CN106760057B - 冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件 - Google Patents

Abstract

一种冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件，其特征在于该加强部件包括：含上部型钢上翼缘（3）、上部型钢下翼缘（4）、腹板（7）的上部H型钢（1）；含下部型钢上翼缘（5）、下部型钢下翼缘（6）、腹板（7）的下部H型钢（2）；上部H型钢（1）沿周边按等比例切掉部分上部型钢下翼缘（4）和腹板（7），下部H型钢（2）沿周边按等比例切掉部分下部型钢上翼缘（5）和腹板（7），上部H型钢（1）和下部H型钢（2）切掉的部分相等；切掉部分后，上部型钢下翼缘（4）和下部型钢上翼缘（5）焊接在一起构成H型钢叠层组合加强部件，H型钢叠层组合加强部件两端开有贯穿上部型钢上翼缘（3）和下部型钢下翼缘（6）的螺栓孔。

Description

冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件

一、技术领域

本发明涉及一种预制装配式多层冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件，尤其适用于安装在低层及多层分层装配式冷弯薄壁型钢结构房屋中，属于建筑工程技术领域。

二、背景技术

冷弯薄壁型钢房屋承重的组合墙体通常由冷弯薄壁型钢墙架柱、内填保温棉和外覆石膏板等构成，易于实现资源循环再利用；墙板具有良好的保温隔热性能，降低使用过程中的能量消耗，符合国家绿色环保要求；墙架柱、楼层梁、墙面板等主要部品在工厂加工好后运到现场进行装配。部品自重轻，施工时不需要大型吊装设备，易于操作，抗震性能好。节能、节地、节材、环保，有利于房屋建筑工业化，并具有施工周期短、综合效益好等一系列优点，适合资源紧张环境污染严重的当下在房屋建筑工程中采用。目前这种房屋体系已成为美国、日本、澳大利亚等发达国家低层及多层房屋住宅建筑的主要形式。

综合考虑施工工艺、结构受力、部品间传力及体系多杆件等特点，目前装配方法是将各楼层墙架柱在工厂装成墙段后运到现场拼装，形成了《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规范》(JGJ227-2011)推荐的楼层连接处做法。墙体所承受的水平地震作用简化到每层墙体顶端时，会使墙体发生转动和滑移，目前通过在每层墙段底部及墙底支座处设置抗拔锚栓方式来抵抗外加荷载作用，限于低层建筑很难满足人们对建筑多功能的要求，也很难应对我国人多地少，住房用地紧张的客观国情需要，急需将该类体系应用到多层房屋中。但将结构体系用于多层房屋时，随房屋层数增多，底下各层墙体承受压力将增大，各层由地震作用产生的剪力也将增大，因此形成的组合墙体在楼层连接处不连续做法始终是限制该装配式体系向多高层发展的瓶颈因素，迫切需要采取加强措施，提高上下层墙段间协同工作的能力，使之符合强连接弱墙体的结构概念设计要求。又由于内墙宽度较小，一般控制在100mm以内，因此抗拔锚栓在每个墙段截面上只能布设一个，故如何提高墙段在楼层连接处的平面内外稳定性尤为重要。

中国专利ZL201210564012.8公开了一种多层房屋冷弯薄壁型钢梁柱结构体系，包括钢筋混凝土地梁，钢筋混凝土地梁中固定有向上直立的柱，每根柱上固定有与柱垂直的梁，每根梁相互平行，其特征在于：柱采用的是矩形钢管柱；梁采用的是折弯成“L”形的冷弯薄壁C型钢梁；有一根冷弯薄壁角钢固定在每根矩形钢管柱上方等高处，有另一根冷弯薄壁角钢固定在每根矩形钢管柱下方等高处，“L”形冷弯薄壁C型钢梁的折弯部分嵌在空腔中，部分或全部矩形钢管柱的空腔中充填有砂卵石。该专利技术中，墙架柱竖向连续，并采用双角钢进行楼层加强的做法，传力路径直接可靠，能够提高房屋的抗侧能力，对于内墙此法使用。但是，当将其应用于内墙时，角钢的存在使得墙面板难以安装，存在一定的技术缺陷，且存在大量需采用自攻螺钉连接楼层梁与墙体、墙架柱接口的拼接需现场处理，推广应用受限。

发明内容

本发明的目的是设计一种可广泛推广应用，传力路径直接，能明显提高内墙抗侧能力和承受竖向荷载作用的多层冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件。

本发明的具体技术方案是：

一种冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件，其特征在于该加强部件为H型钢组合截面构造，包括：

含上部型钢上翼缘、上部型钢下翼缘、腹板的上部H型钢；

含下部型钢上翼缘、下部型钢下翼缘、腹板的下部H型钢；

上部H型钢沿周边按等比例切掉部分上部型钢下翼缘和腹板，下部H型钢沿周边按等比例切掉部分下部型钢上翼缘和腹板，且上部H型钢和下部H型钢切掉的部分相等；

切掉部分后，上部型钢下翼缘和下部型钢上翼缘焊接在一起构成H型钢叠层组合加强部件，且在H型钢叠层组合加强部件两端开有贯穿上部型钢上翼缘和下部型钢下翼缘的螺栓孔。

进一步的方案是：上部H型钢和下部H型钢都采用Q235B结构钢，且在上部型钢上翼缘两侧开有螺孔，下部型钢下翼缘两侧开有螺孔。

进一步的方案是：腹板上开有椭圆形孔，椭圆长轴为竖向轴，短轴为横向轴，且长轴与短轴长度之比为1.5:1-3:1。

本发明具体实施时，可以是：

上下部型钢型号为H100*100*6*8，强度均为Q235B结构钢，上部H型钢沿长度方向对称切掉的下翼缘宽度为20mm，上翼缘关于纵向中轴线对称开有12mm螺栓孔，下部H型钢下翼缘关于纵向中轴线对称开有12mm螺栓孔，螺栓孔纵向中心间距为150mm。将上下部分H型钢焊接在一起构成组合截面的目的是为满足楼层梁高及内墙宽度的尺寸要求，叠合后净截面高度200mm，宽度100mm，通过此构造可明显提高组合截面抗剪及抗弯能力，又可提高腹板抗屈曲的能力。

H型钢腹板开椭圆形孔，椭圆长轴长度30-60mm，短轴长度20mm，孔间净距离40mm为宜，此构造能明显提高楼层连接处耗能能力，且不显著降低截面抗剪能力，又可降低部件自重，便于人工搬运及安装部件。

重叠的H型钢翼缘上开有螺栓孔，将角钢一端连接到加强部件上，另一端连接到楼层梁上，能明显提高楼层连接处在水平向协同墙体左右两侧楼板工作的能力，进而提高房屋结构整体性。

本发明的优点是：

依托楼层连接处内墙顶底梁间安放的H型钢组合加强部件，能够部分承担水平及竖向荷载作用，增强楼层连接处薄弱部位的抗力能力，进而提高房屋结构整体性。上下部分H型钢焊接在一起构成的组合截面，由于截面中心轴上有焊接在一起的翼缘存在，其组合截面抗剪能力明显提高；且叠合后截面高度增大，对水平中性轴的惯性矩明显增大，抗弯能力得到极大加强，焊接在一起的翼缘相当于腹板增设了纵向加劲肋，抗屈曲能力明显提高。层间加强部件采用工厂化生产，与楼层连接处的抗拔锚栓配合使用，现场安装速度快，可将该体系应用到冷弯薄壁型钢结构房屋中，形成分层装配的易于实施建筑工业化的多层房屋结构体系；构成部件的各元件均可在市面直接购买经简单加工即可，部件加工工艺简单，造价低、自重小于15kg、体量小易于运输和放置。

H型钢叠层焊接组合加强部件易于人工搬运安装，不会明显增加房屋综合造价和房屋重量，适用性强，与楼层连接处的抗拔锚栓配合使用，不额外增加连接件，现场安装速度快，解决了该种结构体系应用到多层冷弯薄壁型钢房屋中的瓶劲问题；不会明显增加房屋重量，也就不会增加地震作用，在静载作用下连接处于弹性工作状态，加强部件能提高连接处的刚度，强震发生时加强部件进入弹塑性状态后，开孔腹板开始耗能，因此减震效果好；建筑物拆除后层间桁架加强部件易于拆除，拆后仍可继续使用，安装在内墙墙架柱平面内，不影响建筑美观。

附图说明

图1是本发明中冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件三维示意图。

图2是本发明应用到冷弯薄壁型钢房屋内墙装配体系的三维示意图。

图3是本发明中的上部H型钢三维示意图。

图4是本发明中的下部H型钢三维示意图。

图中：1-上部H型钢，2-下部H型钢，3-上部型钢上翼缘，4-上部型钢下翼缘，5-下部型钢上翼缘，6-下部型钢下翼缘，7-腹板，8-角焊缝，9-自攻螺钉，10-下层柱，11-上层柱，12-楼层梁，13-顶梁，14-底梁，15-楼面结构板，16-抗拔件，17-加劲件，18-抗拔锚栓，19-垫片，20-螺母。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1、图2、图3和图4，一种冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件，其特征在于该加强部件为H型钢组合截面构造，包括：

含上部型钢上翼缘3、上部型钢下翼缘4、腹板7的上部H型钢1；

含下部型钢上翼缘5、下部型钢下翼缘6、腹板7的下部H型钢2；

上部H型钢1沿周边按等比例切掉部分上部型钢下翼缘4和腹板7，下部H型钢2沿周边按等比例切掉部分下部型钢上翼缘5和腹板7，且上部H型钢1和下部H型钢2切掉的部分相等；

切掉部分后，上部型钢下翼缘4和下部型钢上翼缘5焊接在一起构成H型钢叠层组合加强部件，且在H型钢叠层组合加强部件两端开有贯穿上部型钢上翼缘3和下部型钢下翼缘6的螺栓孔。

上部H型钢1和下部H型钢2都采用Q235B结构钢，且在上部型钢上翼缘3两侧开有螺孔，下部型钢下翼缘6两侧开有螺孔。

腹板7上开有椭圆形孔，椭圆长轴为竖向轴，短轴为横向轴，且长轴与短轴长度之比为1.5:1-3:1。

为满足楼层梁高及内墙宽度的尺寸要求，上部H型钢1及下部H型钢2均采用H100*100*6*8型号，焊接组合后净截面高度200mm，宽度100mm，且为便于抗拔锚栓通过，型钢端部腹板7、上部型钢下翼缘4及下部型钢上翼缘5均切掉30mm的竖条，使得上部型钢上翼缘3与下部型钢下翼缘6的螺栓孔上下通透。

上部H型钢1及下部H型钢2的腹板7上均开有5个竖向椭圆形孔，椭圆长轴为竖向轴，短轴为横向轴，椭圆长轴长度60mm，短轴长度20mm，孔间净距离40mm。

图2为冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件应用于多层冷弯薄壁型钢结构体系的实施案例：

包括相互配合的梁、墙架柱和楼面结构板：

为提高柱承载能力，柱由背靠背紧贴并用自攻螺钉9固定的两根C型钢构成，含下层柱10和上层柱11；

梁包括C型钢楼层梁12，连接相邻两个柱的开口向下的下层房屋U型钢顶梁13和开口向上的上层房屋U型钢底梁14；

楼面结构板15由底层镀锌钢板及上层竹胶板通过胶水粘贴而成，上面开有螺栓孔；

且：

备有由底板、背板和侧板构成的抗拔件16，底板上开有螺栓孔，背板上开有自攻螺钉孔。

备有C型钢加劲件17；

备有由抗拔锚栓18、垫片19、螺母20构成的连接件；

顶梁13开有与对应的下部型钢下翼缘6配合的螺栓孔；

楼面结构板15和底梁14均开有与对应的上部型钢上翼缘3配合的螺孔；

下层柱10与顶梁13之间还连接有抗拔件16，其中抗拔件16的背板与下层柱10之间用自攻螺钉9固定，抗拔件16的底板紧贴顶梁13，且顶梁13上的孔与抗拔件16底板上的螺栓孔重叠；

顶梁13通过自攻螺钉9固定楼层梁12，楼层梁12再通过自攻螺钉9固定楼面结构板15和底梁14；

底梁14开口略大于上层柱11宽度，上层柱11的底部镶嵌在底梁14向上的开口中并通过自攻螺钉9固定；

上层柱11内壁与底梁14之间还连接有抗拔件16，其中抗拔件16的背板与上层柱11之间用自攻螺钉9固定，抗拔件16的底板紧贴底梁14。底梁14下面紧贴楼面结构板15，楼面结构板15下面紧贴楼层梁12，且底梁14上的螺孔与楼面结构板15的螺孔重叠；通过自攻螺钉9将底梁14、楼面结构板15及楼层梁12连接。

冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件安装在顶梁13与楼面结构板15之间，并由抗拔锚栓18穿过顶梁13、下部型钢下翼缘6、上部型钢上翼缘3、楼面结构板15、底梁14后，通过垫片19和螺母20相互配合固定；再采用普通螺栓穿过垫片19及上面的顶梁13及下部型钢下翼缘6后用螺母20固定；采用普通螺栓穿过垫片19后向下穿过底梁14、再穿过楼面结构板15及上部型钢上翼缘3后用螺母20固定。

冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件安装到墙体端部的首跨，之后隔跨布置；工地现场装配顺序为：底层墙段龙骨与基础固定好后，将楼层梁12通过自攻螺钉9固定到底层顶梁13上，通过自攻螺钉9将楼面结构板15、底梁14依次固定到楼层梁12上。将抗拔锚栓18向上穿过抗拔件16的底板螺栓孔后，再穿过顶梁13及其上表面的垫片19，穿过下部型钢下翼缘6的螺栓孔，穿过上部型钢上翼缘3的螺栓孔后，再穿过楼面结构板15，穿过底梁14，再放置垫片19，拧紧上下螺母20；再采用普通螺栓穿过垫片19及上面的顶梁13及下部型钢下翼缘6后用螺母20固定；采用普通螺栓穿过垫片19后向下穿过底梁14、再穿过楼面结构板15及上部型钢上翼缘3后用螺母20固定。

Claims (3)

1.一种冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件，其特征在于该加强部件为H型钢组合截面构造，包括：

含上部型钢上翼缘（3）、上部型钢下翼缘（4）、腹板（7）的上部H型钢（1）；

含下部型钢上翼缘（5）、下部型钢下翼缘（6）、腹板（7）的下部H型钢（2）；

上部H型钢（1）沿周边按等比例切掉部分上部型钢下翼缘（4）和腹板（7），下部H型钢（2）沿周边按等比例切掉部分下部型钢上翼缘（5）和腹板（7），且上部H型钢（1）和下部H型钢（2）切掉的部分相等；

切掉部分后，上部型钢下翼缘（4）和下部型钢上翼缘（5）焊接在一起构成H型钢叠层组合加强部件，且在H型钢叠层组合加强部件两端开有贯穿上部型钢上翼缘（3）和下部型钢下翼缘（6）的螺栓孔。

2.根据权利要求1所述冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件，其特征在于：

上部H型钢（1）和下部H型钢（2）都采用Q235B结构钢，且在上部型钢上翼缘（3）两侧开有螺孔，下部型钢下翼缘（6）两侧开有螺孔。

3.根据权利要求1所述冷弯薄壁型钢房屋内墙层间加强部件，其特征在于：腹板（7）上开有椭圆形孔，椭圆长轴为竖向轴，短轴为横向轴，且长轴与短轴长度之比为1.5:1-3:1。