本实用新型属于建筑结构体系领域，特别涉及一种装配式型钢砼框架空间模块结构及体系。
背景技术：
建筑结构形式按照建造材料划分包括：钢筋混凝土结构、钢结构、木结构和组合结构。钢筋混凝土结构是我国应用范围广，技术成熟的结构形式；伴随着能源问题、环境问题以及我国人口红利的消失问题，高能耗、低能效、环境污染大、回收利用率低且劳动密集的现浇钢筋混凝土结构体系正在退出建筑历史的舞台。相应的装配式建筑作为建筑工业化实现的途径之一正在广泛的被人们所推广；我国装配式建筑还处于探索阶段，结构体系存在装配率低、节点连接复杂和抗震性能差等缺点，并且在装配式结构施工过程中，逐个构件逐层进行吊装，工作量大严重影响了施工的进度安排。
钢结构本身即为全工厂加工然后现场进行装配，工业化程度较高，且钢结构还具有重量轻、强度高和延性好的优点，但同时，钢结构也存在抗侧性能差、抗火和耐久性差等一系列缺点。如今，我国发展至今已成为世界钢铁产量最大的国家，存在严重产能过剩的问题，钢产量过剩不仅仅影响了国家经济发展而且造成资源的浪费，如何将过剩的钢材合理的利用已经成为国家重大发展战略之一。
技术实现要素：
本实用新型提出了一种装配式型钢砼框架空间模块结构及体系，要解决现有装配式建筑结构体系存在的装配率低、抗震性能差、现场吊装工作量大以及节点部位施工复杂的技术问题。
本实用新型技术方案如下。
一种装配式型钢砼框架空间模块结构，包括由四面预制墙体、型钢柱、型钢横梁、型钢纵梁和一面钢混凝土组合楼板拼接成的钟罩形五面空间模块结构；所述预制墙体包括有矩形的墙板主体以及可拆卸连接在墙板主体两侧的型钢杆件；所述型钢杆件的顶部与墙板主体的顶面平齐，型钢杆件的底部超出墙板主体的底面，且超出部分的长度与钢混凝土组合楼板的厚度相适应；所述型钢柱有四根，分别布置在预制墙体的转角位置处，并且每根型钢柱分别与相邻两面预制墙体可拆卸连接；所述型钢柱的顶部超出预制墙体的顶部，且超出部分的长度大于钢混凝土组合楼板的厚度，所述型钢柱的底部与预制墙体中的型钢杆件的底部平齐；所述型钢横梁有两根，分别可拆卸连接在横向的预制墙体顶部，并且每根型钢横梁的两端分别与横向相邻的两根型钢柱可拆卸连接；所述型钢纵梁有两根，分别可拆卸连接在纵向的预制墙体顶部，并且每根型钢纵梁的两端分别与纵向相邻的两根型钢柱可拆卸连接；在型钢纵梁的顶部、沿其长轴方向间隔连接有抗剪连接件；所述钢混凝土组合楼板搭设在两根型钢横梁和两根型钢纵梁的顶部，并且与型钢横梁和型钢纵梁之间可拆卸连接，在钢混凝土组合楼板的四个转角、对应型钢柱设置的位置处均开有缺口，缺口的水平切面呈阶梯形；所述钢混凝土组合楼板包括有缩口形压型钢板、布置在缩口形压型钢板上方的钢筋网片以及浇筑在缩口形压型钢板上部的混凝土层；所述缩口形压型钢板的两侧纵边超出混凝土层两侧纵边，且缩口形压型钢板的超出部位上、沿纵向间隔开设有穿孔；所述穿孔与型钢纵梁上的抗剪连接件一一对应设置，且抗剪连接件插接在穿孔中将钢混凝土组合楼板与型钢纵梁连接。
优选的，所述墙板主体两端的竖向侧面上、均沿竖向间隔预埋有连接筋；所述连接筋的一端锚固在墙板主体中，连接筋的另一端超出墙板主体的竖向侧面外，且超出部位上设有螺纹；所述型钢杆件包括有H形截面钢杆、水平连接在H形截面钢杆顶部的上端板以及水平连接在H形截面钢杆底部的下端板；所述H形截面钢杆一侧的翼缘板上、沿其长轴方向间隔设有墙连接孔，墙连接孔与墙板主体上的连接筋对应设置；所述连接筋对应穿插在H形截面钢杆上的墙连接孔中，并通过螺母或者设有螺纹的套筒固定；所述H形截面钢杆另一侧的翼缘板上、对应墙连接孔的位置处设有柱连接孔。
优选的，所述型钢柱包括有矩形钢管和插设在矩形钢管中的十字形截面型钢柱芯；所述矩形钢管长度与十字形截面型钢柱芯相等，且十字形截面型钢柱芯的顶部超出矩形钢管的顶部，超出部分的长度为250mm~500mm；所述型钢柱与预制墙体连接的两个侧面上、均沿竖向间隔开有通孔，通孔与H形截面钢杆上的柱连接孔对应设置；所述型钢柱上、设有通孔的侧面内部、对应通孔的位置处连接有固定螺母；所述固定螺母焊接连接在十字形截面型钢柱芯的内侧，且固定螺母的内径比通孔的孔径小1~2mm；所述型钢柱与预制墙体通过穿在通孔与柱连接孔中的螺栓连接。
优选的，所述型钢横梁包括有H形截面横梁杆和分别连接在H形截面横梁杆两端部的横梁端板；所述H形截面横梁杆的底部和顶部、沿其长轴方向均间隔开有螺栓孔，型钢横梁与预制墙体之间通过螺栓连接；
所述横梁端板上、对应型钢柱上的通孔的位置处开设有螺栓孔，横梁端板与对应一侧的型钢柱之间通过螺栓连接；
所述型钢纵梁包括有H形截面纵梁杆和分别连接在H形截面纵梁杆两端部的纵梁端板；所述H形截面纵梁杆的底部、沿其长轴方向间隔开有螺栓孔，型钢纵梁与预制墙体之间通过螺栓连接；所述抗剪连接件为栓钉或者螺栓、且沿H形截面纵梁杆的长轴方向焊接连接在H形截面纵梁杆的顶部；所述纵梁端板上、对应型钢柱上的通孔的位置处开设有螺栓孔，纵梁端板与对应一侧的型钢柱之间通过螺栓连接。
一种装配式型钢砼框架空间模块结构的系统，包括有至少两个空间模块结构；所述空间模块结构之间的连接为位于不同层的空间模块结构的竖向拼接；其中，下层空间模块结构中超出矩形钢管顶部的十字形截面型钢柱芯对应插接在上层空间模块结构中矩形钢管的底部，且通过螺栓可拆卸连接；上层预制墙体两侧型钢杆件超出墙板主体底面的部分对应插在下层钢混凝土组合楼板四个转角处的缺口中，并与下层的型钢横梁或者型钢纵梁对应螺栓连接。
优选的，还包括有至少一个缺墙面模块结构；所述缺墙面模块结构包括由三面预制墙体、型钢柱、型钢横梁、型钢纵梁和一面钢混凝土组合楼板拼接成的钟罩形缺墙面模块结构；所述缺墙面模块结构与空间模块结构之间为位于相同层的水平拼接，且缺墙面模块结构中缺墙面一侧的H形截面钢杆与空间模块结构的型钢柱对应螺栓连接。
优选的，所述缺墙面模块结构有两个时，两个缺墙面模块结构之间的连接为位于不同层缺墙面模块结构的竖向拼接，且两个缺墙面模块结构中缺墙面的一侧位于同一侧；或者两个缺墙面模块结构之间的连接为位于相同层缺墙面模块结构的水平拼接，且连接侧预制墙体的数量为一面；
所述缺墙面模块结构有至少三个时，缺墙面模块结构之间的连接为位于不同层的缺墙面模块结构的竖向拼接和/或位于相同层的缺墙面模块结构的水平拼接；竖向相邻缺墙面模块结构中缺墙面的一侧位于同一侧，水平相邻的缺墙面模块结构连接侧预制墙体的数量为一面。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果。
1、本实用新型采用钢与混凝土组合的方式，首先在工厂分别完成钢混凝土组合楼板、型钢横梁、型钢纵梁、型钢柱和预制墙体的制作，然后再将成型的各个预制构件组装成空间模块结构和缺墙面模块结构，之后再将完成的空间模块结构和缺墙面模块结构运输至施工现场完成空间模块结构和缺墙面模块结构的吊装作业，极大的提高了建筑构件的预制率，有效提高了吊装效率。
2、本实用新型应用型钢与钢筋混凝土进行组合，充分发挥了各种材料的力学性能，利用了钢结构延性好、装配式连接方便以及钢筋混凝土结构刚度大、可以提高结构稳定性的优点，故提出的装配式型钢砼框架空间模块结构体系具有较强的抗震能力和耗能性能，与此同时结构体系节点部位易于施工与安装。
3、本实用新型提出的装配式型钢砼框架空间模块结构由分别预制成型的钢混凝土组合楼板、型钢柱、型钢横梁、型钢纵梁和预制墙体采用机械连接的方式组装而成，在制作的过程中可以根据建筑使用功能的要求灵活的组合以及墙面的缺省、空间模块单元的尺寸多样化，有利于丰富建筑使用空间和满足建筑功能要求。
4、本实用新型的体系中将空间模块结构与空间模块结构之间、空间模块结构与缺墙面模块之间均采用螺栓等机械连接的方式进行连接，便于结构的拆改，同时结构体系中利用的钢材可以回收利用提高了建筑的回收率有利于可持续发展，适合绿色建筑发展的主题。
附图说明
图1为本实用新型中钢混凝土组合楼板的立体结构示意图。
图2为本实用新型中钢混凝土组合楼板的角部结构示意图。
图3为本实用新型中型钢横梁立体结构示意图。
图4为本实用新型中型钢纵梁立体结构示意图。
图5为本实用新型中型钢柱的立体结构示意图。
图6为本实用新型中十字形截面型钢柱芯的立体结构示意图。
图7为本实用新型中十字形截面型钢柱芯顶部的结构示意图。
图8为本实用新型中预制墙体的结构示意图。
图9为本实用新型中预制墙体顶角处的结构示意图。
图10为本实用新型中预制墙体底角处的结构示意图。
图11为本实用新型中预制墙体中H形截面纵梁杆的结构示意图。
图12为本实用新型中空间模块结构立体结构示意图。
图13为本实用新型中空间模块结构顶部节点结构示意图。
图14为本实用新型中空间模块结构底部节点结构示意图。
图15为本实用新型中空间模块结构和缺墙面模块结构拼接的水平连接结构示意图。
图16为本实用新型的系统中两个空间模块结构竖向拼接的结构示意图。
图17为本实用新型中空间模块结构竖向连接节点结构示意图。
附图标记：1―钢混凝土组合楼板、1.1―缩口形压型钢板、1.2―混凝土层、2―型钢横梁、2.1―H形截面横梁杆、2.2―横梁端板、3―型钢纵梁、3.1―H形截面纵梁杆、3.2―纵梁端板、4―型钢柱、4.1―矩形钢管、4.2―十字形截面型钢柱芯、5―预制墙体、5.1―墙板主体、5.2―型钢杆件、5.2.1―H形截面钢杆、5.2.2―上端板、5.2.3―下端板、6―抗剪连接件、7―穿孔、8―连接筋、9―墙连接孔、10―柱连接孔、11―通孔、12―固定螺母。
具体实施方式
如图1-14所示，这种装配式型钢砼框架空间模块结构，包括由四面预制墙体5、型钢柱4、型钢横梁2、型钢纵梁3和一面钢混凝土组合楼板1拼接成的钟罩形五面空间模块结构；所述预制墙体5包括有矩形的墙板主体5.1以及可拆卸连接在墙板主体5.1两侧的型钢杆件5.2；所述型钢杆件5.2的顶部与墙板主体5.1的顶面平齐，型钢杆件5.2的底部超出墙板主体5.1的底面，且超出部分的长度与钢混凝土组合楼板1的厚度相适应；所述型钢柱4有四根，分别布置在预制墙体5的转角位置处，并且每根型钢柱4分别与相邻两面预制墙体5可拆卸连接；所述型钢柱4的顶部超出预制墙体5的顶部，且超出部分的长度大于钢混凝土组合楼板1的厚度，所述型钢柱4的底部与预制墙体5中的型钢杆件5.2的底部平齐；所述型钢横梁2有两根，分别可拆卸连接在横向的预制墙体5顶部，并且每根型钢横梁2的两端分别与横向相邻的两根型钢柱4可拆卸连接；所述型钢纵梁3有两根，分别可拆卸连接在纵向的预制墙体5顶部，并且每根型钢纵梁3的两端分别与纵向相邻的两根型钢柱4可拆卸连接；在型钢纵梁3的顶部、沿其长轴方向间隔连接有抗剪连接件6；所述钢混凝土组合楼板1搭设在两根型钢横梁2和两根型钢纵梁3的顶部，并且与型钢横梁2和型钢纵梁3之间可拆卸连接，在钢混凝土组合楼板1的四个转角、对应型钢柱4设置的位置处均开有缺口，缺口的水平切面呈阶梯形；所述钢混凝土组合楼板1包括有缩口形压型钢板1.1、布置在缩口形压型钢板1.1上方的钢筋网片以及浇筑在缩口形压型钢板1.1上部的混凝土层1.2；所述缩口形压型钢板1.1的两侧纵边超出混凝土层1.2两侧纵边，且缩口形压型钢板1.1的超出部位上、沿纵向间隔开设有穿孔7；所述穿孔7与型钢纵梁3上的抗剪连接件6一一对应设置，且抗剪连接件6插接在穿孔7中将钢混凝土组合楼板1与型钢纵梁3连接。
所述缩口形压型钢板1.1置于钢混凝土组合楼板1的板底主要承受拉力作用；所述穿孔7截面形状由主要为由两个不同直径的圆组成的双圆形状；所述钢筋网片配置在钢混凝土组合楼板1内与混凝土协同作用主要承受压力作用。
本实施例中，所述墙板主体5.1两端的竖向侧面上、均沿竖向间隔预埋有连接筋8；所述连接筋8的一端锚固在墙板主体5.1中，连接筋8的另一端超出墙板主体5.1的竖向侧面外，且超出部位上设有螺纹；
所述型钢杆件5.2包括有H形截面钢杆5.2.1、水平连接在H形截面钢杆5.2.1顶部的上端板5.2.2以及水平连接在H形截面钢杆5.2.1底部的下端板5.2.3；所述H形截面钢杆5.2.1一侧的翼缘板上、沿其长轴方向间隔设有墙连接孔9，墙连接孔9与墙板主体5.1上的连接筋8对应设置；所述连接筋8对应穿插在H形截面钢杆5.2.1上的墙连接孔9中，并通过螺母或者设有螺纹的套筒固定；所述H形截面钢杆5.2.1另一侧的翼缘板上、对应墙连接孔9的位置处设有柱连接孔10。
本实施例中，所述型钢柱4包括有矩形钢管4.1和插设在矩形钢管4.1中的十字形截面型钢柱芯4.2；所述矩形钢管4.1长度与十字形截面型钢柱芯4.2相等，且十字形截面型钢柱芯4.2的顶部超出矩形钢管4.1的顶部，超出部分的长度为250mm~500mm；所述型钢柱4与预制墙体5连接的两个侧面上、均沿竖向间隔开有通孔11，通孔11与H形截面钢杆5.2.1上的柱连接孔10对应设置；所述型钢柱4上、设有通孔11的侧面内部、对应通孔11的位置处连接有固定螺母12；所述固定螺母12焊接连接在十字形截面型钢柱芯4.2的内侧，且固定螺母12的内径比通孔11的孔径小1~2mm；所述型钢柱4与预制墙体5通过穿在通孔11与柱连接孔10中的螺栓连接。
本实施例中，所述型钢横梁2包括有H形截面横梁杆2.1和分别连接在H形截面横梁杆2.1两端部的横梁端板2.2；所述H形截面横梁杆2.1的底部和顶部、沿其长轴方向均间隔开有螺栓孔，型钢横梁2与预制墙体5之间通过螺栓连接；
所述横梁端板2.2上、对应型钢柱4上的通孔11的位置处开设有螺栓孔，横梁端板2.2与对应一侧的型钢柱4之间通过螺栓连接；
所述型钢纵梁3包括有H形截面纵梁杆3.1和分别连接在H形截面纵梁杆3.1两端部的纵梁端板3.2；所述H形截面纵梁杆3.1的底部、沿其长轴方向间隔开有螺栓孔，型钢纵梁3与预制墙体5之间通过螺栓连接；所述抗剪连接件6为栓钉或者螺栓、且沿H形截面纵梁杆3.1的长轴方向焊接连接在H形截面纵梁杆3.1的顶部；所述纵梁端板3.2上、对应型钢柱4上的通孔11的位置处开设有螺栓孔，纵梁端板3.2与对应一侧的型钢柱4之间通过螺栓连接。
如图15-17所示，这种含有所述装配式型钢砼框架空间模块结构的系统，包括有至少两个空间模块结构；所述空间模块结构之间的连接为位于不同层的空间模块结构的竖向拼接；其中，下层空间模块结构中超出矩形钢管4.1顶部的十字形截面型钢柱芯4.2对应插接在上层空间模块结构中矩形钢管4.1的底部，且通过螺栓可拆卸连接；上层预制墙体5两侧型钢杆件5.2超出墙板主体5.1底面的部分对应插在下层钢混凝土组合楼板1四个转角处的缺口中，并与下层的型钢横梁2或者型钢纵梁3对应螺栓连接。
本实施例中，所述系统还包括有至少一个缺墙面模块结构；所述缺墙面模块结构包括由三面预制墙体5、型钢柱4、型钢横梁2、型钢纵梁3和一面钢混凝土组合楼板1拼接成的钟罩形缺墙面模块结构；所述缺墙面模块结构与空间模块结构之间为位于相同层的水平拼接，且缺墙面模块结构中缺墙面一侧的H形截面钢杆5.2.1与空间模块结构的型钢柱4对应螺栓连接。
本实施例中，所述缺墙面模块结构有两个时，两个缺墙面模块结构之间的连接为位于不同层缺墙面模块结构的竖向拼接，且两个缺墙面模块结构中缺墙面的一侧位于同一侧；或者两个缺墙面模块结构之间的连接为位于相同层缺墙面模块结构的水平拼接，且连接侧预制墙体5的数量为一面；
所述缺墙面模块结构有至少三个时，缺墙面模块结构之间的连接为位于不同层的缺墙面模块结构的竖向拼接和/或位于相同层的缺墙面模块结构的水平拼接；竖向相邻缺墙面模块结构中缺墙面的一侧位于同一侧，水平相邻的缺墙面模块结构连接侧预制墙体5的数量为一面。
这种装配式型钢砼框架空间模块结构的系统的施工方法，包括步骤如下。
步骤一：空间模块结构和缺墙面模块结构的制作，具体步骤包括如下。
步骤a，根据建筑以及建筑结构设计对建筑进行模块化设计，然后对空间模块结构形式和缺墙面模块结构形式进行设计，之后在工厂分别完成钢混凝土组合楼板1、型钢横梁2、型钢纵梁3、型钢柱4以及预制墙体5的制作。
步骤b，将预制完成的钢混凝土组合楼板1、型钢横梁2、型钢纵梁3、型钢柱4和预制墙体5吊运至空间模块结构组装区，同时在空间模块结构和缺墙面模块结构的组装区分别完成辅助设备的安装。
步骤c，组装型钢柱4和预制墙体5；按照顺时针或者逆时针方向依次安装型钢柱4和预制墙体5，并通过螺栓实现型钢柱4和预制墙体5之间的连接固定，将螺栓拧紧至固定螺母12内。
步骤d，安装型钢横梁2和型钢纵梁3；将型钢横梁2两端的横梁端板2.2与型钢柱4对应螺栓连接，并将H形截面横梁杆2.1的底部与预制墙体5进行螺栓连接；将型钢纵梁3两端的纵梁端板3.2与型钢柱4对应螺栓连接，并将H形截面纵梁杆3.1的底部与预制墙体5进行螺栓连接。
步骤e，安装钢混凝土组合楼板1；安装过程中使型钢纵梁3顶部的抗剪连接件6从缩口形压型钢板1.1两侧纵边上预留的穿孔7中的大直径圆孔穿入穿入，再将钢混凝土组合楼板1平移使抗剪连接件6处于小直径圆孔内，并进行固定；然后在缩口形压型钢板1.1两侧纵边上方填充砂浆。
步骤f，完成空间模块结构和缺墙面模块结构的制作，进行质量检验后吊运至待运区。
步骤二，将预制好的空间模块结构和缺墙面模块结构根据施工方案中的运输方案运至施工现场，同时在施工现场进行基础工程施工。
步骤三，根据吊装方案，先将首层空间模块结构与基础固定连接，然后逐层逐个将各个空间模块结构、缺墙面模块结构吊装就位，按照组合方案对齐相邻空间模块结构连接部位以及缺墙面模块结构与空间模块结构连接部位，进行螺栓连接。
步骤四，直至所有的空间模块结构和缺墙面模块结构全部拼接后，完成装配式型钢砼框架空间模块结构的系统的施工。
本实施例中，步骤三中当系统中缺墙面模块结构有两个时，两个缺墙面模块结构之间的连接为位于不同层缺墙面模块结构的竖向拼接，且两个缺墙面模块结构中缺墙面的一侧位于同一侧；或者两个缺墙面模块结构之间的连接为位于相同层缺墙面模块结构的水平拼接，且连接侧预制墙体5的数量为一面；
当系统中所述缺墙面模块结构有至少三个时，缺墙面模块结构之间的连接为位于不同层的缺墙面模块结构的竖向拼接和/或位于相同层的缺墙面模块结构的水平拼接；竖向相邻缺墙面模块结构中缺墙面的一侧位于同一侧，水平相邻的缺墙面模块结构连接侧预制墙体5的数量为一面。
本实施例中，步骤三中，相邻空间模块结构的竖向拼接为，将下层空间模块结构的十字形截面型钢柱芯4.2顶部插入上层空间模块结构的矩形钢管4.1内，并将预制墙体5两侧型钢杆件5.2中超出墙板主体5.1底面的部分对应插在下层钢混凝土组合楼板1四个转角处的缺口中，并与下层的型钢横梁2或者型钢纵梁3对应螺栓连接；
相邻缺墙面模块结构的水平拼接为，将一个缺墙面模块结构中缺墙面一侧的H形截面钢杆5.2.1与其相邻的缺墙面模块结构的型钢柱4对应螺栓连接；
相邻缺墙面模块结构的竖向拼接为，将下层缺墙面模块结构的十字形截面型钢柱芯4.2顶部插入上层缺墙面模块结构的矩形钢管4.1内，并将预制墙体5两侧型钢杆件5.2中超出墙板主体5.1底面的部分对应插在下层钢混凝土组合楼板1四个转角处的缺口中，并与下层的型钢横梁2或者型钢纵梁3对应螺栓连接。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围涵盖本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。