专利名称：钢柱加劲板建筑结构体系的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢结构建筑技术领域，特别是一种钢柱加劲板建筑结构体系，采用该体系能够保障结构安全性，同时节省钢材和提高效率，有利于钢结构建筑的推广应用。
背景技术：
传统建筑中要大量消耗土壤、粘土等，而土壤资源是有限的，人们只能去挖掘成片的田地，从而造成土地资源的极大破坏。所以现在世界各国都在推行钢结构建筑，钢结构不仅能节约土地资源，而且钢结构还具有很多其它的优越条件，如钢材的结构组织均匀、强度高、弹性模量高、塑性和韧性好，适于承受冲击的地震荷载，钢材的密度与强度之比较小，钢结构与钢筋混凝土结构相比要轻30％～50％，而且钢结构便于机械化生产，是工程结构中工业化程度最高的一种。但是，也不能否认，钢结构还存在着缺陷和隐患。1.钢材的耐温性较差，其许多性能随温度升降而变化，当温度达到430-540℃之间时，钢材的屈服力、抗接强度和弹性模量将急剧下降，失去承载能力，垂直塌落，形成“扁饼”效应。2.普通钢材的抗府蚀性能较差，尤其是处于湿度较大，有腐蚀性介质的环境中，会很快地生锈腐蚀，削弱了构件的承载力。3.结构失稳。失稳分两大类整体失稳和局部失稳。大量的事故表明，钢结构构件由于强度高，所用截面相对小，也就容易失去稳定。整体失稳大多数是由局部失稳造成的，当受压部位或受弯部位的长细比超过允许值，会失去稳定。
现有技术中的钢结构建筑一般均采用钢框架+支撑或钢框架+抗震墙体系，即钢柱、钢梁及楼板组合成钢框架与支撑(或抗震墙)形成抗侧力体系，以抵抗荷载。梁柱接点是体系的核心技术，现多采用刚接或铰接等方式。地震区一般采用刚接接点。接点大多采用焊接或螺栓把钢柱和钢梁连成整体，也有采用既焊接又螺栓混合连接的方式。钢结构防腐一般采用刷油漆保护，防火一般采用防火涂料涂装，也可用防火材料包裹，费工费时，占用结构空间。由于钢框架体系中的钢梁与砼板连接在一起，很难实现强柱弱梁的抗震设计原则。
发明内容
本发明针对钢结构的上述缺陷，提供一种能够保障结构安全性，同时节省钢材和提高效率的钢柱加劲板建筑结构体系，采用该体系还能够缩短工期、促进工厂化生产、提升建筑物的抗震性能。
本发明的技术构思为，通过利用具有钢结构边框的板体设计即加劲板，在框架结构中弱化梁的作用，强化板在结构安全中的作用，使得加劲板与钢柱直接进行结合，由原有的板-梁-柱间接传力模式改变为板-柱直接传力模式，构造成为受力直接的建筑结构体系，即钢柱加劲板建筑结构体系。
本发明的技术方案如下钢柱加劲板建筑结构体系，包括钢柱和板，其特征在于所述板为具有钢结构边框的板即加劲板，该加劲板与所述钢柱直接进行结构连接。
所述加劲板具有型钢焊接成的边框，钢柱为H型钢或方钢管，钢柱和加劲板之间有角钢式连接板，钢柱和加劲板均通过螺栓连接于角钢式连接板的两边。
所述螺栓为高强螺栓，所述型钢为槽钢。
所述钢柱两直边间固定连接有一直板，使钢柱与加劲板相连的区段内钢柱断面呈“日”字形。
所述钢柱外沿设置有支承剪力键，所述加劲板的一角正好搁置于支承剪力键上。
所述支承剪力键为实心方钢，所述实心方钢焊接在钢柱外沿。
所述加劲板的角上方固定连接有角钢，所述角钢一边与所述角钢式连接板的一边通过螺栓连接。
所述钢柱间设置有抗震墙或支撑，抗震墙由钢筋砼组成，支撑由型钢或钢筋组成。
所述边框内部由圆钢或钢筋布置成网状。
所述边框内灌注有混凝土或轻质混凝土。
本发明的技术效果如下钢结构建筑一般由钢柱和横梁搭建成框架结构，然后在横梁上加装楼板，同时加上外墙和内部隔离墙。本发明为一新型的建筑结构体系，在原有的钢结构建筑的基础上，弱化了梁的结构作用，使得本发明的加劲板整体起到了梁的作用。也可以认为，本发明建筑结构体系把梁放在板内，使梁与板结为一体成为加劲板。本发明的加劲板为一型钢焊接成的边框，四角紧贴H型钢柱的直边，通过角钢式连接板上的螺栓孔用螺栓将两者联结在一起。
由于H型钢只有两个板面，所以在其直边间固定连接有一直板，使加劲板与H型钢柱间可增加一个连接板，增加了体系的稳固性。
H型钢柱直边外沿固定连接由一方钢制成的支承剪力键，装配时可将加劲板一角搁置于方钢上，然后再固定连接。
加劲板的角上方焊接有角钢，通过角钢式连接板上的螺栓孔用螺栓将角钢与H型钢柱连接，这样在加劲板与H型钢柱之间除了加劲板侧板上的螺栓连接外，还增加了加劲板上的角钢的连接，使加劲板与H型钢柱连接更稳固。
加劲板的边框内由圆钢或钢筋布置成网状，在灌注混凝土后形成钢筋混凝土板，增强加劲板的承载能力。加劲板可以安装前灌注混凝土或在安装后再灌注。混凝土可以是普通混凝土或轻质混凝土。
本发明将梁结合在板中，强化了板(加劲板)在结构中的作用，而弱化了梁的作用。其具有如下优点(1)不仅结构安全，抗震性能大大提高，很好地符合了强柱弱梁的结构抗震原则，从维护结构的破坏，板的开裂、板边框钢结构的变形、屈服、节点的延展等，有多道结构安全储备。(2)易于实现钢结构防火保护，由于防火保护的梁结构包在板内，此体系只需对柱(H型钢柱)进行防火包裹。(3)钢结构的标准化，对一般平面布置的建筑、一定户型的住宅建筑等，钢柱仅用简单的二、三种，非常易于标准化生产。(4)加劲板由钢边框、下部受力钢筋、上部钢筋和混凝土组成，钢边框和下部受力钢筋可在工厂制作，种类由轴网布置确定，对特定户型，加劲板种类不过四、五种，而且所有建筑均通用，因此对建筑的标准化生产贡献巨大。(5)本体系建筑是装配式整体式结构，减少湿作业，可大大缩短建筑施工工期。(6)结构体系受力直接，相比板—梁—柱的受力模式，本体系直接由板—柱传力，结构可靠性提高。(7)造价低，与普通钢结构相比，本体系由于材料节省和工期缩短，造价可减少15％以上。(8)本体系建筑由于在混凝土浇铸前上下左右全部贯通，各种管线的布置非常方便，由此可减少楼板上建筑面层的厚度，减轻结构自重，降低造价。
图1本发明建筑结构体系立体图。
图2连接节点立体图。
1-加劲板，2-钢柱，3-直板，4-角钢，5-角钢式连接板，5’-角钢式连接板，6-支撑剪力键，7-螺栓，8-连接节点，9-抗震墙。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的钢柱加劲板建筑结构体系包括钢柱2和板，板为具有钢结构边框的板即加劲板1，该加劲板1与钢柱2直接进行结构连接。
图1为本发明建筑结构体系立体图，由加劲板1和钢柱2通过连接节点8组合在一起，在钢柱2之间设置有抗震墙9，以增加体系的抗震性能。
图2为连接节点立体图，本发明中钢柱2为H型钢，加劲板1为一槽钢焊接成的边框，钢柱2与加劲板1间通过角钢式连接板5相连接。角钢式连接板5为角钢，连接板的两直边上开有螺栓孔，分别与钢柱2和加劲板1上相应的螺栓孔通过螺栓7连接。为保证强度，螺栓7最好是高强螺栓。钢柱2直边间固定接结有一直板3，使钢柱2与加劲板1相连的区段，H型钢柱呈“日”字形，直板3与加劲板1间设置有角钢式连接板5’，直板3与角钢式连接板5’一边、加劲板1与角钢式连接板5’另一边通过螺栓7连接。这样加劲板1的一角可以通过两个角钢式连接板5和5’与一个钢柱2相连接，增加了连接的可靠性，也增加了建筑结构体系的强度。加劲板1为边框，其角上固定有角钢4，角钢4上开有螺栓孔，可与角钢式连接板5和角钢式连接板5’相连。本发明采用钢柱2与角钢式连接板5用三个螺栓7连接，而加劲板1与角钢式连接板5用二个螺栓7连接，另外加劲板1上的角钢4也有一个螺栓7与角钢式连接板5相连，形成三三对应，更增加了体系的稳定性。钢柱2外沿固定有支承剪下力键6，加劲板1的一角正好搁置于支承剪下力键6上，这样在装配时，可先将加劲板1放在支承剪下力键6上，然后再固定螺栓7。钢柱2可以为H型钢或方钢管。
加劲板1为边框结构，可在框内部用圆钢或钢筋布置成网状，提高强度，在边框装配以前，可先在框内先灌注上一层轻质混凝土，这样在二次整体灌注混凝土叠合板时，可以不用设置板底的混凝土模板，所有的复杂工作可以先工厂化完成。
权利要求
1.钢柱加劲板建筑结构体系，包括钢柱和板，其特征在于所述板为具有钢结构边框的板即加劲板，该加劲板与所述钢柱直接进行结构连接。
2.根据权利要求1所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述加劲板具有型钢焊接成的边框，钢柱为H型钢或方钢管，钢柱和加劲板之间有角钢式连接板，钢柱和加劲板均通过螺栓连接于角钢式连接板的两边。
3.根据权利要求2所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述螺栓为高强螺栓，所述型钢为槽钢。
4.根据权利要求2所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述H型钢钢柱两直边间固定连接有一直板，使H型钢钢柱与加劲板相连的区段内钢柱断面呈“日”字形。
5.根据权利要求1所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述钢柱外沿设置有支承剪力键，所述加劲板的一角正好搁置于支承剪力键上。
6.根据权利要求5所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述支承剪力键为实心方钢，所述实心方钢焊接在钢柱外沿。
7.根据权利要求1所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述加劲板的角上方固定连接有角钢，所述角钢一边与所述角钢式连接板的一边通过螺栓连接。
8.根据权利要求1-7之一所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述钢柱间设置有抗震墙或抗震支撑，抗震墙由钢筋砼组成，抗震支撑由型钢或钢筋组成。
9.根据权利要求8所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述边框内部由圆钢或钢筋布置成网状。
10.根据权利要求9所述的钢柱加劲板建筑结构体系，其特征在于所述边框内灌注有混凝土或轻质混凝土。
全文摘要
本发明提供一种能够保障结构安全性，同时节省钢材和提高效率的钢柱加劲板建筑结构体系，包括钢柱和板，其特征在于所述板为具有钢结构边框的板即加劲板，该加劲板与所述钢柱直接进行结构连接。采用该体系还能够大大提升建筑物的抗震性能。
文档编号E04B1/19GK1776129SQ20051012620
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月25日 优先权日2005年11月25日
发明者杨九龙 申请人:杨九龙