CN110512732A - 装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系,涉及建筑结构技术领域，包括剪力墙体、钢管柱结构和层间楼板，钢管柱包括横向钢管柱和纵向钢管柱，纵向钢管柱中设有灌腔，在纵向钢管柱的下部管体中开设有套腔，在纵向钢管柱的上部柱体上设有套柱，在纵向钢管柱侧部固定设有搭接部，在横向钢管柱两端底部开设有与搭接部相互配合设置的搭接槽，横向钢管柱上设有的第一条状插槽和第二条状插槽；剪力墙体上设有的第一插接部和第二插接部；在层间楼板顶部上设有第三条状插槽和第三插接部。本发明的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构安装操作简单方便，显著地提高了建造效率。

Description

装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系。

背景技术

由于建筑用工成本不断增加，原有的建筑粗放式设计、修建、使用、拆除，对环境污染都极为严重，为减少地球污染、为造福子孙后代、为建筑产业持续发展，实现绿色建筑，装配式建筑是建筑业发展的必然趋势，政府鼓励进行装配式建筑体系发展。目前装配式建筑体系存在钢结构住宅的主体结构问题不大，但也表现出墙面开裂(框架承重性差)、钢构件与板材以及板材与板材的拼接缝隙较大不均(连接方式不对)、隔音效果不佳、保温隔热效果差等缺点，进而导致了建筑体后期维护难度高、成本高昂，且现有的预制混凝土装配式的拼装节点操作复杂繁琐，人力成本大，传统的建造方式还是采用竖向结构现浇，横向叠加，要完全实现现场无湿作业就要解决节点安全问题；另外，浇灌需要较长养护时间，作业时间长，必须等下一层的混凝土达到预定强度才可以进行上一层的施工，整体性差，影响到预制建筑的发展，因此急需找到一种解决这些问题的技术措施。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种新型装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，包括剪力墙体、钢管柱结构和层间楼板，钢管柱结构包括三维衔接的各个长方体型框架空间单元,剪力墙体设于框架空间单元的侧面，层间楼板设于框架空间单元的底面，所述钢管柱包括横向钢管柱和纵向钢管柱，纵向钢管柱中设有灌腔，在纵向钢管柱的下部管体中开设有套腔，在纵向钢管柱的上部柱体上设有套柱，横向钢管柱的两端与纵向钢管柱侧部连接，在纵向钢管柱侧部固定设有搭接部，搭接部中开设有第一螺栓孔，在所述横向钢管柱两端底部开设有与搭接部相互配合设置的搭接槽，在横向钢管柱两端侧部开设有与第一螺栓孔对应一致的第二螺栓孔，横向钢管柱包括顶部中间位置开设有的第一条状插槽以及底部中间位置开设有的第二条状插槽；所述剪力墙体包括底部中间位置设有的第一插接部以及顶部中间位置设有的第二插接部，第二插接部配合设置在第二条状插槽中；在所述层间楼板顶部靠近边沿处开设有第三条状插槽，第一插接部配合设置在第三条状插槽中；在层间楼板底部靠近边沿处设有第三插接部，第三插接部配合设置在第一条状插槽中。

进一步地，上述横向钢管柱与纵向钢管柱空间结构上呈垂直连接，框架空间单元由多个横向钢管柱以及多个纵向钢管柱连接而成。

优选地，上述纵向钢管柱截面轮廓大致为矩形。

进一步地，单个纵向钢管柱自相上下连接时，位于上方的纵向钢管柱的套腔配合套设于处于下方的纵向钢管柱的套柱外部上。

优选地，上述搭接部设有2个，并排位于纵向钢管柱的中部，且搭接部沿纵向钢管柱侧面中间线两边对称设置。

进一步地，上述横向钢管柱通过两端的搭接槽搭接设置在搭接部上，在所述第一螺栓孔和第二螺栓孔中配合连接有连接螺栓。

进一步地，最外侧的两边剪力墙体的侧部与纵向钢管柱侧部无缝抵触连接，剪力墙体的顶部与横向钢管柱底部无缝抵触连接，剪力墙体的底部与层间楼板顶部无缝抵触连接；最外侧的两边层间楼板的侧部与纵向钢管柱侧部无缝抵触连接，层间楼板的底部与横向钢管柱顶部无缝抵触连接。

进一步地，上述套柱长度占纵向钢管柱长度的1/3。

优选地，上述钢管柱采用低合金高强度结构钢，牌号为Q460。

本发明具有如下的有益效果：本发明的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构安装操作简单方便，纵向钢管柱套接设置以及纵向钢管柱与横向钢管柱的可拆卸式搭接设置，使得在施工安装过程中减少了焊接固定的繁杂操作，便于施工安装，降低了建筑体后期维护难度及成本，且该种组装的钢管柱框架结构承重性强、稳定性较好，通过剪力墙体和层间楼板结构的适应性改进，也易于了剪力墙体和层间楼板的安装设置，提高了剪力墙体、层间楼板与钢管柱框架的连接效率以及上述预制构件的可更换性，另外，由于合理的连接方式，使得钢管柱与墙体板材之间拼接缝隙大大缩小，隔音保温效果提升，同时，本发明在一定程度上也解决了现有技术中浇灌、养护及作业时间长的缺陷，显著地提高了建造效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明中建筑结构的立体简图；

图2是本发明中纵向钢管柱的结构示意图；

图3是本发明中纵向钢管柱的结构示意图；

图4是本发明中横向钢管柱的立体简图；

图5是本发明中横向钢管柱的立体简图；

图6是本发明中剪力墙体的结构示意图；

图7是本发明中层间楼板的立体简图；

图8是本发明中层间楼板的立体简图；

图中标记为：1、剪力墙体；101、第一插接部；102、第二插接部；2、钢管柱结构；201、横向钢管柱；2011、第一条状插槽；2012、第二条状插槽；2013、搭接槽；2014、第二螺栓孔；202、纵向钢管柱；2021、灌腔；2022、套腔；2023、套柱；2024、搭接部；2025、第一螺栓孔；3、层间楼板；301、第三条状插槽；302、第三插接部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电路连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，参照图1所示，大体结构如下：

包括剪力墙体1、钢管柱结构2、层间楼板3，钢管柱结构2包括三维衔接的各个长方体型框架空间单元,上述剪力墙体1设于框架空间单元的侧面，层间楼板3设于框架空间单元的底面；

上述钢管柱作为建筑体的框架组成构件，其具有稳定性好、强度高、韧性优良等特点，具体的，该钢管柱包括横向钢管柱201和纵向钢管柱202，横向钢管柱201与纵向钢管柱202空间结构上呈垂直连接状态，上述框架空间单元由多个横向钢管柱201以及多个纵向钢管柱202连接而成的。

考量到目前现有的装配式钢结构框架剪力墙建筑体系存在主要的拼装节点操作复杂繁琐以及作业时间长等问题，本发明基于上述作出如下进一步改进：

以上下相邻的框架空间单元为描述对象：

结合图2-3所示，上述纵向钢管柱202截面轮廓大致为矩形，其包括中空的灌腔2021，在纵向钢管柱202的下部管体中开设有套腔2022，在纵向钢管柱202的上部柱体上设有套柱2023，单个纵向钢管柱202自相上下连接时，位于上方的纵向钢管柱202的套腔2022配合套设于处于下方的纵向钢管柱202的套柱2023外部上，而采用上述结构及连接方式，存在如下的好处：一是便于了纵向钢管柱202的安装；二是便于了混凝土灌浆料注入灌腔2021中；三是提高了纵向钢管柱202结构2的强度及稳定性。

结合图4-5所示，在两个纵向钢管柱202之间垂直连接横向钢管柱201，横向钢管柱201一端与纵向钢管柱202的中部采用如下的可拆卸式连接：在纵向钢管柱202侧部固定设有2个搭接部2024，搭接部2024侧部均开设有第一螺栓孔2025，搭接部2024具体设于纵向钢管柱202的中部，上述2个搭接部2024沿纵向钢管柱202侧面中间线两边对称设置；

在上述横向钢管柱201两端底部开设有与搭接部2024相互配合设置的搭接槽2013，在横向钢管柱201两端侧部开设有与上述第一螺栓孔2025对应一致的第二螺栓孔2014，当横向钢管柱201与纵向钢管柱202连接时，横向钢管柱201通过两端的搭接槽2013搭接设置在搭接部2024上，之后再将设有的连接螺栓(未示出)从横向钢管柱201侧部插设至第一螺栓孔2025和第二螺栓孔2014中，最后经紧固螺母(未示出)连接即可固定横向钢管柱201与纵向钢管柱202的连接。

另外，上述横向钢管柱201包括顶部中间位置开设有的第一条状插槽2011以及底部中间位置开设有的第二条状插槽2012；

结合图6所示，上述预制的剪力墙体1包括底部中间位置设有的第一插接部101以及顶部中间位置设有的第二插接部102，第二插接部102配合设置在第二条状插槽2012中；

结合图7-8所示，在上述预制的层间楼板3顶部靠近边沿处开设有第三条状插槽301，上述第一插接部101配合设置在第三条状插槽301中；在预制的层间楼板3底部靠近边沿处设有第三插接部302，第三插接部302配合设置在第一条状插槽2011中；

并且，由图也可得知，上述剪力墙体1和层间楼板3在单个框架空间单元中设置有多个，在框架主体外形尺寸不变的情况下，剪力墙体1和层间楼板3可根据实际情况及需要模数化增加或减少；多个剪力墙体1并排拼接设置在框架空间单元侧面，最外侧的两边剪力墙体1的侧部与纵向钢管柱202侧部无缝抵触连接，剪力墙体1的顶部与横向钢管柱201底部无缝抵触连接，剪力墙体1的底部与层间楼板3顶部无缝抵触连接；最外侧的两边层间楼板3的侧部与纵向钢管柱202侧部无缝抵触连接，层间楼板3的底部与横向钢管柱201顶部无缝抵触连接。

基于前述，上述套柱2023长度占纵向钢管柱202长度的1/3。

基于前述，上述钢管柱采用低合金高强度结构钢，牌号优选为Q460。

上述装配式混凝土剪力墙结构的安装方法，包括以下步骤：

步骤1：预备多个剪力墙体1、多个纵向钢管柱202、多个横向钢管柱201、多个层间楼板3、多个连接螺栓、多个紧固螺母等结构件；

步骤2：完成独立基础，将纵向钢管柱202通过吊装设备垂直立设并固定于独立基础上，纵向钢管柱202继续向上套设，将位于上方的纵向钢管柱202通过底部设有的套腔2022套设于处于下方的纵向钢管柱202顶部的套柱2023上；

步骤3：经吊装设备将横向钢管柱201通过两端设有的搭接槽2013搭接设置在纵向钢管柱202侧部的搭接部2024上，横向钢管柱201位于相邻纵向钢管柱202之间，且与其垂直连接，之后通过连接螺栓和紧固螺母在搭接处进行二次连接紧固，保障横向钢管柱201与纵向钢管柱202的连接强度和稳定性；

步骤4：将多个层间楼板3通过吊装设备依次并排架设在围接的横向钢管柱201上，致使其底部的第三插接部302配合插设在横向钢管柱201的第一条状插槽2011中，进而实现层间楼板3安装固定；

步骤5：将多个剪力墙体1通过吊装设备依次并排立设在层间楼板3边部，致使其底部的第一插接部101配合插设在层间楼板3的第三条状插槽301中，完成后，需要通过支撑部件对剪力墙体1进行内侧面的支撑稳固，随后在剪力墙体1顶部继续安装横向钢管柱201，横向钢管柱201与纵向钢管柱202的连接操作如步骤3，剪力墙体1顶部的第二插接部102配合插接在横向钢管柱201底部设有的第二条状插槽2012中，向各个纵向钢管柱202的灌腔2021中注入足够量的灌浆料用于加固和保温，支撑部件撤去，单个框架空间单元组装完成，重复步骤4继续叠加层间楼板3，随后安装工艺不再敖述，与上述相同，装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系是由多个框架空间单元组成。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，包括剪力墙体(1)、钢管柱结构(2)和层间楼板(3)，钢管柱结构(2)包括三维衔接的各个长方体型框架空间单元,剪力墙体(1)设于框架空间单元的侧面，层间楼板(3)设于框架空间单元的底面，其特征在于：所述钢管柱包括横向钢管柱(201)和纵向钢管柱(202)，纵向钢管柱(202)中设有灌腔(2021)，在纵向钢管柱(202)的下部管体中开设有套腔(2022)，在纵向钢管柱(202)的上部柱体上设有套柱(2023)，横向钢管柱(201)的两端与纵向钢管柱(202)侧部连接，在纵向钢管柱(202)侧部固定设有搭接部(2024)，搭接部(2024)中开设有第一螺栓孔(2025)，在所述横向钢管柱(201)两端底部开设有与搭接部(2024)相互配合设置的搭接槽(2013)，在横向钢管柱(201)两端侧部开设有与第一螺栓孔(2025)对应一致的第二螺栓孔(2014)，横向钢管柱(201)包括顶部中间位置开设有的第一条状插槽(2011)以及底部中间位置开设有的第二条状插槽(2012)；所述剪力墙体(1)包括底部中间位置设有的第一插接部(101)以及顶部中间位置设有的第二插接部(102)，第二插接部(102)配合设置在第二条状插槽(2012)中；在所述层间楼板(3)顶部靠近边沿处开设有第三条状插槽(301)，第一插接部(101)配合设置在第三条状插槽(301)中；在层间楼板(3)底部靠近边沿处设有第三插接部(302)，第三插接部(302)配合设置在第一条状插槽(2011)中。

2.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，其特征在于，所述横向钢管柱(201)与纵向钢管柱(202)空间结构上呈垂直连接，框架空间单元由多个横向钢管柱(201)以及多个纵向钢管柱(202)连接而成。

3.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，其特征在于，所述纵向钢管柱(202)截面轮廓大致为矩形。

4.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，其特征在于，单个纵向钢管柱(202)自相上下连接时，位于上方的纵向钢管柱(202)的套腔(2022)配合套设于处于下方的纵向钢管柱(202)的套柱(2023)外部上。

5.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，其特征在于，所述搭接部(2024)设有2个，并排位于纵向钢管柱(202)的中部，且搭接部(2024)沿纵向钢管柱(202)侧面中间线两边对称设置。

6.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，其特征在于，所述横向钢管柱(201)通过两端的搭接槽(2013)搭接设置在搭接部(2024)上，在所述第一螺栓孔(2025)和第二螺栓孔(2014)中配合连接有连接螺栓。

7.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，其特征在于，最外侧的两边剪力墙体(1)的侧部与纵向钢管柱(202)侧部无缝抵触连接，剪力墙体(1)的顶部与横向钢管柱(201)底部无缝抵触连接，剪力墙体(1)的底部与层间楼板(3)顶部无缝抵触连接；最外侧的两边层间楼板(3)的侧部与纵向钢管柱(202)侧部无缝抵触连接，层间楼板(3)的底部与横向钢管柱(201)顶部无缝抵触连接。

8.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，其特征在于，所述套柱(2023)长度占纵向钢管柱(202)长度的1/3。

9.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架剪力墙建筑结构体系，其特征在于，所述钢管柱采用低合金高强度结构钢，牌号为Q460。