专利名称：一种装配式钢结构预应力中心支撑体系的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种装配式钢结构预应力中心支撑体系，属于结构工程技术领域。
背景技术：
我国每年城乡新建房屋面积20亿平方米，其中80%以上为高能耗建筑，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2倍以上。据中国钢协统计，2011年我国钢产量突破7亿吨大关，连续16年稳居世界各国钢产量首位，发达国家钢结构建筑面积占总建筑面积50%以上，日本占到80%，而我国不到4%。中国作为世界上建筑规模、钢材产量最大的国家，房屋(包括住宅)钢结构的发展严重滞后。目前，国内外对高层钢结构住宅的系统研究正处于起步阶段，工业化装配式高层钢结构体系创新势在必行。传统的钢结构住宅建筑施工时采用了大量的焊接，施工速度慢，对环境的污染严重，最重要的是焊缝的质量不宜控制，严重影响建筑物的安全性能。目前预应力索只用在张弦结构中，还未在高层结构中使用，采用预应力索作为高层抗侧力构件在工程上还未有实现。传统的钢框架结构体系，结构的侧向刚度难以满足要求，变形较大，容易引起非结构构件的破坏，工业化多高层装配式钢结构框架-预应力偏心支撑体系，在钢框架的基础上增加了横向和纵向预应力偏心拉索支撑，提高了结构的侧向刚度，改善了结构的变形性能。在传统的结构设计与分析中，一般将框架结构中梁柱节点处理成理想的的刚接节点或铰接节点。由于刚性节点承载力与刚度均很大，因而通常被认为是一种最为理想的抗震节点形式而广泛应用于地震区框架结构的节点连接设计中。但地震经验表明:建筑物的刚性梁柱节点连接出现了不同程度的脆性破坏。采用焊接刚性节点的钢框架结构因节点延性差而易发生脆性破坏，且施工难度也大；铰接节点虽构造简单但刚度和耗能性能差，对结构的抗震不利；只有连接方式简单快捷的半刚性节点兼有二者之优势，具有较高的强度和刚度以及较好的延性性能与耗能性能，从而在很大程度上降低了震害。
发明内容
本发明提出了一种属于结构工程技术领域的装配式钢结构预应力中心支撑体系。其目的在于在钢结构体系的生产和施工中，将模块化，工厂化，标准化和装配化相结合，实现了工厂化生产，现场快速装配，在保证施工质量的前提下，提高了施工速度，减少了施工工期，降低了工程造价。该结构体系能够实现主体钢结构框架和抗侧力构件的快速安装，并且能够抵抗地震和风荷载，体现了钢结构的优势。并且本发明中梁柱节点连接采用半刚性节点，半刚性连接钢框架初始抗侧刚度较小，但延性系数较大，耗能能力很好，在罕遇地震作用下能很好地满足抗震的设计目标。所述装配式钢结构预应力中心支撑体系，该装配式钢结构预应力中心支撑体系为多层结构，每层结构包括装配式桁架板、装配式立柱和预应力中心支撑构件；所述装配式桁架板包括配有角钢腹杆的格构式桁架梁和楼板，所述格构式桁架梁通过梁端封板，与其他格构式桁架梁或者立柱连接，形成桁架板钢框架结构，再将楼板置于桁架板框架结构上并进行连接，形成装配式桁架板；所述装配式桁架板在工厂预制，在施工现场将装配式桁架板通过其梁端封板与装配式立柱的梁柱节点相互拼接，装配式立柱在层间采用螺栓现场拼接形成多层桁架板钢框架结构；在所述桁架板钢框架结构的基础上，预应力中心支撑构件作为抗侧力构件是与装配式桁架板中的桁架梁和装配式立柱的柱底或顶部连接的；所述的装配式桁架板、装配式立柱和预应力中心支撑构件均在工厂预制，施工现场通过螺栓进行装配。所述装配式钢结构预应力中心支撑体系，其装配式桁架板包括三种规格，分别为A板、B板与C板；所述A板包括双角钢桁架长主梁(13)、双角钢桁架主梁(14)、单角钢桁架长主梁(15)、单角钢桁架次梁(16)、连接板I (17)、连接板II (18)和楼板(19)，其特征在于:双角钢桁架主梁(14)和双角钢桁架长主梁(13)相互垂直通过双向立柱进行连接，均通过梁端封板与双向立柱的梁柱节点上的节点封板采用螺栓相连，并且连接端的上下端面处分别焊接有一连接板II (18)，连接板II (18)的两端分别连接在双角钢桁架主梁(14)和双角钢桁架长主梁(13)的上下弦杆上；双角钢桁架主梁(14)的另一端连接有与双角钢桁架长主梁(13)水平的单角钢桁架长主梁(15)，双角钢桁架主梁(14)所述端部与单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)再通过上下两个断面的连接板1(17)相连，即双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的上下弦杆均与两块连接板I (17)焊接相连；单角钢桁架长主梁(15)的另一端与单角钢桁架次梁(16)连接，双角钢桁架长主梁(13)和单角钢桁架长主梁(15)水平相对，单角钢桁架次梁(16)与双角钢桁架主梁(14)水平相对，单角钢桁架次梁(16)端部与单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15)之间再通过连接在上下弦杆处的两个连接板I (17)连接；单角钢桁架次梁(16)另一端端部与双角钢桁架长主梁(13)之间通过三相柱连接，并且单角钢桁架次梁(16)端部与双角钢桁架长主梁(13)之间通过在上下弦杆处的两个连接板II (18)连接；所述的双角钢桁架长主梁(13)、双角钢桁架主梁(14)、单角钢桁架长主梁
(15)、单角钢桁架次梁(16)构成一长方形框架；两个相同的长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架；两个长方形框架中的单角钢桁架次梁(16)对齐并通过螺栓进行连接，并且两根双角钢桁架长主梁(13)位于一条直线上，两根单角钢桁架长主梁(15)位于一条直线上；两根双角钢桁架长主梁(13)的上下端均通过梁端封板与三向立柱两个相对方向上的梁柱节点的节点封板采用螺栓相连，所述的两根单角钢桁架次梁(16)连接在三向立柱另一个梁柱节点上的节点封板上；桁架板钢框架结构通过桁架梁上弦杆上部锚固件与两块楼板(19)相连；所述A板的所有构件均在工厂中预制和组装；所述B板包括双角钢桁架主梁(14)、两个单角钢桁架长主梁(15)和(15’)、单角钢桁架次梁(16)、连接板I (17)、连接板II (18)和楼板(19)，双角钢桁架主梁(14)和单角钢桁架长主梁(15)相互垂直，双角钢桁架主梁(14)端部与单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且再通过上下两个断面的连接板I (17)相连，即双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的上下弦杆均与两块连接板I (17)焊接相连；双角钢桁架主梁(14)的另一端通过三向立柱另一根单角钢桁架长主梁(15’)连接，另一根单角钢桁架长主梁(15’)与单角钢桁架长主梁(15)水平相对，双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15’)的上下弦杆均与两块连接板II (18)焊接相连；单角钢桁架次梁(16)的两端分别连接在所述的单角钢桁架长主梁(15)另一端和单角钢桁架长主梁(15’)的另一端，单角钢桁架次梁(16)与双角钢桁架主梁(14)水平相对，单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15)连接形式和所述的双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的连接形式相同；单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15’)采用四向立柱连接，单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15’)的上下弦杆均与两块连接板II (18)焊接相连；所述的双角钢桁架主梁(14)、两根单角钢桁架长主梁(15)和(15’)、单角钢桁架次梁(16)构成一长方形框架；相同的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架；两个长方形框架中的单角钢桁架次梁(16)对齐并通过螺栓进行连接，并且一个长方形框架的单角钢桁架长主梁(15)和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢桁架长主梁(15)分别位于一条直线上；两根单角钢桁架长主梁(15’)的上下端均通过梁端封板与四向立柱的梁柱节点上的节点封板采用螺栓相连，所述的两根单角钢桁架次梁(16)并列连接在四向立柱的梁柱节点的封板上，桁架板钢框架结构通过桁架梁上弦杆上部锚固件与两块楼板(19)相连；所述B板的所有构件均在工厂中预制和组装；所述C板与B板结构一样；在装配式钢结构预应力中心支撑体系中，A板、B板和C板通过排列方式ABCBC......BCBCA进行拼接，中间的省略号代表的是多个BC排列方式，在三向立柱处采用三向立柱连接，在四向立柱处采用四向立柱连接；所述A板和B板，将A板和B板水平对齐,将A板的双角钢桁架主梁14的没有连接梁柱节点的一端和B板的双角钢桁架主梁(14)有连接板I (17)的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接；将A板的单角钢桁架次梁(16)的没有连接装配式立柱的一端和B板的单角钢桁架次梁(16)的有连接板I (17)的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接；在々板的单角钢桁架长主梁(15)和B板的单角钢桁架长主梁(15)腹杆上螺栓孔处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接，使得两片单梁连接成为双梁；从而完成A板和B板的拼接；所述B板和C板，将B板和C板水平对齐，将B板的双角钢桁架主梁(14)的有连接板II (18)的一端和C板的三向立柱(12)的梁柱节点外露节点封板通过梁端封板采用螺栓相连板的单角钢桁架次梁(16)的有连接板II (18)的一端和C板的四向立柱的梁柱节点的外露节点封板通过梁端封板采用螺栓相连板的单角钢桁架长主梁(15’)的上下端均通过梁端封板与四向立柱的梁柱节点两个相对方向上的节点封板采用螺栓相连，将B板的单角钢桁架长主梁(15’)的另一端分别通过梁端封板与C板三向立柱上与外露节点封板垂直的节点封板采用螺栓相连；在B板的单角钢桁架长主梁(15’)和C板的单角钢桁架长主梁(15)腹板螺栓孔处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接，使得两片单梁连接成为双梁；从而完成B板和C板的拼接。A板和C板的连接方式同A板与B板的连接方式。所述装配式桁架板在梁柱节点处与装配式立柱通过螺栓相连接，形成框架结构；所述预应力中心支撑构件由预应力索(23 )和耳板组成，耳板在工厂通过焊接或者螺栓连接于框架结构的柱底、顶部或者桁架梁(20)上下弦杆处，预应力索(23)和每层框架结构上端和下端的耳板在施工现场通过螺栓相连接，形成框架-中心支撑结构；预应力索(23)通过将连接套(21)拧紧施加预应力；所述预应力索为高强度钢棒，或者使用高强度钢绞线、高强度型钢构件，或者使用带阻尼器的高强度钢棒、高强度钢绞线或者高强度型钢构件。所述装配式钢结构预应力中心支撑体系中，所涉及的梁主要是由上下弦杆和腹杆拼接组成的桁架梁，其中上下弦杆和腹杆都采用角钢，腹杆与弦杆成30度-60度的角度；且分为单梁和双梁，单梁每隔一段固定距离设置连接孔，便于在板与板的拼接时用螺栓将两片单梁拼接成为双梁，对于双梁，角钢的连接使用螺栓连接或者使用焊接，均在工厂加工完成;所述装配式钢结构预应力中心支撑体系中，所涉及的梁主要由上下弦杆、腹杆和节点板拼接而成的桁架梁，其中上下弦杆使用角钢，或者使用槽型钢，或者使用方钢管，腹杆使用角钢，腹杆与弦杆成30度-60度的角度；且分为单梁和双梁，单梁每隔一段固定距离设置连接孔，便于在板与板的拼接时用螺栓将两片单梁拼接成为双梁，对于双梁，腹杆、上下弦杆和节点板的连接使用螺栓连接或者使用焊接，均在工厂加工完成。本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，其装配式立柱(12)由箱型柱(8)、连接板(7)、肋板(10)、封板(9)组成，其梁柱节点有三种形式，分别为二向节点、三向节点和四向节点；据其梁柱节点的不同可分为3种形式的立柱，分别为双向立柱，三向立柱和四向立柱；将两块上下平行的连接板(7)分别焊接在箱型柱(8)的一侧，然后在两块连接板之间将两道肋板(10)焊接与箱型柱(8)上，并将连接板(7)和肋板(10)与一块封板(9)相焊接，箱型柱(8)相邻一侧同样做法从而形成二向节点立柱；将两块连接板(7)分别与箱型柱(8)—侧焊接，然后在两块连接板之间将两道肋板(10)焊接与箱型柱(8)上，并将连接板(7)和肋板(10)与一块封板(9)相焊接，箱型柱(8)另外两侧同样做法从而形成三向节点立柱；将两块连接板(7)分别与箱型柱(8) —侧焊接，然后在两块连接板之间将两道肋板(10)焊接与箱型柱(8)上，并将连接板(7)和肋板(10)与一块封板(9)相焊接，箱型柱
(8)另外三侧同样做法从而形成四向节点立柱；其中封板(9)开有螺栓孔，与梁上端封板用螺栓拼接；所述三种装配式立柱均在工厂制作完成。在装配式钢结构预应力中心支撑体系中，装配式立柱(12)的拼接由箱型柱(8)内侧四面分别焊接拼接板(11)，拼接板(11)下半部分与箱型柱焊接，上半部分开有带螺纹的螺栓孔，与另一箱型柱下侧的螺栓孔相对，用螺栓将立柱拼接。所述楼板使用压型钢板组合楼板，或者钢筋混凝土楼板，或者OSB刨花板。本发明有益效果是，在上述装配式钢结构预应力中心支撑体系中，所采用的梁都是桁架梁，由于梁的腹部空隙较大，便于管线穿过，有效的增加了房间的净高。所述装配式钢结构预应力中心支撑体系，完全采用螺栓进行现场装配，取消了传统的现场焊接方式和混凝土浇筑方式，有效的保证了施工质量，完全避免了混凝土浇筑和钢材焊接造成的环境污染，实现现场施工的“无水、无火、无尘”的三无标准，减少了火灾等危害事故的发生。并且抗侧力体系能有效提高结构的侧向刚度，改善结构的变形性能，使结构有更大的安全贮备。本发明在构件拆除时，可以高效的回收利用，减少了建筑垃圾，真正的实现了绿色环保的理念，是一种绿色的，可持续发展的钢结构体系。
图1是本发明的装配式桁架板拼接平面布置图
图2是本发明的装配式桁架板不带节点板角钢桁架梁示意3是本发明的装配式桁架板带节点板角钢桁架梁示意4是本发明的装配式桁架板带节点板槽钢桁架梁示意5是本发明的装配式桁架板带节点板方钢管桁架梁示意6是本发明的装配式桁架板二向梁柱节点示意7是本发明的装配式桁架板三向梁柱节点示意8是本发明的装配式桁架板四向梁柱节点示意9是本发明的装配式立柱拼接示意10是本发明的装配式桁架板A单元分解11是本发明的装配式桁架板A现场拼装12是本发明的装配式桁架板A单元拼装完成13是本发明的装配式桁架板B单元分解14是本发明的装配式桁架板B现场拼装15是本发明的装配式桁架板B单元拼装完成16是本发明的装配式桁架板C单元分解17是本发明的装配式桁架板C现场拼装18是本发明的装配式桁架板C单元拼装完成19是本发明的装配式桁架板A、B和C单元拼装完成20是本发明附图中装配式桁架板节点Jl分解21是本发明附图中装配式桁架板节点J2分解22是本发明附图中装配式桁架板节点J3分解23是本发明附图中装配式桁架板节点J4分解24是本发明附图中装配式桁架板节点J5分解25是本发明附图中装配式桁架板节点J6分解26是本发明附图中装配式桁架板节点J7分解27是本发明附图中装配式桁架板节点J8分解28是本发明附图中装配式桁架板装配节点J9分解29是本发明附图中装配式桁架板装配节点JlO分解30是本发明附图中装配式桁架板装配节点Jll分解31是本发明附图中装配式桁架板装配节点J12分解32是本发明的装配式钢结构预应力中心十字交叉形支撑框架体系示意33是本发明的装配式钢结构预应力中心单斜杆式支撑框架体系示意34是本发明的装配式钢结构预应力中心人字形支撑框架体系示意35是本发明的装配式钢结构预应力中心V字形支撑框架体系示意36是本发明的装配式钢结构预应力中心双向单斜杆式支撑框架体系示意37是本发明的装配式钢结构预应力中心支撑体系耳板I与预应力索的连接节点详38是本发明的装配式钢结构预应力中心支撑体系耳板II与预应力索的连接节点详图
图39是本发明的装配式钢结构预应力中心支撑体系耳板与装配式立柱的连接节点详40，本发明单层装配式钢结构预应力中心支撑结构示意图。图中1.上下弦杆I，2.腹杆I，3.节点板，4.腹杆II，5.上下弦杆II，6.上下弦杆III，7.节点板，8.箱型柱，9.节点封板，10.节点肋板，11.柱拼接板，12.装配式立柱，13.双角钢桁架长主梁，14.双角钢桁架主梁，15.单角钢桁架长主梁，15’.单角钢桁架长主梁，16.单角钢桁架次梁，17.连接板I (三角形)，18.连接板II (梯形)，19.楼板，20.桁架梁，21.连接套，22.耳板I，23.预应力索，24.耳板II。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细说明:如附图1所示，本发明的装配式桁架板的拼接位置设置在主梁的中部，此部位剪力和弯矩相对较小，从结构力学的角度讲，拼接位置的设置合理。如附图2所示，本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，所涉及的梁由角钢拼接组成的桁架梁，包括上下弦杆I (I)、腹杆I (2)，其中上下弦杆I (I)和腹杆I
(2)都采用角钢，且分为单角钢梁和双角钢梁，单角钢梁每隔一段固定距离设置连接孔，便于在板与板的拼接时用螺栓将两片单角钢梁拼接成为双角钢梁，对于双角钢梁，角钢的连接使用螺栓连接或者使用焊接，均在工厂加工完成；如附图3所示，或者使用是由角钢和节点板拼接组成的桁架梁，包括上下弦杆I
(I)、腹杆II (4)和节点板(3)，其中上下弦杆I (I)和腹杆II (4)都采用角钢，且分为单角钢梁和双角钢梁，单角钢梁每隔一段固定距离设置连接孔，便于在板与板的拼接时用螺栓将两片单角钢梁拼接成为双角钢梁，对于双角钢梁，角钢和节点板的连接使用螺栓连接或者使用焊接，均在工厂加工完成；如附图4所示，或者使用由角钢、槽钢和节点板拼接组成的桁架梁，包括上下弦杆II (5)、腹杆II (4)和节点板(3)，其中上下弦杆II (5)采用槽钢，腹杆II (4)采用角钢，且分为单槽钢梁和双槽钢梁，单槽钢梁每隔一段固定距离设置连接孔，便于在板与板的拼接时用螺栓将两片单槽钢梁拼接成为双槽钢梁，对于双槽钢梁，角钢、槽钢和节点板的连接使用螺栓连接，或者使用焊接，均在工厂加工完成；如附图5所示，或者使用由角钢、方钢管和节点板拼接组成的桁架梁，包括上下弦杆III (6)、腹杆II (4)和节点板(3)，其中上下弦杆III (6)采用方钢管，腹杆II (4)采用角钢，且分为单方钢管梁和双方钢管梁，单方钢管梁每隔一段固定距离设置连接孔，便于在板与板的拼接时用螺栓将两片单方钢管梁拼接成为双方钢管梁，对于双方钢管梁，角钢、方钢管和节点板的连接使用螺栓连接，或者使用焊接，均在工厂加工完成；对于以上四种梁截面形式，单梁通过螺栓拼接成双梁的拼接方式具有良好的刚度和稳定性。由于桁架梁的腹部空隙较大，便于管线穿过，有效的增加了房间的净高。本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图6 - 8所示，其装配式立柱由箱型柱
(8)、连接板(7)、肋板(10)，封板(9)组成，其梁柱节点有三种形式，分别为二向节点、三向节点和四向节点；据其梁柱节点的不同可分为3种形式的立柱，分别为双向立柱，三向立柱和节点立柱；将两块上下平行的连接板(7)分别焊接在箱型柱(8)—侧，然后在两块连接板之间将两道肋板(10)焊接于箱型柱(8)上，并将连接板(7)和肋板(10)与一块封板(9)相焊接，箱型柱(8)相邻一侧同样做法从而形成二向节点立柱；将两块连接板(7)分别与箱型柱(8 ) —侧焊接，然后在两块连接板之间将两道肋板(10 )焊接于箱型柱(8 )上，并将连接板
(7)和肋板(10)与一块封板(9)相焊接，箱型柱(8)另外两侧同样做法从而形成三向节点立柱；将两块连接板(7)分别与箱型柱(8)—侧焊接，然后在两块连接板之间将两道肋板(10)焊接于箱型柱(8 )上，并将连接板(7 )和肋板(10 )与一块封板(9 )相焊接，箱型柱(8 )另外三侧同样做法从而形成四向节点立柱；其中封板(9)开有螺栓孔，与梁上端封板用螺栓拼接；所述三种装配式立柱均在工厂制作完成。在装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图9所示，所述装配式立柱(12)的拼接由箱型柱(8)内侧四面分别焊接拼接板(11)，拼接板(11)下半部分与箱型柱焊接，上半部分开有带螺纹的螺栓孔，与另一箱型柱下侧的螺栓孔相对，用螺栓将立柱拼接。在装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图10 - 12所示，所述A板包括双角钢桁架长主梁(13)、双角钢桁架主梁(14)、单角钢桁架长主梁(15)、单角钢桁架次梁(16)、连接板I (17)、连接板II (18)和楼板(19)，其特征在于:双角钢桁架主梁(14)和双角钢桁架长主梁(13)相互垂直，且均通过梁端封板与双向立柱的梁柱节点上的节点封板采用螺栓相连，并且连接处的上下端面处分别焊接有一连接板II (18)，连接板II (18)的两端分别连接在双角钢桁架主梁(14)和双角钢桁架长主梁(13)的上下弦杆上；双角钢桁架主梁(14)的另一端连接有与双角钢桁架长主梁(13)水平的单角钢桁架长主梁(15)，双角钢桁架主梁(14)所述端部与单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)再通过上下两个断面的连接板1(17)相连，并且双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的上下弦杆均与两块连接板I
(17)焊接相连；单角钢桁架次梁(16)连接在所述的双角钢桁架长主梁(13)和单角钢桁架长主梁(15)的另一端，与双角钢桁架主梁(14)水平相对，单角钢桁架次梁(16) —端端部与单角钢桁架长主梁(15)另一端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且单角钢桁架次梁
(16)与单角钢桁架长主梁(15)之间再通过连接在上下弦杆处的两个连接板I (17)连接；单角钢桁架次梁(16)另一端端部与双角钢桁架长主梁(13)之间通过连接在上下弦杆处的两个连接板II (18)连接；所述的双角钢桁架长主梁(13)、双角钢桁架主梁(14)、单角钢桁架长主梁(15)、单角钢桁架次梁(16)构成一长方形框架；所述的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架；两个长方形框架中的单角钢桁架次梁(16)对齐并通过螺栓进行连接，并且两根双角钢桁架长主梁(13)位于一条直线上，两根单角钢桁架长主梁(15)位于一条直线上；两根双角钢桁架长主梁(13)的上下端均通过梁端封板与三向立柱的梁柱节点两个相对方向上的节点封板采用螺栓相连，所述的两根单角钢桁架次梁(16)连接在三向立柱的梁柱节点上的与所述两个方向垂直的节点封板上；桁架板钢框架结构通过桁架梁上弦杆上部锚固件与两块楼板(19)相连；所述A板的所有构件均在工厂中预制和组装；在装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图16 - 18所示，所述B板包括双角钢桁架主梁(14)、单角钢桁架长主梁(15)和(15’)、单角钢桁架次梁(16)、连接板I (17)、连接板II (18)和楼板(19)，双角钢桁架主梁(14)和单角钢桁架长主梁(15)相互垂直，双角钢桁架主梁(14)端部与单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且再通过上下两个断面的连接板I (17)相连，并且双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的上下弦杆均与两块连接板I (17)焊接相连；双角钢桁架主梁(14)的另一端通过上下两个断面的连接板II (18)连接有与所述单角钢桁架长主梁(15)水平的另一根单角钢桁架长主梁(15’)，并且双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15’)的上下弦杆均与两块连接板II (18)焊接相连；单角钢桁架次梁(16)的两端分别连接在所述的单角钢桁架长主梁(15)另一端和单角钢桁架长主梁(15’)的另一端，与双角钢桁架主梁(14)水平相对，单角钢桁架次梁(16)与两根单角钢桁架长主梁(15)和(15’)的连接形式和所述的双角钢桁架主梁(14)与两根单角钢桁架长主梁(15)和(15’)的连接形式相同；所述的双角钢桁架主梁(14)、两根单角钢桁架长主梁(15)和(15’)、单角钢桁架次梁(16)构成一长方形框架；相同的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架；两个长方形框架中的单角钢桁架次梁(16)对齐并通过螺栓进行连接，并且一个长方形框架的单角钢桁架长主梁(15)和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢桁架长主梁(15)分别位于一条直线上；桁架板钢框架结构通过桁架梁上弦杆上部锚固件与两块楼板(19)相连；所述B板的所有构件均在工厂中预制和组装；在装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图16 - 18所示，所述C板包括双角钢桁架主梁(14)、单角钢桁架长主梁(15)和(15’)、单角钢桁架次梁(16)、连接板I (17)、连接板II (18)和楼板(19)，双角钢桁架主梁(14)和单角钢桁架长主梁(15’)相互垂直，且均通过梁端封板与三向立柱的梁柱节点上的两个相邻的节点封板采用螺栓相连，并且连接处的上下端面处分别焊接有一连接板II (18)，连接板II (18)的两端分别连接在双角钢桁架主梁(14)和单角钢桁架长主梁(15’)的上下弦杆上；双角钢桁架主梁(14)的另一端通过焊接连接有与单角钢桁架长主梁(15’)水平的另一根单角钢桁架长主梁(15)，双角钢桁架主梁(14)端部与这根单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)再通过上下两个断面的连接板I (17)相连，并且双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的上下弦杆均与两块连接板I(17)焊接相连；单角钢桁架次梁(16)的两端连接在所述的单角钢桁架长主梁(15’)另一端和单角钢桁架长主梁(15)的另一端，单角钢桁架次梁(16)与双角钢桁架主梁(14)水平相对，单角钢桁架次梁(16) 一端端部与单角钢桁架长主梁(15’)另一端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15’)之间再通过连接在上下弦杆处的两个连接板I (17)连接；单角钢桁架次梁(16)另一端端部与单角钢桁架长主梁(15)之间通过连接在上下弦杆处的两个连接板II (18)连接；所述的双角钢桁架主梁
(14)、单角钢桁架长主梁(15)、单角钢桁架长主梁(15’)和单角钢桁架次梁(16)构成一长方形框架；所述的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架；两个长方形框架中的单角钢桁架次梁(16)对齐并通过螺栓进行连接，并且一个长方形框架的一根单角钢桁架长主梁(15)和另一个长方向框架的一根单角钢桁架长主梁(15)分别位于一条直线上；两根单角钢桁架长主梁(15’)的上下端均通过梁端封板与四向立柱的梁柱节点两个相对方向上的节点封板采用螺栓相连，所述的两根单角钢桁架次梁(16)并列连接在四向立柱的梁柱节点的封板上；桁架板钢框架结构通过桁架梁上弦杆上部锚固件与两块楼板(19)相连；所述C板的所有构件均在工厂中预制和组装；本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图19所示，所述A板和B板，将A板和B板水平对齐，将A板的双角钢桁架主梁14的没有连接梁柱节点的一端和B板的双角钢桁架主梁(14)有连接板I (17)的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接；将A板的单角钢桁架次梁(16)的没有连接装配式立柱的一端和B板的单角钢桁架次梁(16)的有连接板I (17)的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接；在A板的单角钢桁架长主梁(15)和B板的单角钢桁架长主梁(15)腹杆上螺栓孔处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接，使得两片单梁连接成为双梁；从而完成A板和B板的拼接；本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图19所示，所述B板和C板，将B板和C板水平对齐，将B板的双角钢桁架主梁(14)的有连接板II (18)的一端和C板的三向立柱(12)的梁柱节点外露节点封板通过梁端封板采用螺栓相连板的单角钢桁架次梁(16)的有连接板II (18)的一端和C板的四向立柱的梁柱节点的外露节点封板通过梁端封板采用螺栓相连；将B板的单角钢桁架长主梁(15’)的上下端均通过梁端封板与四向立柱的梁柱节点两个相对方向上的节点封板采用螺栓相连，将B板的单角钢桁架长主梁(15’)的另一端分别通过梁端封板与C板三向立柱上与外露节点封板垂直的节点封板采用螺栓相连；在B板的单角钢桁架长主梁(15’)和C板的单角钢桁架长主梁(15)腹板螺栓孔处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接，使得两片单梁连接成为双梁；从而完成B板和C板的拼接。A板和C板的连接方式同A板与B板的连接方式。综上所述，A、B、C拼接所成的整体楼板在拼接处有节点9、节点10、节点11和节点12四种不同的节点形式，其中节点9和节点10处可在拼接节点上下覆盖板以加大节点刚度。在上述装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图20 - 27所示，分别作出了装配式桁架板节点1-8的分解详图；如附图28-31所示，分别作出了装配式桁架板节点9-12的分解详图；本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图35所示，其十字交叉形抗侧力构件由预应力索(23)、连接套(21)和耳板I (22)组成；耳板I (22)通过焊接或者螺栓连接于柱底部和顶部，预应力索(23)和耳板I (22)通过螺栓连接；预应力索(23)通过将连接套(21)拧紧施加预应力；所述预应力索为高强度钢棒，或者使用高强度钢绞线、高强度型钢构件，或者使用带阻尼器的高强度钢棒、高强度钢绞线或者高强度型钢构件。本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图33所示，其单斜杆式抗侧力构件由预应力索(23)、连接套(21)和耳板I (22)组成；耳板I (22)通过焊接或者螺栓连接于柱底部和顶部，预应力索(23)和耳板I (22)通过螺栓连接；预应力索(23)通过将连接套(21)拧紧施加预应力；所述预应力索为高强度钢棒，或者使用高强度钢绞线、高强度型钢构件，或者使用带阻尼器的高强度钢棒、高强度钢绞线或者高强度型钢构件。本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图32所示，其人字形抗侧力构件由预应力索(23)、连接套(21)、耳板I (22)和耳板II (24)组成；耳板I (22)通过焊接或者螺栓连接于柱底部上，预应力索(23)和耳板I (22)通过螺栓连接；耳板II (24)通过焊接或者螺栓连接于桁架梁(20)上，预应力索(23)和耳板II (24)通过螺栓连接；预应力索(23)通过将连接套(21)拧紧施加预应力；所述预应力索为高强度钢棒，或者使用高强度钢绞线、高强度型钢构件，或者使用带阻尼器的高强度钢棒、高强度钢绞线或者高强度型钢构件。
本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图34所示，其V字形抗侧力构件由预应力索(23)、连接套(21)、耳板I (22)和耳板II (24)组成；耳板I (22)通过焊接或者螺栓连接于柱底部和顶部，预应力索(23)和耳板I (22)通过螺栓连接；耳板II(24)通过焊接或者螺栓连接于桁架梁(20)上，预应力索(23)和耳板II (24)通过螺栓连接；预应力索(23)通过将连接套(21)拧紧施加预应力；所述预应力索为高强度钢棒，或者使用高强度钢绞线、高强度型钢构件，或者使用带阻尼器的高强度钢棒、高强度钢绞线或者高强度型钢构件。本发明所述的装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图36所示，其双向单斜杆式抗侧力构件由预应力索(23)、连接套(21)和耳板I (22)组成；耳板I (22)通过焊接或者螺栓连接于柱底部和顶部，预应力索(23)和耳板I (22)通过螺栓连接；预应力索(23)通过将连接套(21)拧紧施加预应力；所述预应力索为高强度钢棒，或者使用高强度钢绞线、高强度型钢构件，或者使用带阻尼器的高强度钢棒、高强度钢绞线或者高强度型钢构件。在上述装配式钢结构预应力中心支撑体系中，如附图37 - 39所示，分别作出了耳板与索体连接节点处的分解详图。
权利要求
1.一种装配式钢结构预应力中心支撑体系，其特征在于，该装配式钢结构预应力中心支撑体系为多层结构，每层结构包括装配式桁架板、装配式立柱和预应力中心支撑构件； 所述装配式桁架板包括配有角钢腹杆的格构式桁架梁和楼板，所述格构式桁架梁通过梁端封板，与其他格构式桁架梁或者立柱连接，形成桁架板钢框架结构，再将楼板置于桁架板框架结构上并进行连接，形成装配式桁架板；所述装配式桁架板在工厂预制，在施工现场将装配式桁架板通过其梁端封板与装配式立柱的梁柱节点相互拼接，装配式立柱在层间采用螺栓现场拼接形成多层桁架板钢框架结构；在所述桁架板钢框架结构的基础上，预应力中心支撑构件作为抗侧力构件是与装配式桁架板中的桁架梁和装配式立柱的柱底或顶部连接的；所述的装配式桁架板、装配式立柱和预应力中心支撑构件均在工厂预制，施工现场通过螺栓进行装配。
2.按照权利要求1的一种装配式钢结构预应力中心支撑体系，其特征在于，装配式桁架板包括三种规格，分别为A板、B板与C板； 所述A板包括双角钢桁架长主梁(13)、双角钢桁架主梁(14)、单角钢桁架长主梁(15)、单角钢桁架次梁(16)、连接板I (17)、连接板II (18)和楼板(19)，其特征在于:双角钢桁架主梁(14)和双角钢桁架长主梁(13)相互垂直通过双向立柱进行连接，均通过梁端封板与双向立柱的梁柱节点上的节点封板采用螺栓相连，并且连接端的上下端面处分别焊接有一连接板II (18)，连接板II (18)的两端分别连接在双角钢桁架主梁(14)和双角钢桁架长主梁(13)的上下弦杆上；双角钢桁架主梁(14)的另一端连接有与双角钢桁架长主梁(13)水平的单角钢桁架长主梁(15)，双角钢桁架主梁(14)所述端部与单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)再通过上下两个断面的连接板I (17)相连，即双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的上下弦杆均与两块连接板I (17)焊接相连；单角钢桁架长主梁(15)的另一端与单角钢桁架次梁(16)连接，双角钢桁架长主梁(13)和单角钢桁架长主梁(15)水平相对，单角钢桁架次梁(16)与双角钢桁架主梁(14)水平相对，单角钢桁架次梁(16)端部与单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15)之间再通过连接在上下弦杆处的两个连接板I (17)连接；单角钢桁架次梁(16)另一端端部与双角钢桁架长主梁(13)之间通过三相柱连接，并且单角钢桁架次梁(16)端部与双角钢桁架长主梁(13)之间通过在上下弦杆处的两个连接板II (18)连接；所述的双角钢桁架长主梁(13)、双角钢桁架主梁(14)、单角钢桁架长主梁(15)、单角钢桁架次梁(16)构成一长方形框架；两个相同的长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架；两个长方形框架中的单角钢桁架次梁(16)对齐并通过螺栓进行连接，并且两根双角钢桁架长主梁(13)位于一条直线上，两根单角钢桁架长主梁(15)位于一条直线上；两根双角钢桁架长主梁(13)的上下端均通过梁端封板与三向立柱两个相对方向上的梁柱节点的节点封板采用螺栓相连，所述的两根单角钢桁架次梁(16)连接在三向立柱另一个梁柱节点上的节点封板上；桁架板钢框架结构通过桁架梁上弦杆上部锚固件与两块楼板(19)相连；所述A板的所有构件均在工厂中预制和组装； 所述B板包括双角钢桁架主梁(14)、两个单角钢桁架长主梁(15)和(15’)、单角钢桁架次梁(16)、连接板I (17)、连接板II (18)和楼板(19)，双角钢桁架主梁(14)和单角钢桁架长主梁(15)相互垂直，双角钢桁架主梁(14)端部与单角钢桁架长主梁(15)端部的上下弦杆和梁端封板分别焊接相连，且再通过上下两个断面的连接板I (17)相连，即双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的上下弦杆均与两块连接板I (17)焊接相连；双角钢桁架主梁(14)的另一端通过三向立柱另一根单角钢桁架长主梁(15’)连接，另一根单角钢桁架长主梁(15’)与单角钢桁架长主梁(15)水平相对，双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15’)的上下弦杆均与两块连接板II (18)焊接相连；单角钢桁架次梁(16)的两端分别连接在所述的单角钢桁架长主梁(15)另一端和单角钢桁架长主梁(15’)的另一端，单角钢桁架次梁(16)与双角钢桁架主梁(14)水平相对，单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15)连接形式和所述的双角钢桁架主梁(14)与单角钢桁架长主梁(15)的连接形式相同；单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15’)采用四向立柱连接，单角钢桁架次梁(16)与单角钢桁架长主梁(15’)的上下弦杆均与两块连接板II (18)焊接相连；所述的双角钢桁架主梁(14)、两根单角钢桁架长主梁(15)和(15’)、单角钢桁架次梁(16)构成一长方形框架；相同的两个长方形框架进行连接构成一个拼接的底部框架；两个长方形框架中的单角钢桁架次梁(16)对齐并通过螺栓进行连接，并且一个长方形框架的单角钢桁架长主梁(15)和另一个长方向框架水平相对的两根单角钢桁架长主梁(15)分别位于一条直线上；两根单角钢桁架长主梁(15’)的上下端均通过梁端封板与四向立柱的梁柱节点上的节点封板采用螺栓相连，所述的两根单角钢桁架次梁(16)并列连接在四向立柱的梁柱节点的封板上，桁架板钢框架结构通过桁架梁上弦杆上部锚固件与两块楼板(19)相连；所述B板的所有构件均在工厂中预制和组装； 所述C板与B板结构一样； 在装配式钢结构预应力中心支撑体系中，A板、B板和C板通过排列方式ABCBC......BCBCA进行拼接，中间的省略号代表的是多个BC排列方式，AB之间通过焊接或螺丝连接，在三向立柱处采用三向立柱连接，在四向立柱处采用四向立柱连接； 装配式立柱(12 )由箱型柱(8 )、连接板(7 )、肋板(10 )、封板(9 )组成，其梁柱节点有三种形式，分别为二向节点、三向节点和四向节点；据其梁柱节点的不同可分为3种形式的立柱，分别为双向立柱，三向立柱和四向立柱；将两块上下平行的连接板(7)分别焊接在箱型柱(8)的一侧，然后在两块连接板之间将两道肋板(10)焊接与箱型柱(8)上，并将连接板(7)和肋板(10)与一块封板(9)相焊接，箱型柱(8)相邻一侧同样做法从而形成二向节点立柱；将两块连接板(7)分别与箱型柱(8)—侧焊接，然后在两块连接板之间将两道肋板(10)焊接与箱型柱(8)上，并将连接板(7)和肋板(10)与一块封板(9)相焊接，箱型柱(8)另外两侧同样做法从而形成三向节点立柱；将两块连接板(7)分别与箱型柱(8) —侧焊接，然后在两块连接板之间将两道肋板(10)焊接与箱型柱(8)上，并将连接板(7)和肋板(10)与一块封板(9)相焊接，箱型柱(8)另外三侧同样做法从而形成四向节点立柱；其中封板(9)开有螺栓孔，与梁上端封板用螺栓拼接； 所涉及的梁主要是由上下弦杆和腹杆拼接组成的桁架梁，其中上下弦杆和腹杆都采用角钢，腹杆与弦杆成30度-60度的角度；且分为单梁和双梁，单梁每隔一段固定距离设置连接孔，便于在板与板的拼接时用螺栓将两片单梁拼接成为双梁，对于双梁，角钢的连接使用螺栓连接或者使用焊接； 或者所涉及的梁主要由上下弦杆、腹杆和节点板拼接而成的桁架梁，其中上下弦杆使用角钢，或者使用槽型钢，或者使用方钢管，腹杆使用角钢，腹杆与弦杆成30度-60度的角度；且分为单梁和双梁，单梁每隔一段固定距离设置连接孔，便于在板与板的拼接时用螺栓将两片单梁拼接成为双梁，对于双梁，腹杆、上下弦杆和节点板的连接使用螺栓连接或者使用焊接。
3.按照权利要求2的一种装配式钢结构预应力中心支撑体系，其特征在于，A板、B板和C板进行拼接时，所述A板和B板，将A板和B板水平对齐，将A板的双角钢桁架主梁14的没有连接梁柱节点的一端和B板的双角钢桁架主梁(14)有连接板1(17)的一端通过梁端封板用螺栓进行拼接；将A板的单角钢桁架次梁(16)的没有连接装配式立柱的一端和B板的单角钢桁架次梁(16)的有连接板I (17)的一端通过螺栓将梁端封板进行拼接；在A板的单角钢桁架长主梁(15)和B板的单角钢桁架长主梁(15)腹杆上螺栓孔处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接，使得两片单梁连接成为双梁；从而完成A板和B板的拼接； 所述B板和C板，将B板和C板水平对齐，将B板的双角钢桁架主梁(14)的有连接板II(18)的一端和C板的三向立柱(12)的梁柱节点外露节点封板通过梁端封板采用螺栓相连；将B板的单角钢桁架次梁(16)的有连接板II (18)的一端和C板的四向立柱的梁柱节点的外露节点封板通过梁端封板采用螺栓相连板的单角钢桁架长主梁(15’)的上下端均通过梁端封板与四向立柱的梁柱节点两个相对方向上的节点封板采用螺栓相连，将B板的单角钢桁架长主梁(15’)的另一端分别通过梁端封板与C板三向立柱上与外露节点封板垂直的节点封板采用螺栓相连；在B板的单角钢桁架长主梁(15’)和C板的单角钢桁架长主梁(15)腹板螺栓孔处通过螺栓将单梁每隔一段固定距离进行拼接，使得两片单梁连接成为双梁；从而完成B板和C板的拼接。
A板和C板的连接方式同A板与B板的连接方式。
4.按照权利要求2的一种装配式钢结构预应力中心支撑体系，其特征在于，装配式立柱(12)的拼接由箱型柱(8)内侧四面分别焊接拼接板(11)，拼接板(11)下半部分与箱型柱焊接，上半部分开有带螺纹的螺栓孔，与另一箱型柱下侧的螺栓孔相对，用螺栓将立柱拼接。
5.按照权利要求2的一种装配式钢结构预应力中心支撑体系，其特征在于，所述装配式桁架板在梁柱节点处与装配式立柱通过螺栓相连接，形成框架结构；所述预应力中心支撑构件由预应力索(23)和耳板组成，耳板在通过焊接或者螺栓连接于框架结构的柱底、顶部或者桁架梁(20)上下弦杆处，预应力索(23)和每层框架结构上端和下端的耳板在施工现场通过螺栓相连接，形成框架-中心支撑结构；预应力索(23)通过将连接套(21)拧紧施加预应力。
6.按照权利要求5的一种装配式钢结构预应力中心支撑体系，其特征在于，所述预应力索为高强度钢棒，或者使用高强度钢绞线、高强度型钢构件，或者使用带阻尼器的高强度钢棒、高强度钢绞线或者高强度型钢构件。
7.按照权利要求2的一种 装配式钢结构预应力中心支撑体系，其特征在于，所述楼板使用压型钢板组合楼板，或者钢筋混凝土楼板，或者OSB刨花板。
全文摘要
一种装配式钢结构预应力中心支撑体系，属于结构工程技术领域，包括装配式桁架板、装配式立柱和预应力中心支撑构件，所述装配式桁架板包括配有角钢腹杆的格构式桁架梁和楼板；所述装配式桁架板在工厂预制，在施工现场将装配式桁架板通过其梁端封板与装配式立柱的梁柱节点相互拼接，所述的装配式立柱在层间采用螺栓现场拼接形成多层桁架板钢框架结构；在所述桁架板钢框架结构的基础上，预应力中心支撑构件作为抗侧力构件是与装配式桁架板中的桁架梁和装配式立柱的柱底或顶部连接的；所述的装配式桁架板，装配式立柱和预应力中心支撑构件均在工厂预制，施工现场通过螺栓进行装配。
文档编号E04B1/19GK103195164SQ20131010555
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者张爱林, 赵越, 刘学春, 徐阿新, 马靖, 曹明 申请人:北京工业大学