CN108331222A - 一种z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种Z型连接方钢管柱‑隐形梁楼板装配体系，属于结构工程技术领域，包括方钢管柱，隐形梁楼板模块和Z型节点。将在工厂预制好的梁作为梁板整体模块的边框，在梁底部浇筑预制混凝土。在施工现场，用Z型节点对隐形梁楼板模块和方钢管柱进行连接。之后预制混凝土层上面可自由铺设管线，不同板块间管线从梁腹板孔洞穿过，铺设完成后浇轻质混凝土。隐形梁楼板通过梁板一体化，将梁的上下翼缘均预埋在楼板的混凝土中，提高构件的局部稳定，缓解钢结构梁的防火以及防腐问题。腹板开设孔洞以及分层浇筑楼板的方式有利于管线的个性化布置，方便后期的维修和改造。将工厂化和装配式相结合，加快施工速度，适应装配式钢结构的发展。

Description

一种Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系

技术领域

本发明设计一种Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，属于结构工程技术领域。

背景技术

我国每年城乡新建房屋面积20亿立方米，其中80％以上为高能耗建筑，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2倍以上。据中国钢协统计，2011年我国钢产量突破7亿吨大关，连续16年稳居世界各国钢产量首位，相对应的当前国内建筑工业化程度不到10％，而发达国家钢结构建筑面积占总建筑面积50％以上，日本占到80％。中国作为世界上建筑规模、钢材产量最大的国家，房屋钢结构的发展严重滞后。

现有的钢结构建筑虽然在一定程度上提高了施工速度，减轻了施工难度，但是仍然存在诸多问题。在施工过程中，有的采用压型钢板楼板，免去大量模板，但是压型钢板增加造价，且楼板下面装修处理不便，另外需要布置临时支撑；有的采用钢筋混凝土叠合楼板，一般也需要布置临时支撑，且预制层较厚增加了楼板总高度。传统梁板结构，板布置于梁上，增加梁板总高度，降低结构使用高度。钢梁外露需要防腐防火处理，增加造价，且钢梁外露不利于空间的灵活布置。传统楼板电管埋于结构层，结构层上浇筑建筑层，水、暖等管线埋于建筑层，使楼板总厚度较大。

发明内容

本发明提出了一种高度工业化、快速施工的Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，其目的是在一定程度上解决背景技术中的问题。隐形梁楼板通过梁板一体化，在不降低承载力的前提下减小了梁板的整体厚度，提高了建筑净空，梁隐藏于楼板中，使建筑空间布局更加灵活；将梁的上下翼缘均预埋在楼板的混凝土中，一方面梁周围预留的混凝土能够提高构件的局部稳定，避免局部失稳，另一方面在一定程度上缓解了钢结构梁的防火以及防腐问题。腹板开设孔洞以及分层浇筑楼板的方式有利于管线的个性化布置和安装，方便发明后期的维修和改造。

本发明技术方案如下：

一种Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，包括方钢管柱、隐形梁楼板模块以及Z形连接节点。

所述隐形梁楼板模块包括钢筋混凝土楼板、主梁Ⅰ(3)、主梁Ⅱ(4)、主梁Ⅲ(5)、主梁Ⅳ(6)、中部次梁Ⅰ(7)、三角连接板(8)；所述Z 型连接节点在施工现场通过连接钢梁、盖板和夹板将方钢管柱和隐形梁楼板栓接拼装；隐形梁楼板模块是由腹板开洞的梁和钢筋混凝土楼板形成的整体模块，首先将在工厂预制好的梁作为梁板模块的边框，在钢梁下部位置布置钢筋，在钢筋位置浇灌高度为40mm-100mm的预制混凝土，形成钢筋混凝土楼板；然后将隐形梁楼板模块和方钢管柱运到施工现场，采用吊装方式进行现场装配，用Z型连接节点对隐形梁楼板模块和方钢管柱进行连接；钢筋混凝土楼板上面布置管线，管线穿过梁腹板洞；待管线布置完毕，在混凝土楼板上至梁顶面浇筑轻质混凝土；

轻质混凝土密度不大于1200kg/立方米，预制混凝土采用C30或以上强度的混凝土，密度大于2400kg/立方米。轻质混凝土层采用加气混凝土、聚苯颗粒混凝土或陶粒混凝土，方便日后拆装和维修管道。

所述方钢管柱采用纯钢方钢管柱，或者向方钢管柱中浇筑混凝土，增加其承载力和刚度。

所述装配式隐形梁楼板模块是由腹板开洞的梁和钢筋混凝土楼板形成的整体模块。将在工厂预制好的梁作为梁板模块的边框，在钢梁下部位置布置钢筋，在钢筋位置浇灌高度为40mm-100mm的预制混凝土，形成钢筋混凝土楼板。具体连接装配如下：所述装配式隐形梁楼板模块由A板、B板、C板、D 板四种板块拼接而成；A板和B板、C板和D板分别沿长边方向连接，A板和 C板、B板和D板分别沿短边方向连接。由于AC板块构造相同，BD板块构造相同，所以以A板块、B板块为例进行介绍。

所述A板块包括混凝土(2)、主梁Ⅰ(3)、主梁Ⅱ(4)、主梁Ⅲ(5)、主梁Ⅳ(6)、中部次梁Ⅰ(7)、三角连接板(8)和钢筋(9)。主梁Ⅰ(3) 和主梁Ⅱ(4)平行，为长边；主梁Ⅲ(5)和主梁Ⅳ(6)平行，为短边；混凝土(2)和钢筋(9)构成钢筋混凝土楼板。所述主梁Ⅰ(3)、主梁Ⅲ(5)和中部次梁Ⅰ(7)由H型钢构成，所述主梁Ⅱ(4)和主梁Ⅳ(6)由槽钢构成，以上主梁位于钢筋混凝土楼板四周，通过四块三角连接板(8)两两焊接拼接成钢筋混凝土楼板的边框，中部次梁Ⅰ(7)布置于钢筋混凝土楼板的跨中位置且平行于短边；所述主梁Ⅰ(3)、主梁Ⅱ(4)、主梁Ⅲ(5)、主梁Ⅳ(6)和中部次梁Ⅰ(7)在腹板处均开设孔洞，以便管线的铺设与布置。所述钢筋(9)分为水平分布筋(10)和纵向钢筋(11)。

所述B板块基本构造与A板块类似，区别在于主梁Ⅱ(4)、主梁Ⅳ(6) 和中部次梁Ⅰ(7)采用的是H形钢，主梁Ⅰ(3)和主梁Ⅲ(5)采用的则是槽钢。

所述方钢管柱与梁的Z形连接节点，所述盖板(12)开有螺栓孔洞，焊接于主梁上翼缘，所述主梁端部下翼缘两侧和腹板各开设单排螺栓孔洞。所述连接钢梁(13)，上翼缘和腹板部分开设螺栓孔洞，下翼缘焊接一块开有双排螺栓孔洞的盖板(12)，连接钢梁(13)焊接于方钢管柱外表面。所述夹板(14)放置在连接钢梁(13)和主梁腹板之间，通过螺栓将二者拼装连接，夹板长度与主梁腹板高度相同或略小，并开有螺栓孔洞。

以上所述的该Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系应属于本发明保护的范围。

有益效果

本发明提出了一种属于结构工程技术领域的Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，克服了传统建筑预制楼板较为复杂的施工工艺。隐形梁楼板通过梁板一体化，在不降低承载力的前提下减小了梁板的整体厚度，提高了建筑净空，梁隐藏于楼板中，使建筑空间布局更加灵活；将梁的上下翼缘均预埋在楼板的混凝土中，一方面梁周围预留的混凝土能够提高构件的局部稳定，避免局部失稳，另一方面在一定程度上缓解了钢结构梁的防火以及防腐问题。腹板开设孔洞以及分层浇筑楼板的方式有利于管线的个性化布置和安装，方便发明后期的维修和改造。此种Z形节点方钢管柱-隐形梁楼板装配体系的装配速度及质量均有所提高，适应装配式钢结构的发展。

附图说明

图1是本发明的装配式钢结构建筑体系图

图2是本发明的装配式钢结构建筑俯视图

图3是本发明的装配式柱系的体系图

图4是本发明的装配式柱的示意图

图5是本发明的装配式A板梁骨架的示意图

图6是本发明的装配式A板先浇普通混凝土部分示意图

图7是本发明的装配式A板和方钢管柱连接示意图

图8是本发明的装配式A板和方钢管柱连接后浇混凝土示意图

图9是本发明的装配式B板梁骨架的示意图

图10是本发明的装配式B板先浇普通混凝土部分示意图

图11是本发明的装配式B板和方钢管柱连接示意图

图12是本发明的装配式B板和方钢管柱连接后浇混凝土示意图

图13是隐形梁楼板浇筑结构层混凝土后断面图

图14是隐形梁楼板分层浇筑完成断面图

图15是本发明的装配式隐形梁楼板和柱子Z形连接节点的示意图

图16是本发明的装配式隐形梁楼板和柱子Z形连接节点分拆示意图

如附图，1—方钢管，2—混凝土，3—主梁Ⅰ，4—主梁Ⅱ，5—主梁Ⅲ， 6—主梁Ⅳ，7—中部次梁Ⅰ，8—三角连接板，9—钢筋，10—水平分布筋， 11—纵向钢筋，12—盖板，13—连接钢梁，14—夹板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，下面通过参考附图描述的实施例是实例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出的Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，具体装配方式如下：首先将在工厂预制好腹板开洞的主梁Ⅰ(3)、主梁Ⅱ(4)、主梁Ⅲ(5) 和主梁Ⅳ(6)通过四块三角连接板(8)两两焊接拼接成隐形梁楼板模块的边框，中部次梁Ⅰ(7)布置于隐形梁楼板模块的跨中位置且平行于短边。接下来在钢梁下部位置布置水平分布筋(10)和纵向钢筋(11)，在钢筋(9) 位置浇灌40mm-100mm预制混凝土，形成钢筋混凝土楼板。然后将隐形梁楼板模块和方钢管柱运到施工现场。

在施工现场，采用吊装进行现场装配，用Z型节点对隐形梁楼板模块和方钢管柱进行连接。隐形梁楼板在施工现场拼装完成后，在预制混凝土层上面铺设管线(水、暖、电管等)，管线从梁腹板孔洞穿出，方便板块间管线布置。待管线布置完毕，在混凝土楼板上至梁顶面浇筑轻质混凝土。此处隐形梁楼板后浇轻质混凝土层采用加气混凝土、聚苯颗粒混凝土或陶粒混凝土，方便日后拆装和维修管道。以上所述即为隐形梁楼板的装配方式，所述楼板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过栓接和焊接将各个构件拼装成所述的Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系。

本发明提出的Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，现场只需进行焊接和栓接，有效保证施工的质量，本发明在构件拆除时，进行高效回收利用，减少建筑垃圾。实现大规模模块化，一定程度的提高了建筑生产和使用的效率，符合可持续发展的理念。

Claims (4)

1.一种Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，其特征在于：体系结构包括方钢管柱，隐形梁楼板模块和Z型连接节点；所述隐形梁楼板模块包括钢筋混凝土楼板、主梁Ⅰ、主梁Ⅱ、主梁Ⅲ、主梁Ⅳ、中部次梁Ⅰ、三角连接板；所述Z型连接节点在施工现场通过连接钢梁、盖板和夹板将方钢管柱和隐形梁楼板栓接拼装；隐形梁楼板模块是由腹板开洞的梁和钢筋混凝土楼板形成的整体模块，首先将在工厂预制好的梁作为梁板模块的边框，在钢梁下部位置布置钢筋，在钢筋位置浇灌高度为40mm-100mm的预制混凝土，形成钢筋混凝土楼板；然后将隐形梁楼板模块和方钢管柱运到施工现场，采用吊装方式进行现场装配，用Z型连接节点对隐形梁楼板模块和方钢管柱进行连接；钢筋混凝土楼板上面布置管线，管线穿过梁腹板洞；待管线布置完毕，在混凝土楼板上至梁顶面浇筑轻质混凝土；

轻质混凝土密度不大于1200kg/立方米，预制混凝土采用C30或以上强度的混凝土，密度大于2400kg/立方米。

2.根据权利要求1所述的一种Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，其特征在于：所述方钢管柱采用纯钢方钢管柱，或者向方钢管柱中浇筑混凝土，增加其承载力和刚度。

3.根据权利要求1所述的一种Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，其特征在于：所述隐形梁楼板模块是由梁和楼板形成的整体模块，所述主梁Ⅰ、主梁Ⅱ、主梁Ⅲ和主梁Ⅳ位于钢筋混凝土楼板四周，通过四块三角连接板两两焊接拼接成钢筋混凝土楼板的边框，中部次梁Ⅰ布置于钢筋混凝土楼板的跨中位置且平行于短边；所述主梁Ⅰ、主梁Ⅱ、主梁Ⅲ、主梁Ⅳ、中部次梁Ⅰ腹板处均开设孔洞，然后在工厂焊接拼装组成梁板模块的边框，在钢梁底部浇灌预制混凝土构成钢筋混凝土楼板。

4.根据权利要求1所述的一种Z型连接方钢管柱-隐形梁楼板装配体系，其特征在于，隐形梁楼板后浇轻质混凝土层采用加气混凝土、聚苯颗粒混凝土或陶粒混凝土。