CN219992729U - 一种箱型钢结构及装配式建筑 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种箱型钢结构及装配式建筑，涉及钢结构技术领域，用于增强装配式建筑的抗震性能和强度。该箱型钢结构包括：管体，加强板，管体包括多个子管体，且多个子管体沿管体轴向依次设置，加强版设置于相邻两个子管体之间，且连接相邻两个子管体，多个加强板沿管体底部指向顶部的方向以斐波那契数列排布。上述箱型钢结构用于建造装配式建筑。

Description

一种箱型钢结构及装配式建筑

技术领域

本公开实施例涉及钢结构技术领域，尤其涉及一种箱型钢结构及装配式建筑。

背景技术

装配式建筑具有节能环保、建造工期短等优点，可作为临时建筑或长期使用的居住建筑，有着良好的应用前景。

但是，目前的装配式建筑也存在抗震性能差，强度低等问题。

实用新型内容

本公开的实施例的目的在于提供一种箱型钢结构及装配式建筑，用于增强装配式建筑的抗震性能和强度，提升其安全性。

为达到上述目的，本公开的实施例提供了如下技术方案：

一方面，提供一种箱型钢结构，所述箱型钢结构包括：管体，包括沿所述管体的轴向依次设置的多个子管体；加强板，位于相邻两个子管体之间，且连接所述相邻两个子管体；所述加强板所在平面与所述管体的轴线垂直；其中，沿所述管体的底部指向顶部的方向，多个所述加强板以斐波那契数列排布。

上述箱型钢结构中，通过将管体分成多个子管体，在每两个相邻子管体之间又连接加强板，并使得各加强板按照斐波那契数列排布设置，可以使得该箱型钢结构整体呈竹子状结构(竹节排布规律即斐波那契数列)，这样每一节箱型钢结构都相当于一个横向抗扭箱，能够抵抗水平方向上的扭矩，同时提高箱型钢结构的横向抗挤压和抗剪切的能力。这样在将该箱型钢结构应用于装配式建筑中时，便可以利用该箱型钢结构提高装配式建筑的抗震性能和强度，进而提高装配式建筑的安全性。

在一些实施例中，所述加强板的边缘，凸出于与所述加强板连接的子管体的外壁。

在一些实施例中，所述加强板的凸出于与其连接的子管体的外壁的部分，构成子部。在过所述管体的轴线、且垂直于所述管体的轴线的方向上，所述子部的尺寸与所述子管体的壁厚之间的比值范围为1:3～1:2。

在一些实施例中，与所述加强板连接的相邻两个子管体分别为第一子管体和第二子管体。所述加强板的凸出于与其连接的子管体的外壁的部分，构成子部。在所述管体的轴线所在平面上，所述子部的截面图形具有与所述第一子管体相连的第一侧边，及与所述第二子管体相连的第二侧边。其中，所述第一侧边与所述管体的轴线之间的夹角为锐角，和/或，所述第二侧边与所述管体的轴线之间的夹角为锐角。

在一些实施例中，所述子部的截面图形还具有连接所述第一侧边和所述第二侧边的第三侧边。所述子部的截面图形为包括梯形。

在一些实施例中，在所述第一侧边与所述管体的轴线之间的夹角为锐角的情况下，所述第一侧边呈直线状或弧线状。和/或，沿所述管体的轴向，所述第一侧边的两个端点之间的间距与所述子管体的壁厚之间的比值范围为1:5～1:4。

在一些实施例中，在所述第二侧边与所述管体的轴线之间的夹角为锐角的情况下，所述第二侧边呈直线状或弧线状。和/或，沿所述管体的轴向，所述第二侧边的两个端点之间的间距与所述子管体的壁厚之间的比值范围为1:5～1:4。

另一方面，提供一种装配式建筑，所述装配式建筑包括：如上述任一实施例中的箱型钢结构。

附图说明

为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸等的限制。

图1为本实用新型的一种装配式建筑的结构图；

图2为本实用新型的一种箱型钢结构的结构图；

图3为图2所示的箱型钢结构沿C-C向的一种剖视图；

图4为图2所示的箱型钢结构中区域A的一种放大结构图；

图5为图2所示的箱型钢结构中区域A的另一种局部放大图；

图6为图2所示的箱型钢结构中区域A的又一种局部放大图。

图中：1，管体；11、11a、11b、11c、11d，子管体；11-1，第一子管体；11-2，第二子管体；2、2a、2b、2c、2d，加强板；21，子部；31，第一侧边；32，第二侧边；33，第三侧边；100，箱型钢结构；1000，装配式建筑；B，底部；T，顶部。

具体实施方式

下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。

本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图描述了示例性实施方式。因此，附图中所示的区域本质上是示意性的，且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状，并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。

本公开实施例提供了一种装配式建筑，该装配式建筑包括但不限于砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升层建筑等。其中，装配式建筑具有节能环保、建造工期短的特点，有着良好的应用前景。

图1示意出了一种装配式建筑1000的结构。可以理解的是，图1中示出的装配式建筑1000的结构并不构成对该装配式建筑1000的限定，该装配式建筑1000可以包括比如图1所示的部件更多或更少的部件。

上述装配式建筑1000可以由多种预制构件装配而成。该预制构件包括但不限于箱型钢结构100，箱型钢结构100用于为装配式建筑1000提供支撑作用。这也就意味着，箱型钢结构100的受力结构十分重要。

在相关技术中，装配式建筑的抗震性能比较差，强度比较低。而从箱型钢结构入手是解决装配式建筑抗震性能差、强度低等问题的有效途径。

基于此，如图2所示，本公开实施例提供了一种箱型钢结构100，该箱型钢结构100应用于上述装配式建筑1000。该箱型钢结构100包括管体1和加强板2。

如图2所示，上述管体1包含多个子管体11，该多个子管体11沿管体1的轴向，依次排列设置。也即，该多个子管体11的轴向中心线同轴设置。其中，图2示意出了四个子管体11，分别为子管体11a、子管体11b、子管体11c和子管体11d。子管体11a、子管体11b、子管体11c和子管体11d同轴、且间隔排列。

管体1中，各子管体11例如为空心结构。子管体11在垂直于管体1的轴向中心线的平面上的截面形状包括但不限于矩形(图中以矩形为例)、圆形等，或者其他规则形状。各子管体11的截面形状可以相同，且各子管体11的截面形状的尺寸也可以相同。

如图2所示，上述加强板2的数量为多个，每个加强板2放置在相邻两个子管体11之间，使得该两个相邻的子管体11能够通过加强板2连接在一起。沿管体1的轴向，子管体11和加强板2交替设置。其中，图2示意出了四个加强板2，分别为加强板2a、加强板2b、加强板2c和加强板2d。子管体11a、加强板2a、子管体11b、加强板2b、子管体11c、加强板2c、子管体11d、加强板2d，沿管体1的轴向依次设置。以加强板2a为例，加强板2a的相对两个侧面分别与子管体11a和子管体11b连接。

各加强板2所在平面与管体1的轴向中心线相垂直，进一步地，垂直于加强板2所在平面的中心线与管体1的轴向中心线同轴设置。

加强板2结构例如为实心结构，其在垂直于管体1的轴向中心线的平面上的截面形状和子管体11的截面形状一致。加强板2例如通过焊接的方式与相邻的子管体11焊接在一起。

在一些示例中，上述多个加强板2沿着管体1的底部B指向其顶部T的方向，按照斐波那契数列(也即1、1、2、3、5、8……)间隔排布设置。

示例性的，在图2所示的加强板2a、加强板2b、加强板2c和加强板2d中，沿着子管体11a的底部B指向子管体11d的顶部T的方向，子管体11a的底部B与加强板2a之间间隔1个单位长度，加强板2a与加强板2b之间间隔1个单位长度，加强板2b与加强板2c之间间隔2个单位长度，加强板2c与加强板2d之间间隔3个单位长度。也就是说，子管体11a、子管体11b、子管体11c、子管体11d的长度分别为1个单位长度、1个单位长度、2个单位长度、3个单位长度，且子管体11a、子管体11b、子管体11c和子管体11d沿管体1的轴向按照长度由小到大的趋势依次排布设置。每个单位长度可以根据实际使用需求进行设置，例如1个单位长度为0.5m或者1m。

由此，本公开的一些实施例所提供的箱型钢结构100，通过将管体1分成多个子管体11，在每两个相邻子管体11之间又连接加强板2，并使得各加强板2按照斐波那契数列排布设置，可以使得该箱型钢结构100整体呈竹子状结构(竹节排布规律即斐波那契数列)，这样每一节箱型钢结构100都相当于一个横向抗扭箱，能够抵抗水平方向上的扭矩，同时提高箱型钢结构100的横向抗挤压和抗剪切的能力。这样在将该箱型钢结构100应用于装配式建筑1000中时，便可以利用该箱型钢结构100提高装配式建筑1000的抗震性能和强度，进而提高装配式建筑1000的安全性。

在一些实施例中，如图3所示，上述箱型钢结构100中，加强板2的边缘凸出于与其连接的子管体11的外壁。

也就是说，加强板2的相对两个侧面与相邻子管体11的端面存在接触约束的同时，加强板2四边的外表面分别与相邻子管体11的外壁存在距离大于0的距离约束。换一种说法，加强板2的相对两个侧面的两条对角线的长度分别大于与其接触的子管体11的外壁的两条对角线的长度。在垂直于管体1的轴向中心线的平面上，子管体11的正投影的外边界，位于加强板2的正投影的边界范围内，且子管体11的正投影的外边界和加强板2的正投影的边界之间，具有间距。

通过将加强板2的边缘按上述设置方式进行设置，可以使得加强板2呈类似于竹节的形状。而每一个类似于竹节的加强板2不仅便于实现加强板2和相邻子管体11之间的焊接，还可以起补强作用，使箱型钢结构100更加稳定，抗弯强度提高，形变量减少，进而提高箱型钢结构100整体的稳定性和强度。

在一些实施例中，如图3所示，上述箱型钢结构中的加强板2相对于与其连接的子管体11外壁的凸出部分为一个子部21。该子部21在垂直于管体1轴向中心线上的截面形状为规则环形，紧贴子管体11外壁一周设置。该子部21的内边缘和外边缘形状，均与子管体11的外壁形状相同。

其中，在过管体1轴向中心线且垂直于管体1的轴向中心线的方向上，该子部21的尺寸L2与子管体1的壁厚L1之间的比值范围为1:3～1:2。

例如，上述比值为1:2，则L1＝2L2。又如，上述比值为11:24，则11L1＝24L2。又如，上述比值为5:12，则5L1＝12L2。又如，上述比值为3:8，则3L1＝8L2。又如，上述比值为1:3，则L1＝3L2。

通过将加强板2按上述设置方式进行设置，使得加强板2凸出子管体11的部分具有较为合适的尺寸，能够在保证箱型钢结构100的强度的同时，节省加强板2的材料，并且能降低箱型钢结构100的自重，进而使箱型钢结构100的整体稳定性提高。

在一些实施例中，如图3所示，上述箱型钢结构100中，与加强板2相连接的子管体11分别为第一子管体11-1和第二子管体11-2，加强板2的凸出于子管体11的外壁的子部21在管体1轴向中心线所在平面上的截面图形，具有与第一子管体11-1、第二子管体11-2相连接的第一侧边31、第二侧边32。第一侧边31和/或第二侧边32与管体1轴向中心线具有锐角夹角。

也即，第一侧边31与管体1轴向中心线之间有锐角夹角，且第二侧边32与管体1轴线之间垂直设置。或者，第二侧边32与管体1轴线之间有锐角夹角，且第一侧边31与管体1轴线之间垂直设置。或者，第一侧边31、第二侧边32与管体1轴线之间同时具有锐角夹角。

通过对加强板2的子部21的截面图形中设置第一侧边31、第二侧边32，并且设置第一侧边31和/或第二侧边32与管体1轴线有锐角夹角，可以使得加强板2的至少一个侧面具有一定的倾斜度，进而使得加强板2更加接近竹节的形状结构。在加强板2与相邻两个子管体11连接的过程中，方便焊接。

在一些实施例中，如图4所示，上述箱型钢结构100中，加强板2的相对于相邻子管体11外壁凸出的子部21，在管体1轴向中心线所在平面上的截面图形，除了与第一子管体11-1连接的第一侧边31、与第二子管体11-2连接的第二侧边32，还具有第三侧边33。第三侧边33将第一侧边31、第二侧边32连接，并且与管体1外壁具有平行约束。

此时，第一侧边31、第二侧边32、第三侧边33围成的截面图形为四边形。例如第一侧边31和/或第二侧边32与管体1轴线有锐角夹角时，第三侧边33与其围成的截面图形为梯形。

上述箱型钢结构100中，通过对加强板2子部21的截面图形进一步限制，使得截面图形呈梯形，可以使得该子部21的形状更加相似于竹节结构，提高箱型钢结构在加工或安装过程中的安全性。

在一些实施例中，上述箱型钢结构100中加强板2的子部21的第一侧边31与管体1轴向中心线呈锐角夹角时，该第一侧边31形状可以为直线状或弧线状(如图4和图5所示)，可选择的，沿着管体1的轴向，第一侧边31的两个端点之间的间距L3与管体1的壁厚L1之间的比值范围为1:5～1:4。

即，第一侧边31的两个端点在管体1轴线上的投影点之间的间距L3为管体1壁厚L1的1/5～1/4。例如，上述比值为1:4，则L1＝4L3。又如，上述比值为7:30，则7L1＝30L3。又如，上述比值为27:120，则27L1＝120L3。又如，上述比值为13:60，则13L1＝60L3。又如，上述比值为1:5，则L1＝5L3。

通过将加强板2的子部21按上述设置方式进行设置，使得子部21的结构形状与竹节结构更加相似，并且使得子部21的截面图形过渡更加平和，进一步提高箱型钢结构100在加工或安装过程中的安全性。

在一些实施例中，上述箱型钢结构中加强板2的子部21的第二侧边32与管体1轴向中心线呈锐角夹角时，该第二侧边32形状可以为直线状或弧线状(如图4和图6所示)，可选择的，沿着管体1的轴向，第二侧边32的两个端点之间的间距L4与管体1的壁厚L1之间的比值范围为1:5～1:4。

即，第二侧边32的两个端点在管体1轴向中心线上的投影点之间的间距L4为管体1壁厚L1的1/5～1/4。例如，上述比值为1:4,则L1＝4L4。又如，上述比值为7:30，则7L1＝30L4。又如，上述比值为27:120，则27L1＝120L4。又如，上述比值为13:60，则13L1＝60L4。又如，上述比值为1:5，则L1＝5L4。

通过将加强板2的子部21按上述设置方式进行设置，使得子部21的结构形状与竹节结构更加相似，并且使截面图形过渡更加平和，进一步提高箱型钢结构100在加工或安装过程中的安全性。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种箱型钢结构，其特征在于，所述箱型钢结构包括：

管体，包括沿所述管体的轴向依次设置的多个子管体；

加强板，位于相邻两个子管体之间，且连接所述相邻两个子管体；所述加强板所在平面与所述管体的轴线垂直；

其中，沿所述管体的底部指向顶部的方向，多个所述加强板以斐波那契数列排布。

2.根据权利要求1所述的箱型钢结构，其特征在于，所述加强板的边缘，凸出于与所述加强板连接的子管体的外壁。

3.根据权利要求2所述的箱型钢结构，其特征在于，所述加强板的凸出于与其连接的子管体的外壁的部分，构成子部；

在过所述管体的轴线、且垂直于所述管体的轴线的方向上，所述子部的尺寸与所述子管体的壁厚之间的比值范围为1:3～1:2。

4.根据权利要求2所述的箱型钢结构，其特征在于，与所述加强板连接的相邻两个子管体分别为第一子管体和第二子管体；

所述加强板的凸出于与其连接的子管体的外壁的部分，构成子部；

在所述管体的轴线所在平面上，所述子部的截面图形具有与所述第一子管体相连的第一侧边，及与所述第二子管体相连的第二侧边；

其中，所述第一侧边与所述管体的轴线之间的夹角为锐角，和/或，所述第二侧边与所述管体的轴线之间的夹角为锐角。

5.根据权利要求4所述的箱型钢结构，其特征在于，所述子部的截面图形还具有连接所述第一侧边和所述第二侧边的第三侧边；所述子部的截面图形为包括梯形。

6.根据权利要求4所述的箱型钢结构，其特征在于，在所述第一侧边与所述管体的轴线之间的夹角为锐角的情况下，

所述第一侧边呈直线状或弧线状；和/或，

沿所述管体的轴向，所述第一侧边的两个端点之间的间距与所述子管体的壁厚之间的比值范围为1:5～1:4。

7.根据权利要求4所述的箱型钢结构，其特征在于，在所述第二侧边与所述管体的轴线之间的夹角为锐角的情况下，

所述第二侧边呈直线状或弧线状；和/或，

沿所述管体的轴向，所述第二侧边的两个端点之间的间距与所述子管体的壁厚之间的比值范围为1:5～1:4。

8.一种装配式建筑，其特征在于，所述装配式建筑包括：如权利要求1～7中任一项所述的箱型钢结构。