CN110965635B - 一种建筑的支撑结构及分层工业化建筑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑的支撑结构及分层工业化建筑，其中建筑的支撑结构，包括：钢梁和支撑柱；所述钢梁的腹板设置有贯通孔，且所述钢梁的腹板和两个翼缘板上设置有第一安装孔；所述支撑柱设置有与所述第一安装孔对应的第二安装孔；紧固件穿设在所述钢梁翼缘板的第一安装孔与所述支撑柱的第二安装孔的内部，使所述钢梁和所述支撑柱形成紧固的支撑结构。翼缘孔配套模数化支撑柱等受力构件，并通过紧固件连接，避免现场焊接施工，保证施工质量，腹板开孔为后续的电气管线走线使用，增加房间装修完成后的净高度，全工业化生产，模块化拼装，结构构造采用预制钢结构，全紧固件连接，无焊接做法，结构部分实现100％的预制和95％以上的循环利用。

Description

一种建筑的支撑结构及分层工业化建筑

技术领域

本发明涉及建筑工程、结构工程技术领域，尤其涉及一种建筑的支撑结构及分层工业化建筑。

背景技术

目前，国内外分别有传统钢结构建筑、轻钢密肋结构建筑和混凝土框架结构建筑；其中，

传统钢结构建筑建筑模数化、工业化程度不高，在不同建筑布局上需要定制加工，无法实现标准模数化通用，同时在辅助构造配件的连接配合上不完善，工业化程度不高；

轻钢密肋结构建筑首先在结构受力分析上比较复杂，没有明显的钢梁、钢柱之分，靠整个墙体和楼面桁架承受竖向力和水平力，其次整个结构都由薄壁型钢组成，所以构架数量大，劳动轻度高，施工周期长，安装质量要求高，对施工人员素质的要求较高，大部分施工作业需要现场完成，工业化程度较低，最后此类建筑在频繁强风和地震的地域很难维护；

混凝土框架结构建筑主要是现浇作业量大。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种建筑的支撑结构及分层工业化建筑以解决传统建筑结构无法标准模数化通用，作业量大，施工周期长，对施工人员素质要求高的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种建筑的支撑结构，包括：钢梁和支撑柱；所述钢梁的腹板设置有贯通孔，且所述钢梁的腹板和两个翼缘板上设置有第一安装孔；所述支撑柱设置有与所述第一安装孔对应的第二安装孔；紧固件穿设在所述钢梁翼缘板的第一安装孔与所述支撑柱的第二安装孔的内部，使所述钢梁和所述支撑柱形成紧固的支撑结构。

进一步地，所述连续贯通的开孔其中的每两个开孔之间的间隔为300mm的整数倍。

进一步地，所述支撑柱包括交叉支撑组合柱；所述交叉支撑组合柱包括第一竖直柱和第二竖直柱；其中，所述第一竖直柱的顶端与第一圆钢的一端连接，所述第二竖直柱的底端与第二圆钢的一端连接，所述第一圆钢的另一端与所述第二圆钢的另一端通过花篮连接；所述第一竖直柱的底端与第三圆钢的一端连接，所述第二竖直柱的顶端与第四圆钢的一端连接，所述第三圆钢的另一端与所述第四圆钢的另一端通过花篮连接。

进一步地，所述支撑柱还包括抗震阻尼组合柱；所述抗震阻尼组合柱包括第三竖直柱、第四竖直柱、上扁铁和下扁铁；所述上扁铁第一端与所述第三竖直柱的上部连接，所述上扁铁第一端的远端与所述第四竖直柱的上部连接；所述下扁铁第一端与所述第三竖直柱的下部连接，所述下扁铁第一端的远端与所述第四竖直柱的下部连接；所述上扁铁与所述下扁铁之间设置有抗震阻尼器。

进一步地，所述上扁铁与所述下扁铁均呈L型；所述上扁铁L型下端与所述第三竖直柱上部连接，所述上扁铁L型上端与所述第四竖直柱下部连接；所述下扁铁L型上端与所述第三竖直柱下部连接，所述下扁铁L型下端与所述第四竖直柱下部连接；且所述上扁铁与所述下扁铁呈中心对称设置；所述上扁铁L型下端与所述下扁铁L型下端之间水平设置有抗震阻尼器。

进一步地，还包括：坡屋顶；所述坡屋顶包括竖向受力柱和斜向双方管；所述竖向受力柱的底部与所述钢梁通过紧固件连接，所述竖向受力柱的顶部与所述斜向双方管的上部通过紧固件连接，所述斜向双方管的下部与所述钢梁通过紧固件连接。

本发明的另一方面，提供了一种分层工业化建筑，该分层工业化建筑设置有如上述方案任一项所述的支撑结构。

进一步地，还包括楼层板；所述楼层板设置有与所述钢梁腹板的第一安装孔对应的楼层板安装孔，紧固件穿设在所述钢梁腹板的第一安装孔和所述楼层板安装孔内，使所述楼层板与所述钢梁紧固连接。

进一步地，所述楼层板为非结构受力构件的ALC轻质条板和/或组合型复合楼板。

进一步地，还包括钢结构阳台；所述钢结构阳台设置有与所述分层工业化建筑的二层和/或二层以上的所述钢梁腹板的第一安装孔对应的钢结构阳台安装孔，紧固件穿设在所述钢梁腹板的第一安装孔和所述钢结构阳台安装孔内，使所述钢结构阳台与所述钢梁紧固连接。

本发明旨在提供一种建筑的支撑结构，包括：钢梁和支撑柱；所述钢梁的腹板设置有贯通孔，且所述钢梁的腹板和两个翼缘板上设置有第一安装孔；所述支撑柱设置有与所述第一安装孔对应的第二安装孔；紧固件穿设在所述钢梁翼缘板的第一安装孔与所述支撑柱的第二安装孔的内部，使所述钢梁和所述支撑柱形成紧固的支撑结构。以及利用上述建筑的支撑结构建造的分层工业化建筑。通过模数化的设计及工业化制造思路解决低层钢结构建筑的受力传递不明确、降低结构框架用钢量、提升建筑施工装配式率和降低建筑湿法作业的现状；提高建筑预制率和装配率，所有构件通过标准工业化设计实现快速安装，提升建筑质量，改善居住环境。

本发明旨在提供一种建筑的支撑结构，包括：钢梁和支撑柱；其中钢梁采用H型钢腹板和翼缘固定模数连续的开孔方式；支撑柱采用方管组合柱宽度和高度尺寸规格标准化,钢梁和支撑柱通过紧固件连接。以及利用上述建筑的支撑结构建造的分层结构。通过模数化、标准化的设计实现工业化批量制造，确保低多层钢结构建筑结构的安全性、真正实现建筑结构的工业化生产，确保装配式建筑的落地实施，构件通过工业化批量生产缩短了建筑周期提升建筑质量，改善居住环境。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

(1)通过标准化设计对钢梁进行标准模数化开孔，减少整体重量的同时也节省了耗材；并且结构体系内的构件标准化，设定标准构造尺寸间距可以根据实际需求调整结构构造，提高设计深化效率；通过标准化设计将结构体系产品化，满足工厂高精度批量生产，提高生产效率；现场施工简单施工，无现场焊接，拆装低损耗可循环重复利用，无建筑垃圾产生且满足环保要求；

(2)分层结构可以制定标准尺寸柱构件，提高建筑结构构件通用性，可以批量工厂预制，提供一体化设计条件，降低设计、加工周期提高效率；通用化、标准化节点、结构连接形式，可灵活组合、拆分搭建成满足多种功能需求的空间；

(3)通过钢梁和支撑柱断开的分层结构，实现标准化设计将结构体系产品化，其中钢梁的标准模数化连续开孔，减少整体重量的同时也节省了用材，满足工厂批量生产，提高生产效率；现场施工简单施工，无现场焊接，拆装方便可循环重复利用，无建筑垃圾产生满足环保要求；

(4)通过钢梁和支撑柱断开的分层结构，可以将钢梁和支撑柱构件宽度和高度尺寸规格标准化，实现批量化工厂预制，缩短设计、加工周期提高效率；通用化、标准化节点、结构连接形式，可灵活组合、拆分搭建成满足多种功能需求的空间。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的支撑结构的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的支撑结构的主视图；

图3是根据本发明第一实施方式的支撑结构的右视图；

图4是根据本发明第一实施方式的支撑结构的俯视图；

图5是根据本发明一可选实施方式的交叉支撑组合柱的结构示意图；

图6是根据本发明一可选实施方式的抗震阻尼组合柱的结构示意图；

图7是根据本发明一可选实施方式的坡屋顶的结构示意图；

图8是根据本发明一可选实施方式的钢结构阳台的结构示意图。

附图标记：

1：钢梁；2：支撑柱；3：坡屋顶；4：钢结构阳台；21：交叉支撑组合柱；22：抗震阻尼组合柱；31：竖向受力柱；32：斜向双方管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

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“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-4所示，在发明实施例的第一方面，提供了一种建筑的支撑结构，包括：钢梁1和支撑柱2；所述钢梁1的腹板设置有贯通孔，且所述钢梁的腹板和两个翼缘板上设置有第一安装孔；所述支撑柱2设置有与所述第一安装孔对应的第二安装孔；紧固件穿设在所述钢梁1翼缘板的第一安装孔与所述支撑柱2的第二安装孔的内部，使所述钢梁1和所述支撑柱2形成紧固的支撑结构。所述钢梁1的翼缘孔配套模数化支撑柱2等受力构件，并通过紧固件连接，避免现场焊接施工，保证施工质量，所述钢梁1的腹板开孔为后续的电气管线连接使用，增加房间装修完成后的净高度，全工业化生产，模块化拼装，结构构造采用预制钢结构，全紧固件连接，无焊接做法，结构部分实现100％的预制和95％以上的循环利用。由于应冷弯薄壁结构是有很多的轻钢龙骨作为竖向受力龙骨，所以不是框架受力而是墙体壁受力，导致无法判断受力是否均匀及具体传力路径不够清晰的问题，上述结构解决了冷弯薄壁结构的受力不明确的问题。

可选的，所述连续贯通的开孔其中的每两个开孔之间的间隔为300mm的整数倍。

可选的，如图5所示，所述支撑柱2包括交叉支撑组合柱21；所述交叉支撑组合柱21包括第一竖直柱和第二竖直柱；其中，所述第一竖直柱的顶端与第一圆钢的一端连接，所述第二竖直柱的底端与第二圆钢的一端连接，所述第一圆钢的另一端与所述第二圆钢的另一端通过花篮连接；所述第一竖直柱的底端与第三圆钢的一端连接，所述第二竖直柱的顶端与第四圆钢的一端连接，所述第三圆钢的另一端与所述第四圆钢的另一端通过花篮连接。该交叉支撑组合柱21可以根据建筑需求按照模数尺寸调整柱间距尺寸，通过可以调整长度的圆钢及连接花篮交叉连接，形成组合支撑柱2结构。

可选的，如图6所示，所述支撑柱2还包括抗震阻尼组合柱22；所述抗震阻尼组合柱22包括第三竖直柱、第四竖直柱、上扁铁和下扁铁；所述上扁铁第一端与所述第三竖直柱的上部连接，所述上扁铁第一端的远端与所述第四竖直柱的上部连接；所述下扁铁第一端与所述第三竖直柱的下部连接，所述下扁铁第一端的远端与所述第四竖直柱的下部连接；所述上扁铁与所述下扁铁之间设置有抗震阻尼器。可以有效防止地震对建筑结构的损毁，保证人民生命财产安全，并降低灾后如台风或地震灾害修复的成本费用。

可选的，所述上扁铁与所述下扁铁均呈L型；所述上扁铁L型下端与所述第三竖直柱上部连接，所述上扁铁L型上端与所述第四竖直柱下部连接；所述下扁铁L型上端与所述第三竖直柱下部连接，所述下扁铁L型下端与所述第四竖直柱下部连接；且所述上扁铁与所述下扁铁呈中心对称设置；所述上扁铁L型下端与所述下扁铁L型下端之间水平设置有抗震阻尼器。

可选的，如图7所示，上述实施例的支撑结构还包括：坡屋顶3；所述坡屋顶3包括竖向受力柱31和斜向双方管32；所述竖向受力柱31的底部与所述钢梁1通过紧固件连接，所述竖向受力柱31的顶部与所述斜向双方管32的上部通过紧固件连接，所述斜向双方管32的下部与所述钢梁1通过紧固件连接。坡屋顶3利用连续开孔贯通梁的上端模数化孔位固定竖向受力柱31，柱两端分别有斜向两根双方管，用紧固件将竖向受力柱31与竖向柱的端头连接，形成整体受力框架。钢支撑结构具有自重轻、抗震性能好、施工速度快等优点。

在本发明一可选实施例中，提供了一种建筑的支撑结构，包括：钢梁1和支撑柱2；钢梁1为经过标准模数化开孔的连续开孔贯通梁；钢梁1与支撑柱2通过紧固件连接。其中，支撑柱2包括交叉支撑组合柱21和抗震阻尼组合柱22；交叉支撑组合柱21包括第一竖直圆钢和第二竖直圆钢，其中，第一竖直圆钢的顶端与第二竖直圆钢底端通过花篮连接，第一竖直圆钢的底端与第二竖直圆钢的底端也通过花篮连接；抗震阻尼组合柱22包括两个圆钢，且两个圆钢之间设置有减震阻尼器。该支撑结构还包括：坡屋顶3；坡屋顶3包括竖向受力柱31和斜向双方管32；竖向受力柱31的底部与钢梁1通过紧固件连接，竖向受力柱31的顶部与斜向双方管32的上部通过紧固件连接，斜向双方管32的下部与钢梁1通过紧固件连接。上述钢梁1、支撑柱2及坡屋顶3均为钢材。

根据本发明的另一个方面，提供一种分层工业化建筑，该分层工业化建筑设置有如上述实施例任一项所述的支撑结构。该分层工业化建筑整体结构可以分层施工，降低现场施工难度，特别是乡村内道路条件及施工条件不好的地段可以使用简易吊装工具施工，除钢梁1以外构件基本可以使用人工搬运并施工，提高整体施工效率，通过建筑模数化控制可以标准化生产钢梁1构件，根据建筑施工需求配发相应构件材料，为实现零库存提供基础条件。

可选的，该分层工业化建筑每两层之间设置有钢结构楼梯。

可选的，还包括楼层板；所述楼层板设置有与所述钢梁1腹板的第一安装孔对应的楼层板安装孔，紧固件穿设在所述钢梁1腹板的第一安装孔和所述楼层板安装孔内，使所述楼层板与所述钢梁1紧固连接。

可选的，所述楼层板为非结构受力构件的ALC轻质条板和/或组合型复合楼板。使用非结构受力构件的ALC轻质条板通过板底固定配件利用紧固件连接，减少现场现浇作业量，提高施工效率，缩短施工工期。

可选的，如图8所示，上述实施例的分层工业化建筑还包括钢结构阳台4；所述钢结构阳台4设置有与所述分层工业化建筑的二层和/或二层以上的所述钢梁1腹板的第一安装孔对应的钢结构阳台4安装孔，紧固件穿设在所述钢梁1腹板的第一安装孔和所述钢结构阳台安装孔内，使所述钢结构阳台与所述钢梁1紧固连接。利用连续开孔贯通梁的上端模数化孔位固定竖向受力阳台柱，阳台柱之间通过端部L型角铁相互连接，形成受力框架，装饰材料可以选择ALC加气混凝土、夹胶玻璃、室外装饰水泥板、铝板等材料，实现全预制现场拼装，提升施工效率及质量。

可选的，整体结构部分柱按照两层或两层以上整根设计，其余部分竖向构造柱分层支撑，形成局部分层结构，增加整体结构强度及稳定性，同时将梁结构、柱结构标准化设计，实现其余构件标准工业化加工预制，提高建筑结构的标准化程度。

在另一可选实施例中，提供一种分层工业化建筑，该分层工业化建筑设置有如上述实施例任一项的支撑结构。并且，该分层工业化建筑每两层之间设置有钢结构楼梯。上下两个楼层之间还包括楼层板；楼层板与钢梁1通过紧固件连接。楼层板为非结构受力构件的ALC轻质条板。该分层工业化建筑还包括钢结构阳台4；钢结构阳台4与分层工业化建筑的二层和/或二层以上的钢梁1通过紧固件连接。

本发明旨在保护一种建筑的支撑结构，包括：钢梁1和支撑柱2；所述钢梁1的腹板设置有贯通孔，且所述钢梁的腹板和两个翼缘板上设置有第一安装孔；所述支撑柱2设置有与所述第一安装孔对应的第二安装孔；紧固件穿设在所述钢梁1翼缘板的第一安装孔与所述支撑柱2的第二安装孔的内部，使所述钢梁1和所述支撑柱2形成紧固的支撑结构。翼缘孔配套模数化支撑柱2等受力构件，并通过紧固件连接，避免现场焊接施工，保证施工质量，腹板开孔为后续的电气管线连接使用，增加房间装修完成后的净高度，全工业化生产，模块化拼装，结构构造采用预制钢结构，全紧固件连接，无焊接做法，结构部分实现100％的预制和95％以上的循环利用。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种建筑的支撑结构，其特征在于，包括：钢梁（1）和支撑柱（2）；

所述钢梁（1）的腹板设置有连续贯通的开孔，且所述钢梁的腹板和两个翼缘板上设置有第一安装孔；

所述支撑柱（2）设置有与所述第一安装孔对应的第二安装孔；

紧固件穿设在所述钢梁（1）翼缘板的第一安装孔与所述支撑柱（2）的第二安装孔的内部，使所述钢梁（1）和所述支撑柱（2）形成紧固的支撑结构；

其中，所述支撑柱（2）还包括抗震阻尼组合柱（22）；

所述抗震阻尼组合柱（22）包括第三竖直柱、第四竖直柱、上扁铁和下扁铁；所述上扁铁第一端与所述第三竖直柱的上部连接，所述上扁铁第一端的远端与所述第四竖直柱的上部连接；所述下扁铁第一端与所述第三竖直柱的下部连接，所述下扁铁第一端的远端与所述第四竖直柱的下部连接；所述上扁铁与所述下扁铁之间设置有抗震阻尼器；

所述上扁铁与所述下扁铁均呈L型；

所述上扁铁L型下端与所述第三竖直柱上部连接，所述上扁铁L型上端与所述第四竖直柱下部连接；所述下扁铁L型上端与所述第三竖直柱下部连接，所述下扁铁L型下端与所述第四竖直柱下部连接；且所述上扁铁与所述下扁铁呈中心对称设置；

所述上扁铁L型下端与所述下扁铁L型下端之间水平设置有抗震阻尼器。

2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述连续贯通的开孔其中的每两个开孔之间的间隔为300mm的整数倍。

3.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述支撑柱（2）包括交叉支撑组合柱（21）；

所述交叉支撑组合柱（21）包括第一竖直柱和第二竖直柱；其中，所述第一竖直柱的顶端与第一圆钢的一端连接，所述第二竖直柱的底端与第二圆钢的一端连接，所述第一圆钢的另一端与所述第二圆钢的另一端通过花篮螺丝连接；所述第一竖直柱的底端与第三圆钢的一端连接，所述第二竖直柱的顶端与第四圆钢的一端连接，所述第三圆钢的另一端与所述第四圆钢的另一端通过花篮螺丝连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的支撑结构，其特征在于，还包括：坡屋顶（3）；

所述坡屋顶（3）包括竖向受力柱（31）和斜向双方管（32）；

所述竖向受力柱（31）的底部与所述钢梁（1）通过紧固件连接，所述竖向受力柱（31）的顶部与所述斜向双方管（32）的上部通过紧固件连接，所述斜向双方管（32）的下部与所述钢梁（1）通过紧固件连接。

5.一种分层工业化建筑，其特征在于，该分层工业化建筑设置有如权利要求1-4任一项所述的支撑结构。

6.根据权利要求5所述的分层工业化建筑，其特征在于，还包括楼层板；

所述楼层板设置有与所述钢梁（1）腹板的第一安装孔对应的楼层板安装孔，紧固件穿设在所述钢梁（1）腹板的第一安装孔和所述楼层板安装孔内，使所述楼层板与所述钢梁（1）紧固连接。

7.根据权利要求6所述的分层工业化建筑，其特征在于，所述楼层板为非结构受力构件的ALC轻质条板和/或组合型复合楼板。

8.根据权利要求5所述的分层工业化建筑，其特征在于，还包括钢结构阳台（4）；

所述钢结构阳台（4）设置有与所述分层工业化建筑的二层和/或大于二层的所述钢梁（1）腹板的第一安装孔对应的钢结构阳台（4）安装孔，紧固件穿设在所述钢梁（1）腹板的第一安装孔和所述钢结构阳台安装孔内，使所述钢结构阳台与所述钢梁（1）紧固连接。

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