专利名称：：越层主承重梁建筑体系的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种建筑结构，多应用在建造住宅和办公楼方面。
背景技术：
：目前，公知的建筑多为钢筋混凝土结构、全钢结构和钢混结构。钢筋混凝土结构很难降低自重，在软基地区基础工作量大，费用高，容易造成地面下沉，且过多使用水泥，是城市污染的重要原因；全钢结构主要是造价高，大面积推荐有不少困难；钢结构与钢筋混凝土结构结合是一条路子，但目前面市的技术还远未达到极致，一方面要控制造价，另一方面还必须结构长期保证安全(在地质条件不好的地区建房尤其是个考验)。
发明内容为了克服现有混凝土建筑结构笨重和钢混结构造价高的困惑，本发明公开了一种越层主承重梁建筑结构，能巧妙的减少建筑物自重，降低基础造价、提高抗震和节能效果。该建筑结构的具体构造型式是钢筋混凝土与格构式冷弯薄壁型钢结合，以钢筋混凝土框架为主体结构骨架，以单片桁架柱、楼面桁架梁、压型钢板与轻质混凝土组成的楼面以及蒙皮组成的格构式轻型钢结构为辅助结构，组成一种结合钢筋混凝土和钢结构的各优点的新型体系.新型结构的骨架类似框架结构，钢筋混凝土柱的布置和截面尺寸和框g结构一样，不同之处是，新型结构每隔三层(或多层)才布置钢筋混凝土主承重梁和现浇5全楼面，三层之间为格构式轻型钢结构，见在SAP2000计算软件中建立的模型的前视图和左视1。i.具体实施例方式格构式轻型钢结构体系主要采用冷弯薄壁型钢，结构以薄壁方钢管与X型连接件组合成单片柱，通过自攻螺钉组成的单片柱和四方柱以及楼面桁架梁为主要承重骨架，以浇筑在和楼面桁架梁相连的压型钢板上的轻质混凝土为楼板，以通过自攻螺钉连接在单片柱和四方柱上的OSB板、胶竹板和石膏板组成的蒙皮为围护结构。其传力机理是，立柱(即单片柱和四方柱)与上下导轨、支撑和蒙皮组成受力墙体，竖向荷载通过楼面桁架梁传递到墙体立柱，再传至基础；水平荷载通过楼面板传递到墙体，由立柱和蒙在立柱上的蒙皮共同抵御水平荷载。单层的构造和单片桁架柱大样如图2所示1、单片桁架柱立面图，2、方钢管，3、X型连接件，4、单片楼面桁架梁，5、上导轨，6、单片桁架柱，7、下导轨(下接钢筋混凝土梁)。门窗开洞的细部见图3，标准层的蒙皮(内部)见图4，桁架梁的细部模型见图5，带巻边和加强筋的"X"型连接件见图6，其中，8、X形连接件主视图，9、X形连接件左视图，10、X形连接件俯视图，11、X形连接件展幵图，12、X形连接件凹槽加强筋，13、X形连接件巻边。单片柱与楼板梁的连接见图7.格构式轻型钢结构与钢筋混凝土主体框架的联结方式是，在钢筋混凝土梁上预埋螺栓，螺栓再与导轨(即一种凹型的槽钢)相连，然后把格构式钢结构的单片桁架柱固定在导轨中，每隔40-60cm布置一根单片桁架柱。相邻混凝土梁上的单片桁架柱之间用楼面桁架梁相连。最后在楼面桁架梁上铺设压型钢板与轻质混凝土组成的楼面。第一层钢结构建造完毕后，依照上述方法再建造另外两层。第三层钢,吉构又与每隔三层布置的钢筋混凝土梁相连。格构式轻钢结构与钢筋混凝土梁的连接见图8:14、蒙皮竹胶板或0SB板，15、单片柱的管柱，16、M型连接件，17、下导轨，18、钢筋混凝土梁，19、地脚螺栓，20、自攻螺钉，21、钢筋混凝土梁，22、上导轨，23、M型连接件，24、单片柱的管柱，25、蒙皮竹胶板或OSB板，26、螺栓。格构式轻钢结构与钢筋混凝土柱的连接见图9:27、平面图，28、侧视图，29、正视图，30、单片的管柱，31、螺钉或螺栓，32、单片的管柱，33、L型连接件，34、L型连接件，35、单片的管柱，36、钢筋混凝土柱，37、单片的管柱，38、L型连接件，39、钢筋混凝土柱，40、钢筋混凝土柱。2计算实例及说明下面以一座12层的办公楼为例说明这种新型结构。钢筋混凝土柱的布置和截面尺寸和框架结构一样，但每隔三层才布置钢筋混凝土梁和现浇砼楼面。具体来说，就是第3层、第6层、第9层和第12层为钢筋混凝土梁和现浇砼楼面，其余各层为压型钢板与轻质混凝土组成的楼面，不布置钢筋混凝土梁。这座12层的办公楼的各层的平面图的第3层、第6层、第9层和第12层平面布置图如图10，第l、2、4、5、7、8、10和11层平面布置图如图11所示；前视图和左视图如图12所示48、单片桁架柱，49、轻质混凝土楼面，50、钢筋混凝土梁，51、钢筋混凝土柱。由于这种新型结构是一种钢筋混凝土与轻钢的混合结构，并且钢筋混凝土与钢结构的连接主要以单片桁架柱为主，故计算采用处理杆系结构有巨大优势的SAP2000计算软件。3计算模型3.1材料参数和构件尺寸在SAP2000中建立了12层的办公楼的计算模型。其中，主体框架的混凝土柱的尺寸为550X550mm，混凝土梁的尺寸为300X500mm，现浇砼楼面厚度为100mm，混凝土等级都为C35。钢结构的单片桁架柱采用力学性能等效的工字钢来模拟(等效的工字钢的尺寸初步估计为总高100mm，翼缘厚10mm，腹板厚5mm，翼缘宽50mm)，压型钢板与轻质、凝凝土组成的楼面用厚度为100mm、容重为14KNAr^的轻质混凝土板模拟，蒙皮作为一种安全储备暂不予考虑。钢材型号都采用HRB335。C35混凝土的材料特性选取如下自重25KN/m3;弹性模量3.15X107;泊松比0.2;线膨胀系数1.0X10—V。C;剪切模量i.31Xl。7。钢材的材料特性选取如下自重78KN/m3;弹性模量2X108;泊松比0.3;线膨胀系数1.2X10-5/°C;剪切模量7.7X107。3.2几何计算模型计算模型的具体尺寸如图2图4所示，按照层高3.3m、开间3mX5和进深4.5mX7的尺寸，在SAP2000中建立了一个12层的计算模型。模型的前视图和左视图如图12所示，几何模型和立体模型如图13所示。3.3计算模型的杆件及节点编号SAP2000的计算模型的杆件及节点编号见计算模型的杆件及节点编号见图14，计算模型的第3、6、9和12层平面见图15，计算模型的第1、2、4、5、7、8、10和ll层平面见图16。3.4荷载工况考虑了三种荷载，即楼面恒载、楼面活载和地震力。由于新型结构的墙体是由单片桁架柱和蒙皮组成，自重极轻，并且程序自动考虑了结构的自重，故没有考虑梁上的线荷载。楼面恒载取值为4.5KN/H12;楼面活载取值为2.0KN/H12;地震荷载设防烈度取7度、设计地震分组取第一组、场地条件取三类。荷载工况为这三种荷载的组合。4计算结果程序计算完毕后，对计算结果进行了整理和分析。重点考虑和分析了层间位移、钢筋混凝十柱的轴压比、单片桁架柱的轴力和钢筋混凝十梁的弯矩及剪力。4.1层间位移各层的层间位移和层间位移角见表1。表l层间位移和层间位移角<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>4.2钢筋混凝土柱的轴压比分析了位于最底层中间部位的受力最大的钢筋混凝土柱的轴力和轴压比，其大小为1364.80KN，轴压比为0.27,见图17。4.3单片桁架柱的轴力分析了位于最底层中间部位的受力最大的单片桁架柱的轴力。单片桁架柱的轴力为40.50KN,见图18。4.4钢筋混凝土梁的弯矩及剪力分析了钢筋混凝土梁的弯矩及剪力。计算表明，钢筋混凝土梁承担的弯矩为179.93KNXm，剪力为97.14KN，见图19。总之越层主承重梁建筑体系减轻了该类建筑自重的25%-40%，从而降低了基础费用，墙板采用了带"X"型连接件的单片柱，明显减少了冷(热)桥的面积，传热系数k可以达到0.278w/(m2.K)，使整个建筑的节能指标可达75-85%;由于尽量多的使用热镀薄壁型钢，使将来拆卸房屋时建筑构件回收再利用的比例大大提高，循环经济特点明显。下面结合附图对本发明作进一步详细说明。1-在SAP2000计算软件中建立的模型的前视图和左视图2-格构式轻型钢结构单层的构造和单片桁架柱大样3-格构式轻型钢结构门窗开洞的细部4-格构式轻型钢结构标准层的蒙皮5-格构式轻型钢结构桁架梁的细部模型6-格构式轻型钢结构单片柱中带巻边和加强筋的"X"型连接件7-格构式轻型钢结构单片柱与楼板梁的连接8-格构式轻型钢结构与钢筋混凝土梁的连接图9-格构式轻型钢结构与钢筋混凝土柱的连接.图10-十二层办公楼各层平面图的第3层、第6层、第9层和第12层平面布置图图11-十二层办公楼第1、2、4、5、7、8、10和11层平面布置图图12-十二层办公楼模型的前视图和左视图图13-十二层办公楼的几何模型和立体模型图14-十二层办公楼的计算模型的杆件及节点编号图15-十二层办公楼计算模型的第3、6、9和12层平面图16-十二层办公楼计算模型的第l、2、4、5、7、8、10和11层平面图17-SAP2000计算出的十二层办公楼钢筋混凝土柱的轴力图18-SAP2000计算出的十二层办公楼中格构式轻型钢结构单片桁架柱的轴力图19-SAP2000计算出的的十二层办公楼钢筋混凝土梁的弯矩及剪力。权利要求1.一种越层主承重梁建筑结构，具体构造型式是钢筋混凝土与格构式冷弯薄壁型钢结合，以钢筋混凝土框架为主体结构骨架，以单片桁架柱、楼面桁架梁、压型钢板与轻质混凝土组成的楼面以及蒙皮组成的格构式轻型钢结构为辅助结构，组成一种结合钢筋混凝土和钢结构各优点的新型体系。新型结构的骨架类似框架结构，钢筋混凝土柱的布置和截面尺寸和框架结构一样，不同之处是，新型结构每隔三层(或多层)才布置钢筋混凝土梁和现浇砼楼面，三层之间为格构式轻型钢结构。2.根据权利要求1所述的建筑结构，其格构式冷弯薄壁型钢特征在于单片柱由两根平行的方管或矩形管中间夹"X"形连接件组成。"X"形连接件两侧为弧型巻边，中央有二至三道凹曹加强筋，两端各有三到五个螺丝孔，用自攻螺钉将"X"形连接件与方钢管固定好。全文摘要本发明公开了一种越层主承重梁建筑结构，具体构造型式是钢筋混凝土与格构式冷弯薄壁轻型钢结合，以钢筋混凝土框架为主体结构骨架，以单片桁架柱、楼面桁架梁、压型钢板与轻质混凝土组成的楼面以及蒙皮组成的轻型钢结构为辅助结构，组成一种结合钢筋混凝土和钢结构的各自优点的新型体系。不同之处是，新型结构每隔三层(或多层)才布置钢筋混凝土梁和现浇砼楼面，三层(或多层)之间为格构式冷弯薄壁型钢结构。它具有自重轻、抗震效果好、造价低、施工方便和将来拆卸时可重复使用物多等优点。文档编号E04B1/30GK101492936SQ20081017738公开日2009年7月29日申请日期2008年11月19日优先权日2008年11月19日发明者李登满申请人:李登满