CN113718964A - 一种装配式混合结构单层厂房及施工方法 - Google Patents

一种装配式混合结构单层厂房及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种装配式混合结构单层厂房施工方法，其特征在于：至少包括：边柱上柱型钢、边柱下柱型钢、腹板开孔的牛腿、混凝土条、中柱上柱型钢、中柱下柱柱肢、缀条、连接板、腹板开孔的肩梁、吊车梁型钢、预应力筋、预制混凝土条、现浇混凝土连接件、柱肢混凝土、柱肢型钢；由前后边柱上柱型钢和边柱下柱型钢上下连接构成厂房的两侧柱体，由中柱上柱型钢和中柱下柱柱肢上下连接构构成厂房的中间柱体，前后边柱上柱型钢和边柱下柱型钢及中柱上柱型钢和中柱下柱柱肢之间通过腹板开孔的肩梁连接，使前后跨度可调。它以便使钢结构稳定问题得到解决。

Description

一种装配式混合结构单层厂房及施工方法
技术领域
本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种装配式混合结构单层厂房施工方法。
背景技术
对于钢结构单层厂房，柱子截面不够舒展，且其承载力一般由钢结构稳定控制，所以需要大量的加劲肋来控制板件的面外稳定，材料浪费严重，且钢材的性能不能得到充分的发挥。与钢结构比较，混凝土结构的施工过程复杂，施工速度慢，周期长，受天气影响较为明显，且其一般在施工现场预制，对场地要求较高。就吊车梁而言，普通混凝土结构的抗裂性能较弱，且混凝土吊车梁与钢柱的连接不如钢吊梁简便。
发明内容
为了克服上述传统结构类型的缺点，本发明的目的在于提供一种工艺性好、施工速度快、能大大缩短工期的装配式混合结构单层厂房的施工方法，以便使钢结构稳定问题得到解决。
本发明的技术方案是：一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：至少包括：边柱上柱型钢(1)、边柱下柱型钢(2)、腹板开孔的牛腿(3)、混凝土条(4)、中柱上柱型钢(5)、中柱下柱柱肢(6)、缀条(7)、连接板(8)、腹板开孔的肩梁(9)、吊车梁型钢(10)、预应力筋(11)、预制混凝土条(12)、现浇混凝土连接件(13)、柱肢混凝土(14)、柱肢型钢(15)；由前后边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)上下连接构成厂房的两侧柱体，由中柱上柱型钢(5)和中柱下柱柱肢(6)上下连接构构成厂房的中间柱体，后边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)及中柱上柱型钢(5)和中柱下柱柱肢(6)垂直固定在混凝土基础上，后边柱上柱型钢(1)和中柱上柱型钢(5)顶部由连接板(8)跨接连接；后边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)及中柱上柱型钢(5)和中柱下柱柱肢(6)采用上下高度可调结构，使连接板(8)到混凝土基础面高度到设计高度；前后边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)及中柱上柱型钢(5)和中柱下柱柱肢(6)之间通过腹板开孔的肩梁(9)连接，使前后跨度可调。
所述的腹板开孔的肩梁(9)前后跨接在前后腹板开孔的牛腿(3)上，通过相互配合的腹板开孔固定，腹板开孔的牛腿(3)长度大于边柱下柱型钢(2)的宽度+腹板开孔的肩梁(9)的厚度，腹板开孔的牛腿(3)同时连接固定边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)，及水平放置的腹板开孔的肩梁(9)，使边柱上柱型钢(1)、边柱下柱型钢(2)和腹板开孔的肩梁(9)形成固定结构。
所述的边柱上柱型钢(1)上间隔分布有连接孔(16)，边柱下柱型钢(2)是在边柱上柱型钢(1)前后加持混凝土条(4)固定；所述的边柱下柱型钢（2）为蜂窝型钢和混凝土混组合柱，其先进行蜂窝型钢柱的加工，然后浇筑混凝土。
中柱包括：所述的中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6），中柱为格构式钢-混组合柱，其先进行下柱柱肢的施工，施工方法同蜂窝型钢-混组合柱，然后对上柱、肩梁、缀条及连接板进行加工，加工完成后将各部分定位并进行焊接。
所述的腹板开孔的肩梁（9）前后跨接在前后腹板开孔的牛腿(3)上，通过相互配合的腹板开孔固定，腹板开孔的牛腿(3)长度大于边柱下柱型钢(2)的宽度+腹板开孔的肩梁(9)的厚度，腹板开孔的牛腿(3)同时连接固定边柱上柱型钢(1)、边柱下柱型钢(2)及水平放置的腹板开孔的肩梁(9)，使边柱上柱型钢（1）、边柱下柱型钢（2）和腹板开孔的肩梁（9）形成固定结构。
所述腹板开孔的肩梁(9)，其中腹板开有圆形的空洞，方便混凝土的浇筑及增加结构的整体性；肩梁上取消了加劲肋，依靠混凝土来增加板件的面外稳定以及抵抗纵向的剪切力。
所述吊车梁型钢（10)采用蜂窝型工字钢，用于预制混凝土条(12)及现浇混凝土连接件(13)，预制混凝土条（12）及现浇混凝土连接件（13）均采用超高性能混凝土，在预制混凝土条（12）内有预应力筋（11），它可采用预应力钢绞线或者预应力钢筋，并采用先张法随预制混凝土条12一起进行施工。
所述中柱下柱柱肢（6）由柱肢型钢（15）及柱肢混凝土（14）组成，柱肢混凝土（14）采用超高性能混凝土，柱肢型钢（15）采用蜂窝型工字钢，前后柱肢混凝土（14）与柱肢型钢（15）的工字槽固定，使前后柱肢混凝土（14）在上部吊车荷载直接作用下到工字槽内，传力路径简单明确；在左右中柱下柱柱肢（6）之间通过缀条（7）连接，在工字钢翼缘的外侧焊接有连接板（8），缀条（7）是直接焊接在连接板（8）上。
一种装配式混合结构单层厂房施工方法，其特征是：至少包括如下步骤：
步骤1，所有构件均在钢结构加工厂进行制作，其中蜂窝型钢-混组合柱先对上柱、下柱及牛腿进行加工制作并将各部分进行焊接，然后将加工好的蜂窝型钢柱侧放并进行钢筋的定位及绑扎，最后浇筑混凝土；对于格构式钢-混组合柱，先进行下柱柱肢的施工，施工方法同蜂窝型钢-混组合柱，然后对上柱、肩梁、缀条及连接板进行加工，加工完成后将各部分定位并进行焊接；对于吊车梁，采用两阶段预制蜂窝型钢预应力混凝土组合梁， 混凝土条为第一阶段预制，中间连接件为第二阶段预制，预应力是在第一阶段预制过程中植入，采用先张法施工，施工完成后切割掉梁端多余部分预应力筋。第二阶段是将型钢、第一阶段的预制混凝土条定位并固定，在蜂窝型孔中安放钢筋笼，然后浇筑超高性能混凝土，最后放入养护室中进行蒸汽养护；
步骤2，将加工好的构件运往施工现场；
步骤3，在施工现场，将型钢混凝土构件进行定位并固定。
所述的步骤3具体包括：由前后边柱上柱型钢（1）和边柱下柱型钢（2）上下连接构成厂房的两侧柱体，由中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6）上下连接构构成厂房的中间柱体，后边柱上柱型钢（1）和边柱下柱型钢（2）及中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6）垂直固定在混凝土基础上，后边柱上柱型钢（1）和中柱上柱型钢（5）顶部由连接板（8）跨接连接；后边柱上柱型钢（1）和边柱下柱型钢（2）及中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6）采用上下高度可调结构，使连接板（8）到混凝土基础面高度到设计高度；前后边柱上柱型钢（1）和边柱下柱型钢（2）及中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6）之间通过腹板开孔的肩梁（9）连接，使前后跨度可调。
本发明与现有技术相比有益效果是：
1、节省材料
本发明中，型钢的腹板采用蜂窝型腹板，其在同样的材料下，使上下翼缘更加扩展，提高了截面的抗弯承载力和刚度，同时作为现浇混凝土的通道，增强了结构的整体性能；在混凝土的约束下，受压一侧钢结构板件的面外稳定性得到大大的提高，从而提高了材料的利用率，节省了钢材；除此之外，型钢能够对混凝土形成约束，在提高混凝土受力性能的同时也减少了混凝土的用量。
2、强度增加
本发明使截面更加扩展，混凝土对型钢板件提供了面外支撑，板件对混凝土提供了约束，二者相辅相成，相比纯钢结构和混凝土结构，本发明使材料强度得到很大程度的利用，在同样的材料下，结构的强度大大增加。
3、施工速度快
本发明完全采用工厂预制的形式，所有制作过程均在工厂完成，产品能够得到良好的养护，且模具的精度更高，各产品可以同步生产然后进行拼装，在保证产品质量的同时提高了产品的生产速度。
4、管线组织灵活
上柱的蜂窝型孔可作为纵向管线布置的通道，不用再在柱子侧面进行管线的安装，使厂房的空间布置更加简洁。
附图说明
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明厂房结构示意图。
图2是本发明边柱示意图。
图3是本发明中柱示意图。
图4是本发明吊车梁示意图。
图5是本发明中柱柱肢示意图。
图中，1、边柱上柱型钢；2、边柱下柱型钢；3、腹板开孔的牛腿；4、混凝土条；5、中柱上柱型钢；6、中柱下柱柱肢；7、缀条；8、连接板；9、腹板开孔的肩梁；10、吊车梁型钢；11、预应力筋；12、预制混凝土条；13、现浇混凝土连接件；14、柱肢混凝土；15、柱肢型钢。
具体实施方式
如图1所示，一种装配式混合结构单层厂房施工方法，主要包括蜂窝型钢-混组合柱、格构式钢-混组合柱以及蜂窝型钢-混组合吊车梁。本发明中各个构件均可同步进行加工制作，最后在施工现场进行组装即可投入使用，实现了完全预制。
方法，包括一种蜂窝型钢-混组合柱、格构式钢-混组合柱及蜂窝型钢-混组合吊车梁
如图1所示，一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于，包括：边柱上柱型钢1、边柱下柱型钢2、腹板开孔的牛腿3、混凝土条4、中柱上柱型钢5、中柱下柱柱肢6、缀条7、连接板8、腹板开孔的肩梁9、吊车梁型钢10、预应力筋11、预制混凝土条12、现浇混凝土连接件13、柱肢混凝土14、柱肢型钢15；由前后边柱上柱型钢1和边柱下柱型钢2上下连接构成厂房的两侧柱体，由中柱上柱型钢5和中柱下柱柱肢6上下连接构构成厂房的中间柱体，后边柱上柱型钢1和边柱下柱型钢2及中柱上柱型钢5和中柱下柱柱肢6垂直固定在混凝土基础上，后边柱上柱型钢1和中柱上柱型钢5顶部由连接板8跨接连接；后边柱上柱型钢1和边柱下柱型钢2及中柱上柱型钢5和中柱下柱柱肢6采用上下高度可调结构，使连接板8到混凝土基础面高度到设计高度；前后边柱上柱型钢1和边柱下柱型钢2及中柱上柱型钢5和中柱下柱柱肢6之间通过腹板开孔的肩梁9连接，使前后跨度可调。
所述的腹板开孔的肩梁9前后跨接在前后腹板开孔的牛腿3上，通过相互配合的腹板开孔固定，腹板开孔的牛腿3长度大于边柱下柱型钢2的宽度+腹板开孔的肩梁9的厚度，腹板开孔的牛腿3同时连接固定边柱上柱型钢1和边柱下柱型钢2，及水平放置的腹板开孔的肩梁9，使边柱上柱型钢1、边柱下柱型钢2和腹板开孔的肩梁9形成固定结构。
如图2所示，所述的边柱上柱型钢1上间隔分布有连接孔16，边柱下柱型钢2是在边柱上柱型钢1前后加持混凝土条4固定。边柱下柱型钢2为蜂窝型钢和混凝土混组合柱，其先进行蜂窝型钢柱的加工，然后浇筑混凝土。
如图3所示，中柱包括：中柱上柱型钢5和中柱下柱柱肢6，中柱为格构式钢-混组合柱，其先进行下柱柱肢的施工，施工方法同蜂窝型钢-混组合柱，然后对上柱、肩梁、缀条及连接板进行加工，加工完成后将各部分定位并进行焊接。
所述的腹板开孔的肩梁9前后跨接在前后腹板开孔的牛腿3上，通过相互配合的腹板开孔固定，腹板开孔的牛腿3长度大于边柱下柱型钢2的宽度+腹板开孔的肩梁9的厚度，腹板开孔的牛腿3同时连接固定边柱上柱型钢1和边柱下柱型钢2，及水平放置的腹板开孔的肩梁9，使边柱上柱型钢1、边柱下柱型钢2和腹板开孔的肩梁9形成固定结构。
如图4所示，所述腹板开孔的肩梁9，其中腹板开有圆形的空洞，方便混凝土的浇筑及增加结构的整体性。肩梁上取消了加劲肋，依靠混凝土来增加板件的面外稳定以及抵抗纵向的剪切力。吊车梁型钢9采用蜂窝型工字钢10，用于预制混凝土条12及现浇混凝土连接件13，混凝土条12及现浇混凝土连接件13均采用超高性能混凝土，在混凝土条12内有预应力筋11，它可采用预应力钢绞线或者预应力钢筋，并采用先张法随预制混凝土条12一起进行施工。
对于吊车梁，采用两阶段预制蜂窝型钢预应力混凝土组合梁， 混凝土条为第一阶段预制，中间连接件为第二阶段预制，预应力是在第一阶段预制过程中植入，采用先张法施工，施工完成后切割掉梁端多余部分预应力筋。第二阶段是将型钢、第一阶段的预制混凝土条定位并固定，在蜂窝型孔中安放钢筋笼，然后浇筑超高性能混凝土，最后放入养护室中进行蒸汽养护。
如图5所示，所述中柱下柱柱肢6由柱肢型钢15及柱肢混凝土14组成，柱肢混凝土14采用超高性能混凝土，柱肢型钢15采用蜂窝型工字钢，前后柱肢混凝土14与柱肢型钢15的工字槽固定，使前后柱肢混凝土14在上部吊车荷载直接作用下到工字槽内，传力路径简单明确。在左右中柱下柱柱肢6之间通过缀条7连接，在工字钢翼缘的外侧焊接有连接板8，缀条7是直接焊接在连接板8上，而非工字钢翼缘。
本发明的步骤是：
步骤1，所有构件均在钢结构加工厂进行制作，其中蜂窝型钢-混组合柱先对上柱、下柱及牛腿进行加工制作并将各部分进行焊接，然后将加工好的蜂窝型钢柱侧放并进行钢筋的定位及绑扎，最后浇筑混凝土；对于格构式钢-混组合柱，先进行下柱柱肢的施工，施工方法同蜂窝型钢-混组合柱，然后对上柱、肩梁、缀条及连接板进行加工，加工完成后将各部分定位并进行焊接；对于吊车梁，采用两阶段预制蜂窝型钢预应力混凝土组合梁， 混凝土条为第一阶段预制，中间连接件为第二阶段预制，预应力是在第一阶段预制过程中植入，采用先张法施工，施工完成后切割掉梁端多余部分预应力筋。第二阶段是将型钢、第一阶段的预制混凝土条定位并固定，在蜂窝型孔中安放钢筋笼，然后浇筑超高性能混凝土，最后放入养护室中进行蒸汽养护；
步骤2，将加工好的构件运往施工现场；
步骤3，在施工现场，将型钢混凝土构件进行定位并固定。
本发明混合结构单层厂房的边柱和中柱均采用蜂窝型工字钢，用于承担屋面荷载；对于边柱的下柱，采用型钢混凝土的形式，钢结构用来承担拉应力，型钢和混凝土共同承担压应力；对于中柱的下柱，采用格构式型钢混凝土的形式，柱肢采用型钢混凝土，受压性能大大提升；牛腿和肩梁也用混凝土进行填充，腹板部分开有连接孔，方便两侧的混凝土和型钢行成一个整体，相比传统钢结构，不用再依靠大量的加劲肋来维持板件的稳定，抗压性能大大提升；吊车梁采用预应力型钢混凝土，抗裂性能及刚度大大提升。在同一厂房中，根据不同的荷载情况，采用不同的结构形式，能够获得较大的经济效益，节约材料，减小造价。

Claims (10)

1.一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：至少包括：边柱上柱型钢(1)、边柱下柱型钢(2)、腹板开孔的牛腿(3)、混凝土条(4)、中柱上柱型钢(5)、中柱下柱柱肢(6)、缀条(7)、连接板(8)、腹板开孔的肩梁(9)、吊车梁型钢(10)、预应力筋(11)、预制混凝土条(12)、现浇混凝土连接件(13)、柱肢混凝土(14)、柱肢型钢(15)；由前后边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)上下连接构成厂房的两侧柱体，由中柱上柱型钢(5)和中柱下柱柱肢(6)上下连接构构成厂房的中间柱体，后边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)及中柱上柱型钢(5)和中柱下柱柱肢(6)垂直固定在混凝土基础上，后边柱上柱型钢(1)和中柱上柱型钢(5)顶部由连接板(8)跨接连接；后边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)及中柱上柱型钢(5)和中柱下柱柱肢(6)采用上下高度可调结构，使连接板(8)到混凝土基础面高度到设计高度；前后边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)及中柱上柱型钢(5)和中柱下柱柱肢(6)之间通过腹板开孔的肩梁(9)连接，使前后跨度可调。
2.根据权利要求1所述的一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：所述的腹板开孔的肩梁(9)前后跨接在前后腹板开孔的牛腿(3)上，通过相互配合的腹板开孔固定，腹板开孔的牛腿(3)长度大于边柱下柱型钢(2)的宽度+腹板开孔的肩梁(9)的厚度，腹板开孔的牛腿(3)同时连接固定边柱上柱型钢(1)和边柱下柱型钢(2)，及水平放置的腹板开孔的肩梁(9)，使边柱上柱型钢(1)、边柱下柱型钢(2)和腹板开孔的肩梁(9)形成固定结构。
3.根据权利要求1所述的一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：所述的边柱上柱型钢(1)上间隔分布有连接孔(16)，边柱下柱型钢(2)是在边柱上柱型钢(1)前后加持混凝土条(4)固定；所述的边柱下柱型钢（2）为蜂窝型钢和混凝土混组合柱，其先进行蜂窝型钢柱的加工，然后浇筑混凝土。
4.根据权利要求1所述的一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：中柱包括：所述的中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6），中柱为格构式钢-混组合柱，其先进行下柱柱肢的施工，施工方法同蜂窝型钢-混组合柱，然后对上柱、肩梁、缀条及连接板进行加工，加工完成后将各部分定位并进行焊接。
5.根据权利要求1所述的一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：所述的腹板开孔的肩梁（9）前后跨接在前后腹板开孔的牛腿(3)上，通过相互配合的腹板开孔固定，腹板开孔的牛腿(3)长度大于边柱下柱型钢(2)的宽度+腹板开孔的肩梁(9)的厚度，腹板开孔的牛腿(3)同时连接固定边柱上柱型钢(1)、边柱下柱型钢(2)及水平放置的腹板开孔的肩梁(9)，使边柱上柱型钢（1）、边柱下柱型钢（2）和腹板开孔的肩梁（9）形成固定结构。
6.根据权利要求1所述的一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：所述腹板开孔的肩梁(9)，其中腹板开有圆形的空洞，方便混凝土的浇筑及增加结构的整体性；肩梁上取消了加劲肋，依靠混凝土来增加板件的面外稳定以及抵抗纵向的剪切力。
7.根据权利要求1所述的一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：所述吊车梁型钢（10)采用蜂窝型工字钢，用于预制混凝土条(12)及现浇混凝土连接件(13)，预制混凝土条（12）及现浇混凝土连接件（13）均采用超高性能混凝土，在预制混凝土条（12）内有预应力筋（11），它可采用预应力钢绞线或者预应力钢筋，并采用先张法随预制混凝土条12一起进行施工。
8.根据权利要求1所述的一种装配式混合结构单层厂房，其特征在于：所述中柱下柱柱肢（6）由柱肢型钢（15）及柱肢混凝土（14）组成，柱肢混凝土（14）采用超高性能混凝土，柱肢型钢（15）采用蜂窝型工字钢，前后柱肢混凝土（14）与柱肢型钢（15）的工字槽固定，使前后柱肢混凝土（14）在上部吊车荷载直接作用下到工字槽内，传力路径简单明确；在左右中柱下柱柱肢（6）之间通过缀条（7）连接，在工字钢翼缘的外侧焊接有连接板（8），缀条（7）是直接焊接在连接板（8）上。
9.一种装配式混合结构单层厂房施工方法，其特征是：至少包括如下步骤：
步骤1，所有构件均在钢结构加工厂进行制作，其中蜂窝型钢-混组合柱先对上柱、下柱及牛腿进行加工制作并将各部分进行焊接，然后将加工好的蜂窝型钢柱侧放并进行钢筋的定位及绑扎，最后浇筑混凝土；对于格构式钢-混组合柱，先进行下柱柱肢的施工，施工方法同蜂窝型钢-混组合柱，然后对上柱、肩梁、缀条及连接板进行加工，加工完成后将各部分定位并进行焊接；对于吊车梁，采用两阶段预制蜂窝型钢预应力混凝土组合梁， 混凝土条为第一阶段预制，中间连接件为第二阶段预制，预应力是在第一阶段预制过程中植入，采用先张法施工，施工完成后切割掉梁端多余部分预应力筋；
第二阶段是将型钢、第一阶段的预制混凝土条定位并固定，在蜂窝型孔中安放钢筋笼，然后浇筑超高性能混凝土，最后放入养护室中进行蒸汽养护；
步骤2，将加工好的构件运往施工现场；
步骤3，在施工现场，将型钢混凝土构件进行定位并固定。
10.根据权利要求9所述的一种装配式混合结构单层厂房施工方法，其特征是：所述的步骤3具体包括：由前后边柱上柱型钢（1）和边柱下柱型钢（2）上下连接构成厂房的两侧柱体，由中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6）上下连接构构成厂房的中间柱体，后边柱上柱型钢（1）和边柱下柱型钢（2）及中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6）垂直固定在混凝土基础上，后边柱上柱型钢（1）和中柱上柱型钢（5）顶部由连接板（8）跨接连接；后边柱上柱型钢（1）和边柱下柱型钢（2）及中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6）采用上下高度可调结构，使连接板（8）到混凝土基础面高度到设计高度；前后边柱上柱型钢（1）和边柱下柱型钢（2）及中柱上柱型钢（5）和中柱下柱柱肢（6）之间通过腹板开孔的肩梁（9）连接，使前后跨度可调。
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