用于工业化装配式钢结构住宅的束筒钢框架组合结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑结构工程技术领域，具体为一种多高层钢结构住宅的钢框架组合结构。
【背景技术】
[0002]在钢结构工业发展成熟的国家，钢结构在建筑结构中的占比普遍超过40 %，美国钢结构建筑占比在大多数年份都在40%以上1999年达到56% ;日本20世纪90年代钢结构建筑占比达到39 %。英国新增建筑90 %以上是钢结构，而目前中国使用钢结构的建筑占比仅6%。钢筋混凝土结构的高能耗、浪费资源、现场劳动密集、给生态环境带来极大的压力等问题亟需我国及世界建筑行业解决。早在1968年日本通产省就提出住宅产业化概念以提高住宅建筑生产率，节约建造成本。我国也于1994年提到这一概念，并大力推广建筑工业化以及住宅产业化。钢结构是较好的绿色建筑产品，抗震性能极其优越。将钢结构用于住宅体系，充分发挥钢结构产业化的特性，并满足住宅建筑的功能需求，是一项非常重要且迫切的工作。
[0003]目前常用于住宅的结构体系有剪力墙结构、框架剪力墙结构、框架核心筒结构、框架支撑结构、框架结构。上述几种结构体系中，含有混凝土剪力墙的结构体系，因构件工业化程度不高，整体性差等原因都不适用于工业化的装配式住宅。钢结构构件工业化程度高，整体性能好，能很好的应用于装配式住宅。然而目前的钢框架支撑结构和钢框架结构在住宅建筑中应用时也存在很多问题。
[0004]首先目前的钢结构住宅结构体系都难以满足工业化的装配式住宅的要求。(I)常用的钢框架支撑结构体系，支撑的布置对结构的整体刚度有很大的影响，而住宅建筑中，由于户型多异，墙体布置没有规律可言，因此支撑的位置受到较大的限制，在各个单独的建筑中能找到合适的支撑布置方案已经是一个需要解决的特殊问题，因而很难形成一个标准化的能够大批量工业化生产的标准构件系列。此外，倾斜的支撑将墙体分割成了不规则的、难以批量建工制造的多个三角形，给墙体工业化带来困难。(2)钢框架结构整体上所有梁、柱构件间的墙体均为矩形，能给住宅结构的维护体系工业化提供较好的前提条件，然而住宅户型多异性，墙体布置无规律性等因素，使得框架柱网难以形成系统的抗侧力体系，从而限制了框架结构在住宅建筑中的应用，更无法形成标准化程度高的构件。(3)目前的钢结构连接节点制约了小型钢管混凝土柱的应用。目前常用的连接节点是在钢柱对应梁翼缘的位置设置横隔板，为了方便钢管柱内混凝土的浇灌，隔板上需要设置灌浆孔和透气孔，灌浆孔的直径不宜小于150mm。另外，为了节点域内力传递需要，灌浆孔对隔板的削弱不能过大，这限制了钢柱的截面宽度不能过小，截面宽度一般不小于350?400_。而在钢结构住宅中，过大的钢柱截面会在住宅的各个功能房间的四角出现凸柱阳角，影响室内建筑使用功能。建筑设计希望将结构构件隐藏在墙体厚度内，比如剪力墙结构。这就要求住宅内采用的钢构件截面宽度控制在240mm以内。
[0005]基于以上技术背景，目前的建筑结构变化多异，而住宅工业化装配又要求构件尽量标准化，种类尽可能少；此外，施工工艺要求钢柱构件不能太小，而建筑功能又要求钢柱截面不能过大，尽可能隐藏在墙体之中。各种矛盾冲突较多。
【发明内容】
[0006]本发明提出了一种工业化装配式多高层钢结构住宅束筒钢框架组合结构，目的在于用截面形状几何不变的标准型材构件，通过几种基本的标准连接键，在现有的建筑模数制(300mm的倍数)下，拼装出户型多异的建筑结构体系，将构成建筑结构的基本构件梁、柱及连接节点模数化、标准化、工厂化，以实现构件及标准节点批量化工业生产，市场化交易，减小钢结构深化设计周期，消除每栋建筑单独加工的情况，缩短加工制作周期，保障构件加工质量，提高施工速度，减少施工工期，降低成本。
[0007]本发明的目的采用如下技术方案实现:
[0008]用于工业化装配式钢结构住宅的束筒钢框架组合结构，包括一组分布在建筑平面的小密柱框架束筒和连接各框架束筒的钢框架；所述的小密柱框架束筒由沿墙体按建筑模数制均匀布置的外轮廓截面不大于240mmX 240mm的型钢柱和连接于型钢柱之间的H型钢梁围合组成；所述钢框架由分布于建筑墙体交接处的型钢柱和连接型钢柱的H型钢梁组成；所述型钢柱为横截面外形尺寸不大于240_的方钢管，方钢管中间的密闭空腔可填充混凝土 ；所述H型钢梁为高频焊接H型钢或热乳H型钢或焊接H型钢。
[0009]本发明所述型钢柱和H型钢梁之间可通过由第一结构连接钢柱、第二结构连接钢柱、一个或两个以上H型钢牛腿按需要自由组合形成的L型连接键或一字型连接键或T型连接键或十字连接键相互连接；所述第一结构连接钢柱由两块平行的第一长壁板、分别设置于两块第一长壁板之间端部和中部并与第一长壁板垂直的短壁板围合焊接而成，围合的内部空腔中浇筑有混凝土；所述第二结构连接钢柱由两块平行的第二长壁板、设置于两块第二长壁板之间中部并与第二长壁板垂直的两块短壁板围合焊接而成，围合的内部空腔中浇筑有混凝土 ；所述H型钢牛腿由两块平行的翼缘和垂直设置于两块翼缘之间的腹板焊接而成；所述L型连接键由一个第一结构连接钢柱、两个H型钢牛腿组合而成；其中，一个H型钢牛腿从外端插接于第一结构连接钢柱的两块第一长壁板之间的槽口内，该H型钢牛腿的翼缘和腹板的内端面与第一结构连接钢柱的短壁板焊接，翼缘两侧与第一结构连接钢柱的第一长壁板焊接；另一个H型钢牛腿插接在垂直焊接于一块第一长壁板外表面并与两块短壁板位置对应的两块牛腿侧连接板之间，该H型钢牛腿的翼缘和腹板的内端面与第一结构连接钢柱的第一长壁板焊接，翼缘两侧与牛腿侧连接板焊接；H型钢牛腿轴线均与第一结构连接钢柱轴线平行；所述一字型连接键由一个第二结构连接钢柱和两个H型钢牛腿组合而成；两个H型钢牛腿对称从两端插接于第二结构连接钢柱的两块第二长壁板之间的槽口内，两个H型钢牛腿的翼缘和腹板的内端面分别与第二结构连接钢柱的两块短壁板焊接，翼缘两侧与第二结构连接钢柱的第二长壁板焊接型钢牛腿轴线均与第二结构连接钢柱轴线平行；所述T型连接键由一个第二结构连接钢柱和三个H型钢牛腿组合而成；其中，两个H型钢牛腿对称从两端插接于第二结构连接钢柱的两块第二长壁板之间的槽口内，这两个H型钢牛腿的翼缘和腹板的内端面分别与第二结构连接钢柱的两块短壁板焊接，翼缘两侧与第二结构连接钢柱的第二长壁板焊接；另一个H型钢牛腿插接在垂直焊接于一块第二长壁板外表面并与两块短壁板位置对应的两块牛腿侧连接板之间，该H型钢牛腿的翼缘和腹板的内端面与第二结构连接钢柱的第二长壁板焊接，翼缘两侧与牛腿侧连接板焊接型钢牛腿轴线均与第二结构连接钢柱轴线平行；所述十字型连接键由一个第二结构连接钢柱和四个H型钢牛腿组合而成；其中，两个H型钢牛腿对称从两端插接于第二结构连接钢柱的两块第二长壁板之间的槽口内，这两个H型钢牛腿的翼缘和腹板的内端面分别与第二结构连接钢柱的两块短壁板焊接，翼缘两侧与第二结构连接钢柱的第二长壁板焊接；另外两个H型钢牛腿对称插接在垂直对称焊接于两块第二长壁板外表面并与两块短壁板位置对应的两块牛腿侧连接板之间，这两个H型钢牛腿的翼缘和腹板的内端面与第二结构连接钢柱的第二长壁板焊接，翼缘两侧与牛腿侧连接板焊接型钢牛腿轴线均与第二结构连接钢柱轴线平行。
[0010]本发明所述小密柱框架束筒的型钢柱优先设置于房间角部、房间墙体交接处以及门窗洞口两侧并按建筑模数的倍数布置，然后按相同的建筑模数倍数在优先设置好的型钢柱之间增加设置型钢柱。
[0011]本发明在第一结构连接钢柱或第二结构连接钢柱的两块第二长壁板与两块短壁板的围合区上方和/或下方焊接有型钢方钢管柱，通过型钢方钢管柱向围合的内部空腔浇筑混凝土。
[0012]本发明所述的H型钢梁翼缘与H型钢牛腿的翼缘对接焊接，H型钢梁腹板通过连接板及其连接螺栓与H型钢牛腿的腹板连接。