CN110886391A - 钢-混凝土框架结构、墙体结构及被动房 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑领域，尤其涉及一种钢‑混凝土框架结构、墙体结构及被动房。钢‑混凝土框架结构包括H型钢，所述H型钢的上、下翼缘之间设置有构造钢筋，所述H型钢的上、下翼缘之间填充有混凝土，所述H型钢、构造钢筋以及混凝土连为一个整体。本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：可预制性、可装配性，结合了型钢和混凝土各自的结构优点，结构整体稳定性好，具有防火、防腐、经济、轻量化、适用性强的优点。
Description
技术领域
本发明属于建筑领域，尤其涉及一种钢-混凝土框架结构、墙体结构及被动房。
背景技术
在全球气候变暖、能源短缺的背景下，以高能效、低排放为核心的节能建筑正为实现国家的能源安全和可持续发展起到至关重要的作用。被动式房屋“Passive House”，简称“被动房”。
被动房是应用阳光、风力、气温、湿度的自然原理，采取高隔热、高隔音、密封性强的建筑外围结构和可再生能源，通过规划、设计、环境配置的建筑手法，实现改善和创造舒适居住环境的新型建筑。简单说，就是基于被动式设计而建造的节能建筑。被动房在我国称为超低能耗建筑，是实现冬季不用燃煤燃气供暖，夏季不用空调制冷，全年保持舒适节能的绿色建筑。
推广与发展被动房具有十分重要的意义。建筑能耗占我国总能耗的三分之一以上，被动房的节能率可达90%以上，是目前世界上最先进的节能建筑。
被动房是建筑节能理念和各种技术产品的集大成者，通过充分利用太阳能、地热能等可再生能源使一年的冬季采暖或夏季空调消耗的一次能源不超过15千瓦/平米的房屋。如此低的能耗标准，是通过高隔热隔音、密封性强的建筑外墙和可再生能源得以实现。传统的现浇混凝土加砖体外墙结构很难做到像保温杯一样的高保温隔热和密封的效果，特别是基础、屋面与外墙的保温层无法连续，造成热桥。被动房的外墙、屋面保温层厚度根据当地气候条件要求达到150mm到300mm，而且要求采用无热桥设计，设计、施工难度很大且造价不菲。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种钢-混凝土框架结构、墙体结构及被动房。
在本发明的一个实施例中提供了一种钢-混凝土框架结构，包括H型钢，所述H型钢的上、下翼缘之间设置有构造钢筋，所述H型钢的上、下翼缘之间填充有混凝土，所述H型钢、构造钢筋以及混凝土连为一个整体。
可选的，所述的构造钢筋包括若干横向钢筋和纵向钢筋，所述纵向钢筋包括第一纵向钢筋和第二纵向钢筋，所述第一纵向钢筋的两端分别折弯后固定在相邻的两根横向钢筋上，所述第二纵向钢筋的一端与所述H型钢的上翼缘相连，第二纵向钢筋的另一端与所述H型钢的下翼缘相连。
本发明实施例提供的钢-混凝土框架结构，与现有技术相比，具有以下技术效果：
可预制性、可装配性：构件可在工厂预制，现场安装，和纯钢结构的装配形式一致，结合桁架钢筋楼承板混凝土组合楼板可实现结构部分全装配，安装效率高，施工工期短。
组合作用（约束作用）：由于结合了型钢和混凝土各自的结构优点，填充混凝土提高开口截面钢的局部稳定性，通过增加整个截面的抗弯和抗扭刚度提高纯钢结构的整体稳定性；钢的外包约束和其他配件一定程度上抑制混凝土裂缝早期开裂。
表面保护作用（防火、防腐作用）：内填混凝土可以减少H型钢部分表面的防火防腐但保持同样的性能要求（经济性）。
轻量化：一定程度的轻量化，分别相对纯钢和纯混凝土结构，可减小构件截面尺寸，也便于外围护墙将梁柱包裹在内，减少墙面凸角。
易装修：建筑内外装修对钢梁内部的填充，为部分填充组合梁的利用提供了可能性。
用户接受度：含混凝土的柱、梁，使用者的接受度高。
在本发明的另一实施例中提供了一种墙体结构，除包括上述实施例所述的钢-混凝土装配式框架结构外，还包括至少两块水平间隔设置的波形钢网、保温隔音层以及拉结件，所述保温隔音层设置在相邻的两块波形钢网之间，相邻的两块波形钢网之间通过所述拉结件固定连接，所述钢-混凝土装配式框架结构嵌设在相邻的两块波形钢网之间。
可选的，上述拉结件的一端固定于一块波形钢网的外侧壁上，所述拉结件的另一端穿过波形钢网及保温隔音层固定于另一块波形钢网的外侧壁上。
可选的，本发明实施例方案还包括第一龙骨，所述第一龙骨的长度与所述波形钢网的高度相同，所述第一龙骨通过铁丝固定于所述波形钢网的内侧壁上。
可选的，所述的波形钢网的顶部和底部分别设置有第二龙骨，所述波形钢网与所述第二龙骨之间通过铁丝绑扎。
可选的，所述的波形钢网的外侧壁上喷涂有水泥砂浆。
可选的，所述的保温隔音层为岩棉保温层，所述保温隔音层的厚度为150mm-300mm。
可选的，所述的波形钢网是由镀锌钢板压制形成的波纹形的钢板网片，所述波形钢网的宽度为500mm-600mm，所述波形钢网的波纹高度为30mm-50mm。
本发明提供的含有钢-混凝土框架结构的墙体结构，与现有技术相比，具有以下技术效果：
墙体薄，得房率高：传统被动房外墙保温层做在墙体外侧，同样是200mm厚保温层，墙体总厚度达450mm，中空内模三明治墙厚度仅360mm，只有传统墙厚的80%。
强度高，使用寿命长：通过金属钢网和高标号砂浆完美结合，自然形成波状连续墙，整体性好，非常坚固。不同于传统方法保温层做在墙体一侧，而是将保温层夹在墙体中间形成三明治墙，保温层几乎不受外部环境影响，可达到百年建筑的要求。单点吊挂100公斤，抗冲击30公斤。
自重轻，造价省：每平方米容重160公斤，只有传统墙体的四分之一，大大减轻结构荷载，节约造价。
保温材料密闭性、连续性好：特有的轻质性能使地面及屋面保温层和三明治墙的保温层连成一个密闭的整体，而传统墙体是无法做到的。
超安全，抗震性能佳：内置细密的钢网分布结构，整体性极佳，无脱落，可达最高抗震等级。
防火性能好：传统被动房保温材料大多采用石墨聚苯板，为B1级保温材料，目前尚不符合高层建筑防火规范。三明治墙所用岩棉保温材料为A级，三明治墙耐火试验超3小时。
隔音效果好：岩棉保温层8厘米厚隔音检测达59分贝，完全能达到低于20分贝室内环境被动房的要求。
管线配置便捷：钢网墙特制的波型凹槽，在砂浆喷涂前，方便水电管线预埋，无需开槽。
造型随意：有别于传统墙材，具有可塑和可变造型的优势，充分满足设计人员的柔性设计，不论弧形、S形等异形墙体结构可轻松实现。
施工速度快：传统被动房建筑外墙分两道工序，先砌筑墙体粉刷后，再在外侧粘贴保温层，工艺相当复杂。中空内模三明治墙一次成型，节约一半工期。
储运吊装方便：传统墙体材料在水平运输、垂直运输及堆场管理等需大量的人力物力。用波型钢网代替传统墙材，普通一货车能运上万平米，垂直运输和堆场管理问题迎刃而解。
绿色节能环保：传统墙材多为烧结制品，高能耗不环保。用波型钢网代替传统墙材，施工现场无粉尘，无建筑垃圾，绿色环保。
在本发明的又一实施例中还提供了一种被动房，包含有上一实施例中提及的墙体结构。这样的被动房和传统的相比能耗节约70%-80%，使用50年相当于节约了建筑物的建造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一的钢-混凝土框架结构的剖面结构示意图。
图2为本申请实施例二的中空内模墙体结构示意图。
图3为本申请实施例二的中空内模墙体拆分结构示意图。
图4为本申请实施例二的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”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，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，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电焊连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
本实施例提供一种钢-混凝土框架结构，如图1所示，包括H型钢1，所述H型钢1的上、下翼缘之间设置有构造钢筋，所述构造钢筋包括若干横向钢筋3和纵向钢筋4，所述纵向钢筋4包括第一纵向钢筋41和第二纵向钢筋42，所述第一纵向钢筋41的两端分别折弯后固定在相邻的两根横向钢筋3上，所述第二纵向钢筋42的一端与所述H型钢1的上翼缘相连，第二纵向钢筋42的另一端与所述H型钢1的下翼缘相连。上述H型钢1的上、下翼缘之间填充有混凝土2，使得上述H型钢1、构造钢筋以及混凝土2连为一个整体结构。通过以上结构设计，有效地增加框架结构的刚度和强度，并可以减少构件截面尺寸，使其既有钢结构的装配便捷性，又有混凝土结构受力变形小的特点，分别相对纯钢和纯混凝土结构，可减小构件截面尺寸，也便于外围护墙将梁柱包裹在内，减少墙面凸角。方便工厂制作加工，浇筑混凝土无需模板。构件可在工厂预制，现场安装，和纯钢结构的装配形式一致，结合桁架钢筋楼承板混凝土组合楼板可实现结构部分全装配，安装效率高，施工工期短。由于结合了型钢和混凝土各自的结构优点，填充混凝土提高开口截面钢的局部稳定性，通过增加整个截面的抗弯和抗扭刚度提高纯钢结构的整体稳定性；钢的外包约束和其他配件一定程度上抑制混凝土裂缝早期开裂。内填混凝土可以减少H型钢部分表面的防火防腐但保持同样的经济性能。
实施例二
本实施例提供了一种墙体结构，如图2至图4所示，包含有上述实施例一提供的钢-混凝土装配式框架结构、至少两块水平间隔设置的波形钢网5、保温隔音层6以及拉结件7，保温隔音层6设置在相邻的两块波形钢网5之间，相邻的两块波形钢网5之间通过所述拉结件7固定连接，所述钢-混凝土装配式框架结构可以嵌设在相邻的两块波形钢网5之间。传统被动房外墙保温层做在墙体外侧，同样是200mm厚保温层，墙体总厚度达450mm，上述中空内模墙厚度仅360mm，只有传统墙厚的80%。通过金属钢网和高标号砂浆完美结合，自然形成波状连续墙，整体性好，非常坚固。自重轻，造价省，保温材料密闭性、连续性好，内置细密的钢网分布结构，整体性极佳，无脱落，可达最高抗震等级。
本实施例的可选方案中，上述拉结件7的一端固定于一块波形钢网5的外侧壁上，所述拉结件7的另一端穿过波形钢网5及保温隔音层6固定于另一块波形钢网5的外侧壁上。
本实施例的可选方案中，还包括第一龙骨8，所述第一龙骨8的长度与所述波形钢网5的高度相同，所述第一龙骨8通过铁丝固定于所述波形钢网5的内侧壁上，通过以上结构设计可以有效增加波形钢网5安装后的平整度和刚度。
本实施例的可选方案中，上述波形钢网5的顶部和底部可分别设置第二龙骨9，波形钢网5与第二龙骨9之间可以通过铁丝绑扎。
本实施例的可选方案中，上述波形钢网5的外侧壁上喷涂有水泥砂浆。波形钢网5上特有的波型凹槽，在砂浆喷涂前，方便水电管线预埋，无需开槽，管线配置十分便捷。
本实施例的可选方案中，所述的保温隔音层6为岩棉保温层，岩棉保温层的厚度可以选择为150-300mm。所用岩棉保温材料为A级，三明治墙耐火试验超3小时。岩棉保温层只需8厘米厚隔音检测达59分贝，完全能达到低于20分贝室内环境被动房的要求。
本实施例的可选方案中，所述的波形钢网5是由镀锌钢板压制形成的波纹形的钢板网片，所述波形钢网5的宽度可以选择为500-600mm，所述波形钢网5的波纹高度可以选择为30-50mm。
本实施例墙体结构的施工方法如下：
先将长度和波形钢板网5高度一致的第一龙骨8（50型轻钢龙骨），用扎丝在波形钢板网5的内侧绑牢，然后在外墙柱上焊接一根钢筋作为拉结筋，在波形钢板网5的顶部和底部固定第二龙骨9（可选带孔角铁边龙骨）；再将波形钢板网5用扎丝固定位于顶部和底部的第二龙骨9和拉结筋上，位于同侧的波形钢板网5如多张叠放，可以用扎丝进行连接；位于中间的保温隔音层6可以进行错缝铺设，缝隙用专用胶带粘贴密封保证气密性，然后铺设另一侧的波形钢板网5，方法同上，最后通过拉结件7按一定间距将两侧的波形钢板网5进行拉结，在装配成墙后，在两侧波形钢板网5外侧壁喷涂水泥砂浆，粉刷平整成为三明治墙体，多个上述墙体连续施工相连可以形成一个整体的高保温、高密闭的连续体系。
实施例三
本实施例中提供了一种被动房，包含有实施例二的墙体结构。被动房屋面和地面保温材料可以采用高密度石墨聚苯板错缝双层铺设，解决好防水和防潮，使其和外墙的保温层连成一个整体，确保建筑物外保温层的连续性和密封性，满足被动房建筑高保温、高密封的特性。该被动房的屋顶可以安装太阳能热水系统满足生活用水；铺设太阳能光伏板提供电能满足照明等家用电器的用电；在地面1.5米以下敷设新风系统的进风盘管，利用地热能对新鲜空气进行恒温处理，再通过新风和热回收系统对建筑物内部空间进行换气，使其达到恒温（20°-26°）、恒湿（35%-65%）和室内二氧化碳浓度小于1000ppn等被动房技术指标的要求。这样的被动房和传统的相比能耗节约70%-80%，使用50年相当于节约了建筑物的建造成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种钢-混凝土框架结构，其特征在于，包括H型钢（1），所述H型钢（1）的上、下翼缘之间设置有构造钢筋，所述H型钢（1）的上、下翼缘之间填充有混凝土（2），所述H型钢（1）、构造钢筋以及混凝土（2）连为一个整体。
2.根据权利要求1所述的钢-混凝土框架结构，其特征在于，所述构造钢筋包括若干横向钢筋（3）和纵向钢筋（4），所述纵向钢筋（4）包括第一纵向钢筋（41）和第二纵向钢筋（42），所述第一纵向钢筋（41）的两端分别固定在相邻的两根横向钢筋（3）上，所述第二纵向钢筋（42）的一端与所述H型钢（1）的上翼缘相连，第二纵向钢筋（42）的另一端与所述H型钢（1）的下翼缘相连。
3.一种墙体结构，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的钢-混凝土装配式框架结构，还包括至少两块水平间隔设置的波形钢网（5）、保温隔音层（6）以及拉结件（7），所述保温隔音层（6）设置在相邻的两块波形钢网（5）之间，相邻的两块波形钢网（5）之间通过所述拉结件（7）固定连接，所述钢-混凝土装配式框架结构嵌设在相邻的两块波形钢网（5）之间。
4.根据权利要求3所述的墙体结构，其特征在于，所述拉结件（7）的一端固定于一块波形钢网（5）的外侧壁上，所述拉结件（7）的另一端穿过波形钢网（5）及保温隔音层（6）固定于另一块波形钢网（5）的外侧壁上。
5.根据权利要求3所述的墙体结构，其特征在于，还包括第一龙骨（8），所述第一龙骨（8）的长度与所述波形钢网（5）的高度相同，所述第一龙骨（8）通过铁丝固定于所述波形钢网（5）的内侧壁上。
6.根据权利要求3所述的墙体结构，其特征在于，所述的波形钢网（5）的顶部和底部分别设置有第二龙骨（9），所述波形钢网（5）与所述第二龙骨（9）之间通过铁丝绑扎。
7.根据权利要求3所述的墙体结构，其特征在于，所述的波形钢网（5）的外侧壁上喷涂有水泥砂浆。
8.根据权利要求3所述的墙体结构，其特征在于，所述保温隔音层（6）为岩棉保温层，所述保温隔音层（6）的厚度为150mm-300mm。
9.根据权利要求3所述的墙体结构，其特征在于，所述波形钢网（5）是由镀锌钢板压制形成的波纹形钢板网片，所述波形钢网（5）的宽度为500mm-600mm，所述波形钢网（5）的波纹高度为30mm-50mm。
10.一种被动房，其特征在于，含有如权利要求3-9任一所述的墙体结构。
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