双向连续双梁构成的三维轻钢构架的制作方法
【专利说明】双向连续双梁构成的三维轻钢构架
[0001]优先权声明
[0002]本发明要求2014年1月24日提交的专利号为201410035766.3、名称为“设有结构柱与连续结构双梁的轻钢屋架”的优先权，该专利申请的全部内容并入本申请中。
技术领域
[0003]本发明涉及轻钢建筑领域，特别是涉及用于轻钢建筑的一种双向连续双梁构成的三维轻钢构架。
【背景技术】
[0004]使用轻钢屋架的轻钢建筑在我国已进入快速发展时期，并在工业建筑中得到了广泛的应用，轻钢住宅已成为轻型钢结构应用的新领域和新的增长点。目前，轻钢建筑的成本一般高于传统的混泥土结构，但具有施工快、节能减排等竞争优势。越来越多的建设单位已认识到轻钢结构的优越性，逐渐成为工业建筑首选的结构形式，在低层民用建筑中也已得到了广泛的应用。
[0005]使用轻钢屋架的轻钢建筑，无论在建筑设计、结构设计，还是在制作安装技术方面，还有很大的改进之处。目前使用的轻钢屋架结构梁、结构柱等一般采用对接方式(如固接或铰接)进行连接。由于目前这种结构的轻钢屋架中使用了大量的结构梁、结构柱等，这种对接方式造成结合工艺复杂，同时产生严重的误差积累。本发明人于2009年08月20日提交的专利号为200920171128.9、名称为“设有连续双梁结构的轻钢屋架”的实用新型专利。但该专利尚存以下不足:该专利未涉及所述楼板、屋面、强化轻型复合楼板、抗侧向力拉杆等构件，无法构成完整的三维轻钢构构架，所述的连续双梁未明确两向连续双梁的关系，同时三维构架组装困难，个别构件以及整体构架结构力不足。另外，该专利中连续双梁无法因应不同受力情况采用不同断面的需求，造成材料使用浪费，所述连续双梁无法因应不同的需求采用不同的单梁组合缺乏灵活性；所述屋架与屋架间的连接采用连续双梁交叠结合，所述连续双梁连接构件太长造成构架组装时的困难，所述双向连续双梁交叠结合造成空间浪费，同时造成柱梁节点受力不均匀。
[0006]采用分散式构件现场组装轻钢(如冷弯薄壁型钢)建筑是将个别钢架柱或钢架斜撑固定在预埋锚定螺栓固定件上，这种钢架结构柱及斜撑的数量大，其预埋锚定螺栓固定件的位置都需在现场测量定位，因此预埋的工序非常复杂，而且这些预埋锚定螺栓固定连接件的位置的精度不易把握，这种定位在实际施工过程中相当的费时费力。本发明人于2009年6月30日提交的专利号为ZL200920158989.3名称为“用于轻钢建筑中的一体化定位钢架”解决了上述问题，但尚存以下缺点:该专利所述的预埋螺栓固定连接件仅固定于一体化定位钢架构件的底部一个点，无法维持垂直，施工中易被碰撞松动，同时所述预埋螺栓必须于基础混凝土达到一定强度后始能组装并锁定钢架。
[0007]轻钢建筑领域中常用的方形钢部件一般是采用方形钢管，或是用两支C型钢对焊。封闭的方形钢管与其它构件连接的螺栓孔，只能用钻床或火焰切割加工，无法使用冲床冲压加工，导致加工成本很高；封闭的方形钢管无法使用锁紧式高拉力螺栓与其它构件接合，从而大幅度的降低结合点的承载力。为了防锈腐，一般在完成对方形钢管的加工后进行镀锌，这样导致生成成本很高。如采用两支镀锌钢板滚压成型的C型钢对焊，这种加工方式则会破坏镀锌钢板的防锈层。本发明人于2010年6月30日提交的专利号为201010216616.4名称为“设有加强部件的方形轻钢构件”的发明专利解决了上述问题，但仍有以下不足:该专利技术方案在实际运用时，所述方形钢管的内部空腔填充有混凝土或水泥砂浆时所述柱断面的抗压强度远远大于所述方形钢管柱长细比所决定的所述柱的整体承压能力，即所述混凝土或水泥砂浆未达到抗压破坏所述加强部件并不起作用，因此所述的加强部件并不必要，而且设有加强部件的方形轻钢构件于运输时无法扣合，浪费运输空间和运输成本。
[0008]为了减轻楼版重量加强楼版防水性与防火，本发明人于2013年2月4日提交的申请号:201310044986.8名称为“轻型复合楼板”的发明专利解决了上述问题，但是该专利的技术方案在实际使用时还有以下缺陷:该专利所述“轻型复合楼板”主要在于减少楼板厚度，减轻楼板重量，但是减少楼板厚度使得楼板在承受侧向压力时产生挫屈，从而降低了楼板在三维度完整构架结构传递水平力的能力。
[0009]轻型钢结构建筑中墙体龙骨和墙体作适当的加强及结合可以达到蒙皮效应的墙体，本发明人于2009年4月14日提交的专利号为ZL 2009 2 0147815.7名称为“一种设有蒙皮效应结构的墙体”的实用新型专利、2013年12月10日提交的专利号为201310664792.8、名称为“具有蒙皮效应的墙体”的发明专利能够解决上述问题，但是也存在以下弱点:在上述技术方案中，隔断材料层造成有筋扩张网无法与龙骨做很好接合，导致单侧蒙皮效应减损。
[0010]为了达到安全与节能环保和成本节约就地取材的目的本发明人于2011年1月20日提交的专利号为ZL201110023291.2/名称为“设有拉结式钢网结构的墙体”的发明专利能够解决上述问题，但是也存在以下弱点:定位支撑构件不够稳固无法定位钢网和墙体，同时容易造成粉刷层顺纵向定位支撑构件龟裂。
[0011]有鉴于上述现有轻钢架构存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构轻钢架构，能够改进一般现有的墙体，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
【发明内容】
[0012]本发明的主要目的在于，克服现有轻钢建筑存在的缺陷，特别是现有轻钢建筑三维构架在结构和构建时存在的生产设备投资大、墙体及内装设备等配套的房屋体系过于庞杂、而且须要专业的施工团队始能施作、成本一般高于传统的砖混土结构，从而导致许多建筑工业化不发达地区轻型工业化墙体建材不普及条件下不易推广，而提出了一种新型的双向连续双梁构成的三维轻钢构架，目的是为了加强轻钢构架结构力，让传统湿式墙体构造例如砖石砌块、混凝土、土等重型建筑材料能够搭配使用，钢构件生产与现场施工工艺简化，降低资本投入的同时让非建筑专业技术者都能参与施工。
[0013]本发明的另一目的在于，双向连续双梁构成的三维轻钢构架，所要解决的技术问题是使其结构简化，符合建筑安全环保的标准，同时方便现场施工，更加节约材料和成本。
[0014]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0015]定义:
[0016]“连续双梁”的含义是指所述的连续双梁由结构相同或不相同的连续单梁组合而成，所述的连续单梁分别设置在所述柱的外缘的两侧，所述的连续单梁与所述的柱在交叉连接处保持连续不间断；以及屋架与屋架间的连接也采用连续单梁与柱通过交叉结合，结合处的单梁和柱也不截断或不间断。而现有技术则是在梁和柱交叉结合的地方，将梁或柱截断。
[0017]“嵌入式连续单梁”的含义是指形状为L形型钢、C形型钢、Z形型钢的上下缘于所述柱两边线以内处切除嵌入，所述的嵌入式单梁于腹板处设置紧锁连接孔与柱设置的紧锁连接孔以螺栓连接，从而实现梁的不间断或不截断。
[0018]“单梁重迭续接”是指单梁选自L形型钢、平板形型钢、单片桁架梁时，在单梁端部重迭，在单梁和/或单片桁架梁的上弦腹板和/或下弦腹板处设置紧锁连接孔与柱两侧各设置的紧锁连接孔以螺栓紧锁连接；单梁选自C形型钢和/或Z形型钢时，所述重迭续接是将单梁端部的重迭翼板切除，在所述单梁腹板处设置紧锁连接孔与所述柱两侧各设置的紧锁连接孔以螺栓紧锁连接。
[0019]“单梁连接件续接”是指在连接件设置紧锁连接孔分别与所述单梁腹板处设置紧锁连接孔/及所述柱两侧各设置的紧锁连接孔以螺栓紧锁连接，其中的连接件为L形型钢、U形型钢或平板形型钢
[0020]本发明是关于一种双向连续双梁构成的三维轻钢构架，包括梁、檩条和/或桁条、柱、楼板(优选全部或部分为强化轻型复合楼板)、抗侧向力斜撑和/或拉杆，其中所述的梁为连续双梁，所述的连续双梁由结构相同或不相同的连续单梁组合而成；所述的连续双梁与柱于柱外缘两侧各置一连续单梁；所述的连续单梁与柱于节点处保持连续不间断。
[0021]本发明进一步设有加强结构。使得双向连续双梁构成的三维轻钢构架的个别构件以及三维整体结构得以加强，所述构件生产与现场安装得以简化；所述构件可以平行组装，有利于所述构件更换与弹性调动；所述的连续单梁进一步采用单梁续接，解决全部为连续梁时的组装难题；所述型钢构件优选为采用镀锌钢卷裁切和/或冷湾滚压成型，所述构件可一次性滚压成型，有利于自动化生产以及所述构件生产与现场安装不须焊接，无任何破坏镀锌层的焊缝，可解决锈蚀问题；所述构件现场组装采用螺栓紧锁固定，非建筑专业人员使用简单工具即可安装；所述连续双梁与柱于柱外缘两侧各置一连续单梁的构法消除了安装过程中的误差积累；所述个别构件设有加强结构可以消除安装间隙所产生的不稳定性，进而降低建筑成本使其更加适于实用。
[0022]在本发明的一实施例中，本发明提出的双向连续双梁构成的三维轻钢构架设置了楼板和/或屋面(屋顶)、楼板部分或全部采用强化轻型复合楼板，以及可选的设置抗侧向力拉杆，使得三维整构架结构得以完善
[0023]在本发明的一实施例中，双向连续双梁为平面交叉的两向度连续双梁，其中的双向(即两向度)的含义是指一个方向或向度的连续双梁与另一个方向或向度的连续双梁在和柱连接的节点处，两个向度的连续双梁上下交迭或穿插，形成抗弯矩、抗拉力或抗压力的机构。
[0024]在本发明的一实施例中，连续双梁由结构相同或不相同的连续单梁组合而成，有利于实用。
[0025]在一般轻钢建筑中，轻型钢构配置大量所述小柱，梁柱接续困难。本发明提出的连续双梁与柱于柱外缘两侧各置一连续单梁，所述连续单梁与柱于节点处保持连续不间断；可减少梁续接误差积累，简化柱梁交接节点工艺。
[0026]在本发明的一实施例中，其中的柱包括结构主柱、小柱、砌块和/或填充墙体中垂直配