CN117627172A - 一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系及施工方法，该体系包括：水平布置的冷弯型钢框架体系；竖向布置的轻钢龙骨复合式剪力墙体系；连接所述冷弯槽形钢梁和冷弯钢框架柱的连接节点，其包括竖向十字交叉或X形交叉的中间钢板以及固定在所述中间钢板上下两端的上端板和下端板，且所述冷弯槽形钢梁的腹板与连接节点的中间钢板铰接。与现有技术相比，本发明构造冷弯型钢框架‑轻钢龙骨复合式剪力墙结构体系，实现抗侧与承重分离，同时具有分层装配的属性，极大地便利了构件的生产、加工和运输。

Description

一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系及施工方法

技术领域

本发明涉及装配式建筑领域，尤其是涉及一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系及施工方法。

背景技术

近年来，国家与地方政府密集发文，大力推进建筑产业现代化和装配式建筑，大力推进新型建筑工业化。通过以工业化发展成就为基础，通过精益化、智能化生产施工，全面提升工程质量性能和品质，达到高效益、高质量、低消耗、低排放的发展目标。而冷弯型钢及其结构体系具有轻质高强、截面效率高、施工周期短、抗震性能好、环境污染小和可回收利用等优点，是天然的绿色装配式建材和体系，契合行业发展的大趋势和方向。在此背景下，需要提出一种具备高装配性、高承载效率和高性能的适用于冷弯型钢的结构体系，以推动冷弯型钢结构向多高层建筑中的应用，推动冷弯型钢产业的工业化发展进程。

中国专利CN113931312B公开了一种重力与侧力分离的装配式消能结构体系，结构体系包括装配式剪力墙、框架柱、主次梁、金属阻尼器和支撑。通过梁端节点铰接实现重力系统和侧力系统的分离，金属阻尼器多遇地震作用下不屈服，与支撑一起为结构提供额外的抗侧刚度，也承担一部分侧向荷载，在设防地震作用下发生屈服，耗散地震能量。但是该发明的结构体系的楼板与结构梁的连接方式未进行详细介绍，并且楼板制作方式为在混凝土预制板上浇筑混凝土，会带来现场湿作业；结构柱为通长设计，需要进行现场高空焊接作业；未对剪力墙的连接提出创新性构造，以适应重力系统和侧力系统的分离，剪力墙势必会分担结构的部分重力荷载，与重力与侧力分离理念不符。

中国专利CN112942571B公开了一种框架柱、框架节点及全螺栓装配式冷成型钢框架结构体系，其中框架柱包括两块直边带波槽钢板和两块卷边带波槽钢板，框架节点包括框架柱和连接在框架柱上的框架梁。在现场全螺栓连接，安装精度高，无焊接变形，而且多肢组合的构件可以单肢叠合运输，大大提高运输效率。但该发明由于采用了较多的分散构件，对构件的加工精度以及施工安装的精度要求较高；仅说明楼板采用蒸压轻质加气混凝土板，未阐述楼板体系的生产安装方法和连接构造；仅采用框架抗侧，难满足多层及高层结构的抗震要求。

中国专利CN216787648U公开了一种装配式钢结构建筑用波纹柱-钢板墙组合体系，包括钢板柱和钢板墙，混凝土现浇在空心钢板内部。体系结构简单、受力合理、造价低廉、抗震效果好，并且通过改变钢板厚度或增大钢板柱横截面尺寸、柱内现浇混凝土措施可分别满足和适用于低层、多层、小高层及高层住宅建筑的需要。但是该发明要在现场向钢板柱内浇筑混凝土，带来较大现场湿作业量；并且钢板墙侧边需现场焊接在钢板柱的表面，带来较大现场焊接作业量。

中国专利CN114232843B公开了一种全装配式建筑及其施工方法，建筑包括剪力墙体系、非剪力墙体系和梁板体系；剪力墙体系由钢框-钢板混凝土一体化预制的剪力墙模块通过高强度紧固件连接而成；非剪力墙体系由钢框-保温隔声墙板一体化预制的非剪力墙模块通过高强度紧固件连接而成；梁板体系由钢梁-钢筋混凝土楼板一体化预制的钢梁楼板模块通过高强度紧固件连接而成。但该结构体系的节点与柱一体化制造，针对不同柱截面形式需特殊定制设计和加工；上下墙板安装后还涉及到浇筑等湿作业；且该结构体系属于传统的框架-剪力墙结构，二者共同抵抗地震，需要根据所分配到的地震荷载的大小分别对二者进行设计，较为繁琐。

中国专利CN217001131U公开了一种用于分层装配式钢结构刚度可调整的梁-柱节点连接构造，其包括：上、下钢柱，其对接端端部焊接有法兰板；连接节点，包括两块钢板交叉，形成十字形或X形截面，且，十字形或X形的上下端焊接有上、下法兰板，钢板及上、下法兰板的至少一侧端分别向外延伸形成腹板连接部、上、下连接部；上、下钢柱的对接端端部的法兰板分别连接上、下法兰板；钢梁，其上下翼缘及钢梁腹板分别连接连接节点的上、下连接部及腹板连接部。该梁-柱节点连接构造通过钢梁与钢框架连接，为半刚性连接，若用于连接冷弯型钢框架体系和轻钢龙骨复合式剪力墙体系，无法实现抗侧与承重分离的目的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系及施工方法，构造冷弯型钢框架-轻钢龙骨复合式剪力墙结构体系，实现抗侧与承重分离，同时具有分层装配的属性，极大地便利了构件的生产、加工和运输。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

在一方面，本发明提供一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，包括：

冷弯型钢框架体系，其包括多层水平布置的若干装配式一体化混凝土楼板，连接并支撑装配式一体化混凝土楼板的冷弯钢框架柱，其中所述装配式一体化混凝土楼板包括四个呈矩形的冷弯槽形钢梁、浇筑在内部的混凝土楼板；

竖向布置的轻钢龙骨复合式剪力墙体系，其包括轻钢龙骨复合式剪力墙，且连接在两根平行的冷弯槽形钢梁之间；

连接所述冷弯槽形钢梁和冷弯钢框架柱的连接节点，其包括竖向十字交叉或X形交叉的中间钢板以及固定在所述中间钢板上下两端的上端板和下端板，且所述冷弯槽形钢梁的腹板与连接节点的中间钢板铰接，实现所述冷弯型钢框架体系承担纵向荷载，所述轻钢龙骨复合式剪力墙体系承担侧向荷载。

在钢结构中，梁与柱的连接通常采用刚性连接、半刚性连接、铰接连接，刚性连接从理论上来说，承受弯矩和剪力的能力应该不低于梁的承载能力，亦即不低于梁的塑性铰弯矩和腹板全塑性剪力，对于铰接连接则只要求其抗剪能力，半刚性连接介于刚性和柔性连接之间，必须具有一定的抗弯能力。对于工字型构件，翼缘主要受弯，腹板主要受剪。在钢结构框架的传统分析与设计中，为简化分析设计过程，梁柱连接被认作理想的铰接连接或完全的刚性连接，并且认为：连接对转动约束达到理想刚性连接的90％以上，可视为刚性连接；在外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接连接的80％以上的连接视为铰接连接。采用理想铰接连接的假定，将意味着梁与柱之间没有弯矩的传递，就转动而论，用铰连在一起的梁和柱将相互独立地转动。能抵抗弯矩作用的柱脚称为刚性连接柱脚，相反不能抵抗弯矩作用的柱脚称为铰接连接柱脚，刚性连接与铰接连接的区别在于是否能传递弯矩，从实际上看，如果锚栓在翼缘的外侧，就是刚性连接，而且一般不少于四个，如果在翼缘内侧，就是铰接连接，一般为两个或四个。因此所述冷弯槽形钢梁的腹板与连接节点的中间钢板连接，可被认为是铰接连接。

进一步地，所述连接节点为分层装配式节点，所述连接节点的中间钢板与所述冷弯槽形钢梁的腹板铰接连接，连接节点的中间钢板是十字形或X形截面，较相同面积的框架柱截面具有更弱的抗弯模量，与所述冷弯钢框架柱刚接，从而形成了柱-节点弱连接、梁-节点铰接连接，从而使得冷弯型钢框架体系实际为铰接框架，具有较弱的层间刚度和较强的变形能力，横向荷载绝大部分由轻钢龙骨复合式剪力墙体系承担。

进一步地，所述四个呈矩形的冷弯槽形钢梁和浇筑在内部的混凝土楼板组成装配式一体化混凝土楼板。

进一步地，所述混凝土楼板的高度低于所述冷弯槽形钢梁的梁高，且所述混凝土楼板位于所述冷弯槽形钢梁的上翼缘。

进一步地，所述装配式一体化混凝土楼板还包括：

若干固定在所述冷弯槽形钢梁的下翼缘和腹板位置的承台；

垂直固定在所述承台的台面上的若干抗剪栓钉；

位于所述冷弯槽形钢梁的腹板内侧的加劲肋；

若干两端分别固定在两个平行的承台的台面上或平行的冷弯槽形钢梁的腹板侧的钢筋。

更进一步地，所述承台为T形承台。

进一步地，所述冷弯钢框架柱上截面和/或下截面固定有与所述连接节点的上端板和下端板配合连接的端板。

进一步地，所述冷弯钢框架柱包括冷弯型钢方形管、冷弯型圆钢管、冷弯型H型钢，可采用任意截面，具有更大的灵活性。

进一步地，所述轻钢龙骨复合式剪力墙为平钢板覆面板、波纹钢板覆面板、框架式龙骨骨架、桁架式龙骨骨架、单侧覆面和双侧覆面中的一种或多种。所述轻钢龙骨复合式剪力墙为市场已有的成熟标准化产品，内部具有冷弯薄壁构件，易产生局部屈曲和畸变屈曲，轴向荷载的承载效率低，而其依靠覆面板的“蒙皮效应”具有很高的抗侧效率。可以根据不同需求选择尺寸、构造和材料，主要选择依据为设计层间剪力的大小。其余仅需隔断的地方可采用普通轻钢龙骨隔墙，仅起到隔断和维护的作用，不起到抗剪的作用。所述轻钢龙骨复合式剪力墙同样可充当围护结构。所述轻钢龙骨复合式剪力墙均采用工厂化生产加工的方式，可采用装修、功能一体化墙体，安装完墙体即完成一部分装饰装修工作，这也是所述轻钢龙骨复合式剪力墙产品的优势。

进一步地，所述轻钢龙骨复合式剪力墙四角具有较大集中力位置设置有抗拔件，以更加可靠地传递集中力。所述轻钢龙骨复合式剪力墙上下具有导梁，用于与所述冷弯槽形钢梁连接。

进一步地，该分层装配式结构体系各部件之间通过螺栓组连接，采用全螺栓连接的方式。

更进一步地，两个所述装配式一体化混凝土楼板之间通过若干第一螺栓拼接呈H形钢梁，所述第一螺栓垂直所述冷弯槽形钢梁的腹板，且两个所述冷弯槽形钢梁之间设有垫片。

更进一步地，所述装配式一体化混凝土楼板边缘单独设置所述冷弯槽形钢梁，与所述装配式一体化混凝土楼板的冷弯槽形钢梁通过若干第一螺栓拼接呈H形钢梁；

更进一步地，所述冷弯槽形钢梁的腹板与所述连接节点的中间钢板通过若干第二螺栓连接。

更进一步地，所述冷弯槽形钢梁的上翼缘和下翼缘与所述轻钢龙骨复合式剪力墙的导梁通过若干第三螺栓连接。

更进一步地，所述轻钢龙骨复合式剪力墙与所述抗拔件通过若干第四螺栓连接。

更进一步地，所述冷弯钢框架柱与所述连接节点的上端板和下端板通过若干第五螺栓连接。

在另一方面，本发明提供一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：在所述冷弯槽形钢梁内浇筑混凝土楼板，得到装配式一体化混凝土楼板；

A2：将底层的冷弯钢框架柱安装至柱脚基础，安装第一层的连接节点；

A3：安装装配式一体化混凝土楼板边缘单独设置的冷弯槽形钢梁，安装第一层的装配式一体化混凝土楼板，完成第一层安装；

A4：在第一层的连接节点上安装第二层的冷弯钢框架柱、连接节点、一体化混凝土楼板边缘单独设置的冷弯槽形钢梁、装配式一体化混凝土楼板，完成第二层安装；

A5：重复步骤A4的过程，至所述冷弯型钢框架体系安装完成；

A6：在两层冷弯槽形钢梁之间安装所述轻钢龙骨复合式剪力墙，所述分层装配式结构体系施工完成。

进一步地，所述装配式一体化混凝土楼板的具体制备过程为：

B1：在所述冷弯槽形钢梁的相应位置焊接承台、抗剪栓钉、加劲肋，并在所述冷弯槽形钢梁的相应进行钻孔，得到可供第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓通过的螺栓孔；

B2：将所述冷弯槽形钢梁固定；

B3：将钢筋焊接至承台的台面上或平行的冷弯槽形钢梁的腹板内侧，形成钢筋网，得到初步结构；

B4：将所述初步结构进行翻转倒置，固定所述冷弯槽形钢梁；

B5：在所述初步结构内浇筑混凝土，并使所述混凝土覆盖所述钢筋、承台的台面、抗剪栓钉，且厚度小于等于所述冷弯槽形钢梁的腹板高度，凝结硬化后得到混凝土楼板，施工完成，再次翻转倒置后即可用于结构建造。

浇筑时，四周的所述冷弯槽形钢梁充当所述混凝土楼板的侧向模板，省去了支模的步骤。所述混凝土楼板的厚度小于等于所述冷弯槽形钢梁的高度，安装和正常使用时将成型的混凝土楼板重新翻转倒置，从而实现所述混凝土楼板位于所述冷弯槽形钢梁上翼缘，所述混凝土楼板位于所述冷弯槽形钢梁梁高内，实现了在楼层净高相同的条件下降低层高、节约建筑空间的目的。同时所述冷弯槽形钢梁和所述混凝土楼板浇筑为一体的构造简化了现场安装的流程，安装楼板的同时也完成了所述冷弯槽形钢梁的安装，具有极高的装配式属性，并完全实现了干式安装。两块楼板通过腹板进行拼合连接，两个所述冷弯槽形钢梁即拼合而成一个H形钢梁。楼板边缘单独设置冷弯槽形钢梁，与混凝土楼板浇筑的冷弯槽形钢梁通过腹板进行拼合连接，拼合而成一个H形钢梁。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明通过连接节点结合冷弯型钢框架体系和轻钢龙骨复合式剪力墙体系，采用了抗侧与承重分离的设计理念，充分利用和发挥了两种体系的特点和优势，具有极高的体系承载效率。竖向荷载从混凝土楼板传递至冷弯槽形钢梁、再传递至连接节点、再传递至冷弯钢框架柱，不经过轻钢龙骨复合式剪力墙体系，全部由冷弯型钢框架体系承载。横向荷载承担时，由于冷弯槽形钢梁仅通过腹板与连接节点连接，属于典型的铰接连接；并且连接节点的中间钢板是十字形或X形截面，较相同面积的框架柱截面(管形或H形等截面)具有更弱的抗弯模量，从而形成了柱-节点弱连接、梁-节点铰接连接，从而使得冷弯型钢框架体系实际为铰接框架，具有较弱的层间刚度，横向荷载绝大部分由轻钢龙骨复合式剪力墙体系承担。二者各司其职，充分发挥了框架竖向承载能力强、墙体抗侧能力强的特点。框架柱可按只承受重力荷载设计，大大节省用钢量；墙体抗侧设计时则可以不考虑竖向荷载的不利影响，从而大大降低了设计复杂度，也有利于抗侧能力的充分发挥。

(2)从体系承载效率上来看，轻钢龙骨复合式剪力墙里的冷弯薄壁构件易产生局部屈曲和畸变屈曲，轴向荷载的承载效率低，而其依靠覆面板的“蒙皮效应”具有很高的抗侧效率；冷弯型钢框架体系由于为厚壁构件，受压稳定性较好，轴向荷载的承载效率高，而依靠截面抗弯的抗侧效率则不高。因此，“抗侧与承重分离”的设计理念充分利用和发挥了这两个体系的优势，让冷弯型钢框架体系承担竖向荷载，让轻钢龙骨复合式剪力墙体系承担侧向荷载，具有极佳的体系承载效率。

(3)本发明具有分层装配的属性，各构件按照楼层进行离散和设计，极大地便利了构件的生产、加工和运输。

(3)本发明中各构件可全部适用于标准化设计和工厂化生产，大大提高结构体系的建筑工业化程度。

(4)本发明安装和连接全部采用螺栓等干式连接，为全螺栓连接，具备极佳的安装效率，保证了结构施工现场的施工效率和绿色环保理念。

(5)本发明中装配式一体化混凝土楼板生产时通过装置将冷弯槽形钢梁固定至准确位置，浇筑时冷弯槽形钢梁充当混凝土楼板的侧向模板，省去了支模的步骤；冷弯槽形钢梁和混凝土楼板浇筑为一体，安装混凝土楼板的同时也完成了冷弯槽形钢梁梁的安装，两个冷弯槽形钢梁拼合即形成H形钢梁；该装配式一体化混凝土楼板的巧妙构造设计和浇筑过程创新，实现了混凝土楼板位于冷弯槽形钢梁高内，节约了建筑空间。

附图说明

图1为实施例1所示的抗侧与承重分离的分层装配式结构体系示意图；

图2为实施例1所示的冷弯型钢框架体系和连接节点连接分解图；

图3为实施例1所示的装配式一体化混凝土楼板的构造示意图；

图4为实施例1所示轻钢龙骨复合式剪力墙的结构示意图；

图5为实施例1所示的多块装配式一体化混凝土楼板的结构拼接示意图；

图6为实施例1所示的轻钢龙骨复合式剪力墙与冷弯槽形钢梁的结构连接示意图。

图中标记说明：

1-冷弯型钢框架体系，11-冷弯槽形钢梁，12-混凝土楼板，13-钢筋，14-承台，15-抗剪栓钉，16-加劲肋，17-冷弯钢框架柱，171-端板；

2-轻钢龙骨复合式剪力墙体系，21-轻钢龙骨复合式剪力墙，211-导梁，22-抗拔件；

3-连接节点，31-中间钢板，32-上端板，33-下端板；

4-螺栓组，41-第一螺栓，42-第二螺栓，43-第三螺栓，44-第四螺栓，45-第五螺栓，46-垫片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，参见图1，包括：

冷弯型钢框架体系1，其包括多层水平布置的若干装配式一体化混凝土楼板，连接并支撑装配式一体化混凝土楼板的冷弯钢框架柱17，其中所述装配式一体化混凝土楼板包括四个呈矩形的冷弯槽形钢梁11、浇筑在内部的混凝土楼板12；

竖向布置的轻钢龙骨复合式剪力墙体系2，其包括轻钢龙骨复合式剪力墙21，且连接在两根平行的冷弯槽形钢梁11之间；

连接所述冷弯槽形钢梁11和冷弯钢框架柱17的连接节点3，其包括竖向十字交叉中间钢板31以及固定在所述中间钢板31上下两端的上端板32和下端板33，且所述冷弯槽形钢梁11的腹板与连接节点3的中间钢板31铰接，实现所述冷弯型钢框架体系1承担纵向荷载，所述轻钢龙骨复合式剪力墙体系2承担侧向荷载。

在本实施例中，参见图2，所述连接节点3为分层装配式节点。所述连接节点3的中间钢板31与所述冷弯槽形钢梁11的腹板铰接连接，连接节点3的中间钢板31是十字形，较相同面积的框架柱截面管形或H形等截面具有更弱的抗弯模量，与所述冷弯钢框架柱17刚接，从而形成了柱-节点弱连接、梁-节点铰接连接，从而使得冷弯型钢框架体系1实际为铰接框架，具有较弱的层间刚度和较强的变形能力，横向荷载绝大部分由轻钢龙骨复合式剪力墙体系2承担。

在本实施例中，参见图3，所述四个呈矩形的冷弯槽形钢梁11和浇筑在内部的混凝土楼板12组成装配式一体化混凝土楼板。所述混凝土楼板12的高度低于所述冷弯槽形钢梁11的梁高，且所述混凝土楼板12位于所述冷弯槽形钢梁11的上翼缘。

在本实施例中，参见图3，所述装配式一体化混凝土楼板还包括：若干固定在所述冷弯槽形钢梁11的下翼缘和腹板位置的T形的承台14；

垂直固定在所述承台14的台面上的若干抗剪栓钉15；

位于所述冷弯槽形钢梁11的腹板内侧的加劲肋16；

若干两端分别固定在两个平行的承台14的台面上或平行的冷弯槽形钢梁11的腹板侧的钢筋13。

在本实施例中，所述冷弯钢框架柱17上截面和/或下截面固定有与所述连接节点3的上端板32和下端板33配合连接的端板171。所述冷弯钢框架柱17为冷弯型钢方形管。

在本实施例中，参见图4，所述轻钢龙骨复合式剪力墙21为平钢板覆面板和波纹钢板覆面板。所述轻钢龙骨复合式剪力墙21四角具有较大集中力位置设置有抗拔件22，以更加可靠地传递集中力。所述轻钢龙骨复合式剪力墙21上下具有导梁211，用于与所述冷弯槽形钢梁连接。

在本实施例中，该分层装配式结构体系各部件之间通过螺栓组4连接，采用全螺栓连接的方式。参见图5，两个所述装配式一体化混凝土楼板之间通过若干第一螺栓41拼接呈H形钢梁，所述第一螺栓41垂直所述冷弯槽形钢梁11的腹板，且两个所述冷弯槽形钢梁11之间设有垫片46；所述装配式一体化混凝土楼板边缘单独设置所述冷弯槽形钢梁11，与所述装配式一体化混凝土楼板的冷弯槽形钢梁11通过若干第一螺栓41拼接呈H形钢梁；所述冷弯槽形钢梁11的腹板与所述连接节点3的中间钢板31通过若干第二螺栓42连接。参见图6，所述冷弯槽形钢梁11的上翼缘和下翼缘与所述轻钢龙骨复合式剪力墙21的导梁211通过若干第三螺栓43连接。所述轻钢龙骨复合式剪力墙21与所述抗拔件22通过若干第四螺栓44连接。所述冷弯钢框架柱17与所述连接节点3的上端板32和下端板33通过若干第五螺栓45连接。

其中，各个构件的作用为：

冷弯型钢框架体系1：冷弯槽形钢梁11：装配式一体化混凝土楼板通过腹板进行拼合连接，两个所述冷弯槽形钢梁11即拼合而成一个H形钢梁，起到结构梁的作用，同时可作为混凝土浇筑时的侧模；装配式一体化混凝土楼板：承受和传递楼面的恒荷载和活荷载；混凝土楼板12：楼面板，承受竖向荷载；钢筋13：与混凝土形成钢筋混凝土；承台14：承担和传递混凝土板传递的竖向荷载；抗剪栓钉15：承受和传递楼面的剪力，并固定混凝土板；加劲肋16：在存在集中力的位置对所述冷弯槽形钢梁11起到加强作用；冷弯钢框架柱17：承受和传递竖向荷载。

轻钢龙骨复合式剪力墙体系2：轻钢龙骨复合式剪力墙21：作为主要的抗侧构件；抗拔件22：传递墙体四角因倾覆产生的竖向力。

连接节点3：用于连接所述冷弯钢框架柱17和冷弯槽形钢梁11，实现抗侧与承重分离的设计理念；中间钢板31：呈十字形截面，较相同面积的框架柱截面管形或H形等截面具有更弱的抗弯模量，从而形成了柱-节点弱连接、梁-节点铰接连接；上端板32：连接所述冷弯钢框架柱17下端板33；连接所述冷弯钢框架柱17。

螺栓组4：第一螺栓41：连接双拼冷弯槽形钢梁11的腹板；第二螺栓42：连接所述冷弯槽形钢梁11和连接节点3的中间钢板31；第三螺栓43：连接所述冷弯槽形钢梁11和轻钢龙骨复合式剪力墙21；第四螺栓44：连接所述抗拔件22和轻钢龙骨复合式剪力墙21；第五螺栓45：连接所述冷弯钢框架柱17和连接节点3；垫片46：填充垫紧双拼冷弯槽形钢梁11腹板间的空间。

在本实施例中，所述装配式一体化混凝土楼板，将所述冷弯槽形钢梁11和混凝土楼板12整体浇筑在一起。在所述装配式一体化混凝土楼板预制生产过程中，首先将所述混凝土楼板12四周的冷弯槽形钢梁11固定，将所述混凝土楼板12内的水平钢筋13焊接至T形承台14台面处，再将所述冷弯槽形钢梁11和钢筋13形成的初步结构进行翻转倒置；固定所述冷弯槽形钢梁11，按正常混凝土楼板浇筑程序浇筑混凝土。浇筑时，四周的所述冷弯槽形钢梁11充当所述混凝土楼板12的侧向模板，省去了支模的步骤；倒置浇筑同时控制混凝土厚度，使得所述混凝土楼板12厚度小于等于所述冷弯槽形钢梁11高度，安装和正常使用时将成型的装配式一体化混凝土楼板重新翻转倒置，从而实现所述混凝土楼板12位于所述冷弯槽形钢梁11上翼缘，所述混凝土楼板12位于所述冷弯槽形钢梁11梁高内，实现了在楼层净高相同的条件下降低层高、节约建筑空间的目的。同时所述冷弯槽形钢梁11和混凝土楼板12浇筑为一体的构造简化了现场安装的流程，安装所述混凝土楼板12的同时也完成了所述冷弯槽形钢梁11的安装，具有极高的装配式属性，并完全实现了干式安装。两块装配式一体化混凝土楼板通过腹板进行拼合连接，两个所述冷弯槽形钢梁11即拼合而成一个H形钢梁。所述混凝土楼板12边缘单独设置冷弯槽形钢梁11，与混凝土楼板12浇筑的冷弯槽形钢梁11通过腹板进行拼合连接，拼合而成一个H形钢梁。

在本实施例中，该抗侧与承重分离的分层装配式结构体系的施工方法，包括以下步骤：

A1：在所述冷弯槽形钢梁11内浇筑混凝土楼板12，得到装配式一体化混凝土楼板；

A2：将底层的冷弯钢框架柱17安装至柱脚基础，安装第一层的连接节点3；

A3：安装装配式一体化混凝土楼板边缘单独设置的冷弯槽形钢梁11，安装第一层的装配式一体化混凝土楼板，完成第一层安装；

A4：在第一层的连接节点3上安装第二层的冷弯钢框架柱17、连接节点3、一体化混凝土楼板边缘单独设置的冷弯槽形钢梁11、装配式一体化混凝土楼板，完成第二层安装；

A5：重复步骤A4的过程，至所述冷弯型钢框架体系1安装完成；

A6：在两层冷弯槽形钢梁11之间安装所述轻钢龙骨复合式剪力墙21，所述分层装配式结构体系施工完成。

安装时先将冷弯型钢框架体系1含楼板安装完毕，再安装轻钢龙骨复合式剪力墙21。竖向荷载从混凝土楼板12传递至冷弯槽形钢梁11、再传递至连接节点3、再传递至冷弯钢框架柱17，不经过轻钢龙骨复合式剪力墙体系2，全部由冷弯型钢框架体系1承载。横向荷载承担时，由于冷弯槽形钢梁11仅通过腹板与连接节点3连接，属于典型的铰接连接；并且连接节点3的中间钢板31是十字形截面，较相同面积的管形截面具有更弱的抗弯模量，从而形成了柱-节点弱连接、梁-节点铰接连接，从而使得冷弯型钢框架体系1实际为铰接框架，具有较弱的层间刚度，横向荷载绝大部分由轻钢龙骨复合式剪力墙体系2承担，最终实现了“抗侧与承重分离”的设计理念。从体系承载效率上来看，轻钢龙骨复合式剪力墙21里的冷弯薄壁构件易产生局部屈曲和畸变屈曲，轴向荷载的承载效率低，而其依靠覆面板的“蒙皮效应”具有很高的抗侧效率；冷弯型钢框架体系1由于为厚壁构件，受压稳定性较好，轴向荷载的承载效率高，而依靠截面抗弯的抗侧效率则不高。因此，“抗侧与承重分离”的设计理念充分利用和发挥了这两个体系的优势，让冷弯型钢框架体系1承担竖向荷载，让轻钢龙骨复合式剪力墙体系2承担侧向荷载，具有极佳的体系承载效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，其特征在于，包括：

冷弯型钢框架体系(1)，其包括多层水平布置的若干装配式一体化混凝土楼板，连接并支撑装配式一体化混凝土楼板的冷弯钢框架柱(17)，其中所述装配式一体化混凝土楼板包括四个呈矩形的冷弯槽形钢梁(11)、浇筑在内部的混凝土楼板(12)；

竖向布置的轻钢龙骨复合式剪力墙体系(2)，其包括轻钢龙骨复合式剪力墙(21)，且连接在两根平行的冷弯槽形钢梁(11)之间；

连接所述冷弯槽形钢梁(11)和冷弯钢框架柱(17)的连接节点(3)，其包括竖向十字交叉或X形交叉的中间钢板(31)以及固定在所述中间钢板(31)上下两端的上端板(32)和下端板(33)，且所述冷弯槽形钢梁(11)的腹板与连接节点(3)的中间钢板(31)铰接，实现所述冷弯型钢框架体系(1)承担纵向荷载，所述轻钢龙骨复合式剪力墙体系(2)承担侧向荷载。

2.根据权利要求1所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，其特征在于，所述混凝土楼板(12)的高度低于所述冷弯槽形钢梁(11)的梁高，且所述混凝土楼板(12)位于所述冷弯槽形钢梁(11)的上翼缘。

3.根据权利要求1所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，其特征在于，所述装配式一体化混凝土楼板还包括：

若干固定在所述冷弯槽形钢梁(11)的下翼缘和腹板位置的承台(14)；

垂直固定在所述承台(14)的台面上的若干抗剪栓钉(15)；

位于所述冷弯槽形钢梁(11)的腹板内侧的加劲肋(16)；

若干两端分别固定在两个平行的承台(14)的台面上或平行的冷弯槽形钢梁(11)的腹板侧的钢筋(13)。

4.根据权利要求3所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，其特征在于，所述承台(14)为T形承台。

5.根据权利要求1所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，其特征在于，所述冷弯钢框架柱(17)上截面和/或下截面固定有与所述连接节点(3)的上端板(32)和下端板(33)配合连接的端板(171)。

6.根据权利要求1所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，其特征在于，所述轻钢龙骨复合式剪力墙(21)为平钢板覆面板、波纹钢板覆面板、框架式龙骨骨架、桁架式龙骨骨架、单侧覆面和双侧覆面中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，其特征在于，所述轻钢龙骨复合式剪力墙(21)四角具有较大集中力位置设置有抗拔件(22)；所述轻钢龙骨复合式剪力墙(21)上下具有导梁(211)。

8.根据权利要求7所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系，其特征在于，该分层装配式结构体系各部件之间通过螺栓组(4)连接；

两个所述装配式一体化混凝土楼板之间通过若干第一螺栓(41)拼接呈H形钢梁，所述第一螺栓(41)垂直所述冷弯槽形钢梁(11)的腹板，且两个所述冷弯槽形钢梁(11)之间设有垫片(46)；所述装配式一体化混凝土楼板边缘单独设置所述冷弯槽形钢梁(11)，与所述装配式一体化混凝土楼板的冷弯槽形钢梁(11)通过若干第一螺栓(41)拼接呈H形钢梁；

所述冷弯槽形钢梁(11)的腹板与所述连接节点(3)的中间钢板(31)通过若干第二螺栓(42)连接；

所述冷弯槽形钢梁(11)的上翼缘和下翼缘与所述轻钢龙骨复合式剪力墙(21)的导梁(211)通过若干第三螺栓(43)连接；

所述轻钢龙骨复合式剪力墙(21)与所述抗拔件(22)通过若干第四螺栓(44)连接；

所述冷弯钢框架柱(17)与所述连接节点(3)的上端板(32)和下端板(33)通过若干第五螺栓(45)连接。

9.一种如权利要求1～8任一所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：在所述冷弯槽形钢梁(11)内浇筑混凝土楼板(12)，得到装配式一体化混凝土楼板；

A2：将底层的冷弯钢框架柱(17)安装至柱脚基础，安装第一层的连接节点(3)；

A3：安装装配式一体化混凝土楼板边缘单独设置的冷弯槽形钢梁(11)，安装第一层的装配式一体化混凝土楼板，完成第一层安装；

A4：在第一层的连接节点(3)上安装第二层的冷弯钢框架柱(17)、连接节点(3)、一体化混凝土楼板边缘单独设置的冷弯槽形钢梁(11)、装配式一体化混凝土楼板，完成第二层安装；

A5：重复步骤A4的过程，至所述冷弯型钢框架体系(1)安装完成；

A6：在两层冷弯槽形钢梁(11)之间安装所述轻钢龙骨复合式剪力墙(21)，所述分层装配式结构体系施工完成。

10.根据权利要求9所述的一种抗侧与承重分离的分层装配式结构体系的施工方法，其特征在于，所述装配式一体化混凝土楼板的具体制备过程为：

B1：在所述冷弯槽形钢梁(11)的相应位置焊接承台(14)、抗剪栓钉(15)、加劲肋(16)，并在所述冷弯槽形钢梁(11)的相应进行钻孔，得到可供第一螺栓(41)、第二螺栓(42)、第三螺栓(43)通过的螺栓孔；

B2：固定所述冷弯槽形钢梁(11)；

B3：将钢筋(13)焊接至承台(14)的台面上或平行的冷弯槽形钢梁(11)的腹板内侧，形成钢筋网，得到初步结构；

B4：将所述初步结构进行翻转倒置，将所述冷弯槽形钢梁(11)固定；

B5：在所述初步结构内浇筑混凝土，并使所述混凝土覆盖所述钢筋(13)、承台(14)的台面、抗剪栓钉(15)，且厚度小于等于所述冷弯槽形钢梁(11)的腹板高度，凝结硬化后得到混凝土楼板(2)，施工完成，再次翻转倒置后即可用于结构建造。