CN108138481B - 一种预制柱和梁结构类型 - Google Patents
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Abstract
先进的预制柱和梁结构的建筑体系,这种预制使得该类型的结构能够实现工业化。这一成就的主要发展在于,在相同的技术条件下,甚至在比传统***更好地条件下,大量使用垂直和水平支撑。这样的建筑***对于地震风险高的地区特别重要,因为建筑物非常轻便,由一组结构上自给自足的单元组成,大量的三角形,因此很难变形,而且成本相对较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种预制柱和梁结构类型,无论是木材,混凝土或者其他任何材料。
背景技术
由分开的柱和梁制成的建筑物是比较罕见的,因为对于每个楼层而言,一个横向和纵向的连接是有利的。尽可能是:钢筋和铸造混凝土。然而,在木质建筑领域,分开的柱和梁正在得到广泛的使用。它们总是被预制,并被运输到建筑工地上,与各种各样的金属辅助部件一起装配。
发明内容
本发明涉及一种用木材,钢筋混凝土或者其他材料的建筑技术,包括使用工厂预制的柱和梁,并且在施工现场,首先通过垂直和水平支撑***,其次是在交叉处使用钢筋混凝土,实现他们之间的连接。
其中,支撑起到了核心作用,一旦柱和梁被固定,它们就被安全地固定在了最终位置。他们实现的这种连接,我们称之为***连接,将其与所述的柱和梁的交叉处形成的中心连接区分开。
螺纹杆是将支撑连接到柱和梁的最合适的方式。
中心交叉处本身可以现场浇注;然后我们有部分预制,或者预制,然后我们就有了完全预制。
支撑与柱或梁之间的接触面可以很简单,没有任何特别的规定。在这种情况下,如果有一种力试图去扩大或缩小柱和梁之间的夹角,这时支撑就会发挥自己的作用,来阻止这种力的行为。但是,为了防止支撑沿着柱或梁滑动,组装螺纹杆将受到剪切力的作用,因此螺纹杆必须具备很大的横截面。为了解决这个问题,在接触表面上设置了各种凹凸,在柱或梁上有一个凹口,在支撑的端部有一个楔形物,等等。这种***防止在力趋向于改变柱和梁形成的角度的情况下,支撑相对于柱或梁滑动的任何风险。外部凹口防止所述角度闭合,内部凹口防止所述角度张开。为提高效率,内凹口比外凹口长,甚至可以与柱或梁的轴线形成锐角。
为了防止,减少或消除预制元件(即,柱,梁,支撑和接合块)之间的任何空隙,并且为了实现所述元件之间的特定连接,在所述元件的交叉处,应用例如由水泥砂浆形式的密封。
我们并不限制支撑件的数量或倾斜度,也不限制将其固定在柱或梁上的数量和方式:螺栓,销钉,铆钉,钉子等。如下所述的,连接块与柱和梁端部之间的连接,同样如此。
部分预制案例:现场浇筑连接部
梁是工厂预制的,具有进入连接部的起始杆。
柱的底部有一个约20cm的区域,该区域只有起始杆,安装时在现场浇注混凝土。在柱子的顶部设有足够长的起始杆,一方面是作为连接部的一部分,另一方面作为上部楼层柱子的后续连接部件的起始杆。
通过水平和垂直的支撑将柱和梁安全地保持在最终位置。所述柱和梁的端部形成用于将混凝土浇注到连接处的模板。
在摆放梁并将支撑固定到梁上时,有用的是首先将可拆卸的中间支撑固定在柱的侧顶上,然后所述梁搁置在其上,这便于将支撑调节并固定在所述梁上。
在现场浇注的混凝土的用量减小的情况下,我们可以负担的起高剂量的混凝土,在连接处焊接钢筋而不是通常的搭接,等等。
在一个施工节点中,加入许多的柱和与其相邻的梁的起始杆。在进行施工时,因为它们的刚性和他们共存的狭小空间,定位它们可能是个问题。为了解决这个问题,结点的加固是完全或部分预制的。它可以采取金属框架的形式,最好是焊接的。
柱和梁上的进入连接部预制钢筋上设置有小块起始杆,用于焊接预制钢筋的交界处。
总体预制:预制连接块
在此,具有与进入节点的柱和梁一样多的分支的连接块,是工厂预制的。所述连接块的分支紧密连接到进入节点的柱和梁的端部。连接块与柱或梁之间的连接面可以沿着斜线(即在斜角处),沿着直线,虚线(即在楼梯内)被切割。
为了确保他们具有高机械强度,连接块以及与连接部相邻的柱和梁的端部被加工为:附加钢筋和最大剂量的混凝土。
接触面上具有深槽或者其他凹凸,以防止被连接元件的相对运动。螺纹杆是用于将柱和梁连接到连接块的最合适的方法。
还可以通过增大接触面来提高这些元件之间的连接强度,一方面增加预制连接块的分支,在柱和梁的轴向方向上的长度,另一方面,增加预制连接块的分支,在与立柱和横梁正交方向上的宽度。在后一种情况下,如果预制连接块要从建筑物上切割下来,不仅需要切割柱和梁,而且还要切割墙壁和地板的相邻角落。
因此,进入该节点的柱和梁的端部为T型,来匹配连接块的尺寸和形状。
连接块各部分的厚度,还必须考虑到它将连接到的柱和梁的端部的厚度,使得总厚度与柱和梁的厚度没有太大的差别,例如20cm。
因此,连接块的中心部分不与任何柱或梁的端部相邻,保持柱和梁的厚度,在这个例子中为20cm。
仅与柱或梁的一端连接的连接块的区域,在这个例子中的厚度为10cm,即为建筑结构厚度的一半。加上必要的变更,这同样适用于与两端接触的连接块的区域。
自然地,柱或梁端部的厚度必须考虑其他端部的厚度,以及与其接触的连接块的分支的厚度,在我们的例子中,具有20cm的总厚度。
木结构案例
通常,柱和梁之间的连接,通过使用各种各样的金属配件来完成。但是,在本发明中,接合处由钢筋混凝土制成。那么就需要将钢筋牢固地固定在柱和梁的端部,以便有参与实现所述连接的起始钢筋。
本发明还利用了十字钉的优势,将木制支撑安装到木制的柱和梁上。由于密集的钉子而容易破裂或爆裂的区域,被压缩配件包围。这也会增加对钉子施加的压力,从而提高连接的强度。
附图说明
图1/20表示在建的建筑物的地基和低环梁(2)的一部分。
我们区分地基(1),低环梁(2)和用于安装建筑的第一层或底层的柱的起始杆(3)。
图2/20表示在部分预制的情况下要建立的柱子的一部分。
我们区分要建立的柱的预制区域(4),和在建筑工地上浇注混凝土的柱的起始杆区域(5)。
图3/20表示立柱摆放在低环梁上。
我们区分来自地基或下一层以及立柱的起始杆(5),支撑(6),以及用于将支撑组装到立柱和横梁上的螺纹杆(7)。
图4/20表示一个立柱,其与低环梁交界处已经浇注混凝土:已经实现了连接。
图5/20表示正在形成上部的环梁。
我们区分梁(8),以及由左梁,右梁和立柱顶端的起始杆构成的接合部(9)的加固。
图6/20表示与上图相同的元素,但是混凝土已经浇注到接合部:因此,已经实现了连接。
图7/20表示在一个施工节点中全部接合部的剖视图,其中,现场浇注区域被突出显示。
图8/20表示在完全预制的情况下,用于与进入节点的柱和梁连接的连接块。
图9/20表示一连接块已经固定到柱上。我们区分组装杆(11)以及两根梁(12),等待固定到连接块上。
图10/20表示一扩大的连接块。我们区分扩大到相邻墙壁和地板角落的接线块区域(13)。
图11/20表示一扩大的连接块已经固定到柱上。我们区分三个组装杆(11)以及两根梁(12),等待固定到连接块上。
图12/20表示带有支撑的梁的组装图的一部分。接触区没有特别的规定。如果存在一个力试图增大或减小柱和梁之间的夹角,支撑将发挥作用,反对这种力的行为。装配螺纹杆会受到剪切力的作用,因此必须具备很大的截面。
图13/20表示相同的带有支撑的梁的组装图的一部分,其中梁上设置有凹口,用于配合设置在梁端部的楔形物,以防止支撑相对于梁的滑动,以及导致装配杆的剪切力。
图14/20表示相同的带有支撑的梁的组装图的一部分,其中内凹口比外凹口长。
图15/20表示相同的带有支撑的梁的组装图的一部分,其中设置在柱或梁中的凹口小于90°。
图16/20表示该结构的典型的接合部的截面图。
我们区分柱(4),梁(8),支撑(6),以及接合部(9)的加固。
图17/20表示预制钢筋的截面图。
我们区分预制钢筋(14)。
图18/20表示在预制钢筋摆放之前的典型施工节点的截面图。我们区分柱(4),梁(8),以及可拆除的中间支架(15)。
图19/20表示在使用预制钢筋的情况下,梁端部的细节。
我们区分梁(8),以及预制钢筋将被焊接在其上的起始杆端部(16)。
图20/20示出了预制钢筋如何连接到梁上。
我们区分梁(8),以及预制钢筋(14)。
实施本发明的最佳方式
下面描述实施本发明的最佳方式:
1、所有的柱、梁和支撑均为工厂预制。
在柱和梁的端部,我们提供一个长度大约在4cm的短的起始杆,预制钢筋将被焊接在其上(图19/20)。另一方面,在柱子的底面端部,将提供一个长约20cm长的起始杆,在柱子上端部提供长约40cm的起始杆(图2/20)。
2、传统的钢筋混凝土基础施工。
提供起始杆用于连接未来的柱子(图1/20)
3、安装建筑物第一层的柱子。
柱的起始杆与地基中提供的起始杆相交。将所述柱子与低环梁连接(图3/20),通过支撑将柱子竖起来。连接低环梁的水平支撑是固定的。在控制了柱子的垂直度之后,在这个柱子的这个区域里放上模板并浇铸混凝土。柱和梁通过支撑,被牢固地固定在其最终位置。所以,可以在连接处浇筑混凝土不久之后,甚至在浇筑混凝土之前,进行施工。
4、在施工水平上形成上环梁。
为此,可拆卸的中间支撑固定在立柱的侧面顶端,然后是横梁,然后支撑(图18/20)
在垂直和水平支撑固定好之后,可拆卸的中间支撑被移除,并且施工工作可以继续。
5、在连接处安装预制钢筋。
预制钢筋焊接到柱和梁的起始杆上(图20/20)。然后在需要的地方放置模板,也就是在只有两根或三根梁的节点中,记住,在柱和梁的端部形成一个模板,然后混凝土被浇注在连接处。
6、板坯制成,然后重复步骤3,继续下一阶段的施工。
应该指出,在整个结构的施工结束时,可以在连接处一次性地浇注混凝土。
工业适用性
本发明的主要目的是先进的预制柱—梁结构,所述预制结构使得这种结构产业化。这一成就的主要发展在于,在相同的技术条件下,甚至在比传统***更好地条件下,大量使用垂直和水平支撑。一方面,它们实现了连接柱和梁之间的强大的***连接,另一方面,也实现了梁之间的强大的***连接。
发生在柱和梁之间的交叉处的中心连接,可以在现场浇注或者预制,因此可以工业化,或者高度标准化地进行。
但是,中心连接无论是现场浇注或者工厂预制连接块,一切都在工厂实际完成,具有以下优点:生产的标准化,执行的质量和速度,降低成本和施工时间。
另外,建筑物的重量也会减小,因为对于垂直和水平负载的相同阻力,这种模块化网格比传统结构更轻。该***的主要制约因素是为了提高效率,支撑会占据轴心墙,这防止或减少传统材料在建筑各种砖墙等墙壁时的使用。但这会促使开发商更多地采用适合于这种结构的墙体,例如目前在木结构中使用的面板。
最后,这个限制将被大量使用轻质墙体所带来的附加效益所抵消,甚至在减轻重量,降低成本和实现施工速度方面,甚至可以说是倍增效应。
这种建筑***对于高地震危险区域特别重要,因为建筑物很轻,由一组结构上自给自足的单元组成,强度很高,因此难以变形,而且成本相对较低。
Claims (8)
1.一种使用预制柱和梁建造建筑物的工艺,无论是木材或者钢筋混凝土,其特征在于,部分或全部通过柱与梁之间的双重连接构成,所述连接一方面通过将柱连接到相邻梁的竖直撑杆构成的***接合部,以及将相邻梁连接在它们之间的水平撑杆来实现,另一方面,由钢筋混凝土制成的,在柱和梁的交叉处实现的中心连接;所述工艺使用构成建筑结构的预制元件:柱、梁、支撑,以及用于加强中心连接的金属框架,除了在柱子自身底部设有用于连接到地基或下部楼板的钢筋外,所述柱和梁设置有预制金属框架要焊接在其上的短的起始杆,所述预制元件的连接在建筑工地上发生,使得在建造柱和梁以及焊接金属框架时,通过竖直和水平的支撑将其固定在最终位置,强力的支撑使得能够继续施工,从而在中心连接部以及柱子的底部浇注混凝土时,可以一次性地浇注一层或多层。
2.根据权利要求1所述的使用预制柱和梁建造建筑物的工艺,其特征在于,中心连接不是在施工现场实现的,而是在工厂中以连接块的形式预制,所述连接块在现场施工时连接到柱和梁的端部。
3.根据权利要求2所述的使用预制柱和梁建造建筑物的工艺,其特征在于,所述连接块在现场施工时通过螺栓,铆钉或螺纹杆连接到柱和梁的端部。
4.根据权利要求2所述的使用预制柱和梁建造建筑物的工艺,其特征在于,所述连接块被扩大到墙壁和地板的相邻拐角,并且为了配合连接块,所述柱和梁的端部也相应的被扩大。
5.根据权利要求1所述的使用预制柱和梁建造建筑物的工艺,其特征在于,可拆卸的中间支撑件横向地放置在所述柱的顶部,梁在固定支撑件之前或期间将搁置在该中间支撑件上。
6.根据权利要求1所述的使用预制柱和梁建造建筑物的工艺,其特征在于,使用水泥砂浆形式的接头来防止,减少或消除不同预制建筑构件之间的可能间隙,并且还实现所述元件之间的特定连接。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的使用预制柱和梁建造建筑物的工艺,其特征在于,柱,梁和支撑均设置有防滑装置。
8.根据权利要求7所述的使用预制柱和梁建造建筑物的工艺,其特征在于,所述防滑装置为榫卯,凹槽,楔子或凸耳。
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