专利名称：一种钢结构房屋建筑构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢结构房屋建筑构件，尤其是具有多个浇注混凝土的钢管柱的钢结构房屋建筑构件。
建筑行业中，日益广泛地采用浇注混凝土的钢管柱与钢梁的组合结构，出现过多种柱梁组合形式，其中常用的有两种一种是在钢管柱上钻孔或开槽，通过插入孔或槽中的钢棒或钢板将钢梁与钢管柱连接在一起，或者将钢梁直接穿过钢管，后者要求采用直径较大的钢管柱，不仅导致房屋成本的增加，而且会削弱钢管柱的强度，降低整幢房屋质量；另一种则是在钢管柱外加套环状钢节点，将钢梁与环状钢节点连接在一起，现场施工时必须先将环状钢节点套入钢管柱，然后再与钢梁连接，这势必给装配带来麻烦，浪费大量工时，加长建筑周期。尤其是在外墙拐角处或者外墙边上的钢管柱上采用这种环状钢节点，还会浪费大量钢材。
本发明的目的，旨在克服上述现有技术之不足，提供一种可根据要求任意进行组合，施工操作灵活简便，其构件可标准化和通用化，适于大批量生产的钢结构房屋建筑构件。
为实现上述目的，本发明提供的钢结构房屋建筑构件，包括浇注混凝土的多个钢管柱、可焊接在各钢管柱上的钢梁支架和可固接在钢梁支架间的工字型钢梁，其中工字型钢梁由上梁板、下梁板和腹板组成，其特征在于所述钢梁支架由绕所述钢管柱焊接的至少一个支架构成，所述支架由平行设置的上抱柱板和下抱柱板，以及沿径向垂直设置在上抱柱板和下抱柱板之间的至少一个连接板组成，通过焊接形成整体结构，所述上抱柱板和下抱柱板分别具有与所述钢管柱的外圆柱面配合的一个圆弧面、一个围绕该圆弧面的一个本体部分和自各自的本体部分沿所述连接板走向延伸的至少一个伸出部，在所述钢梁支架上形成至少两个连接板，各连接板及上抱柱板和下抱柱板的相应伸出部与所述工字型钢梁的一端固接在一起。
按照本发明，位于整幢建筑中间部分的钢管柱上的钢梁支架，可由4个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为90°，每一支架具有一个连接板；或者由2个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为180°，每一支架具有两个连接板，两相邻连接板之间的夹角为90°。
按照本发明，位于整幢建筑拐角部分的钢管柱上的钢梁支架，可由2个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为90°，每一支架具有一个连接板，两支架的连接板之间的夹角为90°；在一种优选实施例中，该钢梁支架由2个对称支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角介于90°～130°之间，每一支架的上抱柱板和下抱柱板分别具有一径向公共侧边和一平行各自连接板的侧边。后者使拼接成的钢梁支架对钢梁柱形成的包角θ大于180°(见图9)，有利于将上下抱柱板作用在钢管柱上的拉力传递给钢管柱内的混凝土，使钢管柱的应力分布均匀，同时还有利保持整幢建筑结构外廓大体平整。试验证明，每一支架上的所述圆弧面的圆心角介于105°～115°之间，效果更为明显。故这种支架可称为增强型支架。在一种替换方案中，所述钢梁支架由1个支架构成，该支架上的所述圆弧面的圆心角为180°，每一支架具有两个连接板，两连接板之间的夹角为90°。
按照本发明，位于整幢建筑周边部分的钢管柱上的钢梁支架，可由3个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为90°，每一支架具有一个连接板；在一种优选实施例中，该钢梁支架由3个支架拼接而成，每一支架具有一个连接板，相邻两连接板之间的夹角为90°。中间一个支架上的所述圆弧面的圆心角为90°；两侧支架上的所述圆弧面的圆心角介于90°～130°之间，优选为105°～115°之间，并具有一径向侧边和一平行各自连接板的侧边。其作用已如上述，不再赘述。在一种替换方案中，所述钢梁支架由2个支架拼接而成，其中一个支架具有一个连接板，其圆心为90°，另一个支架具有2个连接板，其圆心角为180°，相邻两连接板之间的夹角为90°。
按照本发明，构成所述钢梁支架的各种支架与工字型钢梁的固接方式可采用如下三种基本方式(一)每一支架的各连接板超出上抱柱板和下抱柱板的相应伸出部端面，与所述腹板搭接，上抱柱板和下抱柱板的伸出部端面分别与上梁板和下梁板端面对接；(二)每一支架的各连接板的外端面与上抱柱板和下抱柱板的伸出部端面齐平，三个端面分别与上梁板端面、腹板端面和下梁板端面对接。并可在连接板与腹板的接合部，设置增强夹板；(三)每一支架的各连接板的外端面与上抱柱板的伸出部端面齐平，并与腹板端面对接，下抱柱板的伸出部超出连接板的外端面，与所述下梁板搭接。上述三种固接方式中，每一支架的上抱柱板的伸出部端面均与工字型钢梁的上梁板端面对接，通过对焊或者夹接连成一体。所述的“夹接”系指在两对接件的一侧或两侧设置包覆两件接合部的夹板后，将夹板与两对接件焊接在一起或者用紧固件连接成一体。
按照本发明的建筑构件，只需将几种标准结构的支架加以组合，便可以获得适于焊接在整幢建筑不同部位的钢管柱上的钢梁支架；由于是组合式结构，勿需从钢管柱顶端套入，因而不受建筑结构的任何限制，施工灵活方便，可以分段多层(例如4层)同时进行施工，从而大大缩短施工周期；由于不需要在钢管柱上进行钻孔或开槽等作业，有利于提高整幢建筑结构强度，例如，采用直径300mm的浇注混凝土的钢管柱与本发明的建筑构件，便能建成30层楼房的整体结构，可替代600mm×600mm的常规钢筋混凝土方柱，减少立柱所占建筑面积75％左右，扩大使用面积5％左右，并能减少单位建筑面积的成本；由于各种支架的构件的形状整齐划一，可用机械冲裁等方法成形，因而特别适于大批量生产，有利于提高材料的利用率和确保构件的施工质量；试验证明，浇注混凝土的钢管柱与本发明的建筑构件形成的整体结构，具有优良的抗地震性能；以下结合附图给出的几种实施例，详细说明本发明。其中
图1为按照本发明的钢结构房屋建筑构件构成的整幢房屋结构示意图；图2为一透视图，示意示出位于整幢建筑中间部分的钢管柱上的钢梁支架的一种实施例；
图3为图2所示钢梁支架实施例的俯视图；图4为一透视图，示意示出位于整幢建筑中间部分的钢管柱上的钢梁支架的另一种实施例；图5为图4所示钢梁支架实施例的俯视图；图6为一透视图，示意示出位于整幢建筑拐角部分的钢管柱上的钢梁支架的一种实施例；图7为图6所示钢梁支架实施例中单个支架的透视图；图8为一透视图，示意示出位于整幢建筑拐角部分的钢管柱上的钢梁支架的一种优选实施例；图9为图8所示钢梁支架实施例的俯视图；图10为一透视图，示意示出位于整幢建筑周边部分的钢管柱上的钢梁支架的一种实施例；图11为图10所示钢梁支架实施例的俯视图；图12为一透视图，示意示出位于整幢建筑周边部分的钢管柱上的钢梁支架的一种优选实施例；图13为图12所示钢梁支架实施例的俯视图；图14为一透视图，示意示出支架与工字型钢梁接合的接合部结构一种实施例；图15为一透视图，示意示出图14所示支架与工字型钢梁的装配结构；图16为一透视图，示意示出支架与工字型钢梁接合的接合部结构另一种实施例；图17为一透视图，示意示出图16所示支架与工字型钢梁的装配结构；图18为一透视图，示意示出支架与工字型钢梁接合的接合部结构的又一种实施例；图19一透视图，示意示出图18所示支架与工字型钢梁的装配结构。
参见图1，图中示意示出按照本发明的钢结构房屋建筑构件构成的整幢钢结构建筑结构，包括浇注混凝土的多个钢管柱1、焊接在各钢管柱上的钢梁支架3和固接在钢梁支架间的工字型钢梁2。
图2示意示出位于整幢建筑中间部分的钢管柱上的钢梁支架的一种实施例的透视图，图3示出该钢梁支架实施例的俯视图，与之连接的各工字型钢梁被省略。该钢梁支架由4个相同的支架3拼焊而成，每一支架由平行设置的上抱柱板3a和下抱柱板3c，以及沿径向垂直设置在上抱柱板3a和下抱柱3c板之间的一个连接板3b组成，并绕所述钢管柱拼焊成一体。上抱柱板3a和下抱柱板3c具有相同的形状，大体呈Y字形，分别具有与钢管柱1的外圆柱面配合的一个圆弧面、一个围绕该圆弧面延伸的一个本体部分(相当Y字形的两侧边)和自各自的本体部分沿连接板走向向外延伸的一个伸出部(相当Y字形的竖边)。在该实施例中，上抱柱板3a和下抱柱板3c的本体部分分别具有两个沿径向延伸的侧边，每一支架上的圆弧面的圆心角为90°。与每一支架3连接的工字型钢梁2由上梁板2a、腹板2b和下梁板2c组成，它们分别与相应支架上的上抱柱板3a的伸出部、连接板3b和下抱柱板3c的伸出部固接在一起。其中上抱柱板3a的伸出部的端面与上梁板2a的端面对焊在一起，使各钢梁支架及与之连接的各工字型钢梁顶面位于同一水平面内，以便铺设楼板等构件。其替换方案，是在接合部的上表面和/或下表面整增设增强夹板，通过螺栓等紧固件，将二者夹接成一体。图18和19示意示出支架3与工字型钢梁2对接的接合部结构的又一种实施例，其中上抱柱板3a和工字型钢梁2的上梁板2a的接合部分别设有多个通孔，在两对接件的一侧设置包覆两件接合部的夹板后，用多个螺栓将两件连接成一体。在图2所示的实施例中，每一支架3的连接板超出上抱柱板3a和下抱柱板3c的相应伸出部端面，与工字型钢梁2的腹板2b搭接，为便于装配，二者的结合部设有多个通孔，以便用螺栓等紧固件固定在一起。当然，也可以不用紧固件，而直接将两件搭焊在一起；下抱柱板3c的伸出部端面与下梁板2c端面对焊在一起。
图4为一透视图，示意示出位于整幢建筑中间部分的钢管柱上的钢梁支架的另一种实施例，图5为该实施例的俯视图，与之连接的各工字型钢梁被省略。与图2和3所示实施例不同之处在于钢梁支架由2个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为180°，每一支架具有两个连接板，任意两相邻的连接板之间的夹角为90°。
图6为一透视图，示意示出位于整幢建筑拐角部分的钢管柱上的钢梁支架的一种实施例，该钢梁支架由2个相同的支架3拼接而成，图7示出每一支架3的透视图，它与图2和3所示支架3的结构完全相同，与工字型钢梁的固接方式也相同。
图8为一透视图，示意示出位于整幢建筑拐角部分的钢管柱上的支架的一种优选实施例，图9为该实施例的俯视图，与之连接的各工字型钢梁被省略。该钢梁支架由2个彼此对称的支架3拼接而成，每一支架3具有一个连接板3b，两连接板3b之间的夹角为90°。与上一实施例不同之处是每一支架上的圆弧面的圆心角介于90°～130°之间，每一支架的上抱柱板3a和下抱柱3c板具有一径向公共侧边3d和一平行各自连接板3b的侧边3E，使拼接成的钢梁支架对钢梁柱形成的包角θ大于180°(见图9)，有利于将上下抱柱板作用在钢管柱上的拉力传递给钢管柱内的混凝土，使钢管柱的应力分布均匀，增强与钢管柱的连接强度，同时还有利于保持整幢建筑结构外廓大体平整。试验证明每一支架上的所述圆弧面的圆心角介于105°～115°之间效果更为明显。故这种支架可称为增强型支架。
需要说明的是，这类增强型支架施工时，还可根据需要作出适当变换，例如，其上抱柱板和下抱柱板3a和3c实际可由图2和3所示的带90°圆心角圆弧面的支架的上下抱柱板与一个带15°～25°圆心角的圆弧面的大体成三角形的钢板拼焊而成；其中“平行”各自连接板3b的侧边3E，也可以是大体平行，甚至略微倾斜等。
图10为一透视图，示意示出位于整幢建筑周边部分的钢管柱上的钢梁支架的一种实施例，图11为该实施例的俯视图，与之连接的各工字型钢梁被省略。如图所示，该钢梁支架由3个相同的支架3拼接而成。每一支架上的圆弧面的圆心角为90°，每一支架3具有一个连接板3b，其结构与图2和3所示支架结构完全相同。
图12为一透视图，示意示出位于整幢建筑周边部分的钢管柱上的钢梁支架的一种优选实施例，图13为该实施例的俯视图，与之连接的各工字型钢梁被省略。如图所示，该钢梁支架由3个支架3、3’和3”拼接而成，每一支架具有一个连接板，相邻两连接板之间的夹角为90°。中间一个支架3”上的圆弧面的圆心角为90°，两侧支架3和3’上的圆弧面的圆心角介于90°～130°之间，并具有一径向侧边和一平行各自连接板的侧边，其结构与图8和9所示的增强型支架完全相同，也可采用类似的变换形式，并具有相同的功能。
上述各实施例中，每一支架与工字型钢梁的连接方式与图2和3所示相同，每一支架的各连接板均超出相应上抱柱板和下抱柱板的相应伸出部端面，与工字型钢梁的腹板搭接，搭接处分别设有多个通孔，用多个螺栓等紧固件将两者固接在一起。当然，也可以不用紧固件，而直接将两件搭焊在一起；上抱柱板3a和下抱柱板3c的伸出部分别与上梁板2a和下梁板2c对焊在一起，或者用上述“夹接”方法，连成一体。
图14为一透视图，示意示出支架与工字型钢梁接合的接合部结构的另一种实施例。如图所示，每一支架的各连接板3b的外端面与上抱柱板3a和下抱柱板3c的相应伸出部端面齐平，各连接板3b的外端面与工字型钢梁的腹板2b端面对接在一起，对接处分别设有多个通孔，通过对接处两侧设置的带有相应多个通孔的增强夹板6，用多个螺栓等紧固件5固接在一起。当然，也可以不用增强夹板和相应的紧固件，而直接将二者对焊在一起；上下抱柱板3a和3c的伸出部端面分别与工字型钢梁的上下梁板2端面对焊在一起，或者“夹接”在一起。图15为一透视图，示意示出图14所示支架与工字型钢梁的装配结构。
图16为一透视图，示意示出支架与工字型钢梁接合的接合部结构的又一种实施例。如图所示，每一支架3的各连接板3b的外端面与相应上抱柱板3a伸出部端面齐平，两端面分别与工字型钢梁的腹板2b端面和上梁板端面对焊在一起；其下抱柱板3c的伸出部超出连接板3b的外端面，工字型钢梁的下梁板2c搭接在下抱柱板3c的伸出部上，并将搭接边缘焊在一起。图17为一透视图，示意示出图16所示支架与工字型钢梁的装配结构。为便于装配和增强连接强度，还可在二者的搭接部设置多个通孔，搭接后，先用多个螺栓将二者固接在一起，然后再施焊。
上述几种实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，例如在每一支架上增设加强筋等，所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。
权利要求
1.一种钢结构房屋建筑构件，包括浇注混凝土的多个钢管柱、可焊接在各钢管柱上的钢梁支架和可固接在钢梁支架间的工字型钢梁，其中工字型钢梁由上梁板、下梁板和腹板组成，其特征在于所述钢梁支架由绕所述钢管柱焊接的至少一个支架构成，所述支架由平行设置的上抱柱板和下抱柱板，以及沿径向垂直设置在上抱柱板和下抱柱板之间的至少一个连接板组成，通过焊接形成整体结构，所述上抱柱板和下抱柱板分别具有与所述钢管柱的外圆柱面配合的一个圆弧面、一个围绕该圆弧面的一个本体部分和自各自的本体部分沿所述连接板走向延伸的至少一个伸出部，在所述钢梁支架上形成至少两个连接板，各连接板及上抱柱板和下抱柱板的相应伸出部与所述工字型钢梁的一端固接在一起。
2.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述钢梁支架由4个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为90°，每一支架具有一个连接板。
3.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述钢梁支架由2个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为180°，每一支架具有两个连接板，相邻两连接板之间的夹角为90°。
4.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述钢梁支架由2个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为90°，每一支架具有一个连接板。
5.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述钢梁支架由2个对称支架拼接而成，每一支架具有一个连接板，两连接板之间的夹角为90°，每一支架上的所述圆弧面的圆心角介于90°～130°之间，每一支架的上抱柱板和下抱柱板具有一径向公共侧边和一平行各自连接板的侧边。
6.根据权利要求5所述的建筑构件，其特征在于每一支架上的所述圆弧面的圆心角介于105°～115°之间。
7.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述钢梁支架由1个支架构成，该支架上的所述圆弧面的圆心角为180°，每一支架具有两个连接板，两连接板之间的夹角为90°。
8.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述钢梁支架由3个相同的支架拼接而成，每一支架上的所述圆弧面的圆心角为90°，每一支架具有一个连接板。
9.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述钢梁支架由3个支架拼接而成，每一支架具有一个连接板，相邻两连接板之间的夹角为90°，中间一个支架上的所述圆弧面的圆心角为90°，两侧支架上的所述圆弧面的圆心角介于90°～130°之间，并具有一径向侧边和一平行各自连接板的侧边。
10.根据权利要求9所述的建筑构件，其特征在于两侧支架上的所述圆弧面的圆心角介于105°～115°之间。
11.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述钢梁支架由2个支架拼接而成，其中一支架具有一个连接板，其圆心角为90°，另一个支架具有2个连接板，其圆心角为180°，相邻两连接板之间的夹角为90°。
12.根据权利要求1所述的建筑构件，其特征在于所述上抱柱板的伸出部与所述上梁板对接，通过对焊或者夹接连成一体。
13.根据权利要求12所述的建筑构件，其特征在于每一支架的各连接板超出所述上抱柱板和下抱柱板的相应伸出部端面，与所述腹板搭接，通过搭焊或者通过紧固件固接在一起，所述下抱柱板的伸出部与所述下梁板对接，通过对焊或者夹接连成一体。
14.根据权利要求12所述的建筑构件，其特征在于每一支架的各连接板的外端面与所述上抱柱板和下抱柱板的伸出部端面齐平，所述连接板与所述腹板对接，通过对焊或者在对接处分别置多个通孔，通过对接处两侧设置的带有相应多个通孔的增强夹板，用多个紧固件固接成一体，所述下抱柱板的伸出部与所述下梁板对接，通过对焊或者夹接连成一体。
15.根据权利要求12所述的建筑构件，其特征在于所述连接板的外端面与所述上抱柱板的伸出部端面齐平，并与所述腹板对接，通过对焊或者夹接连成一体，所述下抱柱板的伸出部超出所述连接板的外端面，与所述下梁板搭接，通过搭焊或者用紧固件连成一体。
16.根据权利要求2或3或4或5或6或7或8或9或10或11所述的建筑构件，其特征在于每一支架的各连接板超出所述上抱柱板和下抱柱板的相应伸出部端面，与所述腹板搭接，通过搭焊或者通过紧固件固接在一起，所述上抱柱板和下抱柱板的伸出部分别与所述上梁板和下梁板对接，通过对焊或者夹接连成一体。
17.根据权利要求2或3或4或5或6或7或8或9或10或11所述的建筑构件，其特征在于每一支架的各连接板的外端面与所述上抱柱板和下抱柱板的伸出部端面齐平，所述连接板与所述腹板对接，通过对焊或者在对接处分别置多个通孔，通过对接处两侧设置的带有相应多个通孔的增强夹板，用多个紧固件固接成一体，所述上抱柱板和下抱柱板的伸出部分别与所述上梁板和下梁板对接，通过对焊或者夹接连成一体。
18.根据权利要求2或3或4或5或6或7或8或9或10或11所述的建筑构件，其特征在于每一支架的各连接板的外端面与所述上抱柱板的伸出部端面齐平，两端面分别与所述上梁板和腹板对接，通过对焊或者夹接连成一体，所述下抱柱板的伸出部超出所述连接板的外端面，与所述下梁板搭接，通过搭焊或者用紧固件连成一体。
全文摘要
钢结构房屋建筑构件,包括钢管柱、钢梁支架和工字型钢梁,钢梁支架由至少一个绕所述钢管柱焊接的支架构成,每一支架具有上抱柱板、下抱柱板和至少一个连接板,上下抱柱板具有一个圆弧面、一个本体部分和至少一个伸出部,在所述钢梁支架上形成至少两个连接板,各连接板及上抱柱板和下抱柱板的相应伸出部与所述工字型钢梁的一端固接在一起。只需将几种标准结构的支架加以组合,便可获得整幢建筑不同部位的钢梁支架。适于大批量生产,有利于提高材料的利用率和施工质量。
文档编号E04B1/19GK1252476SQ99107918
公开日2000年5月10日 申请日期1999年6月2日 优先权日1998年6月3日
发明者王志林 申请人:王志林