CN213897479U - 一种新型的装配式钢框架结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型的装配式钢框架结构。边榀框架柱由两根热轧H型钢通过高强螺栓连接而成，中间榀框架柱由三根热轧H型钢通过高强螺栓连接而成。以中间榀框架柱为例，该结构体系的柱截面为十字型截面，其中一个主轴方向为一个较大截面的H型钢，另一个主轴方向为两个较小截面的H型钢。其中，较小截面的H型钢翼缘通过高强螺栓与较大截面的H型钢腹板连接形成组合十字形截面框架柱。以此框架柱作为竖向承重构件，大大提高了框架柱的稳定性，更加符合受力要求。另外，各层柱的翼缘与腹板之间均通过盖板和螺栓实现拼接，梁与柱的节点亦采用端板螺栓节点，避免了传统复杂的焊接工艺，实现可拆卸功能。

Description

一种新型的装配式钢框架结构

技术领域

本实用新型涉及土木工程中的装配式钢结构领域，具体是指一种安装与拆卸更方便的低层框架结构体系，其核心是通过高强螺栓将2～3根H型钢组成为一根框架柱，且该实用新型的结构体系位于沿海地区，经验算可抵御的14级台风。

背景技术

21世纪以来，装配式结构由于其便于施工、重复利用率高等优点已被大量使用，而且我国也主张要在2020年使装配式结构占总建筑结构的30％左右。而在传统的钢框架结构体系中，各类节点大部分采用全焊接或部分焊接部分栓接的做法，一定程度上拖慢了施工进度。为满足特殊的工艺需求，本实用新型涉及的房屋墙片端部设置H型柱，在墙片相交处，以2～3根H型钢通过螺栓连接组成一根框架柱为核心来进行结构设计，较传统截面更具稳定性。在结构类型上，该设计为全装配式结构，拼接节点均采用盖板与螺栓连接，较传统工艺更能加快施工速度，且便于拆卸，重复利用率较高，可为今后的装配式钢结构设计及构造提供一定的参考。另外，在结构安全方面，经验算：该结构体系可抵御高达14级的台风，可为台风频发地区提供一定的参考。

现有的模块钢结构房屋，通常柱截面为方通或异形截面(如孙超,王立伟,王月栋.低层模块化房屋结构性能分析[J].钢结构(中英文),2019,34(07):65-69.和吴从晓,杨渊,吴从永,杨涛,徐昕.集装箱装配建筑减震结构及连接节点抗震性能分析研究[J].钢结构,2019,34(04):1-8+73.)；另外，采用波钢板作为围护结构，非本项目的预制混凝土墙片。

实用新型内容

该装配式钢框架结构体系的边榀框架柱是由两根热轧H型钢通过螺栓连接形成的T形截面，中间榀框架柱是由三根热轧H型钢通过螺栓连接形成的十字型截面。在节点构造方面，上下层柱拼接节点采用盖板螺栓连接，较原焊接工艺更具时效性；钢梁与钢柱的节点采用端板螺栓连接，且钢梁均与钢柱的翼缘完成刚接，避免了其与腹板刚接的构造复杂问题。

本实用新型技术方案如下。

一种新型的装配式钢框架结构，所述装配式钢框架为组合十字形截面柱或组合T字形截面柱中的一种以上；其中，边榀框架柱为T形截面，中间榀框架柱为十字形截面；所述组合十字形截面柱由三个H型钢组成；所述组合T字形截面柱由两个H型钢组成。

进一步的，所述组合十字形截面柱沿房间进深方向布置一个大截面的H型钢，沿房间开间方向布置两个小截面的H型钢；其中，两个小截面H型钢的翼缘通过螺栓和大截面H型钢的腹板相连，共同形成组合十字形截面。

进一步的，所述组合T字形截面柱沿房间进深方向布置一个大截面的H型钢，沿房间开间方向布置一个小截面的H型钢；其中，小截面H型钢的翼缘通过螺栓和大截面H型钢的腹板相连，共同形成组合T字形截面。

进一步的，上下柱翼缘腹板拼接节点采用盖板螺栓连接，三或两个H型钢的拼缝沿柱高度方向错开，以此确保柱的安全性。

进一步的，每个房间模块是由四片预制墙体通过4根组合截面柱连接而成，其墙片端部设置H型钢构件，墙片相交处的H型钢组成钢框架的组合截面柱。

进一步的，梁中部及四分点处，预制墙片内设置了暗柱，以此增加梁的支座和减小梁截面，并确保墙片的安全性。

进一步的，所有节点均采用螺栓连接，工厂加工构件后，现场安装方便，且易于拆卸。

一种装配式钢框架结构的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)固定每个房间的四片预制墙体；

(2)预制墙片相交处，通过高强螺栓完成组合截面柱施工；

(3)通过端板螺栓完成楼面梁与组合截面柱的连接；

(4)安装楼板完成该结构体系的二层楼面；

(5)其他层柱与楼面(屋面)梁的施工方法类似；

(6)安装屋面板完成该结构体系；

在选取柱截面时，对于走廊悬挑梁端部柱，选取普通热轧H型钢柱作为竖向受力构件；在墙片相交处，选取组合截面柱来作为竖向受力构件；此时宜取边榀框架柱为T形截面，中间榀框架柱为十字形截面；所述组合截面柱为组合十字形截面柱或组合T字形截面柱中的一种以上。

本实用新型具有如下优点与效果：

(1)组合十字(T)形截面柱由三(两)个H型钢组成。以中间榀框架柱为例，该结构体系的柱截面为十字型截面，在框架平面方向布置一个H型钢Z1，垂直框架平面方向布置两个小截面的H型钢Z2与Z3。其中，Z2与Z3的翼缘通过螺栓和Z1的腹板相连，共同形成组合十字形截面。该组合截面之间的连接全部为螺栓连接，无焊缝，大大加快了施工速度，提高了施工质量。同理，边榀框架柱为T形截面，其连接构造与中间榀框架柱无异。

(2)上下层柱拼接节点采用盖板螺栓连接，三(两)个H型钢的翼缘腹板拼缝沿柱高度方向交错断开，上层柱的H型钢腹板采用拼接盖板和螺栓与下层柱的H型钢腹板连接，同时上层柱的H型钢翼缘采用拼接盖板与螺栓与下层柱的H型钢翼缘连接，螺栓沿高度方向间距取100～150mm，以此构造确保柱的安全性。

(3)梁与柱的节点采用端板螺栓连接。对于截面高度小于150mm的钢梁，其端板上部齐平，下部外伸，且该梁的端板与柱采用3排螺栓相连接，2排位于钢梁高度平面内，1排位于钢梁高度平面外；而对于截面高度大于150mm的钢梁，其端板上部与下部均齐平，螺栓数量须根据其截面高度确定。

(4)在梁中部及四分点处，墙片内设置暗柱，不仅增加了墙片的刚度，提高了墙片的抗裂能力，而且还可以作为梁沿着竖向的支座，使梁各截面的内力趋于均匀，材料得到充分利用，同时大大减小了梁的挠度和截面尺寸，以此构造确保梁与墙片的安全性。

(5)以上构造避免了现场焊接，工厂加工构件后，现场安装方便，且易于拆卸。

附图说明

图1是该结构体系框架柱的定位图；

图2是该结构体系的结构平面布置图；

图3是边榀T形框架柱(GZ01)截面图；

图4为中间榀十字形框架柱(GZ02)截面图；

图5为边榀T形框架柱拼接节点构造详图；

图6为图5中1-1的剖面图；

图7为图5中2-2的剖面图；

图8为图5中3-3的剖面图；

图9为中间榀十字形框架柱拼接节点构造详图；

图10为图9中的1-1的剖面图；

图11为图9中的2-2的剖面图；

图12为图9中的3-3的剖面图；

图13为图9中的4-4的剖面图。

图14是该结构体系的房间布置图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步地详细说明。

实施例1

图1及图2分别给出了该结构体系的柱定位图及其结构平面布置图，如图所示，此结构体系沿数字轴方向布置了六榀刚架。其中，对于走廊悬挑梁端部柱，即C轴框架柱采用传统的普通热轧H型钢，对其不再赘述。除此之外，其中1轴、6轴交A轴～B轴的框架柱为T形截面，2～5轴交A轴～B轴的框架柱为十字形截面，二者除截面形状及性质外，其构造及连接方法均完全相同。因此，在实际工程选取柱截面时，对于走廊悬挑梁端部柱，选取普通热轧H型钢柱作为竖向受力构件；在墙片相交处，可选取组合截面柱来作为竖向受力构件。此时宜取边榀框架柱为T形截面，中间榀框架柱为十字形截面。以此组合截面柱作为竖向受力构件的优点如下：该组合截面柱结合了H型钢及箱形截面柱的优点，不仅能满足两轴等强的受力原则，而且各节点全部采用螺栓连接，大大加快了施工速度，更加绿色环保。另外，通过组合截面来作为竖向承重构件，更加符合受力要求，较大程度地提高了钢框架柱的稳定性。

实施例2

图3和图4给出了边榀框架柱及中间榀框架柱的截面详图，表1给出了该结构体系框架柱截面的材料表。结合图表可知，边榀框架柱水平方向是一根HN175×90×5×8的热轧H型钢Z2，竖直方向是一根HN250×125×6×9的热轧H型钢Z1。中间榀框架柱水平方向是两根HN175×90×5×8的热轧H型钢Z2与Z3，竖直方向是一根HN250×125×6×9的热轧H型钢Z1。以中间榀框架柱为例，Z1的截面高度为250mm，Z2与Z3的翼缘宽度为90mm，故在图示竖直方向，Z2与Z1的截面边缘距离为80mm。因此，在实际的截面选取过程中，宜取Z1的截面高度为Z2与Z3的翼缘宽度的3倍左右。同理，Z1的截面宽度为125mm，Z2与Z3的截面高度为175mm，故在图示水平方向，Z2与Z1的截面边缘距离为116mm。因此，在实际的截面选取过程中，宜取Z2与Z3的截面高度为Z1的截面宽度的1.5倍左右。

表1为该结构体系框架柱的材料表

实施例3

图5～图13给出了该结构体系的边榀框架节点与中间榀框架节点的构造详图，表2给出了该结构体系梁截面的材料表。如图5和图9所示，该T(十)字形截面的H型钢之间是由2M18@300的螺栓相互连接形成边(中间)榀框架柱。

表2为该结构体系框架梁的材料表

结合二者的1-1剖面图，由图6和图10可知：

(1)该结构体系为一个2层的装配式钢框架结构，其组合T(十)字形截面柱的上下层柱拼接节点采用盖板螺栓连接，H型钢Z1在从上至下方向的第2～3排螺栓间断开，H型钢Z2与Z3在从下至上方向的第2～3排螺栓间断开。其螺栓数量为10排2列，螺栓直径为18mm，栓孔直径为20mm；在竖直方向，螺栓间距为100～150mm；在水平方向，螺栓中距为38mm，边距为76mm；其盖板厚度为10mm，长度为1410mm，宽度为190mm。因此，在实际工程中，宜取螺栓的竖向间距为100～150mm，盖板厚度宜取大于等于腹板厚度，且取偶数为宜；另外，需保证三个H型钢的拼缝沿柱高度方向错开，以此构造确保组合截面柱的安全性。

(2)该框架柱两端分别刚接截面为HW100×100(GL3)与HN200×100(GKL1)的钢梁，且其节点均采用端板螺栓连接。对于GL3而言，由于其截面高度较小，故其端板上部齐平，下部外伸，螺栓排数为3排，2排位于钢梁高度平面内，螺栓中距为40mm，边距为30mm，1排位于钢梁高度平面外，距钢梁外皮为50mm；对于GKL1而言，其截面高度较GL3略大，故其其端板上下部均齐平，螺栓排数为3排，且均位于钢梁高度平面内，螺栓中距为55mm，边距为45mm。

结合二者的3-3剖面图，由图8和图12可知：该框架柱刚接截面为HN175×90(GKL2)的钢梁，其与GKL2的节点亦采用端板螺栓连接，且其端板上下部均齐平，螺栓排数亦为3排，且均位于钢梁高度平面内，螺栓中距为45mm，边距为43mm。因此，在实际工程中，对于截面高度小于150mm的钢梁，宜使其端板上部齐平，下部外伸，梁的端板与柱宜采用3排螺栓相连接，2排位于钢梁高度平面内，1排位于钢梁高度平面外；而对于截面高度大于150mm的钢梁，宜使其端板上下部均齐平，螺栓数量根据其截面高度确定。

另外，二者的2-2剖面图及4-4剖面图均为了更好的说明其1-1剖面图及3-3剖面图，在此不再赘述。

实施例4

图14给出了该结构体系的房间模块布置图。如图14所示，该结构体系由3个房间模块组成，每个房间是由四片预制墙体通过4根组合截面柱连接而成。其中，其T字形组合截面柱GZ01连接AB跨及1-2轴之间的墙片Q3与Q1(Q2)；其十字形组合截面柱GZ02连接AB跨及1-2轴之间的墙片Q4与Q1(Q2)，以此四片预制墙体及4根组合截面柱形成房间FJ1。房间FJ2除4根角柱均采用十字形组合截面柱GZ02外，其构造与房间FJ1完全相同，在此不再赘述。除上述外，该结构体系还于梁中部及四分点处，于其梁下墙片内设置暗柱AZ。此种做法不仅能提高预制墙片的抗裂性能，减少预制墙片的厚度，还可使暗柱作为梁沿着竖向的支座，使梁各截面的内力趋于均匀，材料得到充分利用，同时大大减小了梁的挠度，以此构造确保了梁与墙片的安全性。

Claims (7)

1.一种新型的装配式钢框架结构，其特征在于，所述装配式钢框架为组合十字形截面柱或组合T字形截面柱中的一种以上；其中，边榀框架柱为T形截面，中间榀框架柱为十字形截面；所述组合十字形截面柱由三个H型钢组成；所述组合T字形截面柱由两个H型钢组成。

2.根据权利要求1所述新型的装配式钢框架结构，其特征在于，所述组合十字形截面柱沿房间进深方向布置一个大截面的H型钢，沿开间方向布置两个小截面的H型钢；其中，两个小截面H型钢的翼缘通过螺栓和大截面H型钢的腹板相连，共同形成组合十字形截面。

3.根据权利要求1所述新型的装配式钢框架结构，其特征在于，所述组合T字形截面柱在沿房间进深方向布置一个大截面的H型钢，沿开间方向布置一个小截面的H型钢；其中，小截面H型钢的翼缘通过螺栓和大截面H型钢的腹板相连，共同形成组合T字形截面。

4.根据权利要求1所述新型的装配式钢框架结构，其特征在于，上下柱翼缘腹板拼接节点采用盖板螺栓连接，三或两个H型钢的拼缝沿柱高度方向错开，以此确保柱的安全性。

5.根据权利要求1所述新型的装配式钢框架结构，其特征在于，每个房间模块是由四片预制墙体通过4根组合截面柱连接而成，其墙片端部设置H型钢构件，墙片相交处的H型钢组成钢框架的组合截面柱。

6.根据权利要求1所述新型的装配式钢框架结构，其特征在于，梁中部及四分点处，预制墙片内设置了暗柱，以此增加梁的支座和减小梁截面，并确保墙片的安全性。

7.根据权利要求1所述新型的装配式钢框架结构，其特征在于，所有节点均采用螺栓连接，工厂加工构件后，现场安装方便，且易于拆卸。

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