專利名稱：一種工業(yè)化裝配式多、高層鋼結構預應力中心支撐體系的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型結構體系，特別是建筑領域應用的一種工業(yè)化裝配式鋼結構中心支撐體系。
背景技術：
普通的鋼結構的施工在現(xiàn)場大量使用焊接，不僅影響施工速度而且施工質量也很難控制，最近幾年出現(xiàn)的由于鋼結構施工質量造成的工程質量問題不勝枚舉，現(xiàn)場焊接是其中一個重要的因素，現(xiàn)場焊接質量不易控制，而且對環(huán)境造成很大的污染。傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構需要現(xiàn)場綁扎鋼筋、澆注混凝土，需要大量的人工及養(yǎng)護時間，工程造價大大提高。并且建筑拆除時造成大量的建筑垃圾。最近幾年，國內學者對裝配式鋼結構的研究僅限于多層，并且施工速度只是稍有減少，并未真正實現(xiàn)鋼結構的快速安裝，體現(xiàn)鋼結構的優(yōu)勢。目前預應力鋼構件只用在張弦結構中，還未在高層結構中使用，采用預應力鋼構件作為高層抗側力結構在工程上還未有實現(xiàn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有工程的上述缺陷，提供一種多、高層鋼結構快速施工的結構體系，該結構體系能夠實現(xiàn)主體鋼結構和預應力構件的快速安裝，并且能夠抵抗高烈度地震，完美地體現(xiàn)出鋼結構的優(yōu)勢。為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種工業(yè)化裝配式多、高層鋼結構預應力中心支撐體系，包括主體板架I和由柱子與柱蓋板組成的柱子系統(tǒng)、預應力支撐構件2 ;主體板架包括基礎板架和樓板15 ；所述主體板架I由A、B、C三種基礎板架組成的基本單元構成，其中A基礎板架為邊緣部位的基礎板架，B、C兩基礎板為中間位置的板架，且B、C基礎板架交替連接；三種基礎板架中，不與其他基礎板架相鄰一邊的梁均為寬梁3 ;與其他基礎板架相鄰一邊的梁均為窄梁4 ;窄梁的梁寬為寬梁梁寬的一半，寬梁的梁寬小于或等于柱座法蘭的寬度；寬梁，窄梁的構造相同，都是桁架梁；其中桁架梁的上下弦桿、腹桿均為槽鋼，腹桿與弦桿成30度-60度的角度；每個桁架梁上下弦桿間至少布置有3個帶螺栓孔的連接槽鋼10，桁架梁兩端各有一塊帶螺栓孔的矩形的端封板；桁架梁的上下弦桿、腹桿、連接槽鋼、端封板之間均為焊接；A、B、C三種基礎板架中相互垂直的兩梁，沿梁高與兩塊加勁板12通過焊接連接；并排相鄰的梁在兩梁相同位置的連接槽鋼用螺栓連接；帶柱座7的基礎板架中，柱座與相鄰的梁用螺栓連接；A基礎板架為主體板架I的外側基礎板架，為寬梁3和窄梁4組成的矩形的基礎板架，A板架的中間位置有兩個并排相連的窄梁4，且兩窄梁用螺栓將處于兩梁相同位置的連接槽鋼連接在一起；A基礎板架的外側長邊一邊布置柱子8 ;與其他基礎板架相鄰的長邊一邊不布置柱子；B基礎板架，C基礎板架為中間類型的兩種矩形的基礎板架；其中B基礎板架與A基礎板架相鄰的窄梁邊不布置柱子8 ;與C基礎板架相鄰的窄梁邊布置柱子8，形成節(jié)點，其中中間節(jié)點為節(jié)點6，兩端的節(jié)點為節(jié)點5 ;節(jié)點6為T形，由于柱座法蘭寬大于或等于窄梁梁寬的兩倍，所以把窄梁與柱座法蘭的中心線對齊后，就使得柱座凸出連接在柱座兩側、由窄梁組成的長邊半個柱座的寬度；節(jié)點5為L形，其中柱座與相互垂直的一條寬梁、一條窄梁用螺栓連接在一起，寬梁與柱座法蘭中相互垂直的兩條中心線中的一條對齊；窄梁與兩條中心線中的另一條對齊，由于窄梁的梁寬小于或等于柱座法蘭寬度的一半，所以柱座也會凸出由窄梁組成的長邊半個柱座的寬度；即B基礎板架節(jié)點5、節(jié)點6處的柱座凸出相連的窄梁半個柱座，形成一個凸起；C基礎板架與B基礎板架、A基礎板架相鄰的兩長邊均不布置柱子，C基礎板架與B基礎板架相鄰的長邊的節(jié)點，中間位置節(jié)點是節(jié)點8，兩端是節(jié)點7 ;節(jié)點8為四條窄梁組成，其中兩窄梁共線；另外兩窄梁位于C基礎板架中間位置，并排連接且與共線窄梁垂直；兩共線窄梁分別與并排窄梁的不相鄰長邊垂直對齊；節(jié)點7為相互垂直的一條窄梁和一條寬梁組成；窄梁與寬梁的內側長邊垂直對齊；即(基礎板架節(jié)點8、節(jié)點7均形成凹槽，使得節(jié)點8凹槽與B基礎板架節(jié)點5的凸起相吻合、節(jié)點7凹槽與B基礎板架節(jié)點6的凸起相吻合；柱座7為上下帶柱座法蘭、四周由帶螺栓孔的柱座連接件7-1包裹的柱墩；各部件通過焊接連接在一起；柱子8與柱蓋板通過焊接連接在一起；將柱蓋板、柱座法蘭、梁用螺栓連接在一起；樓板15澆注在于A、B、C基礎板架上，與基礎板架形成整體；預應力支撐構件2其實現(xiàn)形式為人字形中心支撐或對角中心支撐。工業(yè)化裝配式多、高層鋼結構預應力中心支撐體系包括鋼結構主體板架、預應力支撐構件、柱子系統(tǒng)，其特征在于所述鋼結構主體板架包括基礎板架、樓板。在工廠將所述寬梁、窄梁、樓板做成一體，寬梁和窄梁均為在工廠由槽鋼焊接而成。管線在寬梁和窄梁的腹板槽鋼間通過，從而形成A基礎板架、B基礎板架和C基礎板架。在所述基礎板架板與所述柱座連接部位、所述寬梁與所述窄梁連接處采用螺栓連接及部分焊接僅限于工廠內。所述柱座與所述柱子之間采用螺栓通過法蘭連接。所述預應力支撐構件可以為預應力鋼索或預應力鋼桿和連接耳板，所述耳板通過高強螺栓與所述主板連接。通過事先張拉預應力鋼索或預應力鋼桿，當水平力作用于結構時，所述預應力鋼索或預應力杠桿的水平力分量減小甚至抵消作用于結構的水平力，使結構的層間位移為較小值，滿足規(guī)范的要求。有益效果本發(fā)明采用施工階段能夠實現(xiàn)快速裝配式并能夠有效抵抗水平側移的高層鋼結構預應力支撐體系。這種結構形式不僅能夠有效地實現(xiàn)鋼結構構件加工的工業(yè)化而且能夠極大地提高施工速度并大幅度降低用鋼量。通過工程實踐和1:10振動臺實驗發(fā)現(xiàn)，所述新型結構體系比普通結構體系施工速度提高了 500%，而且用鋼量降低50%，并且實現(xiàn)施工現(xiàn)場的“無水、無火、無塵”，減小了現(xiàn)場施工的安全隱患，減小環(huán)境污染。


圖I本發(fā)明結構主板架平面2本發(fā)明結構整體板架組合3本發(fā)明結構框架支撐圖I圖4本發(fā)明結構框架支撐圖2圖5本發(fā)明結構A板架6本發(fā)明結構B板架7本發(fā)明結構B板架節(jié)點6凸起8本發(fā)明結構B板架節(jié)點5凸起圖
圖9本發(fā)明結構C板架10本發(fā)明結構C板架節(jié)點8凹槽11本發(fā)明結構C板架節(jié)點7凹槽12本發(fā)明結構節(jié)點I13本發(fā)明結構節(jié)點I詳14發(fā)明結構節(jié)點215本發(fā)明結構節(jié)點2詳16本發(fā)明結構節(jié)點317本發(fā)明結構節(jié)點3詳18本發(fā)明結構節(jié)點419本發(fā)明結構節(jié)點4詳20本發(fā)明結構節(jié)點521本發(fā)明結構節(jié)點5詳22本發(fā)明結構節(jié)點623本發(fā)明結構節(jié)點6詳24本發(fā)明結構節(jié)點725本發(fā)明結構節(jié)點7詳26本發(fā)明結構節(jié)點827本發(fā)明結構節(jié)點8詳28本發(fā)明結構柱座29本發(fā)明結構柱座詳30本發(fā)明結構壓型鋼板31本發(fā)明結構預應力構件與框架寬梁連接節(jié)點詳32本發(fā)明結構窄梁連接示意圖其中，I-主體板架；2_預應力支撐構件；3_寬梁；4_窄梁5-壓型鋼板；6_混凝土 ；7-柱座；7_1 :柱座連接件；7_2 :柱墩；7_3 :柱座法蘭；8-柱子；9-1 :單連接耳板；9-2 :雙連接耳板；10-連接槽鋼；11-1柱蓋板I ; 11-2蓋板II ；11-3柱蓋板III ;11_4蓋板IV ;11_5柱蓋板V ;12_加勁板；13_端頭；14_段封板；15_樓板。
具體實施例方式下面結合附圖具體說明所述結構體系的實現(xiàn)方式。如圖f 10所示，本發(fā)明為一種工業(yè)化裝配式多、高層鋼結構預應力中心支撐體系，括鋼結構主體板架、預應力支撐構件、柱子系統(tǒng)，其特征在于所述鋼結構主體板架包括基礎板架、柱子系統(tǒng)。在工廠將寬梁3、窄梁4和柱座7組裝成基礎板架，此處樓板以壓型鋼板混凝土為例，樓板還可以為鋼筋混凝土樓板等形式。此處預應力支撐構件以一種普通形式說明。將壓型鋼板5放置在于寬梁3和窄梁4上，采用栓釘連接，在壓型鋼板5上澆筑混凝土 6，利用寬梁3、窄梁4腹桿的空隙，放置管線等，最終形成A基礎板架、B基礎板架和C基礎板架，將A、B、C基礎板架按照附圖I所示通過螺栓連接，及焊接連接成主體板架。樓板15澆注在于A、B、C基礎板架上，與基礎板架形成整體。將柱子8通過螺栓與柱座7連接成整體框架，將耳板9與主體框架連接后，再將預應力支撐構件2通過端頭13與整體框架的耳板9相連，形成整個結構體系。圖11-圖26為本結構節(jié)點的構造形式，其連接方式如下柱8與柱蓋板在工廠焊接，寬梁3和窄梁4沿梁高與兩塊加勁板12通過焊接連接在一起形成基礎板架，最后用螺栓將柱座7、柱蓋板、基礎板架連接在一起形成節(jié)點。圖27-圖28為本結構柱座構造圖。柱座7為上下帶柱座法蘭、四周由帶螺栓孔的柱座連接件7-1包裹的柱墩。各部件通過焊接連接在一起。柱子8與柱蓋板通過焊接連接在一起。將柱蓋板、柱座法蘭、梁用螺栓連接在一起。圖31-圖32為結構預應力構件，寬梁，窄梁的構造組成。寬梁，窄梁的構造相同，都是桁架梁。其中桁架梁的上下弦桿、腹桿均為槽鋼，腹桿與弦桿成30度-60度的角度。每個桁架梁上下弦桿間至少布置有3個帶螺栓孔的連接槽鋼10，桁架梁兩端各有一塊帶螺栓孔的矩形的端封板14。桁架梁的上下弦桿、腹桿、連接槽鋼、端封板之間均為焊接以上是本發(fā)明的一個典型實施例，本發(fā)明的實施不限于此。
權利要求
1.一種エ業(yè)化裝配式多、高層鋼結構預應力中心支撐體系，包括主體板架(I)和由柱子與柱蓋板組成的柱子系統(tǒng)、預應力支撐構件(2);主體板架包括基礎板架和樓板(15)；所述主體板架(I)由A、B、C三種基礎板架組成的基本單元構成，其中A基礎板架為邊緣部位的基礎板架，B、C兩基礎板為中間位置的板架，且B、C基礎板架交替連接； 三種基礎板架中，不與其他基礎板架相鄰ー邊的梁均為寬梁(3);與其他基礎板架相鄰一邊的梁均為窄梁(4);窄梁的梁寬為寬梁梁寬的一半，寬梁的梁寬小于或等于柱座法蘭的寬度；寬梁，窄梁的構造相同，都是桁架梁；其中桁架梁的上下弦桿、腹桿均為槽鋼，腹桿與弦桿成30度-60度的角度；每個桁架梁上下弦桿間至少布置有3個帶螺栓孔的連接槽鋼(10)，桁架梁兩端各有一塊帶螺栓孔的矩形的端封板；桁架梁的上下弦桿、腹桿、連接槽鋼、端封板之間均為焊接； A、B、C三種基礎板架中相互垂直的兩梁，沿梁高與兩塊加勁板(12)通過焊接連接；并排相鄰的梁在兩梁相同位置的連接槽鋼用螺栓連接；帶柱座(7)的基礎板架中，柱座與相鄰的梁用螺栓連接； A基礎板架為主體板架(I)的外側基礎板架，為寬梁(3)和窄梁(4)組成的矩形的基礎板架，A板架的中間位置有兩個并排相連的窄梁(4)，且兩窄梁用螺栓將處于兩梁相同位置的連接槽鋼連接在一起；A基礎板架的外側長邊ー邊布置柱子(8);與其他基礎板架相鄰的長邊ー邊不布置柱子； B基礎板架，C基礎板架為中間類型的兩種矩形的基礎板架；其中B基礎板架與A基礎板架相鄰的窄梁邊不布置柱子(8 );與C基礎板架相鄰的窄梁邊布置柱子(8 )，形成節(jié)點，其中中間節(jié)點為節(jié)點6，兩端的節(jié)點為節(jié)點5 ;節(jié)點6為T形，由于柱座法蘭寬大于或等于窄梁梁寬的兩倍，所以把窄梁與柱座法蘭的中心線對齊后，就使得柱座凸出連接在柱座兩側、由窄梁組成的長邊半個柱座的寬度；節(jié)點5為L形，其中柱座與相互垂直的一條寬梁、一條窄梁用螺栓連接在一起，寬梁與柱座法蘭中相互垂直的兩條中心線中的一條對齊；窄梁與兩條中心線中的另一條對齊，由于窄梁的梁寬小于或等于柱座法蘭寬度的一半，所以柱座也會凸出由窄梁組成的長邊半個柱座的寬度；即B基礎板架節(jié)點5、節(jié)點6處的柱座凸出相連的窄梁半個柱座，形成一個凸起； C基礎板架與B基礎板架、A基礎板架相鄰的兩長邊均不布置柱子，C基礎板架與B基礎板架相鄰的長邊的節(jié)點，中間位置節(jié)點是節(jié)點8，兩端是節(jié)點7 ;節(jié)點8為四條窄梁組成，其中兩窄梁共線；另外兩窄梁位于C基礎板架中間位置，并排連接且與共線窄梁垂直；兩共線窄梁分別與并排窄梁的不相鄰長邊垂直對齊；節(jié)點7為相互垂直的一條窄梁和一條寬梁組成；窄梁與寬梁的內側長邊垂直對齊；即C基礎板架節(jié)點8、節(jié)點7均形成凹槽，使得節(jié)點8凹槽與B基礎板架節(jié)點5的凸起相吻合、節(jié)點7凹槽與B基礎板架節(jié)點6的凸起相吻合；柱座(7)為上下帶柱座法蘭、四周由帶螺栓孔的柱座連接件(7-1)包裹的柱墩；各部件通過焊接連接在一起；柱子(8)與柱蓋板通過焊接連接在一起；將柱蓋板、柱座法蘭、梁用螺栓連接在一起； 樓板(15)澆注在于A、B、C基礎板架上，與基礎板架形成整體； 預應カ支撐構件(2)其實現(xiàn)形式為人字形中心支撐或對角中心支撐。
全文摘要
一種工業(yè)化裝配式多、高層鋼結構預應力中心支撐體系屬于建筑領域。本發(fā)明包括鋼結構主體板架、預應力支撐構件、柱子。在工廠將寬梁、窄梁和柱座組裝成基礎板架，將所述基礎板架、樓板做成一體，寬梁和窄梁均為在工廠由槽鋼焊接而成。管線在寬梁和窄梁的腹板槽鋼間通過，從而形成A基礎板架、B基礎板架和C基礎板架。在所述基礎板架板與所述柱座連接部位、所述寬梁與所述窄梁連接處采用高強螺栓連接及部分焊接(僅限于工廠內)。所述柱座與所述柱子之間采用高強螺栓法蘭連接。本發(fā)明具有施工速度快，結構承載力高、抗側移能力好等優(yōu)點，能夠充分發(fā)揮材料的強度，有效抵抗水平荷載，減小結構層間位移，減小焊接對環(huán)境造成的污染，節(jié)約成本。
文檔編號E04B1/19GK102979172SQ20121048706
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者張愛林, 葉全喜, 劉學春, 史曉娜 申請人:北京工業(yè)大學