一种新型多高层钢结构装配式组合结构体系的制作方法

本发明属于结构工程的技术领域，涉及一种新型多高层钢结构装配式组合结构体系及其实施方法。

背景技术：

建筑工业化是当前我国建筑领域的重要发展趋势，也是国家大力推进和支持的发展方向。预制装配式结构是建筑工业化的产物，具有施工节奏快，产品质量好、预算造价低，施工效率高，生产工艺简单等优势。装配式建筑的典型特征在于简化现场施工工作，大幅度缩短现场施工工期，其核心就是要减少现场工作量，特别是影响关键工期的工作。

传统的钢结构一直采用框架梁柱体系，钢结构工厂预制，现场拼装，楼板采用现浇楼板，传统钢结构本质上虽也属于装配式建筑，但存在现场焊接工作量大、杆件数量多，现浇楼板自重大，施工工期长，造价高于普通混凝土结构等问题，背离工业化建筑快速、经济的核心，至今在整个建筑工程中实际占比份额偏低。

针对上述现有工程中存在的问题，本发明提出了一种新型多高层钢结构装配式组合结构体系，采用l形桁架钢柱做为垂直方向的承载构件以及横向抗弯构件，施工过程中一次吊装，无需设置临时支撑。梁、桁架柱连接节点上改变传统的刚性连接形式，改用高强螺栓连接，从而省去大量焊接工作，大大降低工期。楼面板采用预制叠合板的形式，既可以实现体系的预制装配化，同时保证结构体系具有较好的整体性。体系外墙采用装配式外挂板体系，安装快捷方便。新型钢结构装配式组合结构体系克服了传统钢结构的不足，实现了钢结构建筑快速、经济的优势，将建筑施工现场大部分程序简化为在工厂生产制造，减少了对现场环境的影响，提高建筑产品质量，降低建筑成本，体现了建筑工业化的基础核心，可以在多高层建筑结构中广泛应用。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种新型多高层钢结构装配式组合结构体系及其实施方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

由预制l形桁架钢柱做为垂直方向的承载构件以及横向抗弯构件；在桁架柱水平方向设置外伸梁段，与钢梁用螺栓进行连接；楼面板采用预制钢筋混凝土叠合板，预制板通过栓钉与钢梁连接；在铺好的预制板上现浇混凝土面层，通过装配整体式楼面板协同各桁架钢柱共同工作；外墙体采用外挂式预制墙板，免去现场外装饰工作，从而形成梁、柱、板、墙高度预制化的装配式组合结构体系。

所述的l形桁架钢柱，平面布置上为l形，在竖直方向上为带水平腹杆和斜腹杆的桁架形式，l形桁架钢柱可以在工厂里加工，在满足结构及运输要求的前提下通过计算确定每一节钢桁架墙柱的宽度和长度。桁架钢柱在现场与基础中的预埋件进行焊接，无需临时支撑即可达到稳定状态。

所述的l形桁架钢柱在水平方向上设置外伸梁段，外伸梁段截面为工字形，外伸梁段的高度为预制钢梁高度的一半，在水平方向上等间距设置加劲肋，在外伸梁段上等间距对称预留螺栓孔。

所述的预制钢梁，在梁两端做成变截面外伸段，变截面外伸段截面为工字形，预制钢梁的两端做成变截面外伸段，变截面外伸段截面的高度为预制钢梁整体高度的一半，与钢柱外伸梁段对称设置加劲肋及螺栓孔，现场施工时直接将预制钢梁两端变截面外伸段搭在桁架钢柱外伸梁段之上，将加劲肋和螺栓孔上下对齐后用高强螺栓进行连接。

所述的钢筋混凝土叠合板，混凝土采用轻质混凝土，钢筋采用三角形桁架筋，预制板的厚度为80-120mm，在楼板两端预留螺栓孔，现场施工时直接将板搭在钢梁上，并用高强螺栓通过预留螺栓孔将预制板和钢梁进行连接。预制板铺设完成后，在上面浇筑混凝土现浇面层，通过装配整体式楼面板协同各桁架钢柱共同工作。

所述的预制墙板，可以根据工程需要在工厂进行预制，在现场通过下支上拉的方式与钢框架进行连接。

本发明的优点是：桁架钢柱、钢梁、楼板、墙板都可以工厂生产，现场拼装，施工快捷方便。桁架钢柱取代传统的单柱，施工过程中一次吊装，无需设置临时支撑，预制钢梁和桁架柱用螺栓连接，减少了焊接等繁琐的工作流程，装配整体式楼面板协同各桁架钢柱共同工作，既可以实现体系的预制装配化，同时保证结构体系具有较好的整体性，体系外墙采用装配式外挂板体系，安装快捷方便。

附图说明

图1是本发明结构体系的立面示意图；

图2是本发明的桁架钢柱的立面和平面示意图；

图3是本发明的预制板的平面示意图；

图4是本发明的预制梁柱节点的示意图；

图5是梁柱节点示意图的1-1剖面图；

图6是梁柱节点示意图的2-2剖面图；

图中，1—桁架柱横腹杆；2—桁架柱斜腹杆；3—桁架柱竖杆；4—预制板；5—预制钢梁；6—螺栓孔；7—桁架筋；8—加劲肋；9—高强螺栓。

具体实施方式

图1—图6所示，一种新型多高层钢结构装配式组合结构体系，本发明的具体实施步骤如下。

1、发明的多高层钢结构装配式组合结构体系立面示意图如图1所示；

2、将工厂预制好的l型桁架钢柱在现场和基础预埋件进行吊装焊接，依靠自身构造达到稳定性，桁架柱构造如图2所示；

3、一次性吊装焊接完全部的桁架钢柱之后，将预制钢梁与桁架柱用高强螺栓螺栓进行拼装连接，梁、柱节点的作法及连接方式如图4，图5，图6所示；

4、在工厂预制楼板，预制板厚度80-120mm，楼板在预制的时候放置格栅钢筋，在板的两端各预留4个螺栓孔，板的作法如图3所示；

5、将预制好的板搭在钢梁上，用螺栓与钢梁焊接，每一楼层的板全部铺好之后再在上面现浇混凝土面层，形成装配整体式楼面板；

6、墙板在工厂预制，在现场通过下支上拉的方式与钢框架进行连接。

技术特征：

技术总结
本发明公布一种新型多高层钢结构装配式组合结构体系及其实施方法，本体系垂直方向的承载构件以及横向抗弯构件采用L形桁架钢柱，在现场与基础中的预埋件进行焊接，焊接后L形桁架钢柱即可达到稳定状态而不需要临时支撑。L形桁架钢柱在水平方向设置外伸梁段，在外伸梁段处将预制钢梁与桁架柱通过高强螺栓进行连接。楼面采用预制钢筋混凝土叠合板，在现场通过栓钉与钢梁进行连接后再现浇混凝土面层。体系的外墙体采用外挂式预制墙板，免去现场外装饰工作。本发明能够提高建筑工业化程度，降低工人劳动强度，产品质量易于控制，满足建筑装配产业化需求，可广泛应用于多高层钢结构建筑。

技术研发人员：李天祺;邹昀;殷诗宝;王城泉;杨丽梅
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2017.06.26
技术公布日：2017.10.10