CN110029779A - 一种装配式高层钢结构住宅体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种装配式高层钢结构住宅体系及其施工方法，包括主体结构、外部抗侧结构、楼板结构和围护隔墙结构，框架柱为钢管混凝土框架柱，框架梁为窄翼缘工字钢，墙体结构为防屈曲延性墙板，包括内嵌钢板和附着内嵌钢板两侧的预制盖板，框架梁和框架柱通过接长牛腿梁铰接，所述楼板结构为不拆除底模板的钢筋桁架楼承板。本发明形成了藏梁藏柱隐式钢框架、基于建筑要求的外框钢梁上反构造、基于轻质盖板的防屈曲延性墙板、隐式钢框架梁与柱铰接连接、延性墙板与主体结构的延迟连接、不拆底模的钢筋桁架楼承板、钢梁嵌楼板的梁板一体设计和双重防裂功能的轻质墙体几大结构优势，成为一种新的装配式高层钢结构住宅体系。

Description

一种装配式高层钢结构住宅体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种装配式结构体系，特别是一种适用高层钢结构的装配式住宅及其施工方法。

背景技术

传统高层钢结构的装配式住宅，具有以下缺陷：

主体结构中：

一、对于装配式钢结构建筑，特别是装配式钢结构住宅，采用传统的常规梁柱截面，如工字形截面或方钢管混凝土等，均不可避免产生室内“露梁露柱”的问题。

二、在外围护墙处即结构外框，若外围护临空的窗台高度小于800mm，住宅为900mm时，应采取防护措施，如栏杆扶手。实践中为了省去防护措施的设置，临空窗台高度往往要求高于800mm，住宅为900mm。但基于建筑外墙采光或开窗率的要求，外框钢梁往往需要上反才能满足前述建筑专业的需求，即将钢梁顶部的标高抬高，楼板底面不再支承在钢梁顶部。

现有的上反钢梁中，楼板由靠近钢梁中性轴的通长的翼缘板支承，这种上反构造中，靠近钢梁中性轴的通长的翼缘板对结构梁抗弯的贡献十分有限，主要是承担支承楼板的作用，材料利用率不高。

抗侧体系中：

三、多高层的装配式钢结构建筑，抗风抗震的需求不言而喻，抗侧力体系的结构布置是关键。传统“钢支撑构件”与钢框架结构相结合，尽管整体“抗侧效率”较好，但用于住宅建筑，建筑上不易与门窗洞口协调（特别是在结构外框），成为高层钢结构抗侧力布置的痛点之一。

采用防屈曲延性墙板的布置则比较简明，仅与周边上、下框梁连接（不与柱连接），可灵活衔接门窗洞口，且性能上已被证明是优秀的抗侧力构件，克服了其它类型的延性墙板的诸多不足（如纯钢板剪力墙的风振舒适度不理想、组合钢板剪力墙的安装施工过于复杂且质量不可控），市场反应良好，接受度高。一般地，防屈曲延性墙板由两侧预制混凝土盖板及内嵌钢板构成，内嵌钢板与上、下框架钢梁连接，两侧的预制混凝土盖板与结构脱开，仅仅用于抑制内嵌钢板的面外屈曲。

特别地，考虑到两侧预制混凝土盖板容重较大、强度不够高，要有效抑制内嵌钢板的面外屈曲，混凝土盖板需达到几倍的内嵌钢板厚度。

四、框架梁与柱之间的连接要求梁柱的节点刚性来提供主体结构的抗侧刚度，钢框架与防屈曲延性墙板的分工不明确，钢框架不但承担竖向荷载，还要参与抵抗水平荷载，防屈曲延性墙板则不但用于抵抗水平荷载，也要承担竖向荷载。这种节点刚性不利于降低主结构框架的用钢量及现场焊接工作，利用钢框架的节点刚性提供抗侧刚度是十分不划算的做法，钢框架刚性节点的延性较低。

五、钢板剪力墙不承担竖向荷载是它的设计理念之一，该要求在欧美日等的抗震设计规范中是常见的，其常用措施则是待主结构封顶和大部分竖向荷载施加完毕后，再完成墙板与周边框架的焊接或螺栓终拧，在此之前均为临时固定。

但目前我国高层结构工期都比较紧张，实际工程中难以做到钢板剪力墙的滞后安装。若内嵌墙板与周边框架的焊接或螺栓终拧与主结构同步，则常常担心主结构的整体压缩变形对墙板产生过大的预压力，对抗侧不利。

《钢板剪力墙技术规程》JGJ-T380-2015第3.1.3规定，钢板剪力墙宜按不承受竖向荷载设计与计算，并应采用相应的构造和施工措施来实现计算假定。

楼板体系中：

六、目前，装配式钢结构建筑的楼板形式，有叠合板、压型钢板组合楼板及钢筋桁架楼承板等，楼板施工均已无需支模。其中，由于“钢筋桁架楼承板”预先将大部分楼板配筋的工作量在车间完成，施工更加简便快捷，成为当前装配式钢结构建筑流行的楼板应用形式之一。

然而，尽管钢筋桁架楼承板在施工阶段的优势明显，但是给后续的装饰装修作业带来了很多不易处理的问题，比如钢筋桁架楼承板的底模（常为镀锌钢板），如果不拆除或不做处理，居民往往难以接受顶棚底模钢板的反光效果，因而或者吊顶，或者覆盖薄抹灰系统。

而对量大面广的普通住宅来讲，顶棚“不吊顶”的情况更为常见、也更经济，这样常常希望在顶棚的镀锌底模上覆盖薄抹灰系统，但由于镀锌钢板自身表面比较光滑，后续顶棚在抹灰及面层粉刷过程中极易产生空鼓、开裂甚至顶棚抹灰大面积脱落的现象，严重的影响到工程的观感质量和使用功能。

为解决上述质量通病，目前市场上又出现了一种钢筋桁架楼承板的改进型式，即所谓的可拆底模的钢筋桁架楼承板。但这种改进型的钢筋桁架楼承板，一是价格相对更贵，二是底模的拆除费工费时，三是即使底模拆除以后，楼板顶面留下了满布的孔洞，孔洞周围的抹灰质量也还是不易保证。也就是说，改进型的钢筋桁架楼承板（可拆底模）从技术角度一定程度地解决了部分问题，但未彻底解决问题，且经济性不佳。

七、装配式钢结构建筑的楼板形式，依据梁与板的相对位置，可分成“梁上楼板与梁嵌楼板”。梁嵌楼板即梁板一体的形式，对需要吊顶的公共建筑及一般不吊顶的住宅建筑均很有好处。

对常常需要吊顶的钢结构公共建筑而言，梁板一体避免了管线穿梁，减少了机电管线对结构的诸多影响。对一般不需吊顶的钢结构住宅建筑而言，因为在很多情况下，当钢梁下部不设置墙体时，钢梁无法藏于墙体之中，只能外露于室内。梁嵌楼板则解决了钢结构住宅中板下露梁的最大弊端。此时若采用梁板一体的形式，则很好地规避了室内露梁对使用功能的不利影响。但是楼板底模与钢梁下翼缘表面往往不平齐。

围护墙与隔墙体系：

八、在装配式钢结构建筑中，轻质墙板（如ALC条板等）具有重量轻、施工速度快、保温效果好，尤其是全干法施工，有着良好的经济效益和社会效益。

然而在目前的建筑结构中，轻质墙板（如ALC条板）作为围护墙板或内隔墙体，存在墙板拼缝处的开裂进而引起墙面整体开裂的问题，被称为是装配式钢结构建筑的质量通病之一。尽管它不是安全问题，但受众心理接受度不好，一定程度上影响着轻质墙板（如ALC条板）甚至装配式钢结构建筑的市场应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配式高层钢结构住宅体系及其施工方法，要解决传统高层钢结构的装配式住宅中主体结构、抗侧体系、楼板体系和围护墙与隔墙体系中存在影响住宅体系的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种装配式高层钢结构住宅体系，包括主体结构、外部抗侧结构、楼板结构和围护隔墙结构，所述主体结构包括由框架梁和框架柱组成的框架结构，所述外部抗侧结构是与框架结构连接的墙体结构，所述楼板结构搭接在框架梁上，所述围护隔墙结构与框架结构连接，

所述框架柱为钢管混凝土框架柱，包括外钢管和内灌混凝土，所述外钢管为扁钢管，所述内灌混凝土为高强混凝土，所述框架柱包括沿住宅外轮廓设置的外框架柱和在住宅内部设置的内框架柱，所述外框架柱的扁钢管的宽边沿住宅外轮廓顺向设置，所述扁钢管的窄边宽度与墙体结构的宽度以及围护隔墙结构的宽度均相适应，

所述框架梁为窄翼缘工字钢，所述框架梁包括上翼缘板、下翼缘板和腹板，框架梁的翼缘板宽度不大于扁钢管的窄边宽度，

所述墙体结构为防屈曲延性墙板，包括内嵌钢板和附着内嵌钢板两侧的预制盖板，所述内嵌钢板的上端部与上层框架梁连接，内嵌钢板的下端部与下层框架梁连接，

所述框架梁和框架柱通过接长牛腿梁铰接，所述接长牛腿梁与框架柱固定连接，所述框架梁的腹板与接长牛腿梁的腹板固定连接，框架梁的翼缘板与接长牛腿梁的翼缘板无连接，

所述楼板结构为不拆除底模板的钢筋桁架楼承板。

所述预制盖板为ALC板或硅酸钙板、陶瓷板，所述内嵌钢板的上端部通过上连接板与上层框架梁固定连接，所述内嵌钢板的下端部通过下连接板与下层框架梁固定连接，

所述内嵌钢板的上下两端与上层框架梁的腹板和下层框架梁的腹板分别对齐，

两侧的预制盖板通过贯穿内嵌钢板的拉接件拉结。

所述上连接板为鱼尾板，所述下连接板为鱼尾板或者双夹板，

所述鱼尾板上开有调节孔，所述调节孔为大圆孔或者长圆孔，所述上连接板固定连接在上框架梁的下翼缘板的下侧，所述下连接板固定连接在下框架梁的上翼缘板的上侧，

所述内嵌钢板通过角焊缝与鱼尾板连接或者通过贯穿该板和调节孔的螺栓与鱼尾板栓接或者插入其中并通过角焊缝与双夹板连接。

所述框架梁的腹板与接长牛腿梁的腹板之间通过夹在接缝处两侧腹板连接板栓接，

所述框架柱与接长牛腿的连接范围内的扁钢管局部加厚，并且对应接长牛腿的翼缘板处在扁钢管的内壁上固定连接有加劲板。

所述框架梁的梁下设有墙体时，所述框架梁的厚度大于楼板结构的厚度，所述楼板结构搭接在框架梁上，所述框架梁中性轴处、腹板靠近楼板一侧的表面固定连接有支撑角钢组，所述支撑角钢组包括沿腹板纵向间隔设置的一组支撑角钢段，

所述框架梁中性轴处、腹板背离楼板一侧的表面固定连接有背部加强角钢组，所述背部加强角钢组包括沿腹板纵向间隔设置的一组背部加强角钢段，

所述支撑角钢段包括竖向的连接肢和水平的托框架梁肢，所述连接肢外侧紧贴并与腹板的表面固定连接，所述托框架梁肢垂直腹板，所述托框架梁肢的上侧表面与中性轴重合，所述楼板结构的连接端伸入上翼缘板与托框架梁肢之间、固定连接在托框架梁肢的上侧，

所述楼板结构的连接端包括钢筋骨架部和后浇混凝土部，所述钢筋骨架部的连接端的底部与托框架梁肢焊接，所述后浇混凝土部的端面与腹板表面连接，

所述钢筋骨架部包括上弦杆、下弦杆、斜腹杆、端杆和T型连接件，所述T型连接件包括横杆和竖杆，所述T型连接件位于上弦杆的下侧、端杆的内侧，所述竖杆的底部与托框架梁肢焊接，

所述支撑角钢段与背部加强角钢段左右一一对称设置，背部加强角钢段包括水平肢和竖向肢，所述水平肢的上侧表面与托框架梁肢的上侧表面平齐。

所述框架梁的梁下无墙体时，所述框架梁的厚度与楼板结构的厚度相同，框架梁上侧表面与楼板结构的上侧表面平齐，框架梁下侧表面与楼板结构的下侧表面平齐，

所述楼板结构的连接端包括钢筋骨架部和后浇混凝土部，所述钢筋骨架部包括上弦杆、下弦杆、斜腹杆、端杆和T型连接件，

所述底模板避开下翼缘板处并向上两次垂直弯折形成垂直底模板的第一弯边和平行底模板的第二弯边，第一弯边顶在下翼缘板的端面上，第一弯边的高度大于下弦杆的高度，

连接端处的上弦杆与腹板的表面固定连接，下弦杆伸出第一弯边并与腹板的侧表面焊接，斜腹杆伸出第二弯边并与下翼缘板的上侧表面焊接，后浇混凝土部的下侧连接底模板，后浇混凝土部的侧端面与腹板表面连接，后浇混凝土部的上侧表面与上翼缘板的下侧连接。

所述楼板结构的底模板下侧复合有薄抹灰结构，所述薄抹灰结构包括界面层、楼面冲筋层、粉刷石膏层、腻子层和乳胶漆的楼板面层，

所述底模板为镀锌钢板，

所述底模板的下侧表面整体施工有楼面界面层，所述界面层由人工甩浆或机械喷浆的EC-1界面剂形成，

所述界面层的下侧表面固定连接有楼面冲筋层，

所述楼面冲筋层的冲筋之间刷有粉刷石膏层，粉刷石膏层的下侧表面与楼面冲筋层的下侧表面平齐，

所述冲筋层和粉刷石膏层的下侧表面整体刮涂有腻子层，

所述腻子层的下侧表面满涂有面层。

所述围护隔墙结构为蒸压加气混凝土板，其拼接端的端面之间形成拼缝，拼缝的表面覆盖的复合抹灰层，所述拼缝内填有勾缝砂浆，所述勾缝砂浆的外侧填有嵌缝石膏，所述嵌缝石膏的表面与围护隔墙结构的表面平齐，沿嵌缝石膏的外侧粘接有抗裂牛皮纸，所述抗裂牛皮纸的宽度大于拼缝的宽度，

所述复合抹灰层均为整墙布置，由内至外依次包括界面喷涂剂层、底层粉刷石膏层、冲筋层、面层粉刷石膏层、腻子层和面层，

所述围护隔墙结构的外侧和抗裂牛皮纸的外侧满喷有界面喷涂剂层，

所述界面喷涂剂层的外侧刷有底层粉刷石膏层，所述底层粉刷石膏层内嵌有耐碱玻纤网格布，所述耐碱玻纤网格布整墙铺设，

所述底层粉刷石膏层的外侧连接有冲筋层，所述冲筋层的冲筋之间刷有面层粉刷石膏层，面层粉刷石膏层的外侧表面与墙面冲筋层的外侧表面平齐，

所述面层粉刷石膏层的外侧刮涂有腻子层，所述腻子层的外侧涂有面层，

所述拼缝包括中部和边部，所述中部的中央为凹凸形，所述边部为V形，V形自内向外逐渐变宽，所述V形由相邻两块蒸压加气混凝土板的边缘削切成斜面形成；

所述中部内填满有勾缝砂浆，所述边部内填满有嵌缝石膏；

所述冲筋层的冲筋为沿装配式轻质墙板的宽度方向间隔设置的一组竖向通高设置的灰条，灰条凸出底层粉刷石膏层表面的高度一致；

所述灰条的设置间距为2m，所述灰条由石膏制成，每道灰条的宽度为30mm。

所述面层为乳胶漆，所述乳胶漆为双层。

一种装配式高层钢结构住宅体系的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，施工基础；

步骤二，基础上固定连接外钢管，然后在外钢管内施工内灌混凝土形成框架柱；

步骤三，在框架柱上预先固定连接接长牛腿梁，然后将框架梁的腹板与接长牛腿梁的腹板固定连接，框架梁的翼缘板与接长牛腿梁的翼缘板无连接，框架柱与框架梁铰接；

步骤四，在上层框架梁上预先固定连接上连接板，在下层框架梁上预先固定连接下连接板，在地面上先将内嵌钢板与上层框架梁进行连接；然后将两侧的预制盖板挂在内嵌钢板上；

步骤五，等待主体结构完成竖向变形，然后将内嵌钢板与下层框架梁进行连接；

步骤六，在框架梁上固定连接楼板结构；

步骤七，在主体结构上安装围护隔墙结构。

所述步骤六中，在楼板结构的下侧表面上施工薄抹灰结构；

所述步骤七中，围护隔墙结构之间的拼缝处施工复合抹灰层。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

一、基于“藏梁藏柱”的隐式钢框架：

为了避免上述“露梁露柱”的问题，仍然基于设计、制造及安装均较为简明的钢框架结构，但特点在于梁柱则由“宽窄柱（扁矩形钢管）+窄翼缘工字梁”构成，形成所谓的“隐式钢框架结构”，使得钢梁、钢柱的截面不超过正常墙厚，将钢梁、钢柱藏入墙体，建筑高度较大竖向荷载较高时，扁矩形钢管内可内灌高强混凝土（如C70高强混凝土），使得隐式钢框架成为可适应各种住宅户型的主体结构。

二、基于建筑要求的外框钢梁上反构造：

采用“间续布置”的角钢铁件来支托楼板，根据楼板厚度与钢梁下翼缘的空间大小，角钢铁件可正置或反置，同时在腹板背面，对称布置背部角钢，以加强此处腹板的局部抗扭强度与刚度。

三、基于轻质盖板的防屈曲延性墙板：

防屈曲延性墙板与隐式钢框架相结合，可改用其它轻质高强的板材作为两侧盖板材料（如ALC板或硅酸钙板、陶瓷板等），替代预制混凝土盖板，这样一是可简化两侧预制盖板的制造工艺（混凝土盖板内部配筋比较复杂，对拉螺栓处局部配筋需加强等），二是可降低延性墙板对吊装设备能力的要求（两侧盖板的厚度即重量迅速减低），三也便于吊装施工（甚至可不依赖机械吊机），符合装配式建筑工业化建造的发展方向。

四、隐式钢框架“梁与柱”铰接连接：

采用完全铰接的连接方式，不再要求梁柱的节点刚性来提供主体结构的抗侧刚度。钢框架与防屈曲延性墙板的分工十分明确，钢框架仅承担竖向荷载，不参与抵抗水平荷载，防屈曲延性墙板则仅用于抵抗水平荷载，不承担竖向荷载。上述分工组合，有利于降低主结构框架的用钢量及现场焊接工作（钢梁与牛腿的翼缘不焊，仅栓接腹板即可）。

五、延性墙板与主体结构的延迟连接：

当延性墙板仅与上、下框架连接而构造抗侧力构件时（不与柱连接，有利于与门窗洞口协调），如要在施工实践中同时实现“延性墙板与主结构同步吊装、而又与主结构延迟连接（不承担竖向荷载）”的设想，内嵌钢板与框梁的连接就值得给予特别构造。

要实现上述设想，内嵌钢板与“上框梁”之间的连接，可直接焊接或透过鱼尾板栓接，而内嵌钢板与“下框梁”之间，基于消化吸收主结构竖向变形的考虑，可透过开大圆孔或长圆孔的鱼尾板与内嵌钢板进行栓接，再或者透过所谓的“双夹板”构造来实现内嵌钢板与“下框梁”的连接。

现场施工过程中，延性墙板的内嵌钢板在地面先与“上框架”完成焊接或栓接，其后也在地面将轻质盖板挂在内嵌钢板两侧，待主结构完成竖向变形后，再透过以上所述内嵌钢板与“下框架”之间的特殊构造将内嵌钢板与“下框梁”锁死。

以上所述的构造，既实现了《钢板剪力墙技术规程》所提出的墙板不受竖向荷载的计算假定，又使得延性墙板与主结构的吊装同步，极大方便了延性墙板的现场安装。

六：基于不拆底模的钢筋桁架楼承板：

针对不拆底模的钢筋桁架楼承板，放弃当前在“底模可拆”的构造与工艺上寻求改进与创新的思路，转而寻求引入一种能同时与镀锌钢板底模及粉刷石膏、腻子相融的“特殊建筑材料（界面剂）”。可对原常规的顶棚薄抹灰系统进行升级，在光滑的镀锌底模上涂刷这种新型特殊的专用界面剂，使得顶棚的镀锌底板达到“凿毛效果”，牢固有效地粘住粉刷石膏或柔性腻子等后续界面层。

与普通界面剂相比，引入的EC-1界面剂为超低黏度的稀而润滑的胶液，对基面的粘接强度大大高于普通的界面剂，能实现喷浆施工，节省了材料，提高了效率。关键地，EC-1界面剂利用“微腐蚀渗透结合”机理，能够滋润并渗透进基层表面，使基层与新抹灰砂浆之间的表面更为融合，提高吸附能力和界面粘结力。

应用界面剂后的镀锌底板，如同凿毛后的混凝土表面，更适合进行后续的薄抹灰系统作业，施工质量可控，消除了直接在镀锌底板上抹灰的易发生的空鼓、开裂及脱落等的工程质量隐患。

因此，基于新型界面剂的引入而形成的薄抹灰系统，不但省去了拆卸底模的工序，省工省时，经济效益提高的同时，顶棚薄抹灰系统的质量通病也得到有效规避。更关键地是，这种新的薄抹灰系统，有效引导了装配式钢结构楼板体系的研发方向，使得“底模可拆”的钢筋桁架楼承板可能不再成为行业的发展方向。

七、基于钢梁嵌楼板的梁板一体设计：

在常规梁嵌楼板的基础上，创造性地将钢筋桁架楼承板的底模进行适当改进，即在底模与梁下翼缘“开始搭接的部位”，合理适当地局部弯折，使得楼板底模与钢梁下翼缘表面平齐，进一步有利于后续楼板顶棚的装饰装修。

八、基于双重防裂功能的轻质墙体：

针对装配式轻质墙板的墙面易开裂问题，提供一种新的、具有双重防裂功能的装配式轻质墙板的“薄抹灰系统”，透过这种新的薄抹灰系统，装配式轻质墙面开裂、空鼓的质量通病可得到有效抑制，从而形成具有双重防裂功能的轻质墙体，使得装配式钢结构住宅的墙板开裂问题不再成为阻碍钢结构住宅应用的痛点之一。

装配式轻质条板（如蒸压加气混凝土ALC条板）在拼接的过程中，拼缝位置的处理是墙体防裂的关键。与常规拼缝构造相比，本“薄抹灰系统”在增设牛皮纸防裂的同时，也改进了常规“耐碱玻纤网格布”仅在拼缝处敷设的简易防裂做法。在此基础上，透过界面剂、粉刷石膏等系统的材料及工艺的改进，形成一种装配式轻质墙板有效的、具有双重防裂功能的 “薄抹灰系统”，反过来，该薄抹灰系统使得装配式轻质墙板具有双重防裂功能，可很好适用于装配式钢结构建筑。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的住宅体系示意图。

图2是图1中A部分的节点放大图即框架柱和框架柱的连接节点图。

图3是图1中B部分的节点放大图即外部抗侧结构与上下框架梁的连接节点图。

图4是图3的侧剖面结构示意图。

图5是图1中C部分的节点放大图即楼板与外框上反钢梁的第一种结构示意图。

图6是图5的侧视结构示意图。

图7是图1中C部分的节点放大图即楼板与外框上反钢梁的第二种结构示意图。

图8是图7的侧视结构示意图。

图9是图1中D部分的节点放大图即梁嵌楼板的连接节点图。

图10是图1中E部分的节点放大图即楼板不拆除底模的薄抹灰结构节点图。

图11是图1中F部分的节点放大图即围护隔墙结构的复合抹灰层节点图。

图12是图11的横剖面示意图。

附图标记：1－框架柱、11－外钢管、12－内灌混凝土、1a－外框架柱、1b－内框架柱、2－宽边、3－窄边、4－框架梁、4a－上层框架梁、4b－下层框架梁、41－上翼缘板、42－下翼缘板、43－腹板、5－墙体结构、51－内嵌钢板、52－预制盖板、53－拉接件、6－接长牛腿梁、7－楼板结构、71－钢筋骨架部、711－上弦杆、712－下弦杆、713－斜腹杆、714－端杆、715－横杆、716－竖杆、72－后浇混凝土部、8－上连接板、9－下连接板、91－鱼尾板、92－双夹板、10－调节孔、13－角焊缝、14－螺栓、15－腹板连接板、16－加劲板、17－支撑角钢段、171－连接肢、172－托框架梁肢、18－背部加强角钢段、181－水平肢、182－竖向肢、19－底模板、191－第一弯边、192－第二弯边、20－楼面界面层、21－楼面冲筋层、22－楼面粉刷石膏层、23－楼面腻子层、24－楼板面层、25－围护隔墙结构、26－拼缝、261－中部、262－边部、27－勾缝砂浆、28－嵌缝石膏、29－抗裂牛皮纸、30－界面喷涂剂层、31－底层粉刷石膏层、32－墙面冲筋层、33－面层粉刷石膏层、34－墙面腻子层、35－墙面面层。

具体实施方式

实施例参见图1-2所示，

一种装配式高层钢结构住宅体系，包括主体结构、外部抗侧结构、楼板结构和围护隔墙结构，所述主体结构包括由框架梁和框架柱组成的框架结构，所述外部抗侧结构是与框架结构连接的墙体结构，所述楼板结构搭接在框架梁上，所述围护隔墙结构也与框架结构连接。

主体结构中：

所述框架柱1为钢管混凝土框架柱，包括外钢管11和内灌混凝土12，所述外钢管为扁钢管，所述框架柱包括沿住宅外轮廓设置的外框架柱1a和在住宅内部设置的内框架柱1b，所述外框架柱的扁钢管的宽边2沿住宅外轮廓顺向设置，所述扁钢管的窄边3宽度与墙体结构的宽度以及围护隔墙结构的宽度均相适应。

其中，框架柱根据建筑墙厚及建筑的竖向荷载等，决定外钢管的截面尺寸及内灌混凝土的强度等级。即扁钢管内灌混凝土，形成钢管混凝土宽窄柱。

所述框架梁4为窄翼缘工字钢，所述框架梁包括上翼缘板41、下翼缘板42和腹板43，框架梁的翼缘板宽度不大于扁钢管的窄边3宽度。

其中，根据建筑墙厚，及建筑传递到框架梁上的竖向荷载等，决定框架梁的截面尺寸，以上梁柱的定量尺寸可在结构分析程序中通过试算确定。

所述框架梁4和框架柱1通过接长牛腿梁6铰接，所述接长牛腿梁与框架柱固定连接，所述框架梁的腹板与接长牛腿梁的腹板固定连接，框架梁的翼缘板与接长牛腿梁的翼缘板无连接。所述框架梁4的腹板与接长牛腿梁6的腹板之间通过夹在接缝处两侧腹板连接板15栓接，所述框架柱1与接长牛腿梁6的连接范围内的扁钢管局部加厚，并且对应接长牛腿的翼缘板处在扁钢管的内壁上固定连接有加劲板16。

其中，根据分工明确的理念，主体结构框架承担完全的竖向荷载，防屈曲延性墙板承担完全的水平荷载，因而框架的梁、柱节点均为完全铰接，仅腹板栓接即可。

外部抗侧结构中：

参见图1、3-4所示，所述墙体结构5为防屈曲延性墙板，包括内嵌钢板51和附着内嵌钢板两侧的预制盖板52，所述内嵌钢板51的上端部与上层框架梁4a连接，内嵌钢板51的下端部与下层框架梁4b连接。

所述预制盖板52为ALC板或硅酸钙板、陶瓷板，所述内嵌钢板51的上端部通过上连接板8与上层框架梁4a固定连接，所述内嵌钢板51的下端部通过下连接板9与下层框架梁4b固定连接。

所述内嵌钢板51的上下两端与上层框架梁4a的腹板和下层框架梁4b的腹板分别对齐。

两侧的预制盖板52通过贯穿内嵌钢板的拉接件53拉结。

所述上连接板8为鱼尾板，所述下连接板9为鱼尾板91或者双夹板92，

所述鱼尾板91上开有调节孔10，所述调节孔为大圆孔或者长圆孔，所述上连接板固定连接在上框架梁的下翼缘板的下侧，所述下连接板固定连接在下框架梁的上翼缘板的上侧，

所述内嵌钢板51通过角焊缝13与鱼尾板91连接或者通过贯穿该板和调节孔的螺栓14与鱼尾板91栓接或者插入其中并通过角焊缝13与双夹板92连接。本实施例中，内嵌钢板的上端部通过鱼尾板连接，下端部通过双夹板连接。

其中，根据结构的抗侧力需求，以及建筑允许的布置条件，透过结构分析程序决定防屈曲延性墙板内嵌钢板的厚度，在此基础上再透过计算及构造，完成两侧预制盖板厚度，以及内嵌钢板与框架梁之间延迟连接构造的设计。

其中内嵌钢板，是防屈曲延性墙板的核心，提供抗侧力。轻质高强预制盖板，仅用于抑制内嵌钢板的面外屈曲，不参与面内抗侧。

楼板结构中:

所述楼板结构7为不拆除底模板19的钢筋桁架楼承板。

根据建筑要求，决定外框钢梁上反的必要性及上反高度。

参见图5-8所示，当框架梁4的梁下设有墙体时为外框上反钢梁：

所述框架梁的厚度大于楼板结构的厚度，所述楼板结构搭接在框架梁上，所述框架梁中性轴处、腹板靠近楼板一侧的表面固定连接有支撑角钢组，用于支承相邻楼板结构，所述支撑角钢组包括沿腹板纵向间隔设置的一组支撑角钢段17。

所述框架梁中性轴处、腹板背离楼板一侧的表面固定连接有背部加强角钢组，所述背部加强角钢组包括沿腹板纵向间隔设置的一组背部加强角钢段18。

所述支撑角钢段17包括竖向的连接肢171和水平的托框架梁肢172，所述连接肢171外侧紧贴并与腹板43的表面固定连接，所述托框架梁肢172垂直腹板43，所述托框架梁肢172的上侧表面与中性轴重合，所述楼板结构7的连接端伸入上翼缘板41与托框架梁肢172之间、固定连接在托框架梁肢172的上侧。

所述楼板结构7的连接端包括钢筋骨架部71和后浇混凝土部72，所述钢筋骨架部的底部与托框架梁肢172焊接，所述后浇混凝土部72的端面与腹板43表面连接。

所述钢筋骨架部71包括上弦杆711、下弦杆712、斜腹杆713、端杆714和T型连接件，所述T型连接件包括横杆715和竖杆716，所述T型连接件位于上弦杆711的下侧、端杆714的内侧，所述竖杆716的底部与托框架梁肢172焊接。

所述支撑角钢段17与背部加强角钢段18左右一一对称设置，背部加强角钢段18包括水平肢181和竖向肢182，所述水平肢181的上侧表面与托框架梁肢172的上侧表面平齐。

其中图5-6为角钢朝向均向上，图7-8为角钢朝向均向下，底模板在角钢位置处切除。

参见图9所示，当所述框架梁4的梁下无墙体时为梁嵌楼板形成梁板一体的形式：

为了避免室内露梁，可采用梁板一体的形式，梁的截面尺寸由结构分析程序试算及与楼板厚度等协调。特别是用于梁板一体的钢筋桁架楼承板，其镀锌底模在与梁下翼搭接处，宜在工厂提前局部弯折，使得将来现场完成楼板混凝土浇筑后，镀锌底模的表现与梁下翼缘平齐。

具体的，所述框架梁4的厚度与楼板结构7的厚度相同，框架梁上侧表面与楼板结构的上侧表面平齐，框架梁下侧表面与楼板结构的下侧表面平齐，

所述楼板结构7的连接端包括钢筋骨架部71和后浇混凝土部72，所述钢筋骨架部71包括上弦杆711、下弦杆712、斜腹杆713、端杆714和T型连接件，

所述底模板19避开下翼缘板处42并向上两次垂直弯折形成垂直底模板的第一弯边191和平行底模板的第二弯边192，第一弯边191顶在下翼缘板42的端面上，第一弯边192的高度大于下弦杆712的高度，

连接端处的上弦杆711与腹板43的表面固定连接，下弦杆712伸出第一弯边191并与腹板43的侧表面焊接，斜腹杆713伸出第二弯边192并与下翼缘板42的上侧表面焊接，后浇混凝土部72的下侧连接底模板19，后浇混凝土部72的侧端面与腹板43表面连接，后浇混凝土部72的上侧表面与上翼缘板42的下侧连接。

参见图10所示，所述楼板结构的底模板19下侧复合有薄抹灰结构，所述薄抹灰结构包括楼面界面层20、楼面冲筋层21、楼面粉刷石膏层22、楼面腻子层23和乳胶漆的楼板楼面面层24。

所述底模板19为镀锌钢板。

所述底模板19的下侧表面整体施工有楼面界面层20，所述界面层由人工甩浆或机械喷浆的EC-1界面剂形成。

所述楼面界面层20的下侧表面固定连接有楼面冲筋层21。

所述楼面冲筋层21的冲筋之间刷有楼面粉刷石膏层22，楼面粉刷石膏层22的下侧表面与楼面冲筋层21的下侧表面平齐。

所述楼面冲筋层21和楼面粉刷石膏层22的下侧表面整体刮涂有楼面腻子层23。

所述楼面腻子层23的下侧表面满涂有楼面面层24。

其中，根据结构配筋要求，需要预先在工厂完成钢筋桁架楼承板的生产制造，特别是可提前在工厂将EC-1型界面剂涂刷于镀锌底模的表面，以方便后续现场完成楼板顶棚的薄抹灰作业。

围护隔墙结构中：

参见图11-12所示，所述围护隔墙结构25为蒸压加气混凝土板，其拼接端的端面之间形成拼缝26，拼缝的表面覆盖的复合抹灰层，所述拼缝内填有勾缝砂浆27，所述勾缝砂浆的外侧填有嵌缝石膏28，所述嵌缝石膏的表面与围护隔墙结构的表面平齐，沿嵌缝石膏的外侧粘接有抗裂牛皮纸29，所述抗裂牛皮纸的宽度大于拼缝的宽度。

所述复合抹灰层均为整墙布置，由内至外依次包括界面喷涂剂层30、底层粉刷石膏层31、墙面冲筋层32、面层粉刷石膏层33、墙面腻子层34和墙面面层35。

所述围护隔墙结构的外侧和抗裂牛皮纸29的外侧满喷有界面喷涂剂层30。

所述界面喷涂剂层的外侧刷有底层粉刷石膏层，所述底层粉刷石膏层内嵌有耐碱玻纤网格布，所述耐碱玻纤网格布整墙铺设。

所述底层粉刷石膏层31的外侧连接有墙面冲筋层32，所述墙面冲筋层32的冲筋之间刷有面层粉刷石膏层33，面层粉刷石膏层33的外侧表面与墙面冲筋层的外侧表面平齐。

所述面层粉刷石膏层33的外侧刮涂有墙面腻子层34，所述墙面腻子层34的外侧涂有墙面面层35。

所述拼缝26包括中部261和边部262，所述中部的中央为凹凸形，所述边部为V形，V形自内向外逐渐变宽，所述V形由相邻两块蒸压加气混凝土板的边缘削切成斜面形成。

所述中部261内填满有勾缝砂浆27，所述边部262内填满有嵌缝石膏28。

所述墙面冲筋层32的冲筋为沿装配式轻质墙板的宽度方向间隔设置的一组竖向通高设置的灰条，灰条凸出底层粉刷石膏层表面的高度一致。

所述灰条的设置间距为2m，所述灰条由石膏制成，每道灰条的宽度为30mm。

所述墙面面层35为乳胶漆，所述乳胶漆为双层。

这种装配式高层钢结构住宅体系的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，施工基础；

步骤二，基础上固定连接外钢管11，然后在外钢管11内施工内灌混凝土12形成框架柱1；

步骤三，在框架柱1上预先固定连接接长牛腿梁6，然后将框架梁4的腹板与接长牛腿梁6的腹板固定连接，框架梁4的翼缘板与接长牛腿梁6的翼缘板无连接，框架柱1与框架梁4铰接；

步骤四，在上层框架梁4a上预先固定连接上连接板8，在下层框架梁4b上预先固定连接下连接板9，在地面上先将内嵌钢板51与上层框架4a梁进行连接；然后将两侧的预制盖板52挂在内嵌钢板上；

步骤五，等待主体结构完成竖向变形，然后将内嵌钢板51通过下连接板10与下层框架梁4b进行连接；

步骤六，在框架梁4上固定连接楼板结构7，在楼板结构7的下侧表面上施工薄抹灰结构；

步骤七，在主体结构上安装围护隔墙结构25，围护隔墙结构25之间的拼缝处施工复合抹灰层。

Claims (10)

1.一种装配式高层钢结构住宅体系，包括主体结构、外部抗侧结构、楼板结构和围护隔墙结构，所述主体结构包括由框架梁和框架柱组成的框架结构，所述外部抗侧结构是与框架结构连接的墙体结构，所述楼板结构搭接在框架梁上，所述围护隔墙结构也与框架结构连接，其特征在于：

所述框架柱（1）为钢管混凝土框架柱，包括外钢管（11）和内灌混凝土（12），所述外钢管为扁钢管，所述框架柱包括沿住宅外轮廓设置的外框架柱（1a）和在住宅内部设置的内框架柱（1b），所述外框架柱的扁钢管的宽边（2）沿住宅外轮廓顺向设置，所述扁钢管的窄边（3）宽度与墙体结构的宽度以及围护隔墙结构的宽度均相适应，

所述框架梁（4）为窄翼缘工字钢，所述框架梁包括上翼缘板（41）、下翼缘板（42）和腹板（43），框架梁的翼缘板宽度不大于扁钢管的窄边（3）宽度，

所述墙体结构（5）为防屈曲延性墙板，包括内嵌钢板（51）和附着内嵌钢板两侧的预制盖板（52），所述内嵌钢板（51）的上端部与上层框架梁（4a）连接，内嵌钢板（51）的下端部与下层框架梁（4b）连接，

所述框架梁（4）和框架柱（1）通过与框架梁等型号的接长牛腿梁（6）铰接，所述接长牛腿梁与框架柱固定连接，所述框架梁的腹板与接长牛腿梁的腹板固定连接，框架梁的翼缘板与接长牛腿梁的翼缘板无连接，

所述楼板结构（7）为不拆除底模板（19）的钢筋桁架楼承板。

2.根据权利要求1所述的装配式高层钢结构住宅体系，其特征在于：所述预制盖板（52）为ALC板或硅酸钙板、陶瓷板，所述内嵌钢板（51）的上端部通过上连接板（8）与上层框架梁（4a）固定连接，所述内嵌钢板（51）的下端部通过下连接板（9）与下层框架梁（4b）固定连接，

所述内嵌钢板（51）的上下两端与上层框架梁（4a）的腹板和下层框架梁（4b）的腹板分别对齐，

两侧的预制盖板（52）通过贯穿内嵌钢板的拉接件（53）拉结。

3.根据权利要求2所述的装配式高层钢结构住宅体系，其特征在于：所述上连接板（8）为鱼尾板，所述下连接板（9）为鱼尾板（91）或者双夹板（92），

所述鱼尾板（91）上开有调节孔（10），所述调节孔为大圆孔或者长圆孔，所述上连接板固定连接在上框架梁的下翼缘板的下侧，所述下连接板固定连接在下框架梁的上翼缘板的上侧，

所述内嵌钢板（51）通过角焊缝（13）与鱼尾板（91）连接或者通过贯穿该板和调节孔的螺栓（14）与鱼尾板（91）栓接或者插入其中并通过角焊缝（13）与双夹板（92）连接。

4.根据权利要求3所述的装配式高层钢结构住宅体系，其特征在于：所述框架梁（4）的腹板与接长牛腿梁（6）的腹板之间通过夹在接缝处两侧腹板连接板（15）栓接，

所述框架柱（1）与接长牛腿梁（6）的连接范围内的扁钢管局部加厚，并且对应接长牛腿的翼缘板处在扁钢管的内壁上固定连接有加劲板（16）。

5.根据权利要求3所述的装配式高层钢结构住宅体系，其特征在于：所述框架梁（4）的梁下设有墙体时，所述框架梁的厚度大于楼板结构的厚度，所述楼板结构搭接在框架梁上，所述框架梁中性轴处、腹板靠近楼板一侧的表面固定连接有支撑角钢组，所述支撑角钢组包括沿腹板纵向间隔设置的一组支撑角钢段（17），

所述框架梁中性轴处、腹板背离楼板一侧的表面固定连接有背部加强角钢组，所述背部加强角钢组包括沿腹板纵向间隔设置的一组背部加强角钢段（18），

所述支撑角钢段（17）包括竖向的连接肢（171）和水平的托框架梁肢（172），所述连接肢（171）外侧紧贴并与腹板（43）的表面固定连接，所述托框架梁肢（172）垂直腹板（43），所述托框架梁肢（172）的上侧表面与中性轴重合，所述楼板结构（7）的连接端伸入上翼缘板（41）与托框架梁肢（172）之间、固定连接在托框架梁肢（172）的上侧，

所述楼板结构（7）的连接端包括钢筋骨架部（71）和后浇混凝土部（72），所述钢筋骨架部的底部与托框架梁肢（172）焊接，所述后浇混凝土部（72）的端面与腹板（43）表面连接，

所述钢筋骨架部（71）包括上弦杆（711）、下弦杆（712）、斜腹杆（713）、端杆（714）和T型连接件，所述T型连接件包括横杆（715）和竖杆（716），所述T型连接件位于上弦杆（711）的下侧、端杆（714）的内侧，所述竖杆（716）的底部与托框架梁肢（172）焊接，

所述支撑角钢段（17）与背部加强角钢段（18）左右一一对称设置，背部加强角钢段（18）包括水平肢（181）和竖向肢（182），所述水平肢（181）的上侧表面与托框架梁肢（172）的上侧表面平齐。

6.根据权利要求3所述的装配式高层钢结构住宅体系，其特征在于：所述框架梁（4）的梁下无墙体时，所述框架梁（4）的厚度与楼板结构（7）的厚度相同，框架梁上侧表面与楼板结构的上侧表面平齐，框架梁下侧表面与楼板结构的下侧表面平齐，

所述楼板结构（7）的连接端包括钢筋骨架部（71）和后浇混凝土部（72），所述钢筋骨架部（71）包括上弦杆（711）、下弦杆（712）、斜腹杆（713）、端杆（714）和T型连接件，

所述底模板（19）避开下翼缘板处（42）并向上两次垂直弯折形成垂直底模板的第一弯边（191）和平行底模板的第二弯边（192），第一弯边（191）顶在下翼缘板（42）的端面上，第一弯边（192）的高度大于下弦杆（712）的高度，

连接端处的上弦杆（711）与腹板（43）的表面固定连接，下弦杆（712）伸出第一弯边（191）并与腹板（43）的侧表面焊接，斜腹杆（713）伸出第二弯边（192）并与下翼缘板（42）的上侧表面焊接，后浇混凝土部（72）的下侧连接底模板（19），后浇混凝土部（72）的侧端面与腹板（43）表面连接，后浇混凝土部（72）的上侧表面与上翼缘板（42）的下侧连接。

7.根据权利要求3-6任意一项所述的装配式高层钢结构住宅体系，其特征在于：所述楼板结构的底模板（19）下侧复合有薄抹灰结构，所述薄抹灰结构包括楼面界面层（20）、楼面冲筋层（21）、楼面粉刷石膏层（22）、楼面腻子层（23）和乳胶漆的楼板楼面面层（24），

所述底模板（19）为镀锌钢板，

所述底模板（19）的下侧表面整体施工有楼面界面层（20），所述界面层由人工甩浆或机械喷浆的EC-1界面剂形成，

所述楼面界面层（20）的下侧表面固定连接有楼面冲筋层（21），

所述楼面冲筋层（21）的冲筋之间刷有楼面粉刷石膏层（22），楼面粉刷石膏层（22）的下侧表面与楼面冲筋层（21）的下侧表面平齐，

所述楼面冲筋层（21）和楼面粉刷石膏层（22）的下侧表面整体刮涂有楼面腻子层（23），

所述楼面腻子层（23）的下侧表面满涂有楼面面层（24）。

8.根据权利要求3-6任意一项所述的装配式高层钢结构住宅体系，其特征在于：所述围护隔墙结构（25）为蒸压加气混凝土板，其拼接端的端面之间形成拼缝（26），拼缝的表面覆盖的复合抹灰层，所述拼缝内填有勾缝砂浆（27），所述勾缝砂浆的外侧填有嵌缝石膏（28），所述嵌缝石膏的表面与围护隔墙结构的表面平齐，沿嵌缝石膏的外侧粘接有抗裂牛皮纸（29），所述抗裂牛皮纸的宽度大于拼缝的宽度，

所述复合抹灰层均为整墙布置，由内至外依次包括界面喷涂剂层（30）、底层粉刷石膏层（31）、墙面冲筋层（32）、面层粉刷石膏层（33）、墙面腻子层（34）和墙面面层（35），

所述围护隔墙结构的外侧和抗裂牛皮纸（29）的外侧满喷有界面喷涂剂层（30），

所述界面喷涂剂层的外侧刷有底层粉刷石膏层，所述底层粉刷石膏层内嵌有耐碱玻纤网格布，所述耐碱玻纤网格布整墙铺设，

所述底层粉刷石膏层（31）的外侧连接有墙面冲筋层（32），所述墙面冲筋层（32）的冲筋之间刷有面层粉刷石膏层（33），面层粉刷石膏层（33）的外侧表面与墙面冲筋层的外侧表面平齐，

所述面层粉刷石膏层（33）的外侧刮涂有墙面腻子层（34），所述墙面腻子层（34）的外侧涂有墙面面层（35），

所述拼缝（26）包括中部（261）和边部（262），所述中部的中央为凹凸形，所述边部为V形，V形自内向外逐渐变宽，所述V形由相邻两块蒸压加气混凝土板的边缘削切成斜面形成；

所述中部（261）内填满有勾缝砂浆（27），所述边部（262）内填满有嵌缝石膏（28）；

所述墙面冲筋层（32）的冲筋为沿装配式轻质墙板的宽度方向间隔设置的一组竖向通高设置的灰条，灰条凸出底层粉刷石膏层表面的高度一致；

所述灰条的设置间距为2m，所述灰条由石膏制成，每道灰条的宽度为30mm；

所述墙面面层（35）为乳胶漆，所述乳胶漆为双层。

9.一种根据权利要求3-8任意一项所述的装配式高层钢结构住宅体系的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：

步骤一，施工基础；

步骤二，基础上固定连接外钢管（11），然后在外钢管（11）内施工内灌混凝土（12）形成框架柱（1）；

步骤三，在框架柱（1）上预先固定连接接长牛腿梁（6），然后将框架梁（4）的腹板与接长牛腿梁（6）的腹板固定连接，框架梁（4）的翼缘板与接长牛腿梁（6）的翼缘板无连接，框架柱（1）与框架梁（4）铰接；

步骤四，在上层框架梁（4a）上预先固定连接上连接板（8），在下层框架梁（4b）上预先固定连接下连接板（9），在地面上先将内嵌钢板（51）与上层框架（4a）梁进行连接；然后将两侧的预制盖板（52）挂在内嵌钢板上；

步骤五，等待主体结构完成竖向变形，然后将内嵌钢板（51）通过下连接板（10）与下层框架梁（4b）进行连接；

步骤六，在框架梁（4）上固定连接楼板结构（7）；

步骤七，在主体结构上安装围护隔墙结构（25）。

10.根据权利要求9所述的装配式高层钢结构住宅体系的施工方法，其特征在于：

所述步骤六中，在楼板结构（7）的下侧表面上施工薄抹灰结构；

所述步骤七中，围护隔墙结构（25）之间的拼缝处施工复合抹灰层。