用于工業(yè)化裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的束筒鋼框架組合結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的鋼框架組合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)發(fā)展成熟的國家，鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中的占比普遍超過40%，美國鋼結(jié)構(gòu)建筑占比在大多數(shù)年份都在40%以上1999年達(dá)到56% ;日本20世紀(jì)90年代鋼結(jié)構(gòu)建筑占比達(dá)到39 %。英國新增建筑90 %以上是鋼結(jié)構(gòu)，而目前中國使用鋼結(jié)構(gòu)的建筑占比僅6%。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高能耗、浪費(fèi)資源、現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)密集、給生態(tài)環(huán)境帶來極大的壓力等問題亟需我國及世界建筑行業(yè)解決。早在1968年日本通產(chǎn)省就提出住宅產(chǎn)業(yè)化概念以提高住宅建筑生產(chǎn)率，節(jié)約建造成本。我國也于1994年提到這一概念，并大力推廣建筑工業(yè)化以及住宅產(chǎn)業(yè)化。鋼結(jié)構(gòu)是較好的綠色建筑產(chǎn)品，抗震性能極其優(yōu)越。將鋼結(jié)構(gòu)用于住宅體系，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化的特性，并滿足住宅建筑的功能需求，是一項(xiàng)非常重要且迫切的工作。
[0003]目前常用于住宅的結(jié)構(gòu)體系有剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、框架核心筒結(jié)構(gòu)、框架支撐結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)。上述幾種結(jié)構(gòu)體系中，含有混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)體系，因構(gòu)件工業(yè)化程度不高，整體性差等原因都不適用于工業(yè)化的裝配式住宅。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件工業(yè)化程度高，整體性能好，能很好的應(yīng)用于裝配式住宅。然而目前的鋼框架支撐結(jié)構(gòu)和鋼框架結(jié)構(gòu)在住宅建筑中應(yīng)用時(shí)也存在很多問題。
[0004]首先目前的鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系都難以滿足工業(yè)化的裝配式住宅的要求。(I)常用的鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系，支撐的布置對(duì)結(jié)構(gòu)的整體剛度有很大的影響，而住宅建筑中，由于戶型多異，墻體布置沒有規(guī)律可言，因此支撐的位置受到較大的限制，在各個(gè)單獨(dú)的建筑中能找到合適的支撐布置方案已經(jīng)是一個(gè)需要解決的特殊問題，因而很難形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的能夠大批量工業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件系列。此外，傾斜的支撐將墻體分割成了不規(guī)則的、難以批量建工制造的多個(gè)三角形，給墻體工業(yè)化帶來困難。(2)鋼框架結(jié)構(gòu)整體上所有梁、柱構(gòu)件間的墻體均為矩形，能給住宅結(jié)構(gòu)的維護(hù)體系工業(yè)化提供較好的前提條件，然而住宅戶型多異性，墻體布置無規(guī)律性等因素，使得框架柱網(wǎng)難以形成系統(tǒng)的抗側(cè)力體系，從而限制了框架結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的應(yīng)用，更無法形成標(biāo)準(zhǔn)化程度高的構(gòu)件。(3)目前的鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)制約了小型鋼管混凝土柱的應(yīng)用。目前常用的連接節(jié)點(diǎn)是在鋼柱對(duì)應(yīng)梁翼緣的位置設(shè)置橫隔板，為了方便鋼管柱內(nèi)混凝土的澆灌，隔板上需要設(shè)置灌漿孔和透氣孔，灌漿孔的直徑不宜小于150mm。另外，為了節(jié)點(diǎn)域內(nèi)力傳遞需要，灌漿孔對(duì)隔板的削弱不能過大，這限制了鋼柱的截面寬度不能過小，截面寬度一般不小于350?400_。而在鋼結(jié)構(gòu)住宅中，過大的鋼柱截面會(huì)在住宅的各個(gè)功能房間的四角出現(xiàn)凸柱陽角，影響室內(nèi)建筑使用功能。建筑設(shè)計(jì)希望將結(jié)構(gòu)構(gòu)件隱藏在墻體厚度內(nèi)，比如剪力墻結(jié)構(gòu)。這就要求住宅內(nèi)采用的鋼構(gòu)件截面寬度控制在240mm以內(nèi)。
[0005]基于以上技術(shù)背景，目前的建筑結(jié)構(gòu)變化多異，而住宅工業(yè)化裝配又要求構(gòu)件盡量標(biāo)準(zhǔn)化，種類盡可能少；此外，施工工藝要求鋼柱構(gòu)件不能太小，而建筑功能又要求鋼柱截面不能過大，盡可能隱藏在墻體之中。各種矛盾沖突較多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出了一種工業(yè)化裝配式多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅束筒鋼框架組合結(jié)構(gòu)，目的在于用截面形狀幾何不變的標(biāo)準(zhǔn)型材構(gòu)件，通過幾種基本的標(biāo)準(zhǔn)連接鍵，在現(xiàn)有的建筑模數(shù)制(300mm的倍數(shù))下，拼裝出戶型多異的建筑結(jié)構(gòu)體系，將構(gòu)成建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件梁、柱及連接節(jié)點(diǎn)模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化，以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)批量化工業(yè)生產(chǎn)，市場(chǎng)化交易，減小鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)周期，消除每棟建筑單獨(dú)加工的情況，縮短加工制作周期，保障構(gòu)件加工質(zhì)量，提高施工速度，減少施工工期，降低成本。
[0007]本發(fā)明的目的采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]用于工業(yè)化裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的束筒鋼框架組合結(jié)構(gòu)，包括一組分布在建筑平面的小密柱框架束筒和連接各框架束筒的鋼框架；所述的小密柱框架束筒由沿墻體按建筑模數(shù)制均勻布置的外輪廓截面不大于240mmX 240mm的第一型鋼柱和連接于第一型鋼柱之間的H型鋼梁圍合組成；所述鋼框架由分布于建筑墻體交接處的第二型鋼柱和連接第二型鋼柱的H型鋼梁組成；所述第二型鋼柱為橫截面外形尺寸不大于240_的方鋼管，方鋼管中間的密閉空腔可填充混凝土 ；所述H型鋼梁為高頻焊接H型鋼或熱乳H型鋼或焊接H型鋼。
[0009]本發(fā)明所述第二型鋼柱和H型鋼梁之間可通過由第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱、第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱、一個(gè)或兩個(gè)以上H型鋼牛腿按需要自由組合形成的L型連接鍵或一字型連接鍵或T型連接鍵或十字連接鍵相互連接；所述第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱由兩塊平行的第一長(zhǎng)壁板、分別設(shè)置于兩塊第一長(zhǎng)壁板之間端部和中部并與第一長(zhǎng)壁板垂直的短壁板圍合焊接而成，圍合的內(nèi)部空腔中澆筑有混凝土；所述第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱由兩塊平行的第二長(zhǎng)壁板、設(shè)置于兩塊第二長(zhǎng)壁板之間中部并與第二長(zhǎng)壁板垂直的兩塊短壁板圍合焊接而成，圍合的內(nèi)部空腔中澆筑有混凝土 ；所述H型鋼牛腿由兩塊平行的翼緣和垂直設(shè)置于兩塊翼緣之間的腹板焊接而成；所述L型連接鍵由一個(gè)第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱、兩個(gè)H型鋼牛腿組合而成；其中，一個(gè)H型鋼牛腿從外端插接于第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱的兩塊第一長(zhǎng)壁板之間的槽口內(nèi)，該H型鋼牛腿的翼緣和腹板的內(nèi)端面與第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱的短壁板焊接，翼緣兩側(cè)與第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱的第一長(zhǎng)壁板焊接；另一個(gè)H型鋼牛腿插接在垂直焊接于一塊第一長(zhǎng)壁板外表面并與兩塊短壁板位置對(duì)應(yīng)的兩塊牛腿側(cè)連接板之間，該H型鋼牛腿的翼緣和腹板的內(nèi)端面與第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱的第一長(zhǎng)壁板焊接，翼緣兩側(cè)與牛腿側(cè)連接板焊接；H型鋼牛腿軸線均與第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱軸線平行；所述一字型連接鍵由一個(gè)第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱和兩個(gè)H型鋼牛腿組合而成；兩個(gè)H型鋼牛腿對(duì)稱從兩端插接于第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的兩塊第二長(zhǎng)壁板之間的槽口內(nèi)，兩個(gè)H型鋼牛腿的翼緣和腹板的內(nèi)端面分別與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的兩塊短壁板焊接，翼緣兩側(cè)與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的第二長(zhǎng)壁板焊接型鋼牛腿軸線均與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱軸線平行；所述T型連接鍵由一個(gè)第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱和三個(gè)H型鋼牛腿組合而成；其中，兩個(gè)H型鋼牛腿對(duì)稱從兩端插接于第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的兩塊第二長(zhǎng)壁板之間的槽口內(nèi)，這兩個(gè)H型鋼牛腿的翼緣和腹板的內(nèi)端面分別與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的兩塊短壁板焊接，翼緣兩側(cè)與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的第二長(zhǎng)壁板焊接；另一個(gè)H型鋼牛腿插接在垂直焊接于一塊第二長(zhǎng)壁板外表面并與兩塊短壁板位置對(duì)應(yīng)的兩塊牛腿側(cè)連接板之間，該H型鋼牛腿的翼緣和腹板的內(nèi)端面與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的第二長(zhǎng)壁板焊接，翼緣兩側(cè)與牛腿側(cè)連接板焊接；H型鋼牛腿軸線均與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱軸線平行；所述十字型連接鍵由一個(gè)第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱和四個(gè)H型鋼牛腿組合而成；其中，兩個(gè)H型鋼牛腿對(duì)稱從兩端插接于第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的兩塊第二長(zhǎng)壁板之間的槽口內(nèi)，這兩個(gè)H型鋼牛腿的翼緣和腹板的內(nèi)端面分別與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的兩塊短壁板焊接，翼緣兩側(cè)與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的第二長(zhǎng)壁板焊接；另外兩個(gè)H型鋼牛腿對(duì)稱插接在垂直對(duì)稱焊接于兩塊第二長(zhǎng)壁板外表面并與兩塊短壁板位置對(duì)應(yīng)的兩塊牛腿側(cè)連接板之間，這兩個(gè)H型鋼牛腿的翼緣和腹板的內(nèi)端面與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的第二長(zhǎng)壁板焊接，翼緣兩側(cè)與牛腿側(cè)連接板焊接型鋼牛腿軸線均與第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱軸線平行。
[0010]本發(fā)明所述小密柱框架束筒的第一型鋼柱優(yōu)先設(shè)置于房間角部、房間墻體交接處以及門窗洞口兩側(cè)并按建筑模數(shù)的倍數(shù)布置，然后按相同的建筑模數(shù)倍數(shù)在優(yōu)先設(shè)置好的第一型鋼柱之間增加設(shè)置型鋼柱。
[0011]本發(fā)明在第一結(jié)構(gòu)連接鋼柱或第二結(jié)構(gòu)連接鋼柱的兩塊第二長(zhǎng)壁板與兩塊短壁板的圍合區(qū)上方和/或下方焊接有型鋼方鋼管柱，通過型鋼方鋼管柱向圍合的內(nèi)部空腔澆筑混凝土。
[0012]本發(fā)明所述的H型鋼梁翼緣與H型鋼牛腿的翼緣對(duì)接焊接，H型鋼梁腹板通過連接板及其連接螺栓與H型鋼牛腿