CN207092261U - 一种外筒内钢框架建筑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外筒内钢框架建筑结构，属于建筑结构领域。外筒内钢框架建筑结构包括钢结构框架和混凝土墙；钢结构框架设置于混凝土墙内部，作为结构支撑，而混凝土墙则作为建筑结构外墙；钢结构框架由钢柱、钢梁组成，若干条钢柱分设于混凝土墙合围范围内，作为竖向承力柱；钢梁两端分别连接混凝土墙和钢柱，用于将楼层荷载传递至钢柱和混凝土墙。本实用新型在充分利用钢结构框架建筑装配率高、施工工期短、建筑可用空间大、抗震性能强等优势基础上，有效提高建筑的整体性能，主要是建筑外立面防水性能、耐候性能、保温性能、隔音性能等。

Description

一种外筒内钢框架建筑结构

技术领域

本实用新型属于建筑结构领域，具体涉及一种外筒内钢框架建筑结构。

背景技术

2013年～2016年，中央先后出台《绿色建筑行动方案》、《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》、《促进绿色建材生产和应用行动方案》、《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》等四项相关文件及多项配套文件推广钢结构建筑，发展装配式建筑及构配件，尤其是在地震等自然灾害高发地区推广钢结构抗震型建筑。

目前多高层、超高层建筑结构形式中，采用钢结构为主体的结构主要采用的是纯钢框架结构、内核心筒外钢框框结构的形式。这两种结构形式的可以有效的节约建筑的施工工期，满足建筑装配率的要求，但是在建筑外立面防水性能、耐候性能、保温性能、隔音性能上存在一定的缺陷。传统建筑工法中，主要通过在钢框架外部设置玻璃外幕墙的做法来弥补这些缺陷，由此带来了成本较高，且不适用于住宅楼、教学楼等建筑中的问题。

在此背景下，有必要研发设计一种适用于多高层、超高层建筑，尤其是住宅楼的建筑结构体系。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种外筒内钢框架建筑结构，在充分利用钢结构框架建筑装配率高、施工工期短、建筑可用空间大、抗震性能强等优势基础上，有效提高建筑的整体性能，主要是建筑外立面防水性能、耐候性能、保温性能、隔音性能等。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

外筒内钢框架建筑结构，其包括钢结构框架和混凝土墙；钢结构框架设置于混凝土墙内部，作为结构支撑，而混凝土墙则作为建筑结构外墙；钢结构框架由钢柱、钢梁组成，若干条钢柱分设于混凝土墙合围范围内，作为竖向承力柱；钢梁两端分别连接于混凝土墙和钢柱上，用于将楼层荷载传递至钢柱和混凝土墙。

作为优选，所述的钢结构框架中还设置有用于提高结构结构抗侧刚度的钢支撑或钢板剪力墙。

作为优选，钢梁与混凝土墙的连接方式为：在钢梁靠近混凝土墙一端设有延长段，延长段周身设置栓钉，延长段端部设扩大端板，混凝土墙的主纵筋与钢梁延长段焊接连接，混凝土墙在混凝土浇筑时包裹住钢梁延长段及扩大端板。

作为优选，钢梁延长段伸入墙体的长度大于混凝土墙厚度的一半。

作为优选，钢梁与混凝土墙的连接方式为：在上下两层钢梁端部设置钢骨柱进行连接，钢骨柱周身设置栓钉及箍筋，混凝土墙在混凝土浇筑时包裹住钢梁延长段、扩大端板及钢骨柱。

进一步的，所述钢骨柱与上下两层钢梁采用焊接或螺栓连接。

作为优选，所述的混凝土墙为整体墙、小开口墙、连肢墙、框支剪力墙、壁式框架中的一种或多种。

作为优选，所述的钢柱、钢梁及钢支撑通过高强螺栓或焊接的方式进行连接并形成整体框架。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)施工快捷，钢结构制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短，装配率高。钢结构由各种型材组成，制作简便。大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造；精确度高。制成的构件运到现场拼装，采用高强螺栓或焊接连接，故施工方便，施工周期短。

2)自重轻，基础处理成本较低，极大降低了基础部分成本。

3)结构框架抗震性能好，尤其适用于地震等自然灾害高发地区。

4)混凝土墙外墙整体性好，且可作为承重受力构件，减少钢结构用钢量，并有效提高建筑的整体性能，主要是建筑外立面防水性能、耐候性能、保温性能、隔音性能等。

附图说明

图1为外筒内钢结构框架体系平面示意图；

图2为外筒内钢结构框架体系剖面示意图一；

图3为外筒内钢结构框架体系剖面示意图二；

图4为钢结构框架与混凝土剪力墙连接节点做法一；

图5为钢结构框架与混凝土剪力墙连接节点做法二；

图中：钢柱1、钢梁2、钢梁主梁段21、钢梁延长段22、扩大端板23、钢支撑3、混凝土剪力墙4、主纵筋41、混凝土42、栓钉5、钢骨柱6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1和2所示，为一实施例中的外筒内钢框架建筑结构，其主要由钢结构框架和混凝土剪力墙4组成，建筑外部的混凝土剪力墙4呈方形。与传统建筑结构中采用的纯钢框架结构、内核心筒外钢框框结构的形式不同，本实施例中钢结构框架设置于混凝土剪力墙4内部，作为结构支撑，而混凝土剪力墙4则作为建筑结构外墙。该结构能够保留钢结构框架建筑装配率高、施工工期短、建筑可用空间大、抗震性能强等优势，同时还能够利用混凝土剪力墙4的优点，有效提高建筑的整体性能。与设置外幕墙的方式相比，混凝土剪力墙4在建筑外立面防水性能、耐候性能、保温性能、隔音性能等方面均具有较大的优势，能够大大提升建筑尤其是住宅楼的品质。

本实施例中，钢结构框架由钢柱1、钢梁2以及钢支撑3组成，高采用强螺栓或焊接的方式形成整体框架。4条钢柱1在混凝土剪力墙4的合围范围内呈正方形排布的四个角点上垂直架设，作为竖向承力柱，其底部设置桩基础。钢柱1在层间位置上水平架设钢梁2，钢梁2两端分别连接于混凝土剪力墙4和钢柱1上。钢梁2作为横向的承力结构，可以将楼层荷载传递至钢柱1和混凝土剪力墙4。钢柱1、钢梁2之间在需要加强的位置还设置有斜向或者交叉布设的钢支撑3，用于提高钢结构框架的稳定性。

钢梁2可以通过螺栓、节点板或者焊接等方式连接于钢柱1上，满足相应的设计强度即可。钢梁2与混凝土剪力墙4也可以通过多种方式连接，下面提供两种优选的方式，以便本领域技术人员理解。

第一种方式是通过钢梁2延长段外包混凝土作为连接方式：

如图4所示，在钢梁2靠近混凝土剪力墙4一端的钢梁2主梁段上设有钢梁2延长段，钢梁2主梁段和钢梁2延长段可以通过后续焊接固定，也可以一体化成型。钢梁2延长段周身环向焊接固定有多排栓钉5，钢梁2延长段端部还焊接固定有扩大端板23，以提高钢梁2在墙体中的强度和稳定性。混凝土剪力墙4的主纵筋41与钢梁2延长段焊接连接。混凝土剪力墙4在混凝土42浇筑时包裹住钢梁2延长段及扩大端板23，由此将钢梁2和混凝土剪力墙4形成一个整体受力体系。为了保证整体的结构可靠性，钢梁2延长段伸入墙体的长度一般要大于混凝土剪力墙4厚度的一半。

第二种方式是设置小型钢骨柱6作为连接方式：

如图5所示，该方式与上一种连接方式相比，区别在于不在钢梁2延长段周身设置栓钉5，而是在上下两层钢梁2端部焊接钢骨柱6进行连接，并在钢骨柱6周身设置栓钉5及箍筋。钢骨柱6可以采用型钢，栓钉5可以利用其抗剪和抗压性能将荷载传力给混凝土42。混凝土剪力墙4在混凝土42浇筑时包裹住钢梁2延长段、扩大端板23及钢骨柱6、栓钉5，实现钢梁2和混凝土剪力墙4的稳定可靠连接。

然而上述实施例仅仅是本实用新型的若干较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。例如，尽管附图中展示的建筑整体外形呈方形，但是本实用新型的实质不局限于方正框架结构，外形可以多样化，包括圆形、矩形、六边形等。不同钢构件之间，除了通过高强螺栓、焊接的方式进行连接之外，也可以采用其他能够达到设计强度的连接缝方式。尽管上述实施例中采用混凝土剪力墙为例，但该方案也可以扩展至其他混凝土墙，并非限于剪力墙，而且图2中所展示的混凝土剪力墙4为整体墙，但是事实上墙上也可如图3所示开设门窗洞口、预埋管线、空调洞口等。因此，混凝土剪力墙4可以是开口墙、连肢墙、框支剪力墙、壁式框架等多种形式。另外，剪力墙内部的钢结构框架的布设形式也可以根据实际需求多样化，并不一定要如附图所示的规整形式。钢支撑可以采用钢板剪力墙等替代。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种外筒内钢框架建筑结构，其特征在于，包括钢结构框架和混凝土墙；钢结构框架设置于混凝土墙内部，作为结构支撑，而混凝土墙则作为建筑结构外墙；钢结构框架由钢柱、钢梁组成，若干条钢柱分设于混凝土墙合围范围内，作为竖向承力柱；钢梁两端分别连接于混凝土墙和钢柱上，用于将楼层荷载传递至钢柱和混凝土墙。

2.如权利要求1所述的外筒内钢框架建筑结构，其特征在于，所述的钢结构框架中还设置有用于提高结构抗侧刚度的钢支撑或钢板剪力墙。

3.如权利要求1所述的外筒内钢框架建筑结构，其特征在于，钢梁与混凝土墙的连接方式为：在钢梁靠近混凝土墙一端设有延长段，延长段周身设置栓钉，延长段端部设扩大端板，混凝土墙的主纵筋与钢梁延长段焊接连接，混凝土墙在混凝土浇筑时包裹住钢梁延长段及扩大端板。

4.如权利要求1所述的外筒内钢框架建筑结构，其特征在于，钢梁延长段伸入墙体的长度大于混凝土墙厚度的一半。

5.如权利要求1所述的外筒内钢框架建筑结构，其特征在于，钢梁与混凝土墙的连接方式为：在上下两层钢梁端部设置钢骨柱进行连接，钢骨柱周身设置栓钉及箍筋，混凝土墙在混凝土浇筑时包裹住钢梁延长段、扩大端板及钢骨柱。

6.如权利要求5所述的外筒内钢框架建筑结构，其特征在于，所述钢骨柱与上下两层钢梁采用焊接或螺栓连接。

7.如权利要求1所述的外筒内钢框架建筑结构，其特征在于，所述的混凝土墙为整体墙、开口墙、连肢墙、框支剪力墙、壁式框架中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的外筒内钢框架建筑结构，其特征在于，所述的钢柱、钢梁及钢支撑通过高强螺栓或焊接的方式进行连接并形成整体框架。