一种钢管砼密柱装配式建筑结构及其建筑物的制作方法

本发明涉及装配式建筑的技术领域，尤其是涉及一种钢管砼密柱装配式建筑结构及其建筑物。

背景技术：

由预制部品部件在工地装配而成的建筑，称为装配式建筑。按预制构件的形式和施工方法分为砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升层建筑等五种类型。

装配式建筑在20世纪初就开始引起人们的兴趣，到六十年代终于实现。英、法、苏联等国首先作了尝试。由于装配式建筑的建造速度快，而且生产成本较低，迅速在世界各地推广开来。早期的装配式建筑外形比较呆板，千篇一律。后来人们在设计上做了改进，增加了灵活性和多样性，使装配式建筑不仅能够成批建造，而且样式丰富。

随着国内对节能减排、绿色建筑和环保要求的呼声越来越高，装配式建筑的发展开始进入高速发展期，相关的上下游行业开始形成规模。但是在实际的建设过程中也发现不少问题：

1.制造成本过高，预制构件的批量化生产需要形成规模才能够摊薄生产成本，但是目前装配式建筑的市场容量小，导致预制构件的生产成本偏高，再加上运输、吊装和安装成本，装配式建筑的成本还要高于混凝土浇筑建筑。

2.运输难度大，为了提高生产效率和降低安装难度，绝大多数预制构件均为中型或者大型构件，这些构件的体积大，重量沉，单车单次运输数量少，运输速度慢，运输成本高，部分工地由于地面强度不够，运输车辆根本无法进入；如果考虑缩小预制构件的尺寸，降低运输难度，又会导致现场安装步骤的繁琐和安装难度的增加。

3.吊装难度大，中型和大型构件在吊装过程中需要使用大型吊车，大型吊车的花费不菲；从安全性考虑，施工现场的地面多为土地，硬度偏低，经常出现吊车无法进场的情况，需要进行地面加固，会造成额外的成本支出。

4.拼接难度大，预制构件的连接一般采用钢筋绑扎或者预埋件插接，受限于制造精度，大多数情况下，现场安装时都需要进行修整，尤其是在吊装过程中出现无法对接的情况，只能在高空进行调整，调整难度大，危险系数高。

5.建筑的整体性差，现场安装的过程中，预制构件的连接处需要进行浇筑，该浇筑部分属于二次浇筑，与现有的预制构件无法形成一个整体，尤其是连接面处的强度低，存在不可避免的强度缺陷，导致建筑物的整体强度偏低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钢管砼密柱装配式建筑结构及其建筑物，使用了拼装式的建造方式并使用轻质材料来代替现有的浇筑建造方式，能够有效降低施工难度和建设成本。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种钢管砼密柱装配式建筑结构，包括：

地基；

框架，设在所述地基上，包括垂直设在所述地基上的钢管砼密柱和两端分别与相邻的钢管砼密柱固定连接的横梁；

轻质围护墙，设在所述框架上；

楼板，设在所述框架上，与所述轻质围护墙一起在所述框架上分隔出多个独立的空间。

通过采用上述技术方案，钢管砼密柱和横梁构成建筑物的框架，轻质围护墙和楼板在框架上分隔出独立的空间，供给不同的住户使用。和现有的预制构件拼装和现浇的建造方式相比，钢管砼密柱、轻质围护墙和楼板均能够进行标准化的工业生产，造价低，体积小，质量稳定，形状规格，运输方便，施工时不再需要现场临时制作，直接进行拼装就能够完成建造，这种建造方式施工简单，难度低，工期短，可以有效降低建设成本，提高经济效益。

在本发明的一个实施例中，所述楼板包括搭接在所述框架上的楼承板和浇筑在所述楼承板上的混凝土层。

通过采用上述技术方案，楼承板在工厂内制作完成，使用时可以直接铺设在框架上，然后在其上浇筑混凝土。这种建造方式不需要搭设脚手架，不需要装拆浇筑模板，工艺步骤减少，施工难度降低，施工速度提高，质量和工期都能够得到保证。

在本发明的一个实施例中，所述楼承板上设有钢筋桁架；

所述钢筋桁架位于所述混凝土层内部。

通过采用上述技术方案，钢筋桁架能够提高楼承板和混凝土层的承载能力。

在本发明的一个实施例中，所述轻质围护墙嵌固或者外挂在所述框架上。

通过采用上述技术方案，嵌固和外挂的方式安装简单，操作方便，能够有效降低安装难度，提高安装速度，缩短施工时间。

在本发明的一个实施例中，所述楼板包括多块顺序拼接的轻质发泡预制楼板。

通过采用上述技术方案，轻质发泡预制楼板采用建筑垃圾制作，密度小，保温和隔音效果好，运输和安装费用更低；从居住方面看，轻质发泡预制楼板的热量损耗更低，能够降低夏季制冷和冬天取暖的费用；从实际的居住考虑，良好的隔音效果能够提高保密性，可以营造一个舒适的居住环境。

在本发明的一个实施例中，所述轻质发泡预制楼板内设有用于提高其强度的加强筋。

通过采用上述技术方案，加强筋能够提高轻质发泡预制楼板的强度，使其能够承受更多的负荷。

在本发明的一个实施例中，所述框架上设有用于提高其强度的延性支撑。

通过采用上述技术方案，延性支撑能够提高框架的整体性和强度，从而提高建筑物的整体强度和抗震性能。

在本发明的一个实施例中，所述钢管砼密柱包括钢管和填充在钢管内的混凝土。

通过采用上述技术方案，直接使用标准化的钢管作为浇筑模具，内部不需要添加龙骨，制作难度更低，生产速度也更快。从运输方面考虑，钢管砼密柱的外形规则，单次运输量大，运输更加方便。现场安装时，钢管砼密柱的单体重量小，吊装难度低，吊装不需要使用大型吊车，吊装方便，连接处直接进行焊接，施工更加简单。

从实际的强度和综合性能看，钢管的强度、韧性和耐冲击性都优于现在的混凝土结构，尤其是在受到外力冲击的情况下，钢管砼密柱不会出现表面裂痕，即使内部的混凝土发生断裂，在外部钢管的包裹下，断成连接的混凝土仍然能够连接在一起，承受竖直方向的载荷。

从安全性上考虑，钢管内部为实心，发生火灾时不会产生粉尘爆炸，并且钢管的导热速度快，内部的混凝土也能吸收大量的热量，在发生火灾的情况下坚持的时间更长，能够给人员逃生争取更长的时间。轻质围护墙的密度为现浇墙体的15%-20%，能够有效降低地基和框架的负荷，从而降低地基的处理费用和整体的建造花费。

一种建筑物，包括上述任意实施例中所述的钢管砼密柱装配式建筑结构。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.钢管砼密柱和横梁构成建筑物的框架，轻质围护墙和轻质楼板在框架上分隔出独立的空间，供给不同的住户使用。和现有的预制构件相比，钢管砼密柱直接使用标准化的钢管作为浇筑模具，内部不需要添加龙骨，制作难度更低，生产速度也更快。从运输方面考虑，钢管砼密柱的外形规则，单次运输量大，运输更加方便。现场安装时，钢管砼密柱的单体重量小，吊装难度低，吊装不需要使用大型吊车，吊装方便，连接处直接进行焊接，施工更加简单。

2.从实际的强度和综合性能看，钢管的强度、韧性和耐冲击性都优于现在的混凝土结构，尤其是在受到外力冲击的情况下，钢管砼密柱不会出现表面裂痕，即使内部的混凝土发生断裂，在外部钢管的包裹下，断成连接的混凝土仍然能够连接在一起，承受竖直方向的载荷。

3.从安全性上考虑，钢管内部为实心，发生火灾时不会产生粉尘爆炸，并且钢管的导热速度快，内部的混凝土也能吸收大量的热量，在发生火灾的情况下坚持的时间更长，能够给人员逃生争取更长的时间。轻质围护墙和轻质楼板的密度为现浇墙体的15%-20%，能够有效降低地基和框架的负荷，从而降低地基的处理费用和整体的建造花费。

4.从拆除和回收的方面考虑，建筑物达到使用寿命后，轻质围护墙和轻质楼板等都可以进行人工拆除，钢管砼密柱和横梁等可以切割后再拆除，和现有的爆破拆除方式相比，能够实现逐层拆除，拆除的工程量小，对周围环境的影响程度低。拆除下来的钢管、钢筋、轻质围护墙和轻质楼板等都能够回收在利用，既能够降低材料浪费、垃圾运输费用和垃圾处理费用等大额花费，还能够提高资源的利用率。

5从产业方面考虑，这种建设方式可以形成标准化的生产和施工，将建筑物的建设工厂化、模块化和流水化。现有的施工人员可以转入到上下游配套企业参与生产，解决就业问题，使建筑行业能够稳定健康的发展。

附图说明

图1是本发明实施例给出的一种立体结构示意图。

图2是本发明实施例给出的一种钢管砼密柱的截面示意图。

图3是本发明实施例给出的第一种楼板的结构示意图。

图4是本发明实施例给出的第二种楼板的一种结构示意图。

图5是本发明实施例给出的第二种楼板的另一种结构示意图。

图6是本发明实施例给出的第二种楼板的结构加强示意图。

图7是本发明实施例给出的围护墙的一种安装示意图。

图8是本发明实施例给出的围护墙的另一种安装示意图。

图9是本发明实施例给出的一种延性支撑与框架的连接示意图。

图10是本发明实施例给出的另一种延性支撑与框架的连接示意图。

图中，11、地基；12、框架；13、钢管砼密柱；131、钢管；132、混凝土；14、横梁；15、轻质围护墙；16、楼板；161、轻质发泡预制楼板；加强筋162；31、楼承板；32、混凝土层；33、钢筋桁架；41、延性支撑。

具体实施方式

下面结合本发明中实施例的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例，以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，并不作为对本发明将其应用或者使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。

除非有另外的具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对设置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际比例绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的公知技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进一步讨论。

图1为本发明实施例给出的一种立体结构示意图，为了展示的更加清楚，图1中去除掉了部分的围护墙15。图中的建筑物主要由地基11、框架12、钢管砼密柱13、横梁14、围护墙15、楼板16和延性支撑41等几部分组成。

图2为本发明实施例给出的一种钢管砼密柱13的截面示意图，该图展示了钢管砼密柱13的内部结构。钢管砼密柱13由钢管131和填充在钢管131内的混凝土132组成，生产时将混凝土132直接注入到钢管131内，混凝土132完全固化后制作完成。

为了提高钢管砼密柱13的使用寿命，可以在其外表面上涂覆一层防腐漆，防腐漆能够隔绝空气和水分，降低金属腐蚀发生的概率。

回看图1，钢管砼密柱13垂直固定在地基11上，横梁14水平固定在钢管砼密柱13上，其两端分别与相邻的钢管砼密柱13焊接、螺栓链接或者铆接在一起。钢管砼密柱13和横梁14一起组成建筑所需要的框架12。

轻质围护墙15和楼板16都固定安装在框架12上，形成多个单独的独立空间，供给住户使用。正常情况下，轻质围护墙15垂直安装在框架12上，楼板16水平安装在框架12上，下面结合附图进行进一步的解释。

在本发明的一个实施例中，楼板16由楼承板31、混凝土层32和钢筋桁架33等组成，钢筋桁架33焊接在楼承板31上，混凝土层32在楼承板31上直接浇筑成型并将钢筋桁架33包裹住。参考图3，为了显示出钢筋桁架33，混凝土层32只显示了一部分。楼承板31是冷弯加工成型的板材，使用时其边缘搭接在相邻的横梁14上，然后直接在其上表面上浇筑混凝土，形成混凝土层32。当楼板16的跨度较大时，需要在楼承板31上增加钢筋桁架33。钢筋桁架33是用钢筋编织的支撑，焊接在楼承板31上，用来提高大跨度楼板16的强度。带有钢筋桁架33的楼承板31铺设完成后，在其上浇筑混凝土，将钢筋桁架33包裹住，形成混凝土层32。为了进一步提高强度，施工时使用钢筋将相邻的钢筋桁架33连接起来后再浇筑，这样连接用的钢筋和钢筋桁架33能够组成一种网格状的结构，强度更高。

在本发明的另外一个实施例中，楼板16有多块轻质发泡预制楼板161拼接而成。参考图4，图中多块轻质发泡预制楼板161顺序拼接，组成一整块的楼板16，每一块轻质发泡预制楼板161的两端均搭在框架12上，两侧的轻质发泡预制楼板161同样搭在框架12上。

参考图5，该图中展示了一种轻质发泡预制楼板161的连接示意图，轻质发泡预制楼板161的四周包裹了一圈槽钢，安装时将槽钢直接焊接在横梁上，相邻的槽钢也直接焊接起来，使其能够形成一个整体。

图4和图5中展示的轻质发泡预制楼板161使用工农业固体废弃物(如粉煤灰、煤矸石、石英砂、尾矿砂、稻糠、麦秆、棉秆、锯末等)为原料制作，制作过程中还可以在其内部预留通孔，用以减重，该通孔还可以用于布置水路和电路，这样不需要和现有的建筑一样另外开始线槽，施工更加方便。

参考图6，为了进一步提高轻质发泡预制楼板161的强度，需要在其内部增加加强筋18，加强筋18为钢筋，其轴线平行于通孔的轴线，制作过程中与轻质发泡预制楼板161一体成型。

在本发明的另外一个实施例中，轻质围护墙15使用发泡水泥轻质复合板材制作，这种材料密度小，质地轻，可以进行切割，房间内的门洞和窗洞等直接在轻质围护墙15上切割成型或者在生产过程中预留。

参考图7，是本发明实施例给出的一种轻质围护墙15的连接方式，为了表达的更加清楚，连接部分进行了放大处理。轻质围护墙15使用连接件进行固定，连接件可以是角钢或者薄钢带折弯制作的直角折弯件，轻质围护墙15放置到横梁14上后将连接件塞入到二者的连接处，然后将连接件焊接或者射钉将连接件固定在框架12上。该种连接方式中，轻质围护墙15和钢管砼密柱13的连接方式与横梁14的连接方式相同。

参考图8，是本发明实施例给出的另外一种轻质围护墙15的连接方式，图中在框架12上固定上外挂连接件，该图中展示的外挂连接件是螺杆，轻质围护墙15直接固定在外挂连接件上。

在本发明的一个实施例中，延性支撑41是固定安装在框架12上的斜撑，其作用是提高框架12的整体性和抗震性。延性支撑41一般使用方管、槽钢或者型钢等制作，焊接、螺栓连接或者直接铆接在框架12上。参考图9，是本发明给出的一种延性支撑41的安装示意图，图中的矩形是框架12的一部分，中间的“x”部分就是延性支撑41。延性支撑41一般使用型材，如槽钢、角钢和型钢等，交叉固定连接在框架12上。当然，延性支撑41也可以是一根型材，两端分别固定在钢管砼密柱13和横梁14上、两根钢管砼密柱13上或者是两根横梁14上。

参考图10，除此之外，延性支撑4还可以是钢板或者混凝土墙等，钢板直接焊接在框架12上，混凝土墙则直接在框架12上浇筑成型。

具体的建设过程如下：

根据建筑物的施工图纸在地面上制作地基11，制作地基11的过程中，将钢管砼密柱13垂直放置在基坑11内，浇筑时直接与地基11浇筑为一体。钢管砼密柱13的高度可以是单层高度，也可以是多层高度，相邻的钢管砼密柱13之间先用螺栓连接起来，然后将连接处焊接起来。横梁14水平安装，其两端用螺栓连接在相邻的钢管砼密柱13上，连接处同样焊接起来。

建筑物的层数为七层以下时，一般使用轻质发泡预置楼板161制作楼板16，施工时将轻质发泡预置楼板161整齐并且水平的放置在框架12上，然后将其与框架12的搭接处及相邻轻质发泡预置楼板的拼缝处焊接住，使其与框架12连接在一起。

建筑物的层数为七层以上时，使用混凝土浇筑的楼板16，安装时首先将楼承板31顺序水平铺设在框架12上，楼承板31与框架12的搭接处焊接固定，楼承板31相互之间的连接处专用夹紧钳咬合压孔连接。最后在其上浇筑混凝土，将钢筋桁架33全部包裹住，混凝土固化后形成混凝土层32.

围护墙15安装时，嵌固或者外挂到框架12上。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。