钢结构住宅体系及钢结构柱与钢结构梁的连接结构的制作方法

本实用新型涉及建筑工程中的钢结构住宅，特指一种钢结构住宅体系及其中的钢结构柱与钢结构梁的连接结构。

背景技术：

在近年来的国家政策倡导下，推进建筑工业化的步伐逐步加快，大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑成为必然趋势。钢结构建筑相比混凝土结构具有诸多优点，如重量轻、装配化程度高，抗震性能好等特点。低层钢结构建筑在国外研发和应用较为成熟，多高层钢结构住宅建筑较少，而我国是人口大国，结合我国国情，研发适用于我国多高层钢结构住宅建筑的结构体系迫在眉睫。

在钢结构工程中，如图1所示，钢结构梁11与钢管柱12连接处由于钢结构梁11在竖向荷载F1作用下受弯引起钢结构梁11的上翼缘111对钢管柱12的柱璧产生受拉作用，以及钢结构梁11的下翼缘112对钢管柱12的柱璧产生受压作用，可能由此引起钢管柱12屈曲破坏，因此为减少钢结构梁11的上、下翼缘对钢管柱12的柱璧的集中作用，常常采取一些构造措施，分散钢结构梁的上、下翼缘对钢管柱12的柱璧的作用力。传统的措施有以下三种：

第一种措施为：如图2和图3所示，在钢管柱12内沿钢结构梁11上、下翼缘平面内分别焊接上下两块水平隔板121(水平加劲板)，以达到分散钢结构梁11的上、下翼缘对钢管柱12的柱璧的作用力。但该做法存在以下问题：若钢管柱12的截面尺寸较小，加焊水平隔板121后其中间区域留设的混凝土流淌孔洞尺寸有限(内孔可圆可方)，不利于混凝土浇筑。

第二种措施为：如图4和图5所示，该第二种措施在第一种措施之上进行了如下改进，将钢管柱12内焊接的水平隔板取消，而是将水平隔板122加焊到钢管柱12外围一定宽度(水平隔板可做成外圆形也可做成图示的方形)，同样能够分散钢结构梁11的上、写翼缘对钢管柱12的柱璧的作用力。但这种做法存在以下问题：钢管柱12外设置水平板，占据建筑室内空间，影响室内美观。

第三种措施为：如图6和图7所示，在钢结构梁11的上翼缘111和下翼缘112的端部加焊垂直于梁翼缘的钢板条113，钢板条113在远离钢管柱12的一端可以做成梯形或三角形等形状，以减少由于加焊钢板条后钢结构梁11截面突变引起的应力集中。加焊的钢板条一定程度上可以将钢结构梁的上、下翼缘对钢管柱12的柱璧的作用力进行分散传递。但这种做法存在以下问题：由于在钢结构梁的翼缘上加焊垂直于梁翼缘的钢板条一定程度上无法避免钢结构梁的截面变化，而且由于焊接产生的应力集中对钢结构梁的承载力有一定的削弱。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种钢结构住宅体系及钢结构柱与钢结构梁的连接结构，解决现有技术中为减少钢结构梁对钢管柱的柱璧的集中作用而采用的于钢管柱内焊接水平隔板而不利于混凝土浇筑的问题、采用的于钢管柱外围焊接水平隔板而占据建筑室内空间影响室内美观的问题及采用的于钢结构梁的翼缘板上焊接钢板条而带来的改变钢结构梁的截面变化和焊接产生的应力集中对钢结构梁的承载力有一定削弱的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型提供了一种钢结构住宅体系，包括：

立设于住宅体系中柱节点处的钢结构柱，端部设有钢管柱；

横向设于相邻的两个钢结构柱之间并与对应的钢管柱连接的钢结构梁，所述钢结构梁与所述钢结构柱组成所述住宅体系的受力框架；

装设于所述钢结构梁和对应的钢管柱连接处的连接结构，包括贴设于所述钢管柱外壁面并与所述钢管柱固定连接的第一竖向传力板和垂直连接于所述第一竖向传力板的第二竖向传力板，所述第二竖向传力板与所述钢结构梁连接，通过所述第二竖向传力板和所述第一竖向传力板将所述钢结构梁的竖向荷载经由所述第一竖向传力板上贴设于所述钢管柱的贴合面传递给所述钢管柱；以及

装设于所述钢结构柱和所述钢结构梁围合形成的墙体空间内的钢板剪力墙结构。

采用第一竖向传力板和第二竖向传力板的连接结构，将钢结构梁传来的作用力通过第一竖向传力板均匀分散到钢管柱的柱壁上，避免了钢结构梁的翼缘板和腹板直接对钢管柱柱壁的集中作用，有效防止了钢管柱由于局部受力发生屈曲破坏。且连接结构的截面与钢结构梁的截面相同，连接方便，避免了传统做法中于钢结构梁的翼缘板上焊接钢板条而带来的改变钢结构梁的截面变化的问题。

本实用新型钢结构住宅体系的进一步改进在于，所述钢结构梁为工字钢，包括相对设置的上翼缘板和下翼缘板以及垂直连接所述上翼缘板和所述下翼缘板的腹板；

所述第二竖向传力板连接于所述腹板。

本实用新型钢结构住宅体系的进一步改进在于，所述上翼缘板和所述下翼缘板的端部凸伸出所述腹板的端部对应形成抵靠端部；

所述第二竖向传力板插设于所述上翼缘板和所述下翼缘板之间并与所述腹板相贴合，进而与所述腹板铰接，且所述上翼缘板和所述下翼缘板的抵靠端部抵靠于所述第一竖向传力板。

本实用新型钢结构住宅体系的进一步改进在于，所述连接结构还包括垂直连接于所述第一竖向传力板和所述第二竖向传力板顶部的第一横向传力板和垂直连接于所述第一竖向传力板和所述第二竖向传力板底部的第二横向传力板，所述第一横向传力板与所述上翼缘板固定连接，所述第二横向传力板与所述下翼缘板固定连接，所述第二竖向传力板与所述腹板固定连接。

本实用新型还提供了一种钢结构柱和钢结构梁的连接结构，所述钢结构柱的端部设有钢管柱，所述钢结构梁横向设于相邻的两个钢结构柱之间并与对应的钢管柱连接，所述连接结构包括贴设于所述钢管柱外壁面并与所述钢管柱固定连接的第一竖向传力板和垂直连接于所述第一竖向传力板的第二竖向传力板，所述第二竖向传力板与所述钢结构梁连接，通过所述第二竖向传力板和所述第一竖向传力板将所述钢结构梁的竖向荷载经由所述第一竖向传力板上贴设于所述钢管柱的贴合面传递给所述钢管柱。

本实用新型钢结构柱和钢结构梁的连接结构的进一步改进在于，所述钢结构梁为工字钢，包括相对设置的上翼缘板和下翼缘板以及垂直连接所述上翼缘板和所述下翼缘板的腹板；

所述第二竖向传力板连接于所述腹板。

本实用新型钢结构柱和钢结构梁的连接结构的进一步改进在于，所述上翼缘板和所述下翼缘板的端部凸伸出所述腹板的端部对应形成抵靠端部；

所述第二竖向传力板插设于所述上翼缘板和所述下翼缘板之间并与所述腹板相贴合，进而与所述腹板铰接，且所述上翼缘板和所述下翼缘板的抵靠端部抵靠于所述第一竖向传力板。

本实用新型钢结构柱和钢结构梁的连接结构的进一步改进在于，所述连接结构还包括垂直连接于所述第一竖向传力板和所述第二竖向传力板顶部的第一横向传力板和垂直连接于所述第一竖向传力板和所述第二竖向传力板底部的第二横向传力板，所述第一横向传力板与所述上翼缘板固定连接，所述第二横向传力板与所述下翼缘板固定连接，所述第二竖向传力板与所述腹板固定连接。

附图说明

图1为现有技术中钢结构梁和钢结构柱连接结构处的受力状态示意图。

图2为现有技术中以第一种措施连接钢结构梁和钢结构柱的横断面剖视图。

图3为现有技术中以第一种措施连接钢结构梁和钢结构柱的竖向侧面剖视图。

图4为现有技术中以第二种措施连接钢结构梁和钢结构柱的横断面剖视图。

图5为现有技术中以第二种措施连接钢结构梁和钢结构柱的竖向侧面剖视图。

图6为现有技术中以第三种措施连接钢结构梁和钢结构柱的横断面剖视图。

图7为现有技术中以第三种措施连接钢结构梁和钢结构柱的竖向侧面剖视图。

图8为本实用新型中受力框架的结构示意图。

图9为本实用新型钢结构住宅体系中的钢结构柱的第一实施例的结构示意图。

图10为本实用新型钢结构住宅体系中的钢结构柱的第二实施例的结构示意图。

图11为本实用新型钢结构住宅体系中的钢结构柱的第三实施例的结构示意图。

图12为本实用新型钢结构住宅体系中的钢结构柱的第四实施例的结构示意图。

图13为本实用新型钢结构住宅体系中的钢结构柱的第五实施例的结构示意图。

图14为本实用新型钢结构住宅体系中的钢结构柱的第六实施例的结构示意图。

图15为本实用新型钢结构住宅体系中的钢板剪力墙结构的结构示意图。

图16为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构的第一实施例的结构示意图。

图17为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构的第一实施例连接钢结构柱和钢结构梁的分解结构示意图。

图18为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构的第一实施例与钢结构柱的连接结构示意图。

图19为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构的第一实施例连接钢结构柱和钢结构梁的结构示意图。

图20为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构的第二实施例的结构示意图。

图21为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构的第二实施例连接钢结构柱和钢结构梁的分解结构示意图。

图22为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构的第二实施例与钢结构柱的连接结构示意图。

图23为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构的第二实施例连接钢结构柱和钢结构梁的结构示意图。

图24为本实用新型钢结构柱与钢结构梁的连接结构处的受力状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参阅图8，本实用新型提供了一种钢结构住宅体系及其中的钢结构柱和钢结构梁的连接结构，用于解决现有技术中钢结构梁与钢结构柱连接处由于钢结构梁在竖向荷载作用下受弯引起钢结构梁对钢管柱柱壁产生受拉作用，以及钢结构梁下翼缘对钢管柱柱壁产生受压作用，可能由此引起钢管柱屈曲破坏的问题。本实用新型的钢结构柱和钢结构梁的连接结构能够分散钢结构梁对钢结构柱柱壁的集中作用，有效防止钢管柱由于局部受力发生屈曲破坏。具体地，该连接结构包括第一竖向传力板和第二竖向传力板，该第一竖向传力板贴设在钢管柱外壁面上，第二竖向传力板与钢结构梁连接，通过第二竖向传力板和第一竖向传力板将钢结构梁的竖向荷载经由第一竖向传力板均匀地分散到钢管柱的柱壁上。下面结合附图对本实用新型钢结构住宅体系及其中的钢结构柱和钢结构梁的连接结构进行说明。

如图8所示，本实用新型的钢结构住宅体系包括钢结构柱21、钢结构梁22、连接结构、以及钢板剪力墙结构，结合图9所示，钢结构柱21立设在住宅体系中柱节点处，钢结构柱21的端部设有钢管柱211，钢结构梁22横向设于相邻的两个钢结构柱21之间并与对应的钢管柱211连接，钢结构梁22与钢结构柱21组成住宅体系的受力框架20，结合图15所示，钢板剪力墙结构23装设在钢结构柱21和钢结构梁22围合形成的墙体空间内，这样就形成了钢结构住宅体系。结合图16和图19所示，连接结构24装设在钢结构梁22和对应的钢管柱211的连接处，连接结构24包括贴设在钢管柱211外壁面并与钢管柱211固定连接的第一竖向传力板241和垂直连接于第一竖向传力板241的第二竖向传力板242，第二竖向传力板242与钢结构梁22连接，通过第二竖向传力板242和第一竖向传力板241将钢结构梁22的竖向荷载经由第一竖向传力板241上贴设于钢管柱211的贴合面2411传递给钢管柱211。

采用第一竖向传力板和第二竖向传力板的连接结构，将钢结构梁传来的作用力通过第一竖向传力板均匀分散到钢管柱的柱壁上，避免了钢结构梁的翼缘板直接对钢管柱柱壁的集中作用，有效防止了钢管柱由于局部受力发生屈曲破坏。其中的第二竖向传力板与钢结构梁22对接连接，且与钢结构梁22的设置方向相一致不会影响钢结构梁22的截面形状，即连接结构的截面与钢结构梁的截面相同，连接方便，避免了传统做法中于钢结构梁的翼缘板上焊接钢板条而带来的改变钢结构梁的截面变化的问题。

作为本实用新型的一较佳实施方式，如图17和图19所示，钢结构梁22为工字钢，包括相对设置的上翼缘板221和下翼缘板(图中未示出)以及垂直连接上翼缘板221和下翼缘板的腹板222。连接结构24中的第二竖向传力板242与钢结构梁22的腹板222连接，且第二竖向传力板242与腹板222的设置方向相一致。

如图16所示，显示了本实用新型中的连接结构的第一实施例的结构示意图。在第一实施例中，结合图17至图19所示，钢结构梁22的上翼缘板221和下翼缘板的端部凸伸出腹板222的端部对应形成抵靠端部2211，连接结构24的第二竖向传力板242插设于上翼缘板221和下翼缘板之间并与腹板222相贴合，进而与腹板222铰接连接，且上翼缘板221和下翼缘板的抵靠端部2211抵靠于第一竖向传力板241。较佳地，可以采用螺栓连接腹板222和第二竖向传力板242，使得腹板222和第二竖向传力板242实现可转动的连接。该连接结构的设置，使得钢结构梁和钢结构柱的连接操作简单易行。

如图20所示，显示了本实用新型中的连接结构的第二实施例的结构示意图。在第二实施例中，结合图21至图23所示，连接结构24还包括垂直连接于第一竖向传力板241和第二竖向传力板242顶部的第一横向传力板243和垂直连接于第一竖向传力板241和第二竖向传力板242底部的第二横向传力板244，第一横向传力板243与上翼缘板221固定连接，第二横向传力板244与下翼缘板固定连接，第二竖向传力板242与腹板222固定连接，第一横向传力板243、第二横向传力板244以及第二竖向传力板242形成的形状与钢结构梁22的形状相同。较佳地，第一横向传力板243与上翼缘板221焊接固定，第二横向传力板244与下翼缘板焊接固定，第二竖向传力板242与腹板222焊接固定，该连接结构的设置，使得钢结构梁和钢结构柱的连接操作简单易行。

如图9至图14所示，显示了钢结构柱的不同实施例的结构示意图。钢结构柱21包括多个钢管柱211和墙体结构212，钢管柱211内浇筑有混凝土柱芯，墙体结构212设于两个钢管柱211之间，墙体结构212包括相对立设的钢板2121、固设于钢板2121内表面的T型件2122以及浇筑在两个钢板2121之间的混凝土结构2123，通过墙体结构212和钢管柱211组合形成钢结构柱21，解决了传统钢结构体系中的室内露柱的问题。如图9所示，显示了钢结构柱的第一实施例的结构，在第一实施例中，钢管柱21为H型结构，包括六个钢管柱211和五段墙体结构212。如图10所示，在第二实施例中，钢结构柱21为U型结构，包括有四个钢管柱211和三段墙体结构212。如图11所示，在三实施例中，钢结构柱21为十字型结构，包括有五个钢管柱211和四段墙体结构212。如图12所示，在第四实施例中，钢结构柱21为T字型结构，包括有四个钢管柱211和三段墙体结构212。如图13所示，在第五实施例中，钢结构柱21为L型结构，包括有三个钢管柱211和两段墙体结构212。如图14所示，在第六实施例中，钢结构柱21为一字型结构，包括有两个钢管柱211和一段墙体结构212。如图15所示，钢板剪力墙结构23包括有相对设置的钢板231、固设于钢板231内表面的T型件232以及浇筑在钢板231之间的混凝土结构233。本实用新型的钢结构住宅体系能够有效解决钢管柱组合钢板剪力墙钢板件连接于焊接难度大的问题，解决了现有的钢结构住宅体系墙与梁节点连接部裸露室内的问题。钢结构柱端部的钢管柱提升了墙体的约束能力，提高了钢结构柱的承载能力，在墙体结构以及钢板剪力墙结构内设置T型件加强钢板与内部混凝土结构的咬合力，提升墙体的抗剪能力，约束钢管柱和墙体结构组合形成的钢结构柱发挥各自优势，提高抗震性能。本实用新型的钢结构住宅体系中的构件可以实现工厂加工，现场拼装；利用连接结构可方便梁柱的连接，操作简单，能够加快工程施工进度，且优化了受力体系，如图24所示，显示为利用连接结构的第二实施例连接钢结构柱和钢结构梁的竖向侧面剖视图。该连接结构24的传力路径为，钢结构梁22受到竖向荷载F2的作用，该作用力通过连接结构24的第一竖向传力板241均匀分散到钢管柱211的柱壁上，从而避免了钢结构梁翼缘直接对钢管柱柱壁的集中作用，有效防止了钢管柱由于局部受力发生屈曲破坏。

本实用新型还提供了一种钢结构柱和钢结构梁的连接结构，下面结合附图对钢结构柱和钢结构梁的连接结构进行说明。

如图8和图16所示，钢结构柱21的端部设有钢管柱211，钢结构梁22横向设于相邻的两个钢结构柱21之间并与对应的钢管柱211连接，结合图17至图19所示，连接结构24包括贴设在钢管柱211外壁面并与钢管柱211固定连接的第一竖向传力板241和垂直连接于第一竖向传力板241的第二竖向传力板242，第二竖向传力板242与钢结构梁22连接，通过第二竖向传力板242和第一竖向传力板241将钢结构梁22的竖向荷载经由第一竖向传力板241上贴设于钢管柱211的贴合面2411传递给钢管柱211。

采用第一竖向传力板和第二竖向传力板的连接结构，将钢结构梁传来的作用力通过第一竖向传力板均匀分散到钢管柱的柱壁上，避免了钢结构梁的翼缘板直接对钢管柱柱壁的集中作用，有效防止了钢管柱由于局部受力发生屈曲破坏。其中的第二竖向传力板与钢结构梁22对接连接，且与钢结构梁22的设置方向相一致不会影响钢结构梁22的截面形状，即连接结构的截面与钢结构梁的截面相同，连接方便，避免了传统做法中于钢结构梁的翼缘板上焊接钢板条而带来的改变钢结构梁的截面变化的问题。

作为本实用新型的一较佳实施方式，如图17和图19所示，钢结构梁22为工字钢，包括相对设置的上翼缘板221和下翼缘板(图中未示出)以及垂直连接上翼缘板221和下翼缘板的腹板222。连接结构24中的第二竖向传力板242与钢结构梁22的腹板222连接，且第二竖向传力板242与腹板222的设置方向相一致。

如图16所示，显示了本实用新型中的连接结构的第一实施例的结构示意图。在第一实施例中，结合图17至图19所示，钢结构梁22的上翼缘板221和下翼缘板的端部凸伸出腹板222的端部对应形成抵靠端部2211，连接结构24的第二竖向传力板242插设于上翼缘板221和下翼缘板之间并与腹板222相贴合，进而与腹板222铰接连接，且上翼缘板221和下翼缘板的抵靠端部2211抵靠于第一竖向传力板241。较佳地，可以采用螺栓连接腹板222和第二竖向传力板242，使得腹板222和第二竖向传力板242实现可转动的连接。该连接结构的设置，使得钢结构梁和钢结构柱的连接操作简单易行。

如图20所示，显示了本实用新型中的连接结构的第二实施例的结构示意图。在第二实施例中，结合图21至图23所示，连接结构24还包括垂直连接于第一竖向传力板241和第二竖向传力板242顶部的第一横向传力板243和垂直连接于第一竖向传力板241和第二竖向传力板242底部的第二横向传力板244，第一横向传力板243与上翼缘板221固定连接，第二横向传力板244与下翼缘板固定连接，第二竖向传力板242与腹板222固定连接，第一横向传力板243、第二横向传力板244以及第二竖向传力板242形成的形状与钢结构梁22的形状相同。较佳地，第一横向传力板243与上翼缘板221焊接固定，第二横向传力板244与下翼缘板焊接固定，第二竖向传力板242与腹板222焊接固定，该连接结构的设置，使得钢结构梁和钢结构柱的连接操作简单易行。

如图24所示，显示为利用连接结构的第二实施例连接钢结构柱和钢结构梁的竖向侧面剖视图。该连接结构24的传力路径为，钢结构梁22受到竖向荷载F2的作用，该作用力通过连接结构24的第一竖向传力板241均匀分散到钢管柱211的柱壁上，从而避免了钢结构梁翼缘直接对钢管柱柱壁的集中作用，有效防止了钢管柱由于局部受力发生屈曲破坏。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。