CN107165274A - 一种多高层装配式模块化自复位钢结构h型钢柱框架体系 - Google Patents

一种多高层装配式模块化自复位钢结构h型钢柱框架体系 Download PDF

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Abstract

一种多高层装配式模块化自复位钢结构型钢柱H型钢柱框架体系，属于结构工程技术领域，包括外节点模块、角节点模块和内节点模块。本发明提出一种新型装配式模块，截取框架的节点及反弯点处作为整体进行装配，框架反弯点弯矩很小，柱与柱可采用较弱的连接方式，而且连接方式灵活，减少钢用量和降低连接难度。预应力钢绞线的设计，可以减小框架节点在地震后的残余变形，并实现自复位的效果。托板，盖板和外肋的设置，可使梁精准定位的同时，提节点的稳定性。外肋设置在梁翼缘内部，提高局部承载力的同时，还可以达到美观的效果。而且在钢结构体系的生产和施工中，将模块化，工厂化，标准化和装配化相结合，实现了工厂化生产，降低了工程造价。

Description

一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系
技术领域
本发明涉及一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系，属于结构工程技术领域。
背景技术
我国每年城乡新建房屋面积20亿平方米，其中80％以上为高能耗建筑，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2倍以上。据中国钢协统计，2011年我国钢产量突破7亿吨大关，连续16年稳居世界各国钢产量首位，发达国家钢结构建筑面积占总建筑面积50％以上，日本占到80％，而我国不到4％。中国作为世界上建筑规模、钢材产量最大的国家，房屋钢结构的发展严重滞后。
绿色建筑的定义：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节地、节能、节水、节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。这一理念是转变经济增长方式和推动可持续发展的重要战略转型，真正为我国房屋(住宅)钢结构相应体系创新及产业化提供了重大机遇。
目前，国内外对高层钢结构住宅的***研究正处于起步阶段，工业化装配式高层钢结构体系创新势在必行。传统的钢结构住宅建筑施工时采用了大量的焊接，施工速度慢，对环境的污染严重，最重要的是焊缝的质量不宜控制，严重影响建筑物的安全性能。
发明内容
本发明提出了一种属于结构工程技术领域的一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系。其目的在于提出一种新型装配式模块，截取框架的节点及反弯点处作为整体进行装配，框架反弯点弯矩很小，柱与柱可采用较弱的连接方式，而且连接方式灵活，减少钢用量和降低连接难度。预应力钢绞线的设计，可以减小框架节点在地震后的残余变形，并实现自复位的效果。托板，盖板和外肋的设置，可使梁精准定位的同时，提节点的稳定性。外肋设置在梁翼缘内部，提高局部承载力的同时，还可以达到美观的效果。而且在钢结构体系的生产和施工中，将模块化，工厂化，标准化和装配化相结合，实现了工厂化生产，现场快速装配，在保证施工质量的前提下，提高了施工速度，减少了施工工期，降低了工程造价。
一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系，该H型钢柱框架体系包括外节点模块(A)、角节点模块(B)和内节点模块(C)。所述角节点模块(B)和内节点模块(C)与外节点模块(A)组成及结构相同，角节点模块 (B)为L形结构，内节点模块(C)为十字形结构，外节点模块(A)为T形结构。外节点模块(A)设置在H型钢柱框架体系的***中间，角节点模块(B) 设置在H型钢柱框架体系的角部，内节点模块(C)设置在H型钢柱框架体系的中间位置。
所述外节点模块(A)包括H型钢柱(1)、梁(2)、预应力钢绞线I(3)、预应力钢绞线II(4)、托板(5)、盖板(6)、外肋(7)、加筋肋(8)、端板I(9)、端板II(10)、横肋(13)和竖肋(14)。H型钢柱(1)长度为层高，在H型钢柱(1)中部相邻三面焊接托板(5)，并保证托板(5)水平，在托板(5)上方距离一个梁高的地方水平焊接盖板(6)，并保证托板(5)上表面到盖板(6)下表面之间的距离为一个梁高。在每个托板(5)两侧竖直焊接外肋(7)。端板II (10)焊接在H型钢柱(1)的侧面，并保证端板II(10)在托板(5)与盖板 (6)之间。横肋(13)水平焊接在H型钢柱(1)腹板两侧，横肋(13)高度位置分别在托板(5)上表面和盖板(6)下表面处，竖肋(14)竖直焊接在两个横肋(13)中间。梁(2)采用H型钢，在靠近柱的梁端焊接端板I(9)，在梁中部竖直焊接加筋肋(8)。预应力钢绞线I(3)从一侧梁中的加筋肋(8)穿越 H型钢柱(1)到另一侧梁中的加筋肋(8)；预应力钢绞线I(3)在加筋肋(8) 外侧用锁头锁住。预应力钢绞线II(4)从H型钢柱(1)一侧端板II(10)处穿越H型钢柱(1)到另一侧梁中的加筋肋(8)；预应力钢绞线II(4)分别在加筋肋(8)处和端板II(10)处用锁头锁住。
所述多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中各模块之间梁的连接采用螺栓连接，包括连接板I(11)和连接板II(12)。连接板I(11)置于梁翼缘外侧，连接板II(12)置于梁翼缘内侧。但是梁与梁之间的连接形式不仅限于此形式，还可以采用其他螺栓连接形式。
所述多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中各模块之间柱的连接可以采用螺栓连接或焊接连接，根据不同条件可选择不同的连接方式。
所述外节点模块(A)中，托板(5)和盖板(6)具有相同尺寸，端板I(9) 和端板II(10)与柱具有位置相对、大小相同的螺栓孔。各模块之间梁的连接中，连接板I(11)和连接板II(12)具有相同长度，具有位置相对、大小相同的螺栓孔，该螺栓孔布置为单排或多排螺栓连接，螺栓数量、规格根据具体情况而定。
所述多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中，所有构件均在工厂内预制加工完成，并在工厂内完成各模块的拼装。先将梁与柱及上面相关肋板焊接完成，再将梁放置到托板(5)与盖板(6)之间，然后穿预应力钢绞线进行张拉并锚固，即可实现各模块的制作。在现场只需要进行柱与柱的连接和梁与梁的螺栓连接即可完成框架。
本发明的有益效果是，上述的多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中的所有的模块都在工厂加工预制，现场只需进行模块间连接件的安装就可以完成建设。由于框架反弯点弯矩很小，柱与柱可采用较弱的连接方式，而且连接方式灵活，减少钢用量和降低连接难度。预应力钢绞线的设计，可以减小框架节点在地震后的残余变形，并实现自复位的效果。托板，盖板和外肋的设置，可使梁精准定位的同时，提节点的稳定性。外肋设置在梁翼缘内部，提高局部承载力的同时，还可以达到美观的效果。而且在钢结构体系的生产和施工中，将模块化，工厂化，标准化和装配化相结合，实现了工厂化生产，现场快速装配，在保证施工质量的前提下，提高了施工速度，减少了施工工期，降低了工程造价。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的装配式模块化自复位框架示意图
图2是本发明的外节点模块示意图
图3是本发明的梁构造示意图
图4是本发明的柱构造示意图
图5是本发明的预应力钢绞线I示意图
图6是本发明的预应力钢绞线II示意图
图7是本发明的各模块梁连接示意图
图中：1—方管柱，2—梁，3—预应力钢绞线I，4—预应力钢绞线II，5—托板，6—盖板，7—外肋，8—加筋肋，9—端板I，10—端板II，11—连接板I，12—连接板II，13—横肋，14—竖肋
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图3所示，所述多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中的梁(2)采用H型钢，在靠近柱的梁端焊接端板I(9)，在梁中部竖直焊接加筋肋(8)。
如图4所示，所述多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中的H型钢柱(1)长度为层高，在H型钢柱(1)中部相邻三面焊接托板(5)，并保证托板(5)水平，在托板(5)上方距离一个梁高的地方水平焊接盖板(6)，并保证托板(5)上表面到盖板(6)下表面之间的距离为一个梁高。在每个托板 (5)两侧竖直焊接外肋(7)。端板II(10)焊接在H型钢柱(1)最后一面，并保证端板II(10)在托板(5)与盖板(6)之间。横肋(13)水平焊接在H 型钢柱(1)腹板两侧，其高度位置分别在托板(5)上表面和盖板(6)下表面处，竖肋(14)竖直焊接在两个横肋(13)中间。
如图5所示，预应力钢绞线I(3)从一侧梁中的加筋肋(8)穿越方管柱(1) 到另一侧梁中的加筋肋(8)；预应力钢绞线I(3)在加筋肋(8)外侧用锁头锁住。
如图6所示，预应力钢绞线II(4)从方管柱(1)一侧端板II(10)处穿越方管柱(1)到另一侧梁中的加筋肋(8)；预应力钢绞线II(4)分别在加筋肋(8) 处和端板II(10)处用锁头锁住。
如图2所示，所述外节点模块(A)中，托板(5)和盖板(6)具有相同尺寸，端板I(9)和端板II(10)与柱具有位置相对、大小相同的螺栓孔。各模块之间梁的连接中，连接板I(11)和连接板II(12)具有相同长度，具有位置相对、大小相同的螺栓孔，该螺栓孔布置为单排或多排螺栓连接，螺栓数量、规格根据具体情况而定。所述多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中，所有构件均在工厂内预制加工完成，并在工厂内完成各模块的拼装。先将梁与柱及上面相关肋板焊接完成，再将梁放置到托板(5)与盖板(6)之间，然后穿预应力钢绞线进行张拉并锚固，即可实现各模块的制作。在现场只需要进行柱与柱的连接和梁与梁的螺栓连接即可完成框架。

Claims (5)

1.一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系，其特征在于：该H型钢柱框架体系包括外节点模块(A)、角节点模块(B)和内节点模块(C)；所述角节点模块(B)和内节点模块(C)与外节点模块(A)组成及结构相同，角节点模块(B)为L形结构，内节点模块(C)为十字形结构，外节点模块(A)为T形结构；外节点模块(A)设置在H型钢柱框架体系的***中间，角节点模块(B)设置在H型钢柱框架体系的角部，内节点模块(C)设置在H型钢柱框架体系的中间位置；
所述外节点模块(A)包括H型钢柱(1)、梁(2)、预应力钢绞线I(3)、预应力钢绞线II(4)、托板(5)、盖板(6)、外肋(7)、加筋肋(8)、端板I(9)、端板II(10)、横肋(13)和竖肋(14)；H型钢柱(1)长度为层高，在H型钢柱(1)中部相邻三面焊接托板(5)，并保证托板(5)水平，在托板(5)上方距离一个梁高的地方水平焊接盖板(6)，并保证托板(5)上表面到盖板(6)下表面之间的距离为一个梁高；在每个托板(5)两侧竖直焊接外肋(7)；端板II(10)焊接在H型钢柱(1)的侧面，并保证端板II(10)在托板(5)与盖板(6)之间；横肋(13)水平焊接在H型钢柱(1)腹板两侧，横肋(13)高度位置分别在托板(5)上表面和盖板(6)下表面处，竖肋(14)竖直焊接在两个横肋(13)中间；梁(2)采用H型钢，在靠近柱的梁端焊接端板I(9)，在梁中部竖直焊接加筋肋(8)；预应力钢绞线I(3)从一侧梁中的加筋肋(8)穿越H型钢柱(1)到另一侧梁中的加筋肋(8)；预应力钢绞线I(3)在加筋肋(8)外侧用锁头锁住；预应力钢绞线II(4)从H型钢柱(1)一侧端板II(10)处穿越H型钢柱(1)到另一侧梁中的加筋肋(8)；预应力钢绞线II(4)分别在加筋肋(8)处和端板II(10)处用锁头锁住。
2.根据权利要求1所述的一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系，其特征在于：多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中各模块之间梁的连接采用螺栓连接，包括连接板I(11)和连接板II(12)；连接板I(11)置于梁翼缘外侧，连接板II(12)置于梁翼缘内侧。
3.根据权利要求1所述的一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系，其特征在于：所述多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中各模块之间柱的连接采用螺栓连接或焊接连接。
4.根据权利要求1所述的一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系，其特征在于：所述外节点模块(A)中，托板(5)和盖板(6)具有相同尺寸，端板I(9)和端板II(10)与柱具有位置相对、大小相同的螺栓孔；各模块之间梁的连接中，连接板I(11)和连接板II(12)具有相同长度，具有位置相对、大小相同的螺栓孔，该螺栓孔布置为单排或多排螺栓连接，螺栓数量、规格根据具体情况而定。
5.根据权利要求1所述的一种多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系，其特征在于：所述多高层装配式模块化自复位钢结构H型钢柱框架体系中，所有构件均在工厂内预制加工完成，并在工厂内完成各模块的拼装；先将梁与柱及上面相关肋板焊接完成，再将梁放置到托板(5)与盖板(6)之间，然后穿预应力钢绞线进行张拉并锚固，即实现各模块的制作；在现场只需要进行柱与柱的连接和梁与梁的螺栓连接即可完成框架。
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