一种钢结构墙体及模块化钢混组合结构建筑结构的制作方法

本公开涉及钢结构建筑领域，尤其涉及一种钢结构墙体及模块化钢混组合结构建筑结构。

背景技术：

目前，钢结构住宅以别墅、新农村用房等低层建筑为主，在整体住宅市场占比不足2％，原因主要有以下几个方面：1.钢结构防火、防腐性能较差，为保证防火防腐性能所花费成本过高，造成钢结构住宅成本大大高于钢筋混凝土建筑；2.由于钢结构住宅多为钢框架结构，因此钢结构对户型要求较高，漏梁漏柱严重；3.由于钢的隔音性能较差，因此钢结构住宅普遍有隔声问题，影响住户体验；4.钢材的抗拉能力远强于抗压能力，因此钢结构不宜用于超高层，对于公建可采用钢筋混凝土核心筒，而对于住宅则会导致公摊较大。

公开号为cn206737201u的中国实用新型专利提供了一种格构式钢管束混凝土组合结构，该实用新型采用外侧钢管束内部浇筑混凝土的方式，解决了钢结构户型问题、公摊问题等。可2-3层一次吊装，施工速度较快；但该格构式钢管束混凝土组合结构仍存在如下问题：1.隔音问题；2.安装梁板时属于高空作业，对精度要求过高且不安全；3.刚才使用量大，成本较高；4.只解决竖向施工，楼板施工复杂，且相对于墙体耗时过长，严重影响整体施工效率。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种钢结构墙体及模块化钢混组合结构建筑结构。

根据本公开的一个方面，一种钢结构墙体，包括：两个相对设置的墙上钢板、和均设置在两个所述墙上钢板之间的格构柱和格构梁；

两个所述墙上钢板之间形成有第一空腔，两个所述墙上钢板均分别连接至所述格构柱和/或所述格构梁，两个所述墙上钢板之间通过对拉螺栓连接；

所述格构柱和所述格构梁均分别设置有两个，两个所述格构柱和两个所述格构梁围成矩形框，且两个所述格构柱相对，两个所述格构梁相对。

根据本公开的至少一个实施方式，至少一个所述墙上钢板之一包括从上至下依次设置的上钢板和下钢板；所述上钢板和所述下钢板并排对接，形成所述墙上钢板。

根据本公开的至少一个实施方式，所述格构柱包括四个竖向设置的第一角钢；四个第一角钢两两相对，形成长方体状的第二空腔；

任意相邻的两个第一角钢之间均设置有多个第一缀板；每个所述第一缀板的两端均分别连接至相邻的两个所述第一角钢。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一缀板和与其连接的所述第一角钢的夹角为30°-90°。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括：两个相对设置的边格构柱、和两个相对设置的边格构梁；

两个所述边格构柱和两个所述边格构梁均位于所述矩形框内，两个所述边格构柱和两个所述边格构梁依次连接形成有矩形孔洞；

每个所述边格构柱的两端均分别沿竖向延伸并连接至两个所述格构梁；每个所述边格构梁的两端均分别沿水平方向延伸并连接至两个所述边格构柱。

根据本公开的至少一个实施方式，所述格构梁包括两个水平设置的第二角钢、和设置在两个所述第二角钢之间的多个第二缀板；两个所述第二角钢相对设置；每个所述第二缀板的两端均分别连接至两个所述第二角钢。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第二缀板和与其连接的所述第二角钢的夹角为30°-90°。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一空腔内浇筑有混凝土。

根据本公开的至少一个实施方式，两个所述墙上钢板朝向第一空腔的一侧均连接有抗剪连接件。

一种模块化钢混组合结构建筑结构，包括多个对接的房间模块；

每个所述房间模块均包括：多面墙体、和连接至所述墙体上端的楼板，多面所述墙体中至少有一面墙体为外墙，所述外墙为前述任一项所述的钢结构墙体。

根据本公开的至少一个实施方式，多面所述墙体中，除所述外墙外，其余墙体均包括内墙钢板，多面所述墙体围设出屋内空间；

所述内墙钢板背离所述屋内空间的一侧的四个端部均连接有第三角钢，四个所述第三角钢首尾相接围成矩形状。

根据本公开的至少一个实施方式，所述内墙钢板背离所述屋内空间的一侧设置有多个第四角钢，第四角钢沿竖向设置，第四角钢位于四个所述第三角钢之内。

根据本公开的至少一个实施方式，所述内墙钢板的板面开设有多个预留螺栓孔。

根据本公开的至少一个实施方式，两个相邻房间模块的对接处均为所述内墙钢板,两个相邻房间模块的内墙钢板之间形成有第三空腔，所述第三空腔内设置有限位部件，限位部件分别抵至形成第三空腔的两个内墙钢板。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第三空腔内浇筑有混凝土。

根据本公开的至少一个实施方式，所述内墙钢板朝向所述第三空腔的一侧设置有抗剪连接件。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一空腔内的混凝土和所述第三空腔内的混凝土均为普通混凝土、陶粒混凝土、或eps填料混凝土中的一种。

根据本公开的至少一个实施方式，所述楼板包括板底钢板、多个板上格构支撑、和从上至下依次设置的两层附加钢筋；

多个所述板上格构支撑沿第一水平方向并列设置，多个所述板上格构支撑的底部均连接至所述板底钢板；

两层所述附加钢筋分别连接至所述板上格构支承的上部和下部。

根据本公开的至少一个实施方式，每个所述板上格构支撑均包括两个相对设置的第五角钢、和设置在两个所述第五角钢之间的多个第三缀板；

每个所述第三缀板的两端均分别连接至两个所述第五角钢。

根据本公开的至少一个实施方式，每个所述第五角钢均开设有供所述附加钢筋穿过的预留孔洞。

根据本公开的至少一个实施方式，多面所述墙体围成一个不封闭的屋内区域；

所述模块化钢混组合结构建筑结构还包括：多个板下支撑；多个所述板下支撑分别设置在所述板底钢板的顶角处，多个所述板下支撑的一端可拆卸连接至所述板底钢板，另一端向下延伸。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括：水平支撑和竖向支撑；

所述竖向支撑的一端可拆卸连接至所述楼板，另一端向下延伸；

所述水平支撑的两端分别可拆卸连接至所述板下支撑的下端和所述外墙。

根据本公开的至少一个实施方式，每面所述墙体均连接有一体化装饰板；

所述一体化装饰板的板面开设有预留连接孔；

所述一体化装饰板的顶角处连接有磁吸块。

根据本公开的至少一个实施方式，所述一体化装饰板包括相对设置的钢板面夹板和室内面夹板；

所述钢板面夹板和所述室内面夹板之间夹有保温板；

所述磁吸块连接至所述钢板面夹板。

一种模块化钢混组合结构建筑结构的制作方法，用于制作前述任一项所述的模块化钢混组合结构建筑结构，包括构件制作步骤和施工步骤；

构件制作步骤包括：

材料准备：根据尺寸要求加工角钢、缀板和钢板；

制作格构：通过人工或自动机械将角钢、缀板连接，形成格构柱、和格构梁；

制作钢结构墙体：通过人工或自动机械将钢板与格构柱、格构梁连接，将钢板之间通过对拉螺栓连接；

制作楼板：通过人工或自动机械将钢筋、管线、板上格构支撑、钢板连接；

组装：将钢结构墙体、和楼板组装为房间模块；

施工步骤的具体过程为：

将房间模块根据图纸吊装至指定位置；

通过焊接或螺栓连接上下层房间模块、和/或房间模块之间的钢板，检查管线并连接；

浇筑混凝土；

混凝土达到强度后，拆除可拆除支撑。

根据本公开的至少一个实施方式，施工步骤中，拆除可拆除支撑后安装一体化装饰板。

本发明的有益效果为：

1.本公开的模块化钢混组合结构建筑结构采用模块化生产，以房间为单位在工厂完成组装，将现场复杂的钢筋工、木工工作完全移入工厂，现场仅需完成钢结构组装和混凝土浇筑；构件采用工业化生产，绝大部分为标准件，生产方便，适用于目前主流的钢材加工机械，所需人工少。

2.钢板空腔部位后浇混凝土，墙体混凝土与楼板混凝土相连，防水性能好，且钢材在内部被混凝土截断，无隔声问题。

3.钢结构墙体的受力性能更接近于钢筋混凝土剪力墙，无漏梁漏柱现象，钢结构墙体厚度小于钢筋混凝土剪力墙，公摊较钢筋混凝土住宅更小，且可用于大多数户型，对建筑设计接受度高。

4.本公开中的一体化装饰板，方便运输和安装，且能解决钢结构的防腐、防火问题，解决钢板上不易打孔问题。

5.本公开中的楼板不采用叠合方式，降低模块整体重量，且便于运输和调整。钢筋放置加工方便，管线之间连接可靠。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的实施方式的模块化钢混组合结构建筑结构的示意图。

图2是图1所示的模块化钢混组合结构建筑结构的爆炸结构示意图。

图3是根据本公开的钢结构墙体的结构示意图(省略墙上钢板)。

图4是根据本公开的钢结构墙体的结构示意图。

图5是图4所示的钢结构墙体省略下钢板后的结构示意图。

图6是图1所示的模块化钢混组合结构建筑结构中楼板的结构示意图。

图7是图1所示的模块化钢混组合结构建筑结构中房间模块第一实施方式的结构示意图。

图8是图1所示的模块化钢混组合结构建筑结构中房间模块第二实施方式的结构示意图。

图9是图4所示的钢结构墙体中格构柱的结构示意图。

图10是图1所示的模块化钢混组合结构建筑结构中一体化装饰板的结构示意图。

图11是图1所示的模块化钢混组合结构建筑结构中两个房间模块对接的结构示意图。

附图标记：1-格构柱；1a-第一角钢；1b-第一缀板；2-格构梁；2a-第二角钢；2b-第二缀板；3-墙上钢板；3a-上钢板；3b-下钢板；4-对拉螺栓；5-第一空腔；6-矩形孔洞；7-边格构柱；8-边格构梁；9-内墙钢板；10-封板；11-板上格构支撑；12-第五角钢；13-第三缀板；14-板底钢板；15-附加钢筋；16-电管；17-给排水立管；18-给排水横管；19-钢板面夹板；20-保温板；21-室内面夹板；22-预留连接孔；23-磁吸块；24-钢结构墙体；25-楼板；26-水平支撑；27-竖向支撑；28-板下支撑；29-第三角钢；30-第四角钢；31-次卧模块；32-卫生间模块；33-主卧模块；34-客厅模块；35-电梯模块；36-楼梯模块；37-厨房模块；38-第三空腔；39-限位部件。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

如图3、4和5所示，根据本公开的第一实施方式，提供了一种钢结构墙体24，包括：两个相对设置的墙上钢板3、和均设置在两个墙上钢板3之间的格构柱1和格构梁2；两个墙上钢板3之间形成有第一空腔5，两个墙上钢板3均分别连接至格构柱1和/或格构梁2，两个墙上钢板3之间通过对拉螺栓4连接；格构柱1和格构梁2均分别设置有两个，两个格构柱1和两个格构梁2围成矩形框，且两个格构柱1相对，两个格构梁2相对。

墙上钢板3可通过焊接、或螺栓连接等方式连接至格构柱1、和/或格构梁2；通过对拉螺栓4将两个墙上钢板3连接在一起，使两个墙上钢板3的板面尽可能平整。

在一个实施方式中，如图4所示，至少一个墙上钢板3之一可包括从上至下依次设置的上钢板3a和下钢板3b；上钢板3a和下钢板3b并排对接，形成墙上钢板3。如此，在连接上下两层钢结构墙体24或调整高度时，取下下钢板3b即可将工具伸入第一空腔5内进行操作，安装就位后，将下钢板3b通过焊接或螺栓连接等方式连接至格构柱1、和/或格构梁2。

在一个实施方式中，如图9所示，格构柱1包括四个竖向设置的第一角钢1a；四个第一角钢1a两两相对，形成长方体状的第二空腔；任意相邻的两个第一角钢1a之间均设置有多个第一缀板1b；每个第一缀板1b的两端均分别连接至相邻的两个第一角钢1a。在本实施方式中，第一角钢1a为20-75mm宽，3-10mm厚的等边角钢；第一缀板1b为180-400mm长，3-10mm厚的钢板；第一缀板1b通过焊接方式连接至相邻的两个第一角钢1a。钢结构墙体24之间的格构柱1可通过焊接、或螺栓连接方式连接在一起。

在一个实施方式中，第一缀板1b和与其连接的第一角钢1a的夹角为30°-90°。

在一个实施方式中，如图3所示，还包括：两个相对设置的边格构柱7、和两个相对设置的边格构梁8；两个边格构柱7和两个边格构梁8均位于矩形框内，两个边格构柱7和两个边格构梁8依次连接形成有矩形孔洞6；每个边格构柱7的两端均分别沿竖向延伸并连接至两个格构梁2；和/或，每个边格构梁8的两端均分别沿水平方向延伸并连接至两个边格构柱7。如图5所示，在矩形孔洞6的四个侧壁上焊接封板10，便形成门、或窗等孔洞结构。

在一个实施方式中，如图3所示，格构梁2包括两个水平设置的第二角钢2a、和设置在两个第二角钢2a之间的多个第二缀板2b；两个第二角钢2a相对设置；每个第二缀板2b的两端均分别连接至两个第二角钢2a。在本实施方式中，第二角钢2a为20-75mm宽，3-10mm厚的等边角钢；第二缀板2b为180-400mm长，3-10mm厚的钢板；第二缀板2b通过焊接方式连接至相邻的两个第二角钢2a。钢结构墙体24之间的格构梁2均可通过焊接、或螺栓连接方式连接在一起。

在一个实施方式中，第二缀板2b和与其连接的第二角钢2a的夹角为30°-90°。

在一个实施方式中，第一空腔5内浇筑有混凝土，以达到防水隔音之目的。混凝土可采用普通混凝土，也可采用陶粒混凝土、或eps填料混凝土。

在一个实施方式中，墙上钢板3朝向第一空腔5的一侧均连接有抗剪连接件，以确保墙上钢板3与混凝土可靠连接。抗剪连接件包括但不限于铆钉、抗剪栓钉等。

如图1、2和7所示，本公开还提供了一种模块化钢混组合结构建筑结构，包括多个对接的房间模块；房间模块按功能划分为客厅模块34、卧室模块、卫生间模块32、厨房模块37、楼梯模块36、和电梯模块35；每个房间模块均包括：多面墙体、和连接至墙体上端的楼板25，多面墙体中至少有一面墙体为外墙，外墙为前述任一项的钢结构墙体24。

在一个实施方式中，如图8所示，多面墙体中，除外墙外，其余墙体均包括内墙钢板9，多面墙体围设出屋内空间；内墙钢板9背离屋内空间的一侧的四个端部均连接有第三角钢29，四个第三角钢29首尾相接围成矩形状。通过在内墙钢板9设置四个第三角钢29提高内墙钢板9的抗弯强度，在连接两个房间模块对应的内墙钢板9时，避免内墙钢板9翘曲变形。

当内墙钢板9不需要加强时，四个第三角钢29中的两个第三角钢29布置在内墙钢板9与墙体的接壤处，从而通过接壤处的第三角钢29连接内墙钢板9与对应的墙体。需要说明的是，此处的墙体为内墙钢板9、或外墙，即当内墙钢板9与外墙连接时，内墙钢板9与外墙的接壤处设置第三角钢29；当内墙钢板9与内墙钢板9连接时，内墙钢板9之间设置第三角钢29。

当内墙钢板9需要加强时，如图8所示，内墙钢板9背离屋内空间的一侧设置有多个第四角钢30，第四角钢30沿竖向设置，第四角钢30位于四个第三角钢29之内。

将钢结构墙体24拼接为房间模块时，当有两个钢结构墙体24以上时，可以是其中一个钢结构墙体24的格构柱1抵在另一个钢结构墙体24的墙上钢板3；也可以是，如图8所示，相邻两个钢结构墙体24的格构柱1之间形成矩形空腔，在矩形空腔内放入格构柱1。

在一个实施方式中，内墙钢板9的板面开设有多个预留螺栓孔，以便于连接两个房间模块时，通过对拉螺栓4将两个房间模块对应的内墙钢板9连接在一起。

在一个实施方式中，如图11所示，两个相邻房间模块的对接处均为内墙钢板9,两个相邻房间模块的内墙钢板9之间形成有第三空腔38，第三空腔38内设置有限位部件39，限位部件39分别抵至形成第三空腔38的两个内墙钢板9。在一个实施方式中，限位部件可为前述的格构柱1，从而两个房间模块对接的内墙钢板9和格构柱1形成类似于钢结构墙体24的结构，在此基础上，形成第三空腔38的两个内墙钢板9通过对拉螺栓4连接。在一个实施方式中，第三空腔38内浇筑有混凝土，以达到防水隔音的目的。混凝土可为普通混凝土、陶粒混凝土、或eps填料混凝土中的一种。在此基础上，内墙钢板9朝向第三空腔38的一侧设置有抗剪连接件。以确保内墙钢板9与混凝土可靠连接。抗剪连接件包括但不限于铆钉、抗剪栓钉等。

在一个实施方式中，如图6所示，楼板25包括板底钢板14、多个板上格构支撑11、和从上至下依次设置的两层附加钢筋15；多个板上格构支撑11沿第一水平方向并列设置，多个板上格构支撑11的底部均连接至板底钢板14；两层附加钢筋15分别连接至板上格构支承的上部和下部。与叠合式楼板25相比，本实施方式的楼板25的整体重量更低，更加便于运输和调整。

在一个实施方式中，如图6所示，每个板上格构支撑11均包括两个相对设置的第五角钢12、和设置在两个第五角钢12之间的多个第三缀板13；每个第三缀板13的两端均分别连接至两个第五角钢12。可预先在楼板25布置给排水管、电管16等设备管线，电管16可穿过第三缀板13之间的间隙，给排水管包括给排水立管17和给排水横管18，给排水横岗可布置在两侧附加钢筋15之间，给排水立管17沿竖向插设在板底钢板14。

在一个实施方式中，每个第五角钢12均开设有供附加钢筋15穿过的预留孔洞，以便于附加钢筋15的布置。

在另一个实施方式中，如图7所示，多面墙体围成一个不封闭的屋内区域；模块化钢混组合结构建筑结构还包括：多个板下支撑28；多个板下支撑28分别设置在板底钢板14的顶角处，多个板下支撑28的一端可拆卸连接至板底钢板14，另一端向下延伸。通过设置板下支撑28，极大地减小楼板25安装过程中的变形。

在一个实施方式中，如图7所示，还包括：水平支撑26和竖向支撑27；竖向支撑27的一端可拆卸连接至楼板25，另一端向下延伸；水平支撑26的两端分别可拆卸连接至板下支撑28的下端和外墙。通过设置水平支撑26和竖向支撑27，保证运输和吊装安全。在浇筑混凝土达到75％强度后，水平支撑26和竖向支撑27将被拆除。

每面墙体均连接有一体化装饰板；如图10所示，一体化装饰板的板面开设有预留连接孔22；一体化装饰板的顶角处连接有磁吸块23。通过设置预留连接孔22，可通过对拉螺栓4等连接件将一体化装饰板连接至墙上钢板3或内墙钢板9，通过在一体化装饰板的顶角处设置磁吸块23，确保一体化装饰板在连接至墙上钢板3或内墙钢板9不翘曲。

在一个实施方式中，如图10所示，一体化装饰板包括相对设置的钢板面夹板19和室内面夹板21；钢板面夹板19和室内面夹板21之间夹有保温板20；磁吸块23连接至钢板面夹板19。以使一体化装饰板具有保温功能。

本公开提供一种模块化钢混组合结构建筑结构的制作方法，用于制作前述任一项所述的模块化钢混组合结构建筑结构，包括构件制作步骤和施工步骤；

构件制作步骤包括：

材料准备：根据尺寸要求加工角钢、缀板和钢板；此处的角钢为前述的第一至第五角钢12；缀板为前述的第一至第三缀板13；钢板为前述的墙上钢板3、内墙钢板9、和板底钢板14。

制作格构：通过人工或自动机械将角钢、缀板连接，形成格构柱1、和格构梁2；

制作钢结构墙体24：通过人工或自动机械将钢板与格构柱1、格构梁2连接，将钢板之间通过对拉螺栓4连接；

制作楼板25：通过人工或自动机械将钢筋、管线、板上格构支撑11、钢板连接；需要说明的是，楼板25中的板上格构支撑11的结构与格构梁2一致。

组装：将钢结构墙体24、和楼板25组装为房间模块；

施工步骤的具体过程为：

将房间模块根据图纸吊装至指定位置；

通过焊接或螺栓连接上下层房间模块、和/或房间模块之间的钢板，检查管线并连接；

浇筑混凝土；

混凝土达到强度后，拆除可拆除支撑，此处的可拆除支撑是指水平支撑26、竖向支撑27、和板下支撑28。

在一个实施方式中，施工步骤中，拆除可拆除支撑后安装一体化装饰板。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。