CN109881781A - 一种基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系及其施工方法，所述胶合木框架体系包括核心筒(1)、胶合木柱(2)、CLT楼板(3)和再生混凝土楼板(4)，多个CLT楼板(3)密合拼接形成CLT楼板层，多个所述再生混凝土楼板(4)密合拼接形成再生混凝土楼板层，所述核心筒(1)位于整个体系的中心，核心筒(1)外围按多层CLT楼板层间隔设置一层再生混凝土楼板层的规律设置所述CLT楼板层和再生混凝土楼板层，并通过所述胶合木柱(2)连接各楼板层。与现有技术相比，本发明用再生混凝土与胶合木框架体系结合，具有可持续性和环保性；采用了预制混凝土楼板加上木结构易于装配化施工，施工速度快。

Description

一种基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，尤其是涉及一种基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系及其施工方法。

背景技术

木结构建筑正获得越来越多的关注，这与其用材环保可持续，生产、加工、运输等过程中能耗少，施工方便快速等优点是分不开的。目前行业已出台了一系列有关木结构的规范，并明确提出要发展木结构，促进木结构建筑应用，这足以说明木结构发展的巨大潜力。

而目前普通木结构只能用于1-3层的建筑。在城市人口日趋密集的今天，木结构运用于多高层建筑的需求是迫切的。而在将木结构运用于多高层建筑中存在着许多困难，其中木结构的抗火性能与消防安全就是一个很大的难题。而与此同时，再生混凝土技术的发展不仅实现了对废弃混凝土的再生利用，同时由于多重界面结构获得了很好的耐火性能。

目前已有关于木与混凝土结合的结构体系的专利中，中国专利申请CN 144712055A提出一种在混凝土框架中放入木盒的结构体系，该种结构体系属于对混凝土结构的改造，通过引入木盒实现结构的环保与可持续性，另外中国专利申请CN 108708479 A则提出了一种正交胶合木剪力墙-混凝土核心筒混合抗侧力体系。

因此，针对木结构应用楼层高且抗火的需求，需要一种新型的木结构。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系及其施工方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，包括核心筒、胶合木柱、CLT楼板和再生混凝土楼板，多个CLT楼板密合拼接形成CLT楼板层，多个所述再生混凝土楼板密合拼接形成再生混凝土楼板层，所述核心筒位于整个体系的中心，核心筒外围按多层CLT楼板层间隔设置一层再生混凝土楼板层的规律设置所述CLT楼板层和再生混凝土楼板层，并通过所述胶合木柱连接各楼板层。

进一步地，所述CLT楼板通过连接组件一与核心筒连接，该连接组件一包括预留钢板、长条带钢板、高强螺栓和气枪钉，所述预留钢板固定安装在核心筒上，通过高强螺栓与长条带钢板连接，所述长条带钢板通过气枪钉固定安装在CLT楼板上。

进一步地，相邻所述胶合木柱通过连接组件二上下衔接，该连接组件二包括外套筒和内套筒，分别通过螺栓固定安装在胶合木柱的上下两端，一胶合木柱端部的外套筒与另一胶合木柱端部的内套筒匹配连接。

进一步地，所述再生混凝土楼板通过连接组件三与核心筒连接，该连接组件三包括阶梯形钢板和带孔长条形钢板，所述阶梯形钢板通过螺栓固定连接核心筒，并与带孔长条型钢板形成插入再生混凝土楼板空间，通过气枪钉固定安装所述阶梯形钢板、再生混凝土楼板和再生混凝土楼板。

进一步地，所述再生混凝土楼板四周安装有外包钢管，并固定于由支撑工字钢梁组成的支撑件上。

进一步地，在所述再生混凝土楼板层处，所述胶合木柱上设置有连接组件四，该连接组件四包括正方形钢板和长方形支撑板，所述长方形支撑板设有至少两个最多四个，沿一公共端两两垂直摆放，并均与所述正方形钢板连接，所述连接组件二通过正方形钢板固定安装在胶合木柱上，所述正方形钢板上设有用于再生混凝土楼板的螺栓孔，所述长方形支撑板上设有用于连接支撑工字钢梁的螺栓孔。

进一步地，所述长方形支撑板的数量根据连接组件四安装在楼层中间、边部和角部位置分别设置四个、三个和两个。

一种如所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系的施工方法，包括以下步骤：

1)完成场地的地基建设和地下室建设，形成基础，选取再生混凝土作为原料；

2)进行核心筒的模板搭建，用再生混凝土浇筑，形成核心筒；

3)在基础上安装一层胶合木柱；

4)以核心筒为中心，通过逐块吊装方式安装CLT楼板，形成CLT楼板层，各楼板层间通过胶合木柱连接；

5)在安装设定层数CLT楼板层后，通过逐块吊装方式安装再生混凝土楼板，形成一层再生混凝土楼板层，所述再生混凝土楼板四周安装有外包钢管，并固定于由支撑工字钢梁组成的支撑件上；

6)重复4)、5)步直至结构整体搭建完成。

进一步地，所述再生混凝土为再生粗骨料取代率为30％～50％的混凝土。

进一步地，所述预留钢板与CLT楼板之间实现两个正交方向的连接。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明现浇核心筒，保证了体系的抗侧性能；

(2)再生混凝土的良好耐火性能解决了木结构体系的抗火难题，本发明将再生混凝土和胶木框架结构体系结合起来，具有可持续性和环保性；

(3)本发明采用了大量的预制混凝土楼板，加上木结构本身易于装配化施工，使本发明施工速度大大提高；

(4)本发明采用木材和再生混凝土材料，低碳环保，符合绿色建材生产的要求；

(5)考虑现浇混凝土核心筒为结构体系带来的抗侧性能以及在一定楼层以再生混凝土楼板作为防火分隔层对结构耐火性能的提升，本发明体系可用于12层及以下建筑；

(6)本发明设计的连接组件一、二、三、四和胶合木柱都设置有足量的螺栓或气枪钉，确保建筑结构的稳固。

附图说明

图1为本发明基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系的结构示意图；

图2为图1结构体系的侧视图；

图3为CLT楼板与柱连接示意图；

图4为柱与柱连接示意图；

图5为核心筒与CLT楼板之间的连接示意图；

图6为连接组件一示意图；

图7为再生混凝土楼板层中间节点连接组件四示意图；

图8为再生混凝土楼板层边部节点连接组件四示意图；

图9为再生混凝土楼板层角部节点连接组件四示意图；

图10为再生混凝土楼板层楼板与柱、梁的连接示意图；

图11为连接组件三示意图；

图12为单块核心筒墙板与混凝土楼板的连接示意图；

图13为再生混凝土楼板层局部示意图。

图中，1、核心筒，2、胶合木柱，3、CLT楼板，4、再生混凝土楼板，5、螺栓，61、外套筒，62、内套筒，7、基础，8、混凝土楼板层柱端中间节点连接组件四，9、混凝土楼板层柱端边部节点连接组件四，10、混凝土楼板层柱端角部节点连接组件四，11、支撑工字钢梁，12、外包钢板，13、连接组件三，141、预留钢板，142、长条带钢板，143、高强螺栓，144、气枪钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明提供一种基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，采用再生混凝土楼板与胶木结构相结合，建造完成的木框架体系如图1所示，其侧视图如图2所示。

如图1所示，胶合木框架体系为多层结构，设置于基础7上，包括核心筒1、胶合木柱2、CLT(Cross Laminated Timber)楼板3和再生混凝土楼板4，多个CLT楼板3密合拼接形成CLT楼板层，多个再生混凝土楼板4密合拼接形成再生混凝土楼板层，核心筒1位于整个体系的中心，核心筒1外围按多层CLT楼板层间隔设置一层再生混凝土楼板层的规律设置CLT楼板层和再生混凝土楼板层，并通过胶合木柱2连接各楼板层。

该胶合木框架体系在结构的特定的再生混凝土楼楼层，在提高耐火性能的同时，可避免混凝土楼板的大量使用增大木构件的工作应力以及对抗震性能的降低。如可在结构体系每隔3层位置布置混凝土楼板以起到防火分隔的作用，而顶层铺设混凝土楼板并无阻隔火灾蔓延的作用，进而不布置。本实施例中，胶合木框架体系为12层结构，在3、6、9层采用预制再生骨料(废弃混凝土加工而成)混凝土楼板取代胶合木楼板来实现结构整体耐火和消防性能的提升。

该胶合木框架体系将再生混凝土与胶合木框架结构体系结合起来，既通过再生混凝土的良好耐火性能来帮助解决木结构体系向高层发展的抗火难题与消防隐患，又通过将木材与再生混凝土的结合实现了建筑结构进一步的可持续性与环保性；同时该结构体系采用了大量的预制混凝土楼板，加上木结构本身的易于装配化施工，使得结构整体的施工速度大大提高，施工工期大幅缩短。

如图3和图4所示，各胶合木柱2穿过楼板与上下相邻的其他胶合木柱2通过连接组件二实现衔接。该连接组件二包括外套筒61和内套筒62，分别通过螺栓5固定安装在胶合木柱2的上下两端，一胶合木柱2端部的外套筒61与另一胶合木柱2端部的内套筒62匹配连接。

CLT楼板3通过连接组件一与核心筒1连接，如图5和图6所示，该连接组件一包括预留钢板141、长条带钢板142、高强螺栓143和气枪钉144，预留钢板141固定安装在核心筒1上，通过高强螺栓143与长条带钢板142连接，长条带钢板142通过气枪钉144固定安装在CLT楼板3上。该连接组件可实现两个正交方向的连接。

如图11和图12所示，再生混凝土楼板4通过连接组件三与核心筒1连接，该连接组件三包括阶梯形钢板和带孔长条形钢板，阶梯形钢板通过螺栓5固定连接核心筒，并与带孔长条型钢板形成插入再生混凝土楼板4空间，通过气枪钉144固定安装阶梯形钢板、再生混凝土楼板4和再生混凝土楼板4。

如图13所示，再生混凝土楼板4四周安装有外包钢管12，并固定于由支撑工字钢梁11组成的支撑件上，实现再生混凝土楼板4的稳定支撑。

如图10所示，在再生混凝土楼板层处，胶合木柱2上设置有连接组件四，该连接组件四包括正方形钢板和长方形支撑板，长方形支撑板设有至少两个最多四个，沿一公共端两两垂直摆放，并均与正方形钢板连接，连接组件二通过正方形钢板固定安装在胶合木柱2上，正方形钢板上设有用于再生混凝土楼板4的螺栓孔，长方形支撑板上设有用于连接支撑工字钢梁11的螺栓孔。如图13所示，连接组件四安装于各支撑工字钢梁11两端。

如图7-图9所示，长方形支撑板的数量根据连接组件四安装在楼层中间、边部和角部位置分别设置四个、三个和两个。

上述基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系的施工方法，包括以下步骤：

1)完成场地的地基建设和地下室建设，选取再生粗骨料取代率为30％～50％的再生混凝土作为原料；

2)进行核心筒1的模板搭建，在核心筒1外侧预埋好预留钢板141，并用再生混凝土浇筑；

3)在基础上安装一层胶合木柱2；

4)以核心筒1为中心，通过逐块吊装方式安装CLT楼板3，形成CLT楼板层，各楼板层间通过胶合木柱2连接；

5)在安装设定层数CLT楼板层后，通过逐块吊装方式安装再生混凝土楼板4，形成一层再生混凝土楼板层，所述再生混凝土楼板4四周安装有外包钢管12，并固定于由支撑工字钢梁11组成的支撑件上；

在上述步骤4)和5)中，CLT楼板通过连接组件一与核心筒1连接，再生混凝土楼板通过连接组件三与核心筒1连接；在CLT楼板层，相邻胶合木柱2仅通过连接组件二衔接，并通过螺钉固定；在再生混凝土楼板层，胶合木柱2上还设置有连接组件四，以方便柱间支撑工字钢梁的连接；

6)重复4)、5)步直至结构整体搭建完成。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，其特征在于，包括核心筒(1)、胶合木柱(2)、CLT楼板(3)和再生混凝土楼板(4)，多个CLT楼板(3)密合拼接形成CLT楼板层，多个所述再生混凝土楼板(4)密合拼接形成再生混凝土楼板层，所述核心筒(1)位于整个体系的中心，核心筒(1)外围按多层CLT楼板层间隔设置一层再生混凝土楼板层的规律设置所述CLT楼板层和再生混凝土楼板层，并通过所述胶合木柱(2)连接各楼板层。

2.根据权利要求1所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，其特征在于，所述CLT楼板(3)通过连接组件一与核心筒(1)连接，该连接组件一包括预留钢板(141)、长条带钢板(142)、高强螺栓(143)和气枪钉(144)，所述预留钢板(141)固定安装在核心筒(1)上，通过高强螺栓(143)与长条带钢板(142)连接，所述长条带钢板(142)通过气枪钉(144)固定安装在CLT楼板(3)上。

3.根据权利要求1所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，其特征在于，相邻所述胶合木柱(2)通过连接组件二上下衔接，该连接组件二包括外套筒(61)和内套筒(62)，分别通过螺栓(5)固定安装在胶合木柱(2)的上下两端，一胶合木柱(2)端部的外套筒(61)与另一胶合木柱(2)端部的内套筒(62)匹配连接。

4.根据权利要求1所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，其特征在于，所述再生混凝土楼板(4)通过连接组件三与核心筒(1)连接，该连接组件三包括阶梯形钢板和带孔长条形钢板，所述阶梯形钢板通过螺栓(5)固定连接核心筒，并与带孔长条型钢板形成插入再生混凝土楼板(4)空间，通过气枪钉(144)固定安装所述阶梯形钢板、再生混凝土楼板(4)和再生混凝土楼板(4)。

5.根据权利要求1所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，其特征在于，所述再生混凝土楼板(4)四周安装有外包钢管(12)，并固定于由支撑工字钢梁(11)组成的支撑件上。

6.根据权利要求5所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，其特征在于，在所述再生混凝土楼板层处，所述胶合木柱(2)上设置有连接组件四，该连接组件四包括正方形钢板和长方形支撑板，所述长方形支撑板设有至少两个最多四个，沿一公共端两两垂直摆放，并均与所述正方形钢板连接，所述连接组件二通过正方形钢板固定安装在胶合木柱(2)上，所述正方形钢板上设有用于再生混凝土楼板(4)的螺栓孔，所述长方形支撑板上设有用于连接支撑工字钢梁(11)的螺栓孔。

7.根据权利要求5所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系，其特征在于，所述长方形支撑板的数量根据连接组件四安装在楼层中间、边部和角部位置分别设置四个、三个和两个。

8.一种如权利要求1-7任一所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)完成场地的地基建设和地下室建设，形成基础，选取再生混凝土作为原料；

2)进行核心筒(1)的模板搭建，用再生混凝土浇筑，形成核心筒(1)，所述核心筒(1)外侧预埋有预留钢板(141)，；

3)在基础上安装一层胶合木柱(2)；

4)以核心筒(1)为中心，通过逐块吊装方式安装CLT楼板(3)，形成CLT楼板层，各楼板层间通过胶合木柱(2)连接；

5)在安装设定层数CLT楼板层后，通过逐块吊装方式安装再生混凝土楼板(4)，形成一层再生混凝土楼板层，所述再生混凝土楼板(4)四周安装有外包钢管(12)，并固定于由支撑工字钢梁(11)组成的支撑件上；

6)重复4)、5)步直至结构整体搭建完成。

9.根据权利要求8所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系的施工方法，其特征在于，所述再生混凝土为再生粗骨料取代率为30％～50％的混凝土。

10.根据权利要求8所述的基于再生混凝土耐火的胶合木框架体系的施工方法，其特征在于，所述预留钢板(141)与CLT楼板(3)之间实现两个正交方向的连接。