CN118933162B - 一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构 - Google Patents

一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构

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Abstract

本发明公开了一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，由模块结构拼装而成，模块结构包括子立柱、子横梁、承重单元和预制单元；子立柱上设置连接部，横向相邻模块结构的子立柱通过连接部连为一体，共同组成柱框架，柱框架内浇筑混凝土；子横梁两端分别与两子立柱固连，横向相邻模块结构的子横梁共同组成梁框架，梁框架内浇筑混凝土；承重单元分别与子立柱、子横梁连接，横向相邻的模块结构的承重单元之间填充现浇混凝土；预制单元分别与承重单元、子横梁连接。本发明采用钢结构、预制构件和现浇混凝土结合，降低模块结构的重量，通过现浇混凝土和配筋增强模块结构之间的连接强度，提高建筑一体性，实现混凝土结构和钢结构的结合。

Description

一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构
技术领域
本发明属于模块化建筑技术领域，特别涉及一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构。
背景技术
箱式模块建筑属于装配式建筑的一种，其具有预制程度高，建筑现场工作量小和项目工期短等特点。随着装配式钢结构建筑的制造技术日趋成熟，人们对装配式钢结构建筑提出了如更高的预装程度，更大的室内空间和更强的建筑抗震能力等要求。其中，对于箱式模块建筑，具有强度足够、结构紧凑和操作空间合理等特点的建筑模块连接结构显得尤其重要。但是，由于目前建筑模块连接结构的技术限制，很难达到建筑模块之间所需要的连接强度。
现有的模块建筑包括装配式钢结构模块和混凝土模块，装配式钢结构模块通常采用螺栓连接或插接方式进行连接，在极端环境（地震、台风）下难以满足建筑强度要求，且相较于混凝土结构，钢结构模块建筑的强度较低，使用寿命较短；混凝土模块之间通常采用湿法连接，即在相邻模块之间浇筑混凝土实现连接，但是混凝土模块整体质量较大，吊装困难，另外建筑中无横梁、立柱等构件，以模块自身的承载力作为支撑，建筑强度仍然低于传统的建筑结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，以解决上述背景技术中现有的模块建筑连接强度低、使用寿命短、现场吊装困难、难以满足极端环境下的建筑强度要求的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，由模块结构拼装而成，所述模块结构包括子立柱、子横梁、承重单元和预制单元；所述子立柱竖向间隔设置，其上设置连接部，横向相邻模块结构的子立柱通过连接部连为一体，共同组成柱框架，所述柱框架内浇筑混凝土，形成建筑结构的立柱；所述子横梁沿模块结构的顶底两面边缘设置，其两端分别与两子立柱固连，横向相邻模块结构的子横梁共同组成梁框架，所述梁框架内浇筑混凝土，形成建筑结构的横梁；所述承重单元分别与子立柱、子横梁连接，横向相邻的模块结构的承重单元之间填充现浇混凝土，形成建筑结构的承重墙；所述预制单元至少设置在模块结构的一个侧面，且分别与承重单元、子横梁连接，横向相邻模块结构的预制单元共同组成预制构件。
进一步地，所述承重单元包括侧板和突出部；所述侧板对应承重墙设置，并分别与子立柱、子横梁连接；所述突出部设置在侧板朝向模块结构外侧的表面。
进一步地，所述子立柱为角钢结构，所述角钢结构的阴角朝向模块结构外部；所述子立柱表面焊接搭接钢筋。
进一步地，横向相邻的模块结构的承重单元之间设置横筋和纵筋；所述横筋与子立柱上的搭接钢筋连接；所述纵筋与纵向相邻的纵筋相连。
进一步地，所述柱框架内部设置柱内竖筋，所述柱内竖筋与纵向相邻的柱内竖筋通过附加筋相连。
进一步地，所述连接部为间隔设置的连接板，所述连接板通过螺栓连接。
进一步地，还包括顶板和底板；所述模块结构包括顶板单元和底板单元；所述顶板单元为钢筋桁架楼承板；所述底板单元为钢筋混凝土层，其内部间隔设置地面龙骨。
进一步地，所述预制构件为组合轻质墙；所述预制单元分为子单元和母单元；横向相邻的模块结构分别安装子单元和母单元。
进一步地，所述组合轻质墙为轻钢龙骨墙，所述子单元为装饰板；所述母单元包括装饰板和龙骨架，所述子单元和母单元拼合形成轻钢龙骨墙。
进一步地，所述组合轻质墙为轻钢龙骨墙，所述母单元为轻钢龙骨墙；所述子单元为预留安装口，所述母单元嵌入子单元的预留安装口内。本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，采用钢结构、预制构件和现浇混凝土结合，降低模块结构的重量，通过现浇混凝土和配筋增强模块结构之间的连接强度，提高建筑一体性，实现混凝土结构和钢结构的结合，延长建筑使用寿命。
2、本发明提供的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，模块结构上设置子立柱和子横梁，子立柱和子横梁拼接，并浇筑混凝土，分别形成建筑结构的立柱和横梁，使模块建筑获得混凝土建筑同等的连接强度和承载能力，且安装简便，施工效率较高。
3、本发明提供的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，预制构件采用轻钢龙骨墙，能够减少现场混凝土浇筑量，降低吊装重量，提升施工速度。
4、本发明提供的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，模块结构上设置子立柱和子横梁，提高模块结构的自身承载力，便于其吊装运输。
附图说明
图1为本发明涉及的同一层的模块结构的拼接示意图；
图2为本发明涉及的模块结构的示意图；
图3为本发明涉及的立柱位置的平面示意图；
图4为本发明图1中的A-A处剖面图；
图5为本发明图1中的B-B处剖面图。
图中：1-子立柱、2-子横梁、3-承重单元、4-预制单元、5-顶板、6-底板。
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1-5所示，本发明提供的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，由若干模块结构拼装而成，模块结构包括子立柱1、子横梁2、承载单元3、预制单元4、顶板单元和底板单元；子立柱1竖向间隔设置，横向相邻模块结构的子立柱1共同组成柱框架，柱框架内浇筑混凝土，柱框架与现浇混凝土共同组成建筑结构的立柱，不同层间的立柱通过现浇混凝土连为一体；子横梁2沿模块结构的顶底两面边缘设置，其两端分别与两子立柱1固连，横向相邻模块结构的子横梁2共同组成梁框架，梁框架内浇筑混凝土，梁框架与现浇混凝土共同组成建筑结构的横梁，同一层的横梁通过现浇混凝土连为一体；承重单元3分别与子立柱1、子横梁2连接，横向相邻的模块结构的承重单元3之间填充现浇混凝土，承重单元3和现浇混凝土共同组成建筑结构的承重墙；预制单元4至少设置在模块结构的一个侧面，且分别与承重单元3、子横梁2连接，横向相邻模块结构的预制单元4共同组成预制构件；顶板5单元和底板6单元分别设置在模块结构的顶部和底部。
模块结构为矩形结构。子立柱1和子横梁2共同组成矩形框架，子立柱1设置在矩形结构的竖边位置，子横梁2设置在矩形结构的横边位置。
位于建筑结构内部的柱框架截面近似为闭合图形；位于建筑结构边缘的主框架截面可以为闭合图形，也可以为开口图形。
子立柱1为角钢结构。子立柱1角钢的阴角朝向模块结构外部，位于两墙交汇位置的柱框架包括一根子立柱1；位于三墙交汇位置的柱框架包括两根子立柱1；位于四墙交汇位置的柱框架包括四根子立柱1，且其柱框架的截面近似为矩形。子立柱1阴角侧面自上而下间隔设置加劲肋，增强子立柱1的结构强度。
作为一种优选方式，子立柱1上设置连接部，横向相邻的模块结构的子立柱1之间通过连接部连为一体，连接部为间隔设置的连接板，连接板通过螺栓连接；连接部也可以是间隔设置的钢筋，也可以是相互配合的插接结构。
子立柱1的截面还可以设置为弧形或锐角形、钝角形等
子横梁2为角钢或工字梁，当子横梁2为角钢时，其阴角朝向模块结构外部，梁框架包括两根子横梁2。
承重单元3包括侧板和突出部；侧板对应承重墙设置，并分别与子立柱1、子横梁2连接；突出部设置在侧板朝向模块结构外侧的表面上，横向相邻模块结构的承重单元3之间浇筑混凝土。侧板为水泥基板、石膏基板、金属板或其他内装用内饰板。突出部为钢筋或钢筋桁架，钢筋或钢筋桁架与侧板固连。横向相邻模块结构的承重单元3之间采用拉筋连接。
两承重单元3之间还设置横筋和纵筋，横筋与相邻的柱框架连接；纵筋与上下层模块结构的纵筋相连，增强模块结构之间的整体性。当纵筋数量不满足计算要求时，承重墙内部设置槽钢，槽钢将承重墙远离立柱1的外端封住，将两承重单元3进一步连接，增强其承载强度。
立柱1内部设置柱内竖筋，柱内竖筋与纵向相邻的柱内竖筋通过附加筋相连。子立柱1表面焊接搭接钢筋，搭接钢筋横向设置，且沿竖向均匀间隔布置，其间距满足计算和构造要求，子立柱1通过搭接钢筋与横筋连接。子立柱1表面焊接连筋，并通过加固筋与相邻子立柱1连接。
预制构件为组合轻质墙，优选为轻钢龙骨墙，轻钢龙骨墙内部可填充岩棉。预制构件至少设置在模块结构的一面。预制单元4分为子单元和母单元，子单元和母单元拼合形成轻钢龙骨墙；横向相邻的模块结构分别安装子单元和母单元，子单元和母单元连接，组成预制构件。
作为一种优选方式，子单元为装饰板，母单元包括装饰板和龙骨架。
作为一种优选方式，母单元为轻钢龙骨墙，包括龙骨架和设置在龙骨架两侧的装饰板，子单元为预留安装口，母单元嵌入子单元的预留安装口内。
顶板5为钢筋桁架楼承板，安装到位后，浇筑混凝土，作为建筑结构的顶板。
底板6为钢筋混凝土层，其内部间隔设置地面龙骨，地面龙骨两端与子横梁2固连，优选的，地面龙骨为角钢结构。
机电管线、窗户、管道等构件可以在工厂预制时，与模块结构一并制作组合。
当模块结构的侧面作为建筑结构外侧面时，此时该侧面不与其他模块结构拼装，且该侧面内承重单元3与承重墙结构相同，该侧面内的预制单元4与预制构件结构相同。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，其特征在于：由模块结构拼装而成，所述模块结构包括子立柱（1）、子横梁（2）、承重单元（3）和预制单元（4）；所述子立柱（1）竖向间隔设置，其上设置连接部，横向相邻模块结构的子立柱（1）通过连接部连为一体，共同组成柱框架，所述柱框架内浇筑混凝土，形成建筑结构的立柱；所述子横梁（2）沿模块结构的顶底两面边缘设置，其两端分别与两子立柱（1）固连，横向相邻模块结构的子横梁（2）共同组成梁框架，所述梁框架内浇筑混凝土，形成建筑结构的横梁；所述承重单元（3）分别与子立柱（1）、子横梁（2）连接，横向相邻的模块结构的承重单元（3）之间填充现浇混凝土，形成建筑结构的承重墙；所述预制单元（4）至少设置在模块结构的一个侧面，且分别与承重单元（3）、子横梁（2）连接，横向相邻模块结构的预制单元（4）共同组成预制构件；
所述子立柱（1）为角钢结构，所述角钢结构的阴角朝向模块结构外部；所述子立柱（1）表面焊接搭接钢筋；
两承重单元之间还设置横筋和纵筋，横筋与相邻的柱框架连接；纵筋与上下层模块结构的纵筋相连，所述横筋与子立柱上的搭接钢筋连接；
承重墙内部设置槽钢，槽钢将承重墙远离立柱的外端封住，将两承重单元进一步连接。
2.根据权利要求1所述的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，其特征在于：所述承重单元（3）包括侧板和突出部；所述侧板对应承重墙设置，并分别与子立柱（1）、子横梁（2）连接；所述突出部设置在侧板朝向模块结构外侧的表面。
3.根据权利要求1所述的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，其特征在于：所述柱框架内部设置柱内竖筋，所述柱内竖筋与纵向相邻的柱内竖筋通过附加筋相连。
4.根据权利要求1所述的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，其特征在于：所述连接部为间隔设置的连接板，所述连接板通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，其特征在于：还包括顶板（5）和底板（6）；所述模块结构包括顶板单元和底板单元；所述顶板单元为钢筋桁架楼承板；所述底板单元为钢筋混凝土层，其内部间隔设置地面龙骨。
6.根据权利要求1所述的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，其特征在于：所述预制构件为组合轻质墙；所述预制单元（4）分为子单元和母单元；横向相邻的模块结构分别安装子单元和母单元。
7.根据权利要求6所述的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，其特征在于：所述组合轻质墙为轻钢龙骨墙，所述子单元为装饰板；所述母单元包括装饰板和龙骨架，所述子单元和母单元拼合形成轻钢龙骨墙。
8.根据权利要求6所述的一种钢结构复合模块与现浇混凝土组合式建筑结构，其特征在于：所述组合轻质墙为轻钢龙骨墙，所述母单元为轻钢龙骨墙；所述子单元为预留安装口，所述母单元嵌入子单元的预留安装口内。
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