一种整体框架式建筑钢结构及装配方法与流程

本发明实施例涉及装配式建筑技术领域，具体涉及一种整体框架式建筑钢结构及装配方法。

背景技术：

钢结构住宅建筑体系以其采用的钢结构形式作为建筑体系分类的依据，成为建筑体系中的一个分支。通常所说的钢结构住宅是指以工厂生产的经济钢型材构件作为承重骨架，以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成的居住类建筑。钢结构住宅产业化即是以钢结构住宅为最终产品，通过社会化大生产，将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。

钢结构装配式建筑与传统的建筑形式相比，具有重量轻、强度高；工业化程度高，符合产业化要求；施工周期短；抗震性能好；符合建筑节能发展方向等特点。因此，钢结构装配式建筑产业化是钢结构住宅发展的趋势。

如专利申请号为201721656577.3，专利名称为“一种装配式钢结构框架及装配式钢结构住宅”的专利，其利用装配式钢结构框架就地组装钢结构的墙板，并且在装配式钢结构框架的内部填充若干预制钢结构网架板形成稳定的支撑结构，并且预制钢结构网架板的横向与装配式钢结构框架的侧边框架留有缝隙，以便对抗横向预应力。

但是，这种装配式钢结构住宅存在以下缺陷：

(1)构成钢结构框架的部件一般采用运送至现场进行拼装的建造方法，由于部件的数量多，就地安装拆卸过程费时费力，如果提前安装好墙板结构框架，又由于体积庞大不便于运输，因此影响钢结构的装配效率；

(2)在实际生产的过程中也出现过类似于施工帐篷可快速搭建的整体式建筑钢结构，但是由于连接点过多，在使用的过程中，容易用于出现钢结构歪斜的情况，影响整体框架式建筑整体的稳定性。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种整体框架式建筑钢结构及装配方法，以解决现有技术中整体框架式建筑体积庞大，运输不便，安装拆卸费时费力，以及稳定性不高的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种整体框架式建筑钢结构，包括多个竖立连接于底板上的边角预制钢柱，所述边角预制钢柱上设有多个铰接头；多个所述铰接头沿所述边角预制钢柱的高度方向间隔分布，相邻两个所述边角预制钢柱之间通过正对设置的铰接头活动连接有可折叠的墙面支撑组件，折叠后的所述墙面支撑组件可沿一根边角预制钢柱绕多个铰接头枢转，并向角预制钢柱径向靠拢完成收缩；

所述墙面支撑组件包括若干相互平行的水平钢柱组件以及垂直于所述水平钢柱组件的若干竖直钢柱，所述水平钢柱组件和竖直钢柱的交接部位通过转动枢相互铰接；多个所述水平钢柱组件和竖立的竖直钢柱之间形成填充格构，所述填充格构内分别设置有预制填充墙板。

本发明实施例的特征还在于，所述铰接头均包括若干万向套接组件，所述万向套接组件均包括沿着边角预制钢柱侧向水平伸出的第一转动枢，所述第一转动枢可沿水平延伸方向径向旋转，所述第一转动枢的末端活动连接有转动球，所述转动球活动连接有第二转动枢，所述第二转动枢与水平钢柱组件的端部可拆卸连接；所述水平钢柱组件的端部设置有可沿水平钢柱组件径向滑动的限位套装筒，所述限位套装筒可同时套装位于一条水平线上的第一转动枢和第二转动枢。

本发明实施例的特征还在于，所述边角预制钢柱侧壁与第一转动枢的连接部位设置有凸起的套接柱，所述套接柱的外圈设有套接螺纹，所述套接螺纹与限位套装筒的内壁螺纹相匹配，且所述第一转动枢、第二转动枢与套接柱的截面相同，所述截面均与限位套装筒的内部截面相配合。

本发明实施例的特征还在于，所述水平钢柱组件包括若干位于水平钢柱组件上相邻的两个所述转动枢之间的伸缩单元，所述伸缩单元均包括水平套筒钢柱以及一端部分活动套装在水平套筒钢柱内部的水平套接钢柱，所述水平套筒钢柱的内部设置有防止所述水平套接钢柱整根滑出水平套筒钢柱的限位件。

本发明实施例的特征还在于，位于相邻两个所述伸缩单元彼此相邻的所述水平套筒钢柱和水平套接钢柱一体成型，形成拼装横杆，所述拼装横杆和竖直钢柱相互铰接；所述拼装横杆的一端的水平套接钢柱套装在相邻拼装横杆的水平套筒钢柱中，且位于水平钢柱组件两端的拼装横杆分别与对应水平高度的铰接头连接。

本发明实施例的特征还在于，所述水平套筒钢柱和水平套接钢柱以及竖直钢柱均为相互配合的工型钢结构，毗邻一个填充格构的所述工型钢的开口均朝向同一个填充格构，以便形成围合预制填充墙板的限位框槽。

本发明实施例的特征还在于，位于铰接部位的所述拼装横杆和竖直钢柱上分别设置有用于锁定拼装横杆和竖直钢柱相互垂直状态的垂直限位组件。

本发明实施例的特征还在于，所述水平套接钢柱套装在水平套筒钢柱内部的长度不小于水平套筒钢柱长度的三分之一。

一种整体框架式建筑钢结构的装配方法，包括如下步骤：

s100、整体框架展开：将装配式建筑位于转折处的作为外部框架的边角预制钢柱竖直拉伸开来，并随之展开位于边角预制钢柱之间的作为内部框架的墙面支撑组件，完成装配式建筑整体框架的初步展开；

s200、内部框架固定：将组成墙面支撑组件的相互铰接纵横杆之间调节垂直；

s300、外部框架固定：调节组成墙面支撑组件的若干横杆的两端与边角预制钢柱保持垂直，完成装配式建筑整体框架的精确展开；

s400、底座安装：将上述精确展开的装配式建筑整体框架安装在底座上；

s500、面板安装：将预制填充墙板安装在墙面支撑组件分隔成的若干填充格构中，在装配式建筑整体框架的内墙和外墙的两面分别组装内墙板和外墙板。

本发明实施例的特征还在于，所述s100中，所述墙面支撑组件可进行折叠，且墙面支撑组件可沿着边角预制钢柱与墙面支撑组件的连接部分做任意角度枢转。

本发明实施例具有如下优点：

(1)本发明具备装配效率高：呈一体式设计，折叠后的墙面支撑组件可沿一根边角预制钢柱绕多个铰接头枢转，并向边角预制钢柱径向靠拢完成收缩，便于运输，并且墙面支撑组件可以快速展开形成钢结构的内部框架，减少了若干内墙框架组件的装配时间，提高工程效率；

(2)本发明装配式建筑体积可以根据需要调节：拼装墙面支撑组件的水平钢柱组件采用若干水平的伸缩单元可以调节的形式，不但可以调整刚结构长度，而且使得整体具备较大的竖向承载能力和水平变形能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例的侧面结构示意图；

图4为本发明实施例的万向套接组件与水平钢柱组件连接部分的结构示意图；

图5为本发明实施例调节边角预制钢柱与水平钢柱组件垂直时的结构示意图；

图6为本发明实施例的墙面支撑组件折叠时的结构示意图；

图7为本发明实施例的预制填充墙板的结构示意图；

图8为本发明实施例的填充格构的结构示意图；

图9为本发明实施例图5中填充格构的局部结构示意图；

图10为本发明实施例的限位滑块的结构示意图；

图11为本发明装配方法的流程图。

图中：

1-底板；2-边角预制钢柱；3-铰接头；4-墙面支撑组件；5-填充格构；6-预制填充墙板；7-限位框槽；8-垂直限位组件；

301-万向套接组件；302-第一转动枢；303-转动球；304-第二转动枢；305-限位套装筒；306-套接柱；307-套接螺纹；

401-水平钢柱组件；402-竖直钢柱；403-转动枢；404-伸缩单元；405-水平套筒钢柱；406-水平套接钢柱；407-拼装横杆；

601-变形空心板；602-发泡保温填充层；

801-限位滑块；802-限位导向槽；803-限位导向条。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

框架式建筑由于其搭建速度块，结构稳定等优势，近年来应用于工业生产及生活的各个领域。但是，构成用于搭建框架式建筑的钢结构部件一般采用运送至现场进行拼装的建造方法，由于部件的数量多，就地安装拆卸过程费时费力，如果提前安装好墙板结构框架，又由于体积庞大不便于运输，因此影响钢结构的装配效率。

实施例1：

为此，如图1至图10所示，本发明提供了一种整体框架式建筑钢结构，旨在将框架式建筑的钢结构预先整合成一个可以收缩展开的整体。使用时，直接展开即可。不需过多的部件安装，大大缩减了框架式建筑的搭建时间，提高搭建效率。具体的：

该建筑钢结构包括多个竖立连接于底板1上的边角预制钢柱2，边角预制钢柱2上设有多个铰接头3。多个铰接头3沿边角预制钢柱2的高度方向间隔分布，相邻两个边角预制钢柱2之间通过正对设置的铰接头3活动连接有可折叠的墙面支撑组件4，折叠后的墙面支撑组件4可沿一根边角预制钢柱2绕多个铰接头3枢转，并向角预制钢柱2径向靠拢完成收缩。即墙面支撑组件4可以在收缩后，位于钢结构边角的若干根边角预制钢柱2也可进行靠拢收缩，从而将整体框架式建筑收缩成一个长条状结构，具有较小的占地面积的特点，便于运输，并且一体式结构不需要进行现场的拆装，提高了框架式建筑的搭建效率。

本发明的特征在于：墙面支撑组件4的端部与边角预制钢柱2之间通过铰接头3铰接式连接，不用临时组装墙面支撑组件4和边角预制钢柱2，提高了刚结构的安装效率。同时，便于墙面支撑组件4收缩后向边角预制钢柱2靠拢，完成一体式收缩，占地面积小，便于运输。具体的：

铰接头3均包括若干万向套接组件301，万向套接组件301均包括沿着边角预制钢柱2侧向水平伸出的第一转动枢302。即，第一转动枢302垂直与边角预制钢柱2设置，并且第一转动枢302可沿水平延伸方向径向旋转。第一转动枢302的末端活动连接有转动球303，转动球303活动连接有第二转动枢304。由于转动球303可以沿着任意角度进行旋转，所以第二转动枢304可随着转动球303绕第一转动枢302做任意角度的旋转，以上的结构类似于常见的万向节。第二转动枢304连接着墙面支撑组件4的侧端，实现墙面支撑组件4相对边角预制钢柱2做任意角度的旋转。

本发明的特征还在于：折叠后的墙面支撑组件4方便运输，并且墙面支撑组件4可以快速展开形成钢结构的内部框架，一体式结构，减少了若干内墙框架组件的装配时间，提高工程效率。具体的：

墙面支撑组件4包括若干相互平行的水平钢柱组件401以及垂直于水平钢柱组件401的若干竖直钢柱402。优选的，水平钢柱组件401与上述第二转动枢304端部可拆卸连接。

水平钢柱组件401和竖直钢柱402的交接部位通过转动枢403相互铰接。多个水平钢柱组件401和竖立的竖直钢柱402之间形成填充格构5，提高钢架构的承重能力。该结构类似于折叠式晾衣架或者常见的伸缩门。展开方便，不使用时可以快速紧缩成有限的占地面积，方便运输携带。

作为优选的实施方式，为了使边角预制钢柱2和墙面支撑组件4展开后保持垂直，在水平钢柱组件401的端部设置了可沿水平钢柱组件401径向滑动的限位套装筒305，限位套装筒305可同时套装位于一条水平线上的第一转动枢302和第二转动枢304。当边角预制钢柱2和墙面支撑组件4调节垂直后，直接将水平钢柱组件401上的限位套装筒305滑动至同时笼罩位于一条水平线上的第一转动枢302和第二转动枢304，从而将两者之间的垂直状态固定。

另一实施例中，考虑到铰接头3承受的质量有限，将墙面支撑组件4的部分重量分配给边角预制钢柱2，具体的：

边角预制钢柱2侧壁与第一转动枢302的连接部位设置有凸起的套接柱306。套接柱306的外圈设有套接螺纹307，套接螺纹307与限位套装筒305的内壁螺纹相匹配。当水平钢柱组件401上的限位套装筒305滑动至同时笼罩位于一条水平线上的第一转动枢302、第二转动枢304和套接柱306上时，将墙面支撑组件4的部分重量分配给边角预制钢柱2，提高钢结构建筑的整体刚度。

优选的，第一转动枢302、第二转动枢304与套接柱306的截面相同，截面均与限位套装筒305的内部截面相配合。提高限位套装筒305运行的平滑程度。

现有装配式建筑技术中装配单元模块存在自重大、装配度低、集成度低、装配节点需要现场焊，装配式钢结构的部件一般都是按照规格提前预制好的，因此一套构建难以满足对不同规格钢结构建筑的需求。

本发明利用可以水平反向变换长度的墙面支撑组件4有效的解决了上述问题。并且极大的提高了装配效率。具体的：

水平钢柱组件401包括若干位于水平钢柱组件401上相邻的两个转动枢403之间的伸缩单元404，伸缩单元404均包括水平套筒钢柱405以及一端部分活动套装在水平套筒钢柱405内部的水平套接钢柱406，水平套筒钢柱405的内部设置有防止水平套接钢柱406整根滑出水平套筒钢柱405的限位件。

需要不同长宽比的装配式建筑时，只需要调节改变水平套筒钢柱405套接在水平套筒钢柱405内的长度即可。一套设备可以随机搭建多种规模的钢结构建筑，极大地增强了装配式建筑的适用性。而且还可以缓冲钢结构的横向受力，避免受力崩断。

为了保证钢结构具有足够的刚度，避免水平套筒钢柱405和水平套接钢柱406的连接部分发生断裂，优选的：水平套接钢柱406套装在水平套筒钢柱405内部的长度不小于水平套筒钢柱405长度的三分之一。

同时考虑到尽量减少墙面支撑组件4的装配组件，位于相邻两个伸缩单元404彼此相邻的水平套筒钢柱405和水平套接钢柱406一体成型，形成拼装横杆407，拼装横杆407和竖直钢柱402相互铰接。拼装横杆407的一端的水平套接钢柱406套装在相邻拼装横杆407的水平套筒钢柱405中。即若干拼装横杆407挨个首末连接。位于水平钢柱组件401两端的拼装横杆407分别与对应水平高度的铰接头3连接。

墙面支撑组件4的水平钢柱组件401和竖直钢柱402调整相互垂直后，铰接的部位受力可以难以维持两者之间的垂直状态。所以，位于铰接部位的拼装横杆407和竖直钢柱402上分别设置有用于锁定拼装横杆407和竖直钢柱402相互垂直状态的垂直限位组件8。

作为一种优选的实施方式：垂直限位组件8包括设置在竖直钢柱402上可沿竖直钢柱402长度方向滑动的限位滑块801，限位滑块801上设置有限位导向槽802，拼装横杆407上设置有垂直于拼装横杆407延伸方向的限位导向条803，限位导向条803可套装在限位导向槽802的内部。

将水平钢柱组件401和竖直钢柱402调整相互垂直后，限位滑块801上的限位导向槽802和限位导向条803位于同一条直线上。推进限位滑块801，将限位导向条803卡合在限位导向槽802的内部，水平钢柱组件401和竖直钢柱402的垂直关系将被锁定。

本发明的特征还在于：填充格构5内分别设置有预制填充墙板6。预制填充墙板6为四周具有弹性的材质，以便镶嵌进入槽内。具体的：

预制填充墙板6包括具有弹性性能的变形空心板601，变形空心板601镶嵌在填充格构5内。变形空心板601的边缘具有伸缩弹性，相较于硬质板材，能够填补填充格构5与变形空心板601之间的狭小缝隙，提高隔热、保温和降低噪音等性能。变形空心板601的内部填充有发泡保温填充层602，进一步提高预制填充墙板6的防护性能。

作为优选的实施例：水平套筒钢柱405和水平套接钢柱406以及竖直钢柱402均为相互配合的工型钢结构。不但可以提高钢结构建筑的刚度，而且工型钢结构形成的开口槽可以为预制填充墙板6提供限位空间。具体的：毗邻一个填充格构5的工型钢的开口均朝向同一个填充格构5，以便形成围合变形空心板601的限位框槽7。

实施例2：

如图11所示，一种整体框架式建筑钢结构的装配方法，包括如下步骤：

s100、整体框架展开：将装配式建筑位于转折处的作为外部框架的边角预制钢柱竖直拉伸开来，并随之展开位于边角预制钢柱之间的作为内部框架的墙面支撑组件，完成装配式建筑整体框架的初步展开；

优选的，所述墙面支撑组件可进行折叠，且墙面支撑组件可沿着边角预制钢柱与墙面支撑组件的连接部分做任意角度枢转。

s200、内部框架固定：将组成墙面支撑组件的相互铰接纵横杆之间调节垂直；

s300、外部框架固定：调节组成墙面支撑组件的若干横杆的两端与边角预制钢柱保持垂直，完成装配式建筑整体框架的精确展开；

s400、底座安装：将上述精确展开的装配式建筑整体框架安装在底座上；

s500、面板安装：将预制填充墙板安装在墙面支撑组件分隔成的若干填充格构中，在装配式建筑整体框架的内墙和外墙的两面分别组装内墙板和外墙板。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。