CN106245755B - 斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系 - Google Patents

斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种斜撑增强型钢框架‑剪力墙装配式大空间住宅体系，由竖向受力体系和水平受力体系组成，所述竖向受力体系由设置在楼梯间、电梯间及分户墙位置的现浇剪力墙和包含带斜撑的钢框架结构的集成式外墙组成，所述水平受力体系为SPD楼板。本发明住宅体系突破了传统剪力墙结构的内承重墙较多、建筑空间功能布置受限制的缺点，只保留楼梯间、电梯间部位的剪力墙以及部分分户剪力墙，内部形成可变房型的大空间，同时大大减少了预制构件数量，便于预制构件的标准化设计、生产和施工。降低构件制作成本，实现工程应用，促进我国装配式住宅发展。

Description

斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系
技术领域
本发明涉及一种装配式住宅体系，尤其涉及一种钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系。
背景技术
当前，尽管国家推广工业化住宅的力度空前，成效还是甚微，结果与目标存在巨大反差：目标是发挥工业化生产高效率、低成本优势，提高施工效率，降低材料消耗和建造成本；结果是建造环节明显增加、构件制作机械化程度不高、材料消耗不降反增，建造成本显著增加。就目前装配式居住建筑发展现状来看，还存在以下几点问题：1)设计还未能形成标准化、模数化，只有设计标准化、模数化发展，才能带动构件标准化和生产产业化发展；2)装配式建筑体系比较多，还未形成较为完善统一的标准体系；3)构件未形成工业化生产，构件制作并未实现大批量、流水线、机械化生产，只是将现场的人工作业转化为工厂的人工作业，劳动密集型的生产特征并未显著改善，反而因为增加了制作、运输、安装环节，显著增加了建造成本，产生了不可克服的矛盾；4)预制构件产能不足尤其是瞬时产能不足，我国的房地产市场没有标准化的产品，属于私人定制，构件瞬时产能不足；5)施工机械化水平不够，目前的装配式结构大部分为部分装配式，避免不了预制与现浇相结合的工艺，仍然要提高施工机械化水平，减少干湿交叉作业引起的现场施工工艺复杂及施工质量问题；6)造价高，目前的装配式建筑造价比现浇结构要高。
我国现有住宅多采用剪力墙结构体系，这种体系虽然不存在突梁、突柱等影响建筑使用面积的问题，符合当前我国居民生活需要。但此类结构体系(尤其是高层住宅)往往建筑开间小，不利于建筑后期改造等可持续利用，不能满足住宅使用的个性化需求。此外，当采用工业化方式设计和建造高层剪力墙结构住宅时常常遇到预制构件标准化程度低(建筑平、立面类型多)、构件生产成本高(模具利用率低)、安装难度大(套筒连接数量远大于框架结构)等问题。因此，有必要开发一种新型装配式住宅体系，解决提高工业化率与宜居性之间的矛盾。
发明内容
本发明提供一种斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系，由竖向受力体系和水平受力体系组成，所述竖向受力体系由设置在楼梯间、电梯间及分户墙位置的现浇剪力墙和包含带斜撑的钢框架结构的集成式外墙组成，所述水平受力体系为SPD楼板(带现浇层的预制预应力空心板)。
所述集成式外墙由若干集成式外墙单元通过节点板连接，并用螺栓紧固连接而成，所述集成式外墙单元由钢框架结构单元、分别设置在所述钢框架结构单元内外两侧的内叶板和外叶板，以及设置在所述内叶墙板和外叶墙板之间的夹心保温层组成，其中在所述集成式外墙的四个顶角，以及四边的中心部位附近的钢框架结构单元具有斜撑结构。
所述钢框架结构单元包括两根竖向的钢框架柱，以及通过焊接连接所述钢框架柱的横向钢框架梁。
优选的，所述横向钢框架梁为H型钢梁，所述钢框架柱上分别设置横向的上端板和下端板，在钢框架柱的两侧且位于上端板和下端板之间设置有竖板，所述上端板和下端板的间距与所述横向钢框架梁相匹配；所述横向钢框架梁放置于所述上端板和下端板之间，横向钢框架梁的下翼缘、腹板分别与下端板和竖板用螺栓紧固，横向钢框架梁的上翼缘则与上端板现场焊接。
作为一个优选方案，无窗洞墙体的斜撑结构采用X型，其四个顶点分别焊接在所述钢框架结构单元的四个顶角上。
作为另一个优选方案，有窗洞墙体的斜撑结构设置在靠近所述钢框架结构单元的顶角并且分别焊接在相邻的钢框架柱和钢框架梁上。
所述SPD楼板优选改进型SPD板，它是在预制板加工过程中，在板上表面印模制作可以铺设管线的凹槽。从而解决管线交叉重叠布置超出叠合层的问题。
本发明除在建筑楼、电梯间以及分户墙位置布置现浇剪力墙外，其余位置均不设剪力墙。建筑外围护墙由带斜撑的钢框架构成，从而使得整个建筑内部形成更多可供利用的大空间。同时，外围护采用钢结构设计，相比于混凝土结构进一步提高了体系的安全性能。而通过斜撑的设置进一步改善了结构的抗震性能和材料的利用率，同时也简化了节点连接构造。
本发明楼板采用SPD楼板，不仅可提供大跨度楼板，提高楼板的标准化程度，而且SPD板中预应力技术的使用降低了传统现浇楼板的结构层厚度(其中预制楼板厚度为150～180mm，叠合层厚度为60～80mm)、减轻了结构自重、同时又保证了楼面的整体刚度。
由钢框架柱、钢框架梁、钢斜支撑组成的结构体系和内外叶墙板、夹心保温层构成的围护体系共同形成了结构-保温-装饰一体化集成式外围护系统。该系统可形成集保温、防水、隔声、防火、装饰、管线设备等因素为一体的模块化单元，在工厂加工制作，运输到施工现场进行整体拼装。
本发明通过创新装配式结构体系，实现大批量、流水线、标准化生产及机械化安装，降低构件制作成本，实现工程应用，促进我国装配式住宅进程。这种新型住宅体系突破了传统装配式剪力墙结构的房型固定的缺点，只保留楼梯间、电梯间的核心筒剪力墙以及部分分户剪力墙，内部形成可变房型的大空间，大大减少了混凝土构件(剪力墙和梁)的数量，便于预制构件的标准化设计、生产和施工。
附图说明
图1是本发明斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式住宅体系三维示意图；
图2是本发明斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式住宅体系平面示意图；
图3是集成式外墙单元的连接示意图，其中图3b是图3a虚框中结构的局部放大图，图3c是图3a虚框中结构通过节点板5相互连接后的剖面图；
图4是集成式外墙的结构示意图；
图5是几种集成式外墙的结构示意图；
图6是钢框架柱和钢框架梁连接节点的示意图；
图7是SPD楼板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1和2所示，本发明斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系，由竖向受力体系和水平受力体系组成，所述竖向受力体系由设置在楼梯间、电梯间及分户墙位置的现浇剪力墙1和包含带斜撑的钢框架结构的集成式外墙组成，所述水平受力体系为SPD楼板2。
所述现浇剪力墙仅分布在楼、电梯间以及分户墙的位置，其余位置不设剪力墙，内部可形成可变房型的大空间。
所述集成式外墙由若干集成式外墙单元3通过节点板5连接，并用螺栓紧固连接而成(如图3所示)，所述集成式外墙单元3由钢框架结构单元31、分别设置在所述钢框架结构单元内外两侧的内叶板32和外叶板33，以及设置在所述内叶墙板和外叶墙板之间的夹心保温层34组成，如图4所示。图5列出了本发明几种集成式外墙单元3的结构，从左至右依次为：门、窗、柱、墙。
其中在所述集成式外墙的四个顶角，以及四边的中心部位附近的钢框架结构单元具有斜撑结构4。如图1所示。
所述钢框架结构单元31包括两根竖向的钢框架柱311，以及通过焊接连接所述钢框架柱的横向钢框架梁312。
如图6所示，所述横向钢框架梁312为H型钢梁，所述钢框架柱311上分别设置横向的上端板313和下端板314，在钢框架柱311的两侧且位于上端板313和下端板314之间设置有竖板317，所述上端板313和下端板314的间距与所述横向钢框架梁312相匹配；所述横向钢框架梁312放置于所述上端板313和下端板314之间，横向钢框架梁312的下翼缘315、腹板316分别与下端板314和竖板317用螺栓紧固，横向钢框架梁312的上翼缘318则与上端板313现场焊接(6为焊接点)。这样既方便构件吊装就位，加快后续施工速度(焊接工作可以等到天气好的时候进行)，且站立焊接可以保证焊接质量，因此可以避免传统连接形式的诸多弊端。
无窗洞墙体的斜撑结构4采用X型，其四个顶点分别焊接在所述钢框架结构单元的四个顶角上。
有窗洞墙体的斜撑结构4设置在靠近所述钢框架结构单元的顶角并且分别焊接在相邻的钢框架柱311和钢框架梁312上。
所述钢框架柱、钢框架梁、斜撑结构组成斜撑增强型钢框架，替代传统剪力墙结构中外围的钢筋混凝土剪力墙。
所述由钢框架柱、钢框架梁、钢斜支撑组成的集成式外墙采用钢结构模块化体系，钢柱、钢梁、钢支撑与外围护体系集成，形成集保温、防水、隔声、防火、装饰、管线设备等因素为一体的模块化单元，在工厂加工制作完成后运输到施工现场进行整体拼装。
如图7所示，所述SPD楼板2优选改进型SPD楼板，它是在预制板加工过程中，在板上表面印模制作可以铺设管线的凹槽21。从而解决管线交叉重叠布置超出叠合层的问题。预制楼板厚度为150～180mm，叠合层厚度为60～80mm。
本发明斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式住宅体系，包括现浇剪力墙、由钢框架柱、钢框架梁、钢斜支撑组成的集成式外墙、预制大跨改进型SPD楼板等，预制构件在工厂进行标准化生产，在施工现场仅进行吊装装配工作，施工速度快。

Claims (4)

1.一种斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系，由竖向受力体系和水平受力体系组成，其特征在于，所述竖向受力体系由设置在楼梯间、电梯间及分户墙位置的现浇剪力墙(1)和包含带斜撑的钢框架结构的集成式外墙组成，所述水平受力体系为SPD楼板(2)；
所述集成式外墙由若干集成式外墙单元(3)通过节点板(5)连接，并用螺栓紧固连接而成，所述集成式外墙单元(3)由钢框架结构单元(31)、分别设置在所述钢框架结构单元(31)内外两侧的内叶板(32)和外叶板(33)，以及设置在内叶墙板和外叶墙板之间的夹心保温层(34)组成，其中在所述集成式外墙的四个顶角，以及四边的中心部位附近的钢框架结构单元(31)具有斜撑结构(4)；
所述钢框架结构单元(31)包括两根竖向的钢框架柱(311)，以及通过焊接连接所述钢框架柱的横向钢框架梁(312)；
所述横向钢框架梁(312)为H型钢梁，所述钢框架柱(311)上分别设置横向的上端板(313)和下端板(314)，在钢框架柱(311)的两侧且位于上端板(313)和下端板(314)之间设置有竖板(317)，所述上端板(313)和下端板(314)的间距与所述横向钢框架梁(312)相匹配；所述横向钢框架梁(312)放置于所述上端板(313)和下端板(314)之间，横向钢框架梁(312)的下翼缘(315)、腹板(316)分别与下端板(314)和竖板(317)用螺栓紧固，横向钢框架梁(312)的上翼缘(318)则与上端板(313)现场焊接。
2.如权利要求1所述的斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系，其特征在于，无窗洞墙体的斜撑结构(4)采用X型，其四个顶点分别焊接在所述钢框架结构单元的四个顶角上。
3.如权利要求1所述的斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系，其特征在于，有窗洞墙体的斜撑结构(4)设置在靠近所述钢框架结构单元的顶角并且分别焊接在相邻的钢框架柱(311)和钢框架梁(312)上。
4.如权利要求1所述的斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式大空间住宅体系，其特征在于，所述SPD楼板(2)优选改进型SPD板，它是在预制板加工过程中，在板上表面印模制作可以铺设管线的凹槽(21)。
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