CN114704127A - 胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，包括防火涂装的钢框架、胶合木框架单元、钢筋桁架楼承板和木楼板，钢框架位于整个体系的中部，并将胶合木框架单元分隔成多个独立的部分，各部分的所述胶合木框架单元由钢框架水平固定连接，每一层钢框架内铺设所述钢筋桁架楼承板，每一层胶合木框单元内密铺所述木楼板。与现有技术相比，本发明将钢框架和胶合木框架单元水平混合，共同组成抗侧力体系，位于结构中部的钢框架显著提高了结构的刚度，并起到了防火隔离带的作用，大大增加了木结构的防火安全性，使木结构能够更适应多高层建筑。

Description

胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系及其施工方法
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系。
背景技术
木结构具有资源再生、绿色环保、保温隔热、轻质美观等优点，而且工厂化生产、现场拼装，适合发展为装配式建筑。木结构建筑的科学合理应用，可发挥木材作为可再生资源的最大利用价值，对于实现“全球碳达峰与碳中和”以及净零碳排放战略意义重大。
当前，国内已经建造完成一批代表性的现代木结构建筑，但多为 1-3层的多层木结构或大跨木结构屋顶。由于我国人口众多，在更高的建筑中采用木结构有迫切的需求，也是未来的主要发展方向。然而，将木结构运用于高层存在着许多困难，其中木结构的抗侧性能和抗火性能是其薄弱环节。尤其木结构构件本身都是可燃性材料，一旦发生火灾，火灾易迅速蔓延，往往短时间内即失去逃生空间，甚至造成燃烧面积扩大化，引起周围毗邻建筑着火，产生连带效应。与此同时，钢结构强度高、抗震性能好、也是工厂化生产，现场拼装，适合和木结构组成混合结构，而且钢结构防火技术成熟，防火涂装后钢框架梁柱构件的耐火极限能达到2-3小时，远远高于木结构梁柱构件1小时的耐火极限。
因此，基于木结构应用于多高层的市场需求，为克服木结构抗侧性能和抗火性能薄弱的问题，结合钢结构的特点和优势，本发明提出一种胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系。
发明内容
针对木结构抗侧性能和抗火性能薄弱的问题，本发明提出一种胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系。本发明不但可以提高结构的刚度，增加结构的抗侧性能，使钢框架和胶合木框架单元协同受力，同时钢框架将胶合木框架单元分隔成多个独立的部分，钢结构充当了各部分木结构之间的防火隔离带，可阻止木结构火灾时大面积延烧，为多高层木结构提供消防疏散的空间和时间，大大增加木结构的防火安全性，使木结构能够更适应多高层建筑。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
提供一种胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，包括防火涂装的钢框架、胶合木框架单元、钢筋桁架楼承板和木楼板，所述钢框架位于整个体系的中部，并将所述胶合木框架单元分隔成多个独立的部分，各部分的所述胶合木框架单元由所述钢框架水平固定连接，每一层所述钢框架内铺设所述钢筋桁架楼承板，每一层所述胶合木框单元内密铺所述木楼板。
在本发明提供的一种较佳实施例中，所述钢框架根据建筑形体和防火分区要求，平面布置为一字型、十字型、卄字型、丰字型、井字型中的任意一种形状。
在本发明提供的一种较佳实施例中，所述胶合木框架单元的支撑形式为单斜杆支撑、人字支撑、V形支撑中的任意一种或其的组合。
在本发明提供的一种较佳实施例中，所述胶合木框架单元通过连接组件一与钢框架相连，所述连接组件一包括一体式钢插板和螺栓，所述钢插板的一端焊接固定在所述钢框架的钢柱上，另一端插入所述胶合木框架单元的胶合木梁和胶合木支撑端部的预留槽内，并通过螺栓固定。
在本发明提供的一种较佳实施例中，所述木楼板通过连接组件二与钢筋桁架楼承板连接，所述连接组件二包括封边格栅、锚栓、螺栓和楼板连接件，所述封边格栅通过锚栓和螺栓分别与钢筋桁架楼板及所述钢框架的钢梁固定连接，所述木楼板通过所述楼板连接件铺设于所述封边格栅围成的安装区域。
在本发明提供的一种较佳实施例中，所述木楼板采用木格栅楼板或/和CLT楼板。
在本发明提供的一种较佳实施例中，所述楼板连接件包括U型连接件和L型连接件，所述木格栅楼板通过U型连接件及螺钉固定连接所述封边格栅，所述CLT楼板通过L型连接件及螺钉固定连接所述封边格栅。
在本发明提供的一种较佳实施例中，所述钢框架的相邻两钢梁之间、所述胶合木框架单元的相邻两胶合木梁之间以及胶合木梁与其相邻的钢梁之间还设有隅撑。
在本发明提供的一种较佳实施例中，所述隅撑与偏置45°的设于所述钢梁侧面的竖向加劲肋采用螺栓相连接，与设于所述胶合木梁侧面的“ト”型连接件采用螺栓相连接。
本发明还提供一种上述任一所述实施例中的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系的施工方法，包括如下步骤：
步骤一：完成场地的地基建设和基础建设；
步骤二：进行中部钢框架的搭建，所述钢框架与胶合木框架单元连接处的钢柱上预留连接组件一的钢插板；
步骤三：及时安装钢框架内的隅撑；
步骤四：逐层完成钢框架内的钢筋桁架楼承板铺设，所述钢筋桁架楼承板上预埋与木楼板连接用连接组件二的锚栓；
步骤五：对称逐层完成被钢框架分隔的胶合木框架单元的搭建，并每施工一层则用连接组件一与所述钢框架水平固定连接；
步骤六：及时安装胶合木框架单元内的隅撑；
步骤七：逐层完成胶合木框架单元内的木楼板的铺设，所述木楼板与钢筋桁架楼承板通过连接组件二连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明将钢框架和胶合木框架单元水平组合，两者协同受力，相比多高层纯木结构，结构刚度显著提高，抗侧性能显著增加；
(2)钢框架简单防火涂装后，耐火极限远远高于木结构，采用钢框架将胶合木框架单元分隔成多个独立的部分，可阻止木结构火灾时大面积延烧，为多高层木结构提供消防疏散的空间和时间，大大增加木结构的防火安全性；
(3)本发明采用了大量胶合木构件和钢结构构件，工厂化生产，现场装配施工，施工速度快且易于保证构件质量，提高工程品质；
(4)木材可资源再生，钢材可重复利用，因此本发明符合国家可持续发展战略，低碳、绿色、环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：
图1为本发明提供的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系的结构示意图；
图2为图1提供的结构体系的典型侧视图；
图3～图7为本发明提供的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系a、b、c、d、e5种不同结构的平面布置示意图；
图8为本发明提供的胶合木框架单元与钢框架连接示意图；
图9为本发明提供的木格栅楼板和钢筋桁架楼承板连接示意图；
图10为本发明提供的CLT楼板和钢筋桁架楼承板连接示意图；
图11为本发明提供的隅撑连接示意图。
图中：1、钢框架，2、胶合木框架单元，3、钢筋桁架楼承板，4、木楼板，5、隅撑，11、钢柱，12、钢梁，21、胶合木梁，22、胶合木支撑，41、木格栅楼板，42、CLT楼板，101、钢插板，102、螺栓， 103、封边格栅，104、锚栓，105、U型连接件，106、L型连接件， 107、竖向加劲肋，108、“ト”型连接件。
具体实施方式
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。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明提供一种胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，采用防火涂装的钢框架与胶合木框架单元相结合，建造完成的结构体系如附图1所示，其典型侧视图如附图2所示。
如图1、图2所示，该体系为多高层结构，设置于基础上，包括防火涂装的钢框架1、胶合木框架单元2、钢筋桁架楼承板3和木楼板4，所述钢框架1位于整个体系的中部，并将胶合木框架单元2分隔成多个独立的部分，各部分的所述胶合木框架单元2由所述钢框架1水平固定连接，使钢框架1和各部分的胶合木框架单元2在水平方向协同受力，每一层所述钢框架1内铺设所述钢筋桁架楼承板3，每一层所述胶合木框单元内密铺所述木楼板4。
优选的，本实施例中的防火涂装的钢框架1平面布置为十字型，如附图1和附图4所示，所述钢框架将胶合木框架单元2分隔成4部分。在其它实施例中，根据建筑形体和防火分区要求，所述钢框架1 的平面布置除本实施例采用的十字型外，还可采用如附图3所示的一字型、如附图5所示的卄字型、如附图6所示的丰字型、如附图7所示的井字型。上述布置中，钢框架1和胶合木框架单元2水平连接在一起协同受力。优选的，本实施例的胶合木框架单元2的支撑形式可为单斜杆支撑、人字支撑、V形支撑中的任意一种或其组合。本实施例所采用的混合结构抗侧性能显著增强，而且防火涂装的钢结构充当了各部分木结构之间的防火隔离带，可阻止木结构火灾时大面积延烧，为多高层木结构提供消防疏散的空间和时间，大大增加木结构的防火安全性。
优选的，如附图8所示，本实施例的胶合木框架单元2通过连接组件一与钢框架1相连，所述连接组件一包括一体式钢插板101和螺栓102，所述钢插板101的一端焊接固定在所述钢框架1的钢柱11 上，另一端插入所述胶合木框架单元2的胶合木梁21和胶合木支撑 22端部的预留槽内，并通过螺栓102固定。
优选的，如附图9和附图10所示，本实施例的所述木楼板4连接组件二与钢筋桁架楼承板3连接，所述连接组件二包括封边格栅 103、锚栓104、螺栓102和楼板连接件。所述封边格栅103通过锚栓104和螺栓102分别与钢筋桁架楼板3及所述钢框架1的钢梁12 固定连接，所述木楼板4通过所述楼板连接件铺设于所述封边格栅 (103)围成的安装区域。优选地，本实施例的所述木楼板4采用木格栅楼板41或/和CLT楼板42。具体的，所述木格栅楼板41与钢筋桁架楼承板3连接结构，如附图9所示，所述木格栅楼板41通过楼板连接件及螺钉固定连接所述封边格栅103，此时的所述楼板连接件采用U型连接件105；所述CLT楼板42与钢筋桁架楼承板3连接结构，如附图10所示，所述CLT楼板42通过楼板连接件及螺钉固定连接所述封边格栅103，此时的所述楼板连接件采用L型连接件 106。
实施例二
在实施例一的基础上，如附图1和附图11所示，本实施例所述钢框架1的相邻两钢梁12之间、所述胶合木框架单元2的相邻两胶合木梁21之间以及胶合木梁21与其相邻的钢梁12之间还设有隅撑 5，本实施例在钢筋桁架楼承板3和木楼板4构成的混合楼盖平面内设置隅撑5增加体系的整体性。具体的，如附图11所示，所述隅撑 5与偏置45°的设于所述钢梁12侧面的竖向加劲肋107采用螺栓102 相连接，与设于所述胶合木梁21侧面的“ト”型连接件108采用螺栓102相连接。
实施例三
在实施例一或实施例二的基础上，本实施例提供一种胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：完成场地的地基建设和基础建设；
步骤二：进行中部钢框架1的搭建，所述钢框架1与胶合木框架单元2连接处的钢柱11上预留连接组件一的钢插板101；
步骤三：及时安装钢框架1内的隅撑5；
步骤四：逐层完成钢框架1内的钢筋桁架楼承板3铺设，所述钢筋桁架楼承板3上预埋与木楼板4连接用连接组件二的锚栓104；
步骤五：对称逐层完成被钢框架1分隔的胶合木框架单元2的搭建，并每施工一层则用连接组件一与所述钢框架1水平固定连接；
步骤六：及时安装胶合木框架单元2内的隅撑5；
步骤七：逐层完成胶合木框架单元2内的木楼板4的铺设，所述木楼板4与钢筋桁架楼承板3通过连接组件二连接。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依靠本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，包括防火涂装的钢框架(1)、胶合木框架单元(2)、钢筋桁架楼承板(3)和木楼板(4)，所述钢框架(1)位于整个体系的中部，并将所述胶合木框架单元(2)分隔成多个独立的部分，各部分的所述胶合木框架单元(2)由所述钢框架(1)水平固定连接，每一层所述钢框架(1)内铺设所述钢筋桁架楼承板(3)，每一层所述胶合木框单元内密铺所述木楼板(4)。
2.根据权利要求1所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，所述钢框架(1)根据建筑形体和防火分区要求，平面布置为一字型、十字型、卄字型、丰字型、井字型中的任意一种形状。
3.根据权利要求1所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，所述胶合木框架单元(2)的支撑形式为单斜杆支撑、人字支撑、V形支撑中的任意一种或其的组合。
4.根据权利要求1所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，所述胶合木框架单元(2)通过连接组件一与钢框架(1)相连，所述连接组件一包括一体式钢插板(101)和螺栓(102)，所述钢插板(101)的一端焊接固定在所述钢框架(1)的钢柱(11)上，另一端插入所述胶合木框架单元(2)的胶合木梁(21)和胶合木支撑(22)端部的预留槽内，并通过螺栓(102)固定。
5.根据权利要求1所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，所述木楼板(4)通过连接组件二与钢筋桁架楼承板(3)连接，所述连接组件二包括封边格栅(103)、锚栓(104)、螺栓(102)和楼板连接件，所述封边格栅(103)通过锚栓(104)和螺栓(102)分别与钢筋桁架楼板(3)及所述钢框架(1)的钢梁(12)固定连接，所述木楼板(4)通过所述楼板连接件铺设于所述封边格栅(103)围成的安装区域。
6.根据权利要求5所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，所述木楼板(4)采用木格栅楼板(41)或/和CLT楼板(42)。
7.根据权利要求6所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，所述楼板连接件包括U型连接件(105)和L型连接件(106)，所述木格栅楼板(41)通过U型连接件(105)及螺钉固定连接所述封边格栅(103)，所述CLT楼板(42)通过L型连接件(106)及螺钉固定连接所述封边格栅(103)。
8.根据权利要求1所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，所述钢框架(1)的相邻两钢梁(12)之间、所述胶合木框架单元(2)的相邻两胶合木梁(21)之间以及胶合木梁(21)与其相邻的钢梁(12)之间还设有隅撑(5)。
9.根据权利要求1～8任一所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系，其特征在于，所述隅撑(5)与偏置45°的设于所述钢梁(12)侧面的竖向加劲肋(107)采用螺栓(102)相连接，与设于所述胶合木梁(21)侧面的“ト”型连接件(108)采用螺栓(102)相连接。
10.一种如权利要求9所述的胶合木框架支撑—钢框架混合抗侧力体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：完成场地的地基建设和基础建设；
步骤二：进行中部钢框架(1)的搭建，所述钢框架(1)与胶合木框架单元(2)连接处的钢柱(11)上预留连接组件一的钢插板(101)；
步骤三：及时安装钢框架(1)内的隅撑(5)；
步骤四：逐层完成钢框架(1)内的钢筋桁架楼承板(3)铺设，所述钢筋桁架楼承板(3)上预埋与木楼板(4)连接用连接组件二的锚栓(104)；
步骤五：对称逐层完成被钢框架(1)分隔的胶合木框架单元(2)的搭建，并每施工一层则用连接组件一与所述钢框架(1)水平固定连接；
步骤六：及时安装胶合木框架单元(2)内的隅撑(5)；
步骤七：逐层完成胶合木框架单元(2)内的木楼板(4)的铺设，所述木楼板(4)与钢筋桁架楼承板(3)通过连接组件二连接。
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