CN111173195A - 一种部分包覆钢-混凝土组合构件及其组合结构建筑 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种部分包覆钢‑混凝土组合构件及其组合结构建筑，组合构件包括第一侧钢板、第二侧钢板、栓钉、补焊钢板、加劲钢板、钢筋骨架和混凝土；两个所述加劲钢板与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板在所述预制区域围合出一个预制腹腔；所述预制腹腔内浇筑有混凝土；所述混凝土内埋设有所述钢筋骨架。本发明发挥了钢结构连接方便、抗震性能好的优势，同时综合了混凝土结构刚度大、防腐防火性能好、成本低的优势，利用钢‑混凝土组合作用，克服了钢构件防腐防火性能差、刚度弱、成本高的不足，实现了构件的标准化生产、装配化施工、长效耐久、经济适用等诸多优势，极大增强了钢结构的竞争优势，在装配式建筑中应用前景广阔。

Description

一种部分包覆钢-混凝土组合构件及其组合结构建筑

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，尤其是涉及一种部分包覆钢-混凝土组合构件及其组合结构建筑。

背景技术

现浇混凝土剪力墙住宅结构是我国当前住宅建筑的主流，但是现浇结构存在现场湿作业多、生产效率低、资源浪费、环境污染、不能实现四节一环保等不足，难以适应建筑产业现代化的发展需求。与混凝土结构相比，钢结构具有“轻、快、好、省”的优势，同时是绿色建材，可以回收再利用，相对于目前普遍使用的其他建筑材料，其最有利于节能、节材、节水和节地。

然而，钢结构也存在着一些不足，诸如耐火性能及耐腐蚀性能较差的问题，虽然可以通过防腐和防火涂装满足使用要求，但防腐防火涂装有效期与结构使用年限不匹配，防腐和防火涂装有效期较短，在使用期内需要进行多次维护，防腐防火涂装有效期到期后如何处理仍缺乏有效解决办法。此外，钢结构成本较高，降低了开发商应用钢结构住宅的积极性，制约了钢结构在住宅建筑中的应用。

因此，开发新型钢-混凝土组合构件提升钢结构的防腐防火性能、力学性能、经济性、耐久性是钢结构在住宅建筑中大范围应用必须解决的关键技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种部分包覆钢-混凝土组合构件及其加工方法，其目的是通过混凝土包覆解决钢梁防腐防火费用高的问题，提升耐久性能；通过栓钉实现两侧钢板与混凝土梁的共同工作，同时两侧钢板离试件中和轴较远，抗弯刚度较大，可大幅提升结构强度和刚度并降低成本；通过钢板和栓钉实现构件制作的标准化，减少加工量，降低加工成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种部分包覆钢-混凝土组合构件，包括：第一侧钢板、第二侧钢板、栓钉、补焊钢板、加劲钢板、钢筋骨架和混凝土；

所述第一侧钢板和所述第二侧钢板平行间隔设置；

两个所述加劲钢板间隔设置在所述第一侧钢板和所述第二侧钢板之间，加劲钢板的两端分别与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板固定连接；

两个所述加劲钢板将所述部分包覆钢-混凝土组合构件分割为两个所述加劲钢板外侧的连接区域，两个所述加劲钢板之间的预制区域；

两个所述加劲钢板与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板在所述预制区域围合出一个预制腹腔；

所述预制腹腔内浇筑有混凝土；所述混凝土内埋设有所述钢筋骨架；所述钢筋骨架包括受力主筋，所述受力主筋的两端分别与所述加劲钢板固定连接；

在所述预制区域内，所述第一侧钢板靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第一栓钉；所述第二侧钢板靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第二栓钉；

所述补焊钢板设置在所述连接区域，所述补焊钢板两端分别与第一侧钢板和所述第二侧钢板焊接固定；所述补焊钢板上设置有若干个连接孔。

其中，栓钉规格和栓钉间距由设计计算确定，满足完全剪切连接传力需要，使得极限状态时第一侧钢板和第二侧钢板可以达到屈服。

部分包覆钢-混凝土组合构件的连接区域长度为在地震作用下的塑性铰区长度，由设计指定，可以实现地震作用下由连接区域纯钢部件来抗震耗能，充分发挥纯钢部件延性好，抗震性能优越的优势；所述栓钉在连接区域外中断；所述部分包覆钢-混凝土组合构件在连接区域侧设置加劲肋，所述加劲肋分隔连接区域和预制区域。

进一步地，所述加劲钢板上设置有钢筋孔，所述受力主筋的两端设置有螺纹段，所述螺纹段穿过所述钢筋孔后，利用螺母与所述加劲钢板固定连接。

螺母与受力主筋端部螺纹连接，通过紧固螺母固定受力主筋，并将受力主筋承受的力传递给加劲钢板以及第一侧钢板和第二侧钢板，实现传力连续。

进一步地，所述钢筋骨架还包括多个箍筋。

进一步地，所述部分包覆钢-混凝土组合构件为横梁或者柱体。

进一步地，所述部分包覆钢-混凝土组合构件中靠近室外一侧第一侧钢板或第二侧钢板为外侧钢板，外侧钢板的外侧端面涂覆有外防腐层。

进一步地，所述外侧钢板的防腐层外侧敷设有若干层玻璃棉板，用于阻断所述部分包覆钢-混凝土组合构件作为热桥在墙体的室内外两侧之间传递热流。

在有效消除部分包覆钢-混凝土组合构件处的热桥效应，提高建筑物整体保温性能的同时，若干层玻璃棉板可有效减弱外部温度变化对外防腐层的影响；提高防腐层的有效防腐期限。

进一步地，在所述部分包覆钢-混凝土组合构件中靠近室内一侧第一侧钢板或第二侧钢板为内侧钢板，内侧钢板的外侧端面涂覆有内防腐层；以及内侧钢板的内防腐层外侧不敷设保温材料。

由于室内的温湿度变化不大，较为稳定，由此有利于内防腐层长期保持有效，利用部分包覆钢-混凝土组合构件自身的热桥效应，且结合外侧钢板外的玻璃棉板对热桥的阻断，从而大大减弱外侧钢板外防腐层处的温度变化波动，从而更有效地延长外防腐层的有效寿命，从而在整体上提高了部分包覆钢-混凝土组合构件的防腐性能。

另外，本发明还公开了上述部分包覆钢-混凝土组合构件的加工方法，其包括如下步骤：

1)将栓钉分别焊接在第一侧钢板和第二侧钢板上，形成带栓钉的第一侧钢板部件和第二侧钢板部件；

2)将制作好的钢筋骨架放置于模台上并临时固定，钢筋骨架下垫保护层垫块；将带栓钉的第一侧钢板部件从一侧穿入钢筋骨架，将带栓钉的第二侧钢板部件从另外一侧穿入钢筋骨架，并固定钢筋骨架与第一侧钢板部件以及第二侧钢板部件的相对位置；

3)将补焊钢板与第一侧钢板和第二侧钢板定位并焊接；

4)将加劲钢板开孔穿过钢筋骨架中受力钢筋，并与第一侧钢板、第二侧钢板和补焊钢板定位焊接；

5)利用紧固螺母将受力钢筋固定在加劲钢板上；

6)浇筑混凝土并振捣密实；

7)蒸汽养护或自然养护至混凝土设计强度。

本发明提出的部分包覆钢-混凝土组合构件及其加工方法具有以下优势：

(1)防腐防火性能好，腹板采用钢筋混凝土构件解决了钢梁的防腐防火费用高的问题，大幅提升了钢梁的耐久性能；

(2)制作标准化、自动化程度高，采用普通钢板和栓钉加工，材料来源广泛，工艺成熟，加工量量小，成本低；

(3)受力性能好，整体性强，利用栓钉实现第一侧钢板、第二侧钢板与钢筋混凝土共同工作，结构整体性好、刚度大、强度高，成本低；

(4)抗震性能好，构件端部设置连接区域，连接区域长度为地震作用下的塑性铰区长度，连接区域为抗震耗能区域，采用纯钢部件延性好、抗震性能强。

(5)连接方便，可全螺栓连接；通过连接区域与钢柱可实现全螺栓连接，连接方便。

综上，本发明提出的部分包覆钢-混凝土组合构件及其加工方法能够发挥钢结构连接方便、抗震性能好的优势，同时综合了混凝土结构刚度大、防腐防火性能好、成本低的优势，利用钢-混凝土组合作用，克服了钢构件防腐防火性能差、刚度弱、成本高的不足，实现了构件的标准化生产、装配化施工、长效耐久、经济适用等诸多优势，极大增强了钢结构的竞争优势，在装配式建筑中应用前景广阔。

第三方面，本发明还公开了一种带有上述部分包覆钢-混凝土组合构件的组合结构建筑，包括：横梁、柱体、剪力墙以及楼盖；

所述柱体由所述部分包覆钢-混凝土组合构件构成；

所述剪力墙包括墙体以及设置在所述墙体内的墙体连接件；所述墙体包括沿其厚度方向间隔设置的内侧板和外侧板；

所述墙体连接件上沿所述墙体的厚度方向设置有多个通孔；所述墙体连接件的两端分别与所述内侧板和所述外侧板固定连接；以及，所述墙体连接件由纤维增强复合材料制成，所述墙体内填充有隔热材料。

本发明组合结构建筑在剪力墙体内设置墙体连接件，墙体连接件上设置通孔，在实现剪力墙体防屈曲功能的基础上，减轻了剪力墙的重量，便于现场翻转、搬运和吊装简便。同时，该剪力墙体受力合理、性能可靠，可在工厂加工成型，加工简便，并且不需要现场复合，降低现场工作量，提高连接效率。以及，墙体连接件由纤维增强复合材料制成、墙体内填充有隔热材料，进一步地提高了墙体以及整个建筑的保温性能。

进一步地，所述墙体连接件为多个间隔设置的连接管，或者为截面呈蜂窝状的连接板。

进一步地，所述墙体连接件的端部通过连接脚与所述内侧板和所述外侧板连接，所述连接脚用于增大所述墙体连接件与所述内侧板和所述外侧板的连接面积。其中，所述墙体连接件利用树脂与所述连接脚粘接。

进一步地，所述连接管通过加强件与所述内侧板或所述外侧板连接，所述加强件包括呈L型布设的筒体和连接环；所述连接环的内沿与所述筒体的外沿连接；所述筒体套在所述连接管的内部，所述连接环伸出所述连接管，并与所述连接管的端面固定；所述连接环上设置有与所述内侧板或所述外侧板的内壁粘结的粘结部。

由此，从而大大提高了连接管与内侧板或外侧板的连接强度。同时，连接筒可限制连接管屈曲，从而提高防屈曲性能。粘结部可保证连接环与墙体的连接位置均在预设位置，施工者可按粘结部位置进行粘结，从而确保粘结位置准确。

进一步地，在水平投影平面内，所述楼盖包括设置在室内的楼板、设置在室外的挑板；楼板和所述挑板之间通过防冷热桥节点连接；所述防冷热桥节点包括三明治板、第一钢筋垫板和第二钢筋垫板；

所述三明治板包括第一金属面板、第二金属面板、多个节点连接件、环形封板以及隔热材料；所述环形封板固定连接在相对设置的所述第一金属面板和所述第二金属面板之间，并与所述第一金属面板和所述第二金属面板围绕形成密封腔体；所述节点连接件的一端与所述第一金属面板固定连接、且另一端与所述第二金属面板固定连接，并设置于所述密封腔体内；所述隔热材料填充在所述密封腔体内；

在所述第一金属面板背离所述第二金属面板的一侧表面焊接有所述第一钢筋垫板，在所述第一钢筋垫板上焊接有向室内侧延伸并进入所述楼板内的多个楼板钢筋；

在所述第二金属面板背离所述第一金属面板的一侧表面均焊接有所述第二钢筋垫板，在所述第二钢筋垫板上焊接有向室外侧延伸并进入所述挑板内的多个挑板钢筋。

其中，挑板可以是悬挑阳台、悬挑空调板、遮雨板等构件。

优选地，所述节点连接件为连接管、连接杆、蜂窝板或波纹板；

当所述节点连接件为连接管时，所述连接管内填充有隔热材料。

优选地，所述节点连接件和所述环形封板采用纤维增强复合材料或塑料制成。以及优选地，所述隔热材料为岩棉或发泡聚氨酯。

优选地，所述第一金属面板为碳素结构钢板、低合金高强度结构钢板或不锈钢板；所述第二金属面板为碳素结构钢板、低合金高强度结构钢板或不锈钢板。

优选地，所述环形封板包括沿周向依次首尾相连的底面封板、第一侧面封板、顶面封板和第二侧面封板；所述底面封板和所述顶面封板相对设置；所述第一侧面封板和所述第二侧面封板相对设置；所述钢筋为螺纹钢筋。

施工时，将第一金属面板、第二金属面板、多个节点连接件以及环形封板固定连接在一起，并在环形封板上预留工艺孔；

在第一金属面板和第二金属面板上分别焊接钢筋垫板；

在每个钢筋垫板上均焊接钢筋；

将位于第一金属面板或第二金属面板一侧的钢筋放入模板(楼板或挑板模板)内；

在模板内的钢筋上绑扎钢筋形成钢筋骨架；

向模板内浇筑混凝土；

通过工艺孔向密封腔体内填充隔热材料，并挤压密实；

封堵工艺孔，形成带有楼板用防冷热桥节点的预制构件。

本发明的楼盖结构的防冷热桥节点具有施工简便、现场工作量小的特点；在三明治板中间填充有岩棉、发泡聚氨酯等隔热材料，同时，隔热材料嵌入三明治板的密封腔体内，避免三明治板形成热桥，即在室内外两侧的楼板和挑板之间形成断桥结构，使得保温效果好、隔热材料耐久性好且无脱落风险；钢筋通过钢筋垫板焊接于金属面板上，并在金属面板之间固定有多个节点连接件，从而使得防冷热桥节点的结构强度高且受力性能好。

进一步地，还包括约束支撑件；所述约束支撑件的两端分别与所述柱体中间部分和所述横梁中间部分固定连接；

所述约束支撑件包括外约束套管以及均设置在所述外约束套管内的内芯、约束环和约束杆；

所述约束杆与所述内芯均沿所述外约束套管的长度方向设置，所述约束环与所述外约束套管固定，且套在所述内芯和所述约束杆外，以将所述内芯与所述约束杆固定。

进一步地，所述内芯为长条板状；所述内芯的两侧均设置有所述约束杆；或者，所述内芯为截面呈十字形的长条状，所述十字形的四个间隔处均设置有所述约束杆。

进一步地，所述约束环包括多个套在所述内芯和所述约束杆外的环形约束钢筋；多个所述环形约束钢筋沿所述约束杆的长度方向依次间隔设置。

进一步地，所述约束环为螺旋缠绕在所述内芯外的环形约束钢筋。其中，所述环形约束钢筋优选为光圆钢筋。

进一步地，所述约束杆为钢棒；所述钢棒与所述光圆钢筋焊接固定。

进一步地，所述约束杆与所述内芯之间设置有防摩擦层，以降低所述约束杆与所述内芯之间的摩阻力。

进一步地，所述外约束套管的材质为砂浆，且所述外约束套管内设有加强结构；所述加强结构为钢丝网或玻纤网；所述钢丝网或所述玻纤网沿所述外约束套管的周向设置。

进一步地，所述内芯的两端分别设置有伸出所述外约束套管外的连接端；所述连接端的宽度大于所述外约束套管内所述内芯的宽度(内芯的中间宽度)；所述连接端上设置有安装孔。约束支撑件通过连接端上的安装孔分别与所述横梁和所述柱体连接。

本发明中的屈曲约束支撑，约束杆和约束环约束内芯屈曲，限制内芯局部屈曲，从而可充分发挥芯板的性能，同时，加工时只需将约束环套在内芯和约束杆外进行固定即可，要求低，此操作不需要专门的工厂加工，因此加工简便，易于操作。约束杆采用钢棒，内芯采用钢芯，约束环采用光圆钢筋，均为常用材料，成本低，经济性好。外约束套管采用砂浆制成，避免了防屈曲支撑锈蚀，使用期内免维护。

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地介绍，显而易见地，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为本发明实施例1中部分包覆钢-混凝土组合构件的结构示意图；

图2为图1所示的部分包覆钢-混凝土组合构件的侧视图；

图3为图1所示的第一侧钢板和下次钢板的布设结构图；

图4为图3中BB剖视图；

图5为第一侧钢板、第二侧钢板和钢筋骨架组合时状态示意图。

图6为第一侧钢板、第二侧钢板和钢筋骨架组合后待浇筑时的结构示意图；

图7为实施例2中部分包覆钢-混凝土组合构件外侧的断桥保温结构图；

图8为实施例3中剪力墙的结构示意图；

图9为实施例4中楼板、挑板和防冷热桥节点的连接结构示意图；

图10为实施例4中防冷热桥节点的结构示意图；

图11为实施例4中环形封板的结构示意图；

图12为实施例5中约束支撑件的布设示意图；

图13为图12中的AA剖视图；

图14为十字形内芯的侧视图；

图15为图13中的FF剖视图。

具体实施方式

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。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

实施例1

如图1-4所示，本实施例提供的一种部分包覆钢-混凝土组合构件，包括：第一侧钢板100、第二侧钢板200、栓钉500、补焊钢板400、加劲钢板300、钢筋骨架600和混凝土700。

第一侧钢板100和第二侧钢板200平行间隔设置；两个加劲钢板300间隔设置在第一侧钢板100和第二侧钢板200之间，加劲钢板300的两端分别与第一侧钢板100和第二侧钢板200固定连接。

两个加劲钢板300将部分包覆钢-混凝土组合构件分割为两个加劲钢板300外侧的连接区域A1，两个加劲钢板300之间的预制区域A2；两个加劲钢板300与第一侧钢板100和第二侧钢板200在预制区域A2围合出一个预制腹腔；预制腹腔内浇筑有混凝土700；混凝土内埋设有钢筋骨架600；钢筋骨架600包括受力主筋610和多个箍筋620。

其中，受力主筋610的两端分别与预制区域两端的加劲钢板300固定连接。

在预制区域内，第一侧钢板100的靠近混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入混凝土内的第一栓钉500a；第二侧钢板200的靠近混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入混凝土内的第二栓钉500b。

补焊钢板400设置在连接区域，补焊钢板400两端分别与第一侧钢板100和第二侧钢板200焊接固定；补焊钢板400上设置有若干个连接孔。

其中，栓钉500规格和栓钉500间距由设计计算确定，满足完全剪切连接传力需要，使得极限状态时第一侧钢板100和第二侧钢板200可以达到屈服。

部分包覆钢-混凝土组合构件的连接区域长度为在地震作用下的塑性铰区长度，由设计指定，可以实现地震作用下由连接区域纯钢部件来抗震耗能，充分发挥纯钢部件延性好，抗震性能优越的优势；栓钉500在连接区域外中断；部分包覆钢-混凝土组合构件在连接区域侧设置加劲肋，加劲肋分隔连接区域和预制区域。

在本实施例中，加劲钢板300上设置有钢筋孔，受力主筋610的两端设置有螺纹段，螺纹段穿过钢筋孔后，利用螺母630与加劲钢板300固定连接。

螺母630与受力主筋610端部螺纹连接，通过紧固螺母固定受力主筋610，并将受力主筋610承受的力传递给加劲钢板300以及第一侧钢板和第二侧钢板，实现传力连续。

在本实施例中的部分包覆钢-混凝土组合构件可以作为横梁或者柱体使用。其中，优选地，第一侧钢板和第二侧钢板的外侧端面(背离混凝土的一侧端面)涂覆有防腐层(未示出)。

上述部分包覆钢-混凝土组合构件的加工时，步骤如下：

1)将栓钉500分别焊接在第一侧钢板100和第二侧钢板200上，形成带栓钉500的第一侧钢板部件和第二侧钢板部件；

2)如图5和6所示，将制作好的钢筋骨架600放置于模台800上并临时固定，钢筋骨架600下垫保护层垫块；将带栓钉500的第一侧钢板100从一侧穿入钢筋骨架600，将带栓钉500的第二侧钢板200从另外一侧穿入钢筋骨架600，并固定钢筋骨架600与第一侧钢板100以及第二侧钢板200的相对位置；

3)将补焊钢板400与第一侧钢板100和第二侧钢板200定位并焊接；

4)将加劲钢板300开孔穿过钢筋骨架600中受力钢筋，并与第一侧钢板100、第二侧钢板200和补焊钢板400定位焊接；

5)利用紧固螺母将受力钢筋固定在加劲钢板300上；

6)浇筑混凝土并振捣密实；

7)蒸汽养护或自然养护至混凝土设计强度。

本发明提出的部分包覆钢-混凝土组合构件及其加工方法具有以下优势：

(1)防腐防火性能好，腹板采用钢筋混凝土构件解决了钢梁的防腐防火费用高的问题，大幅提升了钢梁的耐久性能；

(2)制作标准化、自动化程度高，采用普通钢板和栓钉500加工，材料来源广泛，工艺成熟，加工量量小，成本低；

(3)受力性能好，整体性强，利用栓钉500实现第一侧钢板100、第二侧钢板200与钢筋混凝土共同工作，结构整体性好、刚度大、强度高，成本低；

(4)抗震性能好，构件端部设置连接区域，连接区域长度为地震作用下的塑性铰区长度，连接区域为抗震耗能区域，采用纯钢部件延性好、抗震性能强。

(5)连接方便，可全螺栓连接；通过连接区域与钢柱可实现全螺栓连接，连接方便。

综上，本发明提出的部分包覆钢-混凝土组合构件及其加工方法能够发挥钢结构连接方便、抗震性能好的优势，同时综合了混凝土结构刚度大、防腐防火性能好、成本低的优势，利用钢-混凝土组合作用，克服了钢构件防腐防火性能差、刚度弱、成本高的不足，实现了构件的标准化生产、装配化施工、长效耐久、经济适用等诸多优势，极大增强了钢结构的竞争优势，在装配式建筑中应用前景广阔。

实施例2

本实施例结构与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图7所示，部分包覆钢-混凝土组合构件3作为柱体嵌装在墙体4内；部分包覆钢-混凝土组合构件3在靠近墙外一侧的外侧钢板3a外侧面涂覆有外防腐层(未示出)，外防腐层上铺设有玻璃棉板10，用于阻断部分包覆钢-混凝土组合构件作为热桥在墙体4室内外两侧之间传递热流。在平行于墙体4的投影平面上，玻璃棉板的幅面大小不覆盖整个墙体4，玻璃棉板的幅面仅仅覆盖住全部或者部分部分包覆钢-混凝土组合构件3。

不同于整体设置在墙体外侧的保温板或者保温层，本发明中玻璃棉板设置的目的在于将柱体处的热桥阻断，解决柱体局部处的热传导问题。

本发明保温隔热效果显著，且成本低，在部分包覆钢-混凝土组合构件室外侧面上敷设玻璃棉板，从而有效降低部分包覆钢-混凝土组合构件作为热桥带来的热量传递，消除部分包覆钢-混凝土组合构件处墙体4室内外两侧的热流集中，大幅度提高了墙体4的隔热性能，使的墙体4能够满足居住建筑75％节能、及传热系数<0.45W/(m²·K)的绿色节能的设计要求。

在平行于墙体4的投影平面上，玻璃棉板10的左右两侧突出外侧钢板3a设置、且嵌装在墙体4上。

玻璃棉板10在外侧钢板3a的左右两侧适当延伸，进一步提高了对部分包覆钢-混凝土组合构件热桥传热的阻断性能，提高了墙体4的隔热性能。玻璃棉板10嵌入墙体4内，不易发生起边、鼓起等现象，安装更加牢固。

以及，在墙体4厚度方向上，在部分包覆钢-混凝土组合构件的室外一侧设置有2层玻璃棉板；该相邻的两层玻璃棉板包括靠近部分包覆钢-混凝土组合构件的内层玻璃棉板11，和远离部分包覆钢-混凝土组合构件的外层玻璃棉板12。在平行于墙体4的投影平面上，外层玻璃棉板12的左右两侧突出内层玻璃棉板11设置；在墙体4的水平截面上，2层玻璃棉板呈倒金字塔式(阶梯状)分别嵌装在墙体4上。

在墙体4的水平截面上，若干层玻璃棉板形状呈(倒金字塔式)阶梯状布设。部分包覆钢-混凝土组合构件的热传导效率呈正态分布，正对部分包覆钢-混凝土组合构件的中心区域热传递量最为密集，为柱热桥区域，而左右两侧的热传递量则逐渐降低，分别为热桥影响区域。若干层玻璃棉板呈倒金字塔式设置在部分包覆钢-混凝土组合构件的一侧，从而可有效阻断部分包覆钢-混凝土组合构件正面热量传递的同时，也能够阻断部分包覆钢-混凝土组合构件两侧的热量散射。

以及，若干层玻璃棉板呈倒金字塔式设置，每块玻璃棉板的左右两侧都能够与墙体4嵌装，从而可以保证每一块玻璃棉板安装后几十年的建筑寿命内不翘边、鼓起。在保证满足建筑节能设计标准的前提下，降低了建筑节能成本。本发明可广泛用于钢框架结构外墙保温领域。

而单层玻璃棉板如果实现同样的热桥阻断效果，需要增加玻璃棉板的厚度，而过厚的玻璃棉板常常为非标准的，需要厂商定制，由此会增加建造成本。另外，过厚的玻璃棉板由于过于笨重，不便于安装，安装后也容易脱落。以及，单层玻璃棉板在满足热桥柱区域保温效果的时候，则会在热桥影响区域的对应区域存在保温措施过度的情况，存在材料上浪费。

而本申请可根据设计要求灵活地采用2-6层常规玻璃棉板，每层玻璃棉板厚度大大降低，便于安装，安装后玻璃棉板不易脱落，更加稳固。另外，不存在材料上的过度浪费，由此属于一种绿色、节能的施工方法。

在上述实施方式中，更为优选地，玻璃棉板的层数为3-4层，外钢板3a的宽度、3-4层玻璃棉板的宽度依次呈等比数列设置，其中比值范围优选地采用1.6～2。以3层玻璃棉板为例，内层玻璃棉板的宽度为外钢板3a的宽度1.6～2倍，中间层玻璃棉板的宽度为内层玻璃棉板的宽度1.6～2倍，外层玻璃棉板的宽度为中间层玻璃棉板的宽度1.6～2倍，钢柱区域的传热系数<0.1W/(m²·K)，而玻璃棉板的材料平均能够节省42％，经济成本节省63％。

其中，内层玻璃棉板11利用胶粘剂敷设在外钢板3a的外侧面以及墙体4上。外层玻璃棉板12则利用胶粘剂5敷设内层玻璃棉板11以及墙体4上。

另外，墙体4和玻璃棉板之间还设置有连接锚栓，玻璃棉板通过胶粘剂粘贴在墙体上后，利用连接锚栓进一步紧固。玻璃棉板采用胶粘剂和锚栓两种方式固定，保证保温层与墙体的整体性能。

更为优选地，在部分包覆钢-混凝土组合构件3中靠近室内一侧第一侧钢板或第二侧钢板为内侧钢板3b，内侧钢板3b的外侧端面涂覆有内防腐层(未示出)；以及内侧钢板3b的内防腐层外侧不敷设保温材料。

由于室内的温湿度变化不大，较为稳定，由此有利于内防腐层长期保持有效，利用部分包覆钢-混凝土组合构件自身的热桥效应，且结合外侧钢板外的玻璃棉板对热桥的阻断，从而大大减弱外侧钢板3a外防腐层处的温度变化波动，从而更有效地延长外防腐层的有效寿命，从而在整体上提高了部分包覆钢-混凝土组合构件的防腐性能。

实施例3

本实施例公开了一种组合结构建筑，如图8所示，包括：横梁(未示出)、柱体30、剪力墙40以及楼盖(未示出)。

其中，柱体30由实施例1或2中部分包覆钢-混凝土组合构件构成。两个柱体30之间设置有剪力墙40。

剪力墙40包括墙体以及设置在墙体内的墙体连接件43；墙体包括沿其厚度方向间隔设置的内侧板41和外侧板42；内侧板41和外侧板42的两端设置有端板45，并通过端板45与柱体30上的第一侧钢板和第二侧钢板固定连接。为了避免热桥效应，也可以省去端板，由内侧板和外侧板直接与柱体上的侧钢板连接。

墙体连接件43上沿墙体的厚度方向设置有多个通孔；墙体连接件43的两端分别与内侧板41和外侧板42固定连接；以及，墙体连接件43由纤维增强复合材料制成，墙体内即内侧板41和外侧板42之间填充有隔热材料44。

本发明组合结构建筑在剪力墙40体内设置墙体连接件43，墙体连接件43上设置通孔，在实现剪力墙40体防屈曲功能的基础上，减轻了剪力墙40的重量，便于现场翻转、搬运和吊装简便。同时，该剪力墙40体受力合理、性能可靠，可在工厂加工成型，加工简便，并且不需要现场复合，降低现场工作量，提高连接效率。以及，墙体连接件43由纤维增强复合材料制成、墙体内填充有隔热材料44，进一步地提高了墙体以及整个建筑的保温性能。

墙体连接件43可以是多个间隔设置的连接管，或者为截面呈蜂窝状的连接板。墙体连接件43的端部优选地通过连接脚与内侧板41和外侧板42连接，连接脚用于增大墙体连接件43与内侧板41和外侧板42的连接面积。其中，墙体连接件43利用树脂与连接脚粘接。

实施例4

本实施例公开了一种组合结构建筑，本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：

如图9所示，在水平投影平面内，组合结构建筑的楼盖50包括设置在室内的楼板51、设置在室外的挑板52；楼板51和挑板52之间通过防冷热桥节点53连接。

如图10和11所示，防冷热桥节点53包括三明治板、第一钢筋垫板53c和第二钢筋垫板53d；三明治板包括第一金属面板53a、第二金属面板53b、多个节点连接件56、环形封板54以及保温材料55(即隔热材料)；环形封板54固定连接在相对设置的第一金属面板53a和第二金属面板53b之间，并与第一金属面板53a和第二金属面板53b围绕形成密封腔体；节点连接件56的一端与第一金属面板53a固定连接、另一端与第二金属面板53b固定连接，并设置于密封腔体内；保温材料填充在密封腔体内。

在第一金属面板53a背离第二金属面板53b的一侧表面焊接有第一钢筋垫板53c，在第一钢筋垫板53c上焊接有向室内侧延伸并进入楼板内的多个楼板钢筋53e；楼板钢筋53e与楼板内的钢筋骨架搭接或焊接。

在第二金属面板53b背离第一金属面板53a的一侧表面均焊接有第二钢筋垫板53d，在第二钢筋垫板53d上焊接有向室外侧延伸并进入挑板内的多个挑板钢筋53f。挑板钢筋53f与挑板内的钢筋骨架搭接或焊接。其中，挑板可以是悬挑阳台、悬挑空调板、遮雨板等构件。

优选地，节点连接件56为连接管、连接杆、蜂窝板或波纹板；当节点连接件56为连接管时，连接管内填充有隔热材料。更为优选地，节点连接件56和环形封板54采用纤维增强复合材料或塑料制成。其中，隔热材料为岩棉或发泡聚氨酯。

在上述技术方案中优选地，第一金属面板53a为碳素结构钢板、低合金高强度结构钢板或不锈钢板；第二金属面板53b为碳素结构钢板、低合金高强度结构钢板或不锈钢板。

如图11所示，环形封板54包括沿周向依次首尾相连的底面封板、第一侧面封板、顶面封板和第二侧面封板；底面封板和顶面封板相对设置；第一侧面封板和第二侧面封板相对设置。

施工时，将第一金属面板53a、第二金属面板53b、节点连接件56以及环形封板54固定连接在一起，并在环形封板54上预留工艺孔；在第一金属面板53a和第二金属面板53b上分别焊接钢筋垫板；在每个钢筋垫板上均焊接钢筋；将位于第一金属面板53a或第二金属面板53b一侧的钢筋放入模板(楼板或挑板模板)内；在模板内的钢筋上绑扎钢筋形成钢筋骨架；向模板内浇筑混凝土；通过工艺孔向密封腔体内填充隔热材料，并挤压密实；封堵工艺孔，形成带有楼板用防冷热桥节点53的预制构件。

本发明的楼盖结构的防冷热桥节点53具有施工简便、现场工作量小的特点；在三明治板中间填充有岩棉、发泡聚氨酯等隔热材料，同时，隔热材料嵌入三明治板的密封腔体内，避免三明治板形成热桥，即在室内外两侧的楼板和挑板之间形成断桥结构，使得保温效果好、隔热材料耐久性好且无脱落风险；钢筋通过钢筋垫板焊接于金属面板上，并在金属面板之间固定有多个节点连接件56，从而使得防冷热桥节点53的结构强度高且受力性能好。

实施例5

本实施例公开了一种组合结构建筑，本实施例与实施例3或4基本相同，不同之处在于：

如图12所示，组合结构建筑包括约束支撑件60；约束支撑件60的两端分别与柱体中间部分和横梁中间部分固定连接。

如图13所示，约束支撑件60包括外约束套管61以及均设置在外约束套管内的内芯62、约束环63和约束杆64。

约束杆64与内芯62均沿外约束套管的长度方向设置，约束环63与外约束套管固定，且套在内芯62和约束杆64外，以将内芯62与约束杆64固定。

如图13所示，内芯62为长条板状；内芯62的两侧均设置有约束杆64；或者，如图14所示，内芯62为截面呈十字形的长条状，十字形的四个间隔处均设置有约束杆64。

其中，约束环63包括多个套在内芯62和约束杆64外的环形约束钢筋；多个环形约束钢筋沿约束杆64的长度方向依次间隔设置。另外，约束环63还可以为螺旋缠绕在内芯62外的环形约束钢筋。其中，环形约束钢筋优选为光圆钢筋。约束杆64优选为钢棒；钢棒与光圆钢筋焊接固定。约束杆64与内芯62之间设置有防摩擦层，以降低约束杆64与内芯62之间的摩阻力。

如图15所示，外约束套管61包括砂浆层61a，且砂浆层61a内设有加强结构；加强结构为钢丝网61b(或玻纤网)；钢丝网沿外约束套管的周向设置。

如图12所示，内芯62的两端分别设置有伸出外约束套管外的连接端65；连接端的宽度大于外约束套管内内芯62的宽度(内芯62的中间宽度)；连接端上设置有安装孔。约束支撑件通过连接端上的安装孔分别与横梁和柱体连接。

本发明中的屈曲约束支撑，约束杆64和约束环63约束内芯62屈曲，限制内芯62局部屈曲，从而可充分发挥芯板的性能，同时，加工时只需将约束环63套在内芯62和约束杆64外进行固定即可，要求低，此操作不需要专门的工厂加工，因此加工简便，易于操作。约束杆64采用钢棒，内芯62采用钢芯，约束环63采用光圆钢筋，均为常用材料，成本低，经济性好。外约束套管采用砂浆制成，避免了防屈曲支撑锈蚀，使用期内免维护。

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)

1.一种部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，包括：第一侧钢板、第二侧钢板、栓钉、补焊钢板、加劲钢板、钢筋骨架和混凝土；

所述第一侧钢板和所述第二侧钢板平行间隔设置；

两个所述加劲钢板间隔设置在所述第一侧钢板和所述第二侧钢板之间，加劲钢板的两端分别与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板固定连接；

两个所述加劲钢板将所述部分包覆钢-混凝土组合构件分割为两个所述加劲钢板外侧的连接区域，两个所述加劲钢板之间的预制区域；

两个所述加劲钢板与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板在所述预制区域围合出一个预制腹腔；

所述预制腹腔内浇筑有混凝土；所述混凝土内埋设有所述钢筋骨架；所述钢筋骨架包括受力主筋，所述受力主筋的两端分别与所述加劲钢板固定连接；

在所述预制区域内，所述第一侧钢板的靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第一栓钉；所述第二侧钢板的靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第二栓钉；

所述补焊钢板设置在所述连接区域，所述补焊钢板两端分别与第一侧钢板和所述第二侧钢板焊接固定；所述补焊钢板上设置有若干个连接孔。

2.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述加劲钢板上设置有钢筋孔，所述受力主筋的两端设置有螺纹段，所述螺纹段穿过所述钢筋孔后，利用螺母与所述加劲钢板固定连接。

3.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述钢筋骨架还包括多个箍筋。

4.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述部分包覆钢-混凝土组合构件为横梁或者柱体。

5.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述第一侧钢板和第二侧钢板的外侧端面涂覆有防腐层。

6.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述部分包覆钢-混凝土组合构件作为柱体使用时，靠近墙外的钢板外侧敷设有玻璃棉板，用于阻断所述部分包覆钢-混凝土组合构件作为热桥在墙体的室内外两侧之间传递热流。

7.一种带有权利要求1-6任一项所述部分包覆钢-混凝土组合构件的组合结构建筑，其特征在于，包括：横梁、柱体、剪力墙以及楼盖；

所述柱体由所述部分包覆钢-混凝土组合构件构成；

所述剪力墙包括墙体以及设置在所述墙体内的墙体连接件；所述墙体包括沿其厚度方向间隔设置的内侧板和外侧板；

所述墙体连接件上沿所述墙体的厚度方向设置有多个通孔；所述墙体连接件的两端分别与所述内侧板和所述外侧板固定连接；以及，所述墙体连接件由纤维增强复合材料制成，所述墙体内填充有隔热材料。

8.根据权利要求7所述的组合结构建筑，其特征在于，所述墙体连接件的端部通过连接脚与所述内侧板和所述外侧板连接，所述连接脚用于增大所述墙体连接件与所述内侧板和所述外侧板的连接面积。

9.根据权利要求8所述的组合结构建筑，其特征在于，所述连接管通过加强件与所述内侧板或所述外侧板连接，所述加强件包括呈L型布设的筒体和连接环；所述连接环的内沿与所述筒体的外沿连接；所述筒体套在所述连接管的内部，所述连接环伸出所述连接管，并与所述连接管的端面固定；所述连接环上设置有与所述内侧板或所述外侧板的内壁粘结的粘结部。

10.根据权利要求7所述的组合结构建筑，其特征在于，在水平投影平面内，所述楼盖包括设置在室内的楼板、设置在室外的挑板；楼板和所述挑板之间通过防冷热桥节点连接；所述防冷热桥节点包括三明治板、第一钢筋垫板和第二钢筋垫板；

所述三明治板包括第一金属面板、第二金属面板、多个节点连接件、环形封板以及隔热材料；所述环形封板固定连接在相对设置的所述第一金属面板和所述第二金属面板之间，并与所述第一金属面板和所述第二金属面板围绕形成密封腔体；所述节点连接件的一端与所述第一金属面板固定连接、且另一端与所述第二金属面板固定连接，并设置于所述密封腔体内；所述隔热材料填充在所述密封腔体内；

在所述第一金属面板背离所述第二金属面板的一侧表面焊接有所述第一钢筋垫板，在所述第一钢筋垫板上焊接有向室内侧延伸并进入所述楼板内的多个楼板钢筋；

在所述第二金属面板背离所述第一金属面板的一侧表面均焊接有所述第二钢筋垫板，在所述第二钢筋垫板上焊接有向室外侧延伸并进入所述挑板内的多个挑板钢筋。

Images