架抗侧力结构中的套筒式节点的轴线穿过并形成连接，构成桁架组合柱结构；

所述架抗侧力结构有一个置于中间的套筒式节点，在通过所述的中间的套筒式节点轴线的立面的左、右一个或两个方向上各有与所述套筒式节点相连并在同一立面内形成斜交的一对或两对斜支撑杆；在所述左、右一个或两个方向上各有与所述套筒式节点相连并在同一立面内形成斜交的一个或两个斜支撑杆的另一端之间连有边立柱；在每个所述边立柱的两端设有连接所述斜支撑杆且与横向穿过的横梁相连的边柱节点；每个所述边立柱中部有一个与所述套筒式节点连接的横拉杆，与所述边立柱通过连接板相连。

所述的置于中间的套筒式节点，在连接有所述斜支撑杆方向的水平面上的两端各有一个自锁肩，在所述各自锁肩上配有楔块组，每个所述楔块组有一对形状相同且相对放置的楔块，并由一个楔块螺栓穿过，所述楔块螺栓的端头有螺母，所述楔块有过孔，所述楔块螺栓内和穿过所述相对放置的楔块外穿有弹簧片；

本发明可装配式桁架组合柱结构，所述的框架连接节点完成所述贯通框架钢柱和框架梁的连接，形成主框架结构；

本发明可装配式桁架组合柱结构，包括由一个位于上下层中间的套筒式节点，在通过所述的中间的套筒式节点轴线的立面的左、右一个或两个方向上各有与所述套筒式节点相连并在同一平面内形成斜交的一对或两对斜支撑杆；在各所述一对形成斜交的斜支撑杆的另一端之间连有边立柱；在每个所述边立柱的两端设有边柱节点；每个所述边立柱中部有一个横拉杆，所形成的抗侧力桁架结构。

本发明可装配式桁架组合柱结构，其中所述的主框架结构的贯通框架钢柱从所述的抗侧力桁架结构中的套筒式节点轴线穿过，并形成连接构成桁架组合柱结构；

本发明可装配式桁架组合柱结构，其中的抗侧力桁架结构，包括通过所述的套筒式节点轴线的一立面内形成的抗侧桁架结构，与通过所述的套筒式节点轴线且垂直于所述立面的另一立面内形成的抗侧桁架结构，共同构成立体交叉抗侧桁架结构；

本发明可装配式桁架组合柱结构，其中的抗侧力桁架结构中的每个所述边立柱的两端设有连接所述斜支撑杆且与横向穿过的横梁相连的边柱节点；

本发明可装配式桁架组合柱结构，其中的抗侧力桁架结构中的每个所述边立柱中部有一个与所述套筒式节点连接的横拉杆，与所述边立柱通过连接板相连；

本发明可装配式桁架组合柱结构，其中的抗侧力桁架结构中有一套筒式节点，所述套筒式节点在各连接有所述斜支撑杆方向的水平面上的两端各有一个自锁肩；在所述各自锁肩上配有楔块组；每个所述楔块组有一对形状相同且相对放置的楔块并由一个楔块螺栓穿过，所述楔块螺栓的端头有螺母，所述楔块有过孔，所述楔块螺栓内和穿过所述相对放置的楔块外穿有弹簧片；

采用上述方案后，本发明可装配式桁架组合柱结构，通过由中间的套筒节点连接的四个斜支撑杆和由四角的边柱节点与两个边立柱连接形成了基本桁架单元，并将其通过竖向串联形成了支撑桁架抗侧单元，为整体框架提供抗侧弯矩；通过将贯通框架钢柱置于支撑桁架的轴线位置，在该平面内受支撑桁架的所述套筒式节点的约束使贯通框架钢柱形成了桁架拉压杆件受力状态，大大改善了框架柱的受力状态，提高了框架柱在该平面的稳定性；借助框架梁与框架节点的连接和与边柱节点的连接，增加了对框架柱的约束， 进一步提高了框架柱的稳定性，达到了避免因防止框架柱失稳而增加柱截面几何尺寸所导致的一系列问题。通过将框架柱置于支撑桁架轴线形成的抗侧力桁架结构，使框架柱之间无需再设抗侧单元，达到了既可充分设置抗侧单元，又能避免开洞不便的目的。

本发明的进一步有益效果是：将所述贯通框架钢柱置于抗侧力桁架结构的轴线上，使框架柱仍然承担主要的竖向承载；

本发明的进一步有益效果是：将所述通过由中间的套筒节点连接的四个斜支撑杆和由四角的边柱节点与两个边立柱连接形成了基本桁架单元，并将其通过竖向串联形成了支撑桁架抗侧单元，可为整体框架提供抗侧弯矩；

本发明的进一步有益效果是：将贯通框架钢柱置于抗侧支撑桁架轴线位置上，既改善了主框架柱的受力环境，又增加了对框架柱的约束条件，由此可大大提高框架柱的效率而有效减小框架柱截面，既减少用钢量又提高建筑使用面积，提高经济效益。

本发明的进一步有益效果是：将贯通框架钢柱置于抗侧支撑桁架轴线位置上，避免了抗侧桁架结构占据框架柱之间的中央空间，方便了框架柱之间开设洞口，因而可便于大量的框架柱配置抗侧力桁架结构，而使整体结构效率提高而有效减少整体结构的用钢量；

本发明的进一步有益效果是：将横拉杆一端与所述边立柱中部相连，另一端与所述套筒式节点中部相连，可提高边柱的稳定性而提高边柱性能，使所述抗侧力桁架结构的效率更高。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明可装配式桁架组合柱结构，通过由所述贯通框架钢柱和框架梁通过框架节点连接形成的框架立体示意图；

图2是本发明可装配式桁架组合柱结构，通过由中间的套筒节点连接的四个斜支撑杆通过边柱节点与边立柱连接形成的支撑桁架抗侧单元立体示意图；

图3是本发明可装配式桁架组合柱结构，由所述贯通框架钢柱和框架梁通过框架节点连接形成的框架，与由中间的套筒节点连接的四个斜支撑杆通过边柱节点与边立柱连接形成的支撑桁架抗侧单元组合后形成的本发明可装配式桁架组合柱结构立体示意图；

图4至图8是本发明装配式复合剪力结构墙板的安装过程立体示意图；

图9是本发明可装配式桁架组合柱结构，所述中间的套筒节点分解立体示意图；

图10是本发明可装配式桁架组合柱结构，所述中间的套筒节点自锁肩和楔块组剖面示意图；

图11是本发明可装配式桁架组合柱结构，所述中间的套筒节点通过不同的组合形式形成的不同结构的套筒节点类型的立体示意图；

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步的说明；

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明可装配式桁架组合柱结构，其包括穿过楼板的贯通框架钢柱(1)；贯通框架钢柱(1)和框架梁(2)相连接的框架节点(5)；一个置于上下层所述框架节点(5)之间的套筒式节点(3)； 一对或两对一端与所述套筒式节点(3)相连并与所述贯通钢柱(1)在同一平面内形成斜交的斜支撑杆(7)；一个或两个分别与各一对所述斜支撑杆(7)的另一端相连的边立柱(6)；在每个所述边立柱(6)的两端设有连接所述斜支撑杆(7)且与横向穿过的横梁(2)相连的边柱节点(4)；每个所述边立柱(6)中部有一个与所述套筒式节点(3)连接的横拉杆(8)。

如图5至图8所示，为本发明可装配式桁架组合柱结构的安装过程示意图，先将本发明贯通框架钢柱(1)和框架梁(2)与相连接的框架节点(5)连接成主框架结构；将套筒式节点(3)安装在下层所述框架节点(5)之间的位置；将一对或两对斜支撑杆(7)的一端与所述套筒式节点(3)相连，并与所述贯通钢柱(1)在同一平面内形成斜交；将一个或两个边立柱(6)分别与各一对所述斜支撑杆(7)的另一端相连，并平行于所述贯通框架钢柱(1)且置于上下横梁(2)之间；将边柱节点(4)连接于每个所述边立柱(6)的两端，和所述斜支撑杆(7)的外端以及所述横向穿过的横梁(2)上；将横拉杆(8)一端与套筒式节点(3)连接，另一端与所述边立柱的中部通过连接板相连，安装完毕。

如图11所示，为本发明可装配式桁架组合柱结构的套筒式节点(3)不同组合形式，由一个板型套筒板(36)与两个角型套筒板(35)可组成丁字形套筒，由两个板型套筒板(36)可组成一字形套筒，由四个角型套筒板(35)可组成十字形套筒。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可装配式桁架组合柱结构，其中包括由穿过上下层楼板的贯通框架钢柱(1)和框架梁(2)及连接梁柱的框架节点(5)构成的主框架结构(1′)，其特征在于：还包括由一个处于上下层所述框架节点(5)之间的套筒式节点(3)，一对或两对斜支撑杆(7)，一个或两个边立柱(6)，一对或两对边柱节点(4)，一个或两个横拉杆(8)，所构成的抗侧力桁架结构(2′)或构成立体交叉抗侧力桁架结构(3′)；

所述主框架结构(1′)的贯通框架钢柱(1)从所述抗侧力桁架结构(2′)或立体交叉抗侧力桁架结构(3′)中的套筒式节点(3)的轴线穿过并形成连接，构成桁架组合柱结构。

2.如权利要求(1)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：所述穿过楼板的贯通框架钢柱(1)与所述框架梁(2)通过框架节点(5)连接构成主框架结构(1′)，在所述框架上下层的所述框架节点之间的贯通框架钢柱(1)上装有套筒式节点(3)。

3.如权利要求(1）和权利要求(2)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：包括由一个处于上下层所述框架节点之间位置的套筒式节点(3)，一对或两对斜支撑杆(7)，一个或两个边立柱(6)，一对或两对边柱节点(4)，一个或两个横拉杆(8)，形成抗侧力桁架结构(2′)。

4.如权利要求(1）至(3)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：通过所述套筒式节点(3)轴线的一立面内形成的抗侧桁架结构(2′)，可与通过所述套筒式节点(3)的轴线且垂直于所述立面的另一立面内形成的抗侧桁架结构(2′)，共同构成立体交叉抗侧桁架结构(3′)。

5.如权利要求(1)至(4)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：所述主框架结构(1′)的贯通框架钢柱(1）从所述抗侧力桁架结构(2′)或立体交叉抗侧力桁架结构(3′)中的套筒式节点(3)的轴线穿过并形成连接。

6.如权利要求(1)至(5)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：所述的置于中间的套筒式节点(3)，在连接有所述斜支撑杆(7)相连处的水平面的两端各有一个自锁肩(34)，在所述各自锁肩上配有楔块组(9)。

7.如权利要求(1）至(6)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：每个所述楔块组(9)有一对形状相同且相对放置的楔块(91)并由一个楔块螺栓穿过(93)，所述楔块螺栓的端头有螺母，所述楔块有过孔，所述楔块螺栓内和穿过所述相对放置的楔块外穿有弹簧片(92)。

8.如权利要求(1)至(7)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：所述抗侧力桁架结构(2′)中的每个所述边立柱(6)中部有一个与所述套筒式节点(3)连接的横拉杆(8)，与所述边立柱(6)通过连接板相连。

9.如权利要求(1)至(8)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：所述抗侧力桁架结构(2′)中的每个所述边立柱(6)的两端设有连接所述斜支撑杆(7)且与横向穿过的横梁相连的边柱节点4。

10.如权利要求(1)至(9)所述的可装配式桁架组合柱结构，其特征在于：所述套筒式节点(3)可以是丁字形、一字型和十字型套筒，由一个板型套筒板(36)与两个角型套筒板(35)可组成丁字形套筒，由两个板型套筒板(36)可组成一字形套筒，由四个角型套筒板(35)可组成十字形套筒。