CN110374365B - 一种装配式钢结构民用校舍 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式钢结构民用校舍，其包括自下而上依次设置的底层、标准层和屋面层。底层包括基础、连接于基础上的传递柱、连接于相邻传递柱之间的钢筋砼梁和设置于钢筋砼梁上的底板；传递柱包括第一方钢管和套设于第一方钢管外部的钢筋笼；第一方钢管内部、第一方钢管和钢筋笼之间，均浇筑有混凝土；标准层包括框架柱、连接于框架柱之间的钢梁和安装于钢梁上方的楼板；框架柱包括第二方钢管，第二方钢管和第一方钢管对齐设置，且第二方钢管内部也浇筑有混凝土；楼板包括钢筋桁架模板和附加钢筋，钢筋桁架模板上浇筑有混凝土；屋面层包括顶层梁和屋面板。本发明具有加快施工进度的效果。

Description

一种装配式钢结构民用校舍

技术领域

本发明涉及建筑结构设计领域，尤其是涉及一种装配式钢结构民用校舍。

背景技术

目前，民用校舍普遍制作成钢筋混凝土框架结构。

但是钢筋混凝土框架结构在施工过程中需要支护模板、搭设脚手架、帮扎钢筋等工序，导致施工过程缓慢，工期长。

提供一种装配式钢结构民用校舍，能够缩短施工的工期。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配式钢结构民用校舍，具有缩短工期的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种装配式钢结构民用校舍，包括自下而上依次设置的底层、标准层和屋面层。底层包括基础、连接于基础上的传递柱、连接于相邻传递柱之间的钢筋砼梁和设置于钢筋砼梁上的底板；传递柱包括第一方钢管和套设于第一方钢管外部的钢筋笼；第一方钢管内部、第一方钢管和钢筋笼之间，均浇筑有混凝土；标准层包括框架柱、连接于框架柱之间的钢梁和安装于钢梁上方的楼板；框架柱包括第二方钢管，第二方钢管和第一方钢管对齐设置，且第二方钢管内部也浇筑有混凝土；楼板包括钢筋桁架模板和附加钢筋，钢筋桁架模板上浇筑有混凝土；屋面层包括顶层梁和屋面板。

通过采用上述技术方案，首先，本发明采用的是装配式钢结构组成的框架结构。底层、标准层和屋面层中，传递柱、框架柱作为框架结构中的承力柱，钢筋砼梁、钢梁作为框架结构中的承力梁，既能够达到足够的结构强度和使用年限要求，也能够节约施工时间。

标准层中，利用第二方钢管作为框架柱的主体，在第二方钢管内部浇筑混凝土，以实现更好的结构强度，相较钢筋混凝土框架结构中的立柱，节约了绑扎立柱中钢筋的时间，从而加快了施工进度。直接利用钢梁代替普通钢筋混凝土框架结构中的梁，即不需要绑扎梁的钢筋，也不需要等待浇筑梁的混凝土凝结，大大缩短了工期。

普通钢筋混凝土框架结构中的楼板需要先在楼板底部利用满堂脚手架支护模板，然后绑扎钢筋后再进行混凝土浇筑。本发明标准层中的楼板采用钢筋桁架模板和附加钢筋组合的形式，钢筋桁架模板既具有模板的效果，也能够对楼板提供一定的结构强度。使得实际施工过程中，可以不需要支护楼板底部的模板或者只需要少量的脚手架进行钢筋桁架模板的支护，提高了施工过程的效率。

本发明进一步设置为：第二方钢管内部设置有垂直于其轴线的隔板，隔板的边缘延伸到第二方钢管的外部；钢梁的上翼缘和下翼缘分别对应有一块隔板。

通过采用上述技术方案，提高第二方钢管在连接钢梁位置的结构强度，并且便于对钢梁进行连接。

本发明进一步设置为：钢梁的上翼缘和隔板、下翼缘和隔板之间均通过焊接固定；钢梁的腹板两侧设置有连接板，连接板和腹板之间通过螺栓固定，且连接板的一端焊接于第二方钢管的外壁上。

通过采用上述技术方案，提高钢梁和第二方钢管之间的连接强度。

本发明进一步设置为：钢梁的上翼缘和下翼缘远离腹板的一侧均设置有楔形盖板，楔形盖板靠近第二方钢管设置；上翼缘下表面和隔板之间、下翼缘下表面和隔板之间，均焊接有加强板。

通过采用上述技术方案，进一步提高钢梁和第二方钢管之间的连接强度。

本发明进一步设置为：钢筋桁架模板包括底膜、位于底膜两端的支座以及焊接于相对的支座之间的钢筋桁架，附加钢筋固定于钢筋桁架上；钢梁的上翼缘顶部焊接有锚栓，锚栓穿过底膜并进入到钢筋桁架内部的混凝土中。

通过采用上述技术方案，使得钢筋桁架具有良好的抗压、抗拉和抗剪切的能力，从而对底膜进行更好的加强，减少底模下方脚手架的支护。同时，钢筋桁架能够减少附加钢筋的使用，从而减少施工过程中钢筋绑扎的数量，进而缩短施工的时间。

本发明进一步设置为：第二方钢管在高度方向上采用搭接的方式进行延长，相邻的第二方钢管之间的接缝位置设置搭接结构；搭接结构包括焊接于位于上方的第二方钢管底部的衬条和焊接于位于下方的第二方钢管顶部的截面板；衬条沿着第二方钢管内部的周向一圈设置，且衬条围绕形成一个孔洞；截面板与第二方钢管内部的截面配合，且截面板中部开设有浇筑孔；截面板上表面临近边缘的位置向下凹陷形成有铣口，铣口与第二方钢管相通并绕第二方钢管的周向设置；衬条底部插入到铣口内部。

通过采用上述技术方案，由于第二方钢管在生产和运输的限制下，只能够制作成一定长度的标准件，或者一定长度范围的定制件；而实际的民用校舍的高度是远远大于所能够生产出来的第二方钢管的长度的，所以需要利用搭接的方式将第二方钢管在高度方向上进行延长。

衬条和截面板的设置均能够提高第二方钢管在连接位置的连接强度，从而降低第二方钢管在搭接位置发生损坏的概率。衬条插入到铣口内能够对搭接的两节第二方钢管之间的位置进行限定，也能够提高两节第二方钢管之间的连接强度。铣口与第二方钢管相通使得衬条边缘能够与第二方钢管抵紧，从而便于衬条和第二方钢管之间的焊接，从而连接强度。

本发明进一步设置为：第二方钢管的内部增设有加强板，加强板位于衬条上方；加强板绕第二方钢管内壁一周设置，且加强板在垂直于第二方钢管轴线方向的宽度大于衬条在同方向的宽度。

通过采用上述技术方案，进一步提高第二方钢管在搭接位置的结构强度，并且不影响混凝土的浇筑。

本发明进一步设置为：第二方钢管的底部切割形成有倒角，倒角自第二方钢管的内壁向外壁倾斜向上设置；位于上方的第二方钢管的倒角和位于下方的第二方钢管的顶部之间焊接固定，焊缝强度。

通过采用上述技术方案，提高两节第二方钢管之间的连接强度。

本发明进一步设置为：倒角底部和位于下方的第二方钢管的顶部间隔设置。

通过采用上述技术方案，扩大焊接位置的焊缝厚度，从而提高两节第二方钢管之间的连接强度。

本发明进一步设置为：钢筋笼包括纵筋和箍筋，纵筋之间连接有拉筋；且第一方钢管外壁上焊接有与其垂直加固锚件。

通过采用上述技术方案，加固锚件的设置，能够提高第一方钢管与混凝土之间的连接强度。

综上，本发明的有益技术效果为：底层中，利用第一方钢管和钢筋笼的组合来代替普通的钢筋混凝土框架结构，从而减少了钢筋的使用，减少了绑扎钢筋的时间，并且利用钢筋笼和混凝土包覆第一方钢管，从而提高第二方钢管的耐腐蚀性；标准层中，利用第二方钢管和钢梁代替普通的钢筋混凝土框架结构中的钢筋混凝土柱和钢筋混凝土梁，大大缩短了施工时间；并且利用钢筋桁架模板和附加钢筋代替普通的钢筋混凝土框架结构中的钢筋混凝土楼板中的钢筋，从而减少了手工绑扎钢筋的时间；同时，钢筋桁架模板也使得楼板施工过程中对模板的支撑能够大大降低，从而省略了支护和拆除脚手架的时间。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是底层的竖向剖面结构示意图。

图3是图2的A-A剖面图。

图4是上节柱和下节柱连接位置的结构示意图。

图5是图4的B部结构放大图。

图6是图4的C-C剖面图。

图7是第二方钢管和钢梁连接位置的结构示意图。

图8是图7的D-D剖面图。

图9是楼板和钢梁结构位置的结构示意图。

图10是钢筋桁架模板的正面结构示意图。

图11是图10的E-E剖面图。

图12是图10的F-F剖面图。

图13是屋面层的结构示意图。

图中，1、底层；11、传递柱；111、第一方钢管；1111、加固锚件；112、钢筋笼；1121、纵筋；1122、箍筋；1123、拉筋；12、基础；121、高强螺栓；13、钢筋砼梁；14、底板；2、标准层；21、第二方钢管；211、连接板；212、隔板；2121、楔形盖板；22、钢梁；221、上翼缘；222、下翼缘；223、腹板；224、加劲板；225、锚栓；23、楼板；231、钢筋桁架模板；2311、底膜；2312、支座；2313、钢筋桁架；232、附加钢筋；3、搭接结构；31、衬条；32、截面板；321、浇筑孔；322、通气孔；323、铣口；3231、焊接口；4、上节柱；41、倒角；42、加强板；5、下节柱；6、槽口；61、加强条；7、屋面层；71、顶层梁；72、屋面板；721、钢筋桁架楼承板；722、钢筋混凝土板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本工程为余杭区良渚高级中学新建工程，本发明所阐述的项目为学生宿舍楼，单体地上6层，主结构高度为23.57m。结构体系为钢框架结构，抗震设防类别为乙类。

参照图1，为本发明公开的一种装配式钢结构民用校舍，包括自下而上依次设置的底层1、标准层2和屋面层7。

底层1包括传递柱11、连接于传递柱11底部的基础12、连接于相邻传递柱11之间的钢筋砼梁13和设置于钢筋砼梁13上的底板14。基础12采用独立基础12，且传递柱11和基础12之间通过预埋筋进行连接。

结合图2-图3，传递柱11包括第一方钢管111和套设于第一方钢管111外部的钢筋笼112，第一方钢管111内部、第一方钢管111和钢筋笼112之间均浇筑有混凝土。第一方钢管111外壁上焊接有与其垂直加固锚件1111，提高第一方钢管111和混凝土之间的连接强度，加固锚件1111选用短钢筋或者带头锚钉等。钢筋笼112包括纵筋1121和箍筋1122，纵筋1121之间连接有拉筋1123。第一方钢管111通过高强螺栓121与基础12连接，钢筋笼112中的纵筋1121锚固到基础12内与基础12进行更好的固定。

钢筋砼梁13两端的钢筋进入到钢筋笼112内部，并与第一方钢管111进行固定。同时，底板14(见图1)内部的钢筋和钢筋砼梁13内部的钢筋绑扎为一体，钢筋砼梁13内部的混凝土和底板14(见图1)的混凝土整体浇筑。

参照图1，标准层2包括框架柱、连接于框架柱之间的钢梁22和安装于钢梁22上方的楼板23。

结合图2-图3，框架柱为第二方钢管21，且第二方钢管21内部也浇筑有混凝土。第二方钢管21和第一方钢管111对齐设置，且第一方钢管111和第二方钢管21中的混凝土采用混凝土泵送顶升工艺或者高抛自密实法进行浇筑。

参照图4，第二方钢管21在高度方向上采用搭接的方式进行延长。相邻的第二方钢管21之间的接缝位置设置搭接结构3，以两节第二方钢管21为例记性阐述。将位于上方的第二方钢管命名为上节柱4，位于下方的第二方钢管命名为下节柱5。

搭接结构3包括焊接于上节柱4底部的四根衬条31和焊接于下节柱5顶部的一块截面板32，衬条31沿水平方向的宽度和沿竖向的厚度分别为16mm和32mm。四根衬条31沿着上节柱4内部的周向一圈设置，且四根衬条31中部围绕形成一个孔洞，便于混凝土通过。

结合图4和图5，上节柱4底端切割形成有倒角41，倒角41自第二方钢管21的内壁向外壁倾斜向上设置。衬条31的下表面位于上节柱4底部的下方，使得倒角41底部和衬条31底部之间存在间隔。

截面板32与下节柱5内部的截面配合，且截面板32中部开设有浇筑孔321，便于混凝土的通过。同时，截面板32的四个角上开设有通气孔322(见图8)，有利于混凝土浇筑过程中空气的排出。第二方钢管21内的混凝土的浇筑选用混凝土泵送顶升工艺或者高抛自密实法中常用的操作手段，故此不做赘述。

截面板32上表面临近截面板32边缘的位置向下凹陷形成有铣口323，铣口323的开设宽度和厚度分别为50mm和4mm。铣口323底壁和下节柱5的顶面齐平，使得截面板32上表面位于下节柱5顶面的上方。铣口323抵住下节柱5内壁的边缘切割形成有焊接口3231，焊接口3231自铣口323底壁向下呈朝向下节柱5的方向倾斜设置，且焊接口3231底部和截面板32底部之间间隔设置。衬条31底部插入到铣口323内部，且倒角41和下节柱5顶部之间焊接固定。

结合图4和图6，为了提高上节柱4和下节柱5连接位置的强度，上节柱4的内部位于衬条31上方的位置增设有四块加强板42。四块加强板42绕上节柱4内壁一周设置，加强板42沿水平方向的宽度以及沿竖向的厚度分别为80mm和12mm。

同时，为了能够更好地使得上节柱4和下节柱5的侧壁对齐，在上节柱4和下节柱5的外壁上均设置有定位板，当上节柱4和下节柱5对齐后，利用两块夹板将上节柱4和下节柱5上的定位板夹住，然后利用大六角将定位板和两块夹板进行固定。

结合图7和图8，钢梁22选用工字型钢，工字型钢由上翼缘221、下翼缘222和腹板223组合而成。第二方钢管21内部对应连接钢梁22的位置设置有水平的隔板212，且隔板212对应钢梁22的上翼缘221和下翼缘222分别设置有一块。隔板212位于下节柱5内部的部分与截面板32一样，均开设有浇筑孔321和通气孔322，便于混凝土的浇筑。隔板212的边缘延伸到第二方钢管21的外部，且延伸的长度为25mm。

钢梁22的上翼缘221和下翼缘222朝向隔板212的一端切割形成有坡面，坡面自上而下呈靠近隔板212的方向倾斜。上翼缘221的坡面和隔板212、下翼缘222的坡面和隔板212之间均通过焊接固定。钢梁22靠近第二方钢管21的位置增设有多块间隔布置的加劲板224，加劲板224沿竖向设置，且加劲板224的上、下两端分别焊接于上翼缘221和下翼缘222上。

钢梁22的腹板223的上下两端均开设有四分之一圆形的槽口6。槽口6的两条半径，其中一条和腹板223朝向第二方钢管21的端面重合，另一条和上翼缘221底部或者下翼缘222顶部重合。上翼缘221下表面和隔板212之间、下翼缘222下表面和隔板212之间，均焊接有加强条61，加强条61位于槽口6内。

钢梁22的腹板223两侧贴合有连接板211，连接板211和腹板223之间通过螺栓固定。连接板211的一端焊接于第二方钢管21的外壁上，另一端悬空设置。钢梁22的上翼缘221和下翼缘222远离腹板223的一侧均焊接有楔形盖板2121，楔形盖板2121靠近第二方钢管21设置，且楔形盖板2121的大头朝向第二方钢管21设置。

参照图9，楼板23支承于钢梁22的顶部，楼板23包括钢筋桁架模板231和附加钢筋232，钢筋桁架模板231上浇筑有混凝土，混凝土完全覆盖附加钢筋232。

结合图10-12，钢筋桁架模板231包括底膜2311、位于底膜2311两端的支座2312以及焊接于相对的支座2312之间的钢筋桁架2313。底膜2311是一块钢板，支座2312焊接或者通过连接件固定于底膜2311上。钢筋桁架模板231可以选用市售的类型，如授权公告号为CN101684673B的一种钢筋桁架模板及焊接工艺中公开的钢筋桁架模板、授权公告号为CN103216085B的一种可脱卸的自承式钢筋桁架模板公开的钢筋桁架模板。

附加钢筋232利用钢丝或者铁丝(图中未示出)绑扎于钢筋桁架2313上，以提高附加钢筋232和钢筋桁架2313之间的整体性。钢梁22的上翼缘221顶部焊接有锚栓225(见图9)，锚栓225(见图9)穿过底膜2311并进入到钢筋桁架2313内部的混凝土中，以增强钢梁22(见图9)和楼板23(见图9)之间的连接强度。

结合图1和图13，屋面层7做成坡屋面。屋面层7包括顶层梁71和屋面板72，顶层梁71连接于框架柱上，屋面板72连接于顶层梁71上。顶层梁71选用工字型钢，且顶层梁71的顶部配合屋面板72的坡度设置。屋面板72位于顶层梁71之间的部分制作成钢筋桁架楼承板721，钢筋桁架楼承板721的做法和标准层2中的楼板23一致；而屋面板72位于顶层梁71正上方到悬空一端的部分制作成钢筋混凝土板722，钢筋混凝土板722内部的钢筋进入到钢筋桁架楼承板721，以实现更好的整体性。顶层梁71的顶部也焊接有锚栓225，锚栓225进入到屋面板72内实现更好的连接。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：包括自下而上依次设置的底层(1)、标准层(2)和屋面层(7)；所述底层(1)包括基础(12)、连接于所述基础(12)上的传递柱(11)、连接于相邻传递柱(11)之间的钢筋砼梁(13)和设置于钢筋砼梁(13)上的底板(14)；所述传递柱(11)包括第一方钢管(111)和套设于所述第一方钢管(111)外部的钢筋笼(112)；所述第一方钢管(111)内部、第一方钢管(111)和钢筋笼(112)之间，均浇筑有混凝土；所述标准层(2)包括框架柱、连接于框架柱之间的钢梁(22)和安装于钢梁(22)上方的楼板(23)；所述框架柱包括第二方钢管(21)，所述第二方钢管(21)和第一方钢管(111)对齐设置，且第二方钢管(21)内部也浇筑有混凝土；所述楼板(23)包括钢筋桁架模板(231)和附加钢筋(232)，所述钢筋桁架模板(231)上浇筑有混凝土；所述屋面层(7)包括顶层梁(71)和屋面板(72)；所述第二方钢管(21)在高度方向上采用搭接的方式进行延长，相邻的第二方钢管(21)之间的接缝位置设置搭接结构(3)；所述搭接结构(3)包括焊接于位于上方的第二方钢管(21)底部的衬条(31)和焊接于位于下方的第二方钢管(21)顶部的截面板(32)；所述衬条(31)沿着第二方钢管(21)内部的周向一圈设置，且衬条(31)围绕形成一个孔洞；所述截面板(32)与第二方钢管(21)内部的截面配合，且截面板(32)中部开设有浇筑孔(321)；所述截面板(32)上表面临近边缘的位置向下凹陷形成有铣口(323)，所述铣口(323)与第二方钢管(21)相通并绕第二方钢管(21)的周向设置；所述衬条(31)底部插入到铣口(323)内部。

2.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：所述第二方钢管(21)内部设置有垂直于其轴线的隔板(212)，所述隔板(212)的边缘延伸到第二方钢管(21)的外部；所述钢梁(22)的上翼缘(221)和下翼缘(222)分别对应有一块隔板(212)。

3.根据权利要求2所述的一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：所述钢梁(22)的上翼缘(221)和隔板(212)、下翼缘(222)和隔板(212)之间均通过焊接固定；所述钢梁(22)的腹板(223)两侧设置有连接板(211)，连接板(211)和腹板(223)之间通过螺栓固定，且连接板(211)的一端焊接于第二方钢管(21)的外壁上。

4.根据权利要求3所述的一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：所述钢梁(22)的上翼缘(221)和下翼缘(222)远离腹板(223)的一侧均设置有楔形盖板(2121)，所述楔形盖板(2121)靠近第二方钢管(21)设置；上翼缘(221)下表面和隔板(212)之间、下翼缘(222)下表面和隔板(212)之间，均焊接有加强板(42)。

5.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：所述钢筋桁架模板(231)包括底膜(2311)、位于底膜(2311)两端的支座(2312)以及焊接于相对的支座(2312)之间的钢筋桁架(2313)，所述附加钢筋(232)固定于钢筋桁架(2313)上；所述钢梁(22)的上翼缘(221)顶部焊接有锚栓(225)，所述锚栓(225)穿过底膜(2311)并进入到钢筋桁架(2313)内部的混凝土中。

6.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：所述第二方钢管(21)的内部增设有加强板(42)，所述加强板(42)位于衬条(31)上方；所述加强板(42)绕第二方钢管(21)内壁一周设置，且所述加强板(42)在垂直于第二方钢管(21)轴线方向的宽度大于所述衬条(31)在同方向的宽度。

7.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：所述第二方钢管(21)的底部切割形成有倒角(41)，所述倒角(41)自第二方钢管(21)的内壁向外壁倾斜向上设置；位于上方的所述第二方钢管(21)的倒角(41)和位于下方的第二方钢管(21)的顶部之间焊接固定。

8.根据权利要求7所述的一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：所述倒角(41)底部和位于下方的第二方钢管(21)的顶部间隔设置。

9.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构民用校舍，其特征在于：所述钢筋笼(112)包括纵筋(1121)和箍筋(1122)，所述纵筋(1121)之间连接有拉筋(1123)；且

所述第二方钢管(21)外壁上焊接有与其垂直的加固锚件(1111)。

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