装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑转让专利
申请号 : CN201210144537.6
文献号 : CN102635163B
文献日 : 2014-05-21
发明人 : 马克俭 , 孟英 , 胡岚 , 肖绪文 , 马荣全 , 王其明 , 朱方正 , 张林 , 肖建春 , 郭立英 , 曹守刚 , 张华刚 , 姜豪 , 金鑫 , 栾焕强
申请人 : 唐山建华工程质量检测有限公司 , 贵州大学 , 湖南金海钢结构股份有限公司 , 天津大学 , 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 , 贵州汇通申发钢结构有限公司 , 中国建筑第八工程局有限公司
摘要 :
本发明涉及一种装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑。其每一层地面钢结构框架均由中央十字形单层钢网格墙架、四周单层钢网格式外墙架、上部钢空腹夹层板楼盖架形成单个空间钢网格盒式结构，这些钢网格墙架均由工厂预先制作的小型拼装单元在施工现场用高强螺栓连接而成；每层单个空间钢网格盒式结构一层又一层向上叠合，形成叠合式单个茼体盒式结构，四个多层叠合式单个茼体盒式结构在楼盖处彼此相连，形成装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式茼体束。本发明所述建筑，在施工现场无焊接作业，消除了火灾隐患，钢结构造价比传统钢框架结构下浮15%～20%，施工进度至少缩短1/3，抗侧刚度提高一倍以上。
权利要求 :
1.一种装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑，其特征在于，所述建筑每一层地面钢结构均由中央十字形钢网格墙架及其四周的单层钢网格式外墙架构成，所述中央十字形钢网格墙架与其四周的单层钢网格式外墙架由高强螺栓连接形成四个大面积厅堂，所述每个厅堂，其上楼盖通过高强螺栓连接有钢空腹夹层板楼盖，形成单个空间钢网格盒式结构；所述中央十字形钢网格墙架和所述单层钢网格式外墙架及所述钢空腹夹层板楼盖架，均由小型钢结构拼装单元通过高强螺栓在施工现场连接而成，所述小型钢结构拼装单元由工厂预先制作再运至施工现场；所述每层单个空间钢网格盒式结构一层又一层向上叠合，形成叠合式单个筒体盒式结构，所述四个多层叠合式单个筒体盒式结构在楼盖处彼此相连，形成装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式 筒体束。
2.如权利要求1所述的装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑，其特征在于，构成所述中央十字形钢网格墙架和所述单层钢网格式外墙架的小型钢结构拼装单元，由一根位于中间的竖向H型钢和两根焊接在该竖向H型钢上的横向H型钢构成，所述竖向H型钢和横向H型钢的两端部设置有高强螺栓连接孔。
3.如权利要求1所述的装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑，其特征在于，构成所述钢空腹夹层板楼盖架的小型钢结构拼装单元呈双十字结构，该双十字拼装单元的上层十字型钢构件和下层十字型钢构件由中间连接件焊接而成，该上层十字型钢构件和下层十字型钢构件两端部设置有高强螺栓连接孔。
4.如权利要求1所述的装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑，其特征在于，所述中央十字形钢网格墙架和所述单层钢网格式外墙架通过其两侧面镶嵌的DQ达权轻质板条构成墙体。
说明书 :
装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑
技术领域
[0001] 本发明涉及大型公共建筑结构体系，具体是一种装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑。
背景技术
[0002] 长期以来，公共建筑如体育训练馆、展览馆、大型娱乐场等，其短边跨度大部分为30m～42m之间，绝大部分均为轻钢屋盖的单层建筑，这对节约土地极为不利。而当大型公共建筑达到l=32m～42m时，采用常规的预应力混凝土框架结构，如首都T2机场的汽车库，就会导致“肥梁胖柱”现象，同时还存在混凝土现场浇制施工进度慢、施工文明程度难以提高的问题，最终导致造价增加，达不到“节能减排与低碳经济”的要求。
[0003] 中国专利ZL200610200188.X公开了一种U型钢筋混凝土组合空腹夹层板楼盖结构，其空腹和正交的网格造型，即解决了厅内空调等水平管线架设，又解决了大型厅堂的装修室内吊顶造型，但它的建造仍离不开现浇混凝土工序，同时结构自重仍然偏大。
[0004] 因此，要使大型公共建筑作到多层多跨和大跨度，采用现行的混凝土和钢框架结构，难以达到良好的技术经济指标，也很难达到此类公共建筑要求大跨度和大空间的使用功能的要求。
发明内容
[0005] 本发明旨在解决采用常规框架结构建造公共建筑时存在的因肥梁胖柱导致的混凝土和钢材用量大、造价高的弊端，而提供一种施工现场无焊接作业、施工进度快、施工文明程度高、用钢量可大幅度降低的装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑。
[0006] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
[0007] 一种装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式结构建筑，所述建筑每一层地面钢结构框架均由中央十字形钢网格墙架及其四周的单层钢网格式外墙架构成田字形，所述中央十字形钢网格墙架与其四周的单层钢网格式外墙架由高强螺栓连接形成既分又合、互为一体的四个大面积厅堂，所述每个厅堂其上通过高强螺栓连接有钢空腹夹层板楼盖结构，形成单个空间钢网格盒式结构；所述中央十字形钢网格墙架和所述单层钢网格式外墙架及所述钢空腹夹层板楼盖架，均由小型钢结构拼装单元通过高强螺栓在施工现场连接而成，所述小型钢结构拼装单元由工厂预先制作再运至施工现场；所述每层单个空间钢网格盒式结构一层又一层向上叠合，形成叠合式单个茼体盒式结构，所述四个多层叠合式单个茼体盒式结构在楼盖处彼此相连，形成装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式茼体束。
[0008] 更进一步，构成所述中央十字形钢网格墙架和所述单层钢网格式外墙架的小型钢结构拼装单元，由一根位于中间的竖向H型钢和两根焊接在该竖向H型钢上的横向H型钢构成，所述竖向H型钢和横向H型钢的两端部设置有高强螺栓连接孔。
[0009] 构成所述钢空腹夹层板楼盖结构的小型钢结构拼装单元呈双十字结构，该双十字拼装单元的上层十字型钢构件和下层十字型钢构件由中间连接件焊接而成，该上层十字型钢构件和下层十字型钢构件两端部设置有高强螺栓连接孔。
[0010] 所述中央十字形钢网格墙架和所述单层钢网格式外墙架通过其两侧面镶嵌的DQ达权轻质板条构成墙体。
[0011] 与现有技术相比，本发明的突出效果是：采用盒式空间钢网格结构，其上部结构每个拼装单元均在工厂车间加工，并进行焊接作业，每个拼装单元自重控制在W≤500kg，并保证运输时交通规定要求，在施工现场无焊接作业，完全消除大型钢结构工程现场施工的火灾隐患；比传统的钢框架结构的大型公共建筑，其钢结构造价下浮15%～20%，其施工进度至少可缩短1/3，其施工文明程度亦大幅度地提高，抗侧刚度也大幅度提高。
附图说明
[0012] 图1是本发明实施例由中央十字形钢网格墙架划分的四个大面积厅堂的平面示意图，单跨L=32m～42m；
[0013] 图2是图1中左下角部钢网格布置示意图。
[0014] 图3是本发明实施例的中央十字形钢网格墙架示意图。
[0015] 图4是本发明实施例的中央十字形钢网格墙架和单层钢网格式外墙架网格布置示意图，图中注“o”者为高强螺栓连接点.
[0016] 图5是图4中小型钢结构拼装单元A钢结构构造示意图。
[0017] 图6是图4中小型钢结构拼装单元B钢结构构造示意图。
[0018] 图7是钢网格外墙两面镶崁DQ达权轻质板条的剖面构造图（墙中央为空心）。
[0019] 图8是构成钢空腹夹层板楼盖架的双十字拼装单元构造示意图。 [0020] 图9 是双十字拼装单元采用高强螺栓连接的钢空腹夹层板楼盖架轴测图（图中“O”为高强螺栓连接位置）。
[0021] 图10是钢空腹夹层板楼盖结构与四周单层钢网格式外墙架相连，组成每一层的单个空间钢网格盒式结构及其等效为板式盒式结构力学模型的示意图。
[0022] 图11是图10所示单个空间钢网格盒式结构一层一层向上叠合（4层）及四个四层叠合的盒式结构在楼盖处彼此相连，形成侧向刚度极大的多层组合式盒式茼体束结构的力学模型简图。
[0023] 图12是图6所示小型钢结构拼装单元B与图8所示双十字拼装单元连接轴测图。
[0024] 图13是钢结构框架安装完毕后形成的网格盒式结构轴测图。
[0025] 图中：1-中央十字形钢网格墙架；2-单层钢网格式外墙架；3-钢空腹夹层板楼盖架；4-小型钢结构拼装单元B；5-小型钢结构拼装单元A；6-竖向H型钢；7-横向H型钢；8-高强螺栓连接孔；9-DQ达权轻质板条；10-十字型钢构件；11-中间连接件；12-加劲板；
13-双十字拼装单元。
13-双十字拼装单元。
具体实施方式
[0026] 以下结合实施例进一步阐述本发明，目的仅在于更好地理解本发明内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
[0027] 参见图1、图2、图3，本实施例给出的是一种装配整体式四层、正交两向双跨、跨度2
为36m×36m、每层分四个36m×36m=1296m 大厅的空间钢网格盒式结构的建筑，每层四个大厅由中央十字形钢网格墙架1分隔，中央十字形钢网格墙架1与其四周的单层钢网格式外墙架2由高强螺栓连接，每层由中央十字形钢网格墙架1和单层钢网格式外墙架2合围而成的四个大厅，其上部连接有钢空腹夹层板楼盖架3，从而形成四个空间钢网格盒式结构，每层单个空间钢网格盒式结构一层又一层向上叠合，形成叠合式单个茼体盒式结构，四个多层叠合式单个茼体盒式结构在楼盖处彼此相连，即形成装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式茼体束（图1）。由此建成的每层四个大面积厅堂既分又合、互为一体，使大型公共建筑功能多样化成为可能。
为36m×36m、每层分四个36m×36m=1296m 大厅的空间钢网格盒式结构的建筑，每层四个大厅由中央十字形钢网格墙架1分隔，中央十字形钢网格墙架1与其四周的单层钢网格式外墙架2由高强螺栓连接，每层由中央十字形钢网格墙架1和单层钢网格式外墙架2合围而成的四个大厅，其上部连接有钢空腹夹层板楼盖架3，从而形成四个空间钢网格盒式结构，每层单个空间钢网格盒式结构一层又一层向上叠合，形成叠合式单个茼体盒式结构，四个多层叠合式单个茼体盒式结构在楼盖处彼此相连，即形成装配整体式多层大跨度双向多跨空间钢网格盒式茼体束（图1）。由此建成的每层四个大面积厅堂既分又合、互为一体，使大型公共建筑功能多样化成为可能。
[0028] 参见图4、图5、图6，中央十字形钢网格墙架1和单层钢网格式外墙架2均由小型钢结构拼装单元(A)5和小型钢结构拼装单元(B)4通过高强螺栓连接而成。小型钢结构拼装单元(A)5和小型钢结构拼装单元(B)4由一根位于中间的竖向H型钢6和两根焊接在该竖向H型钢6上的横向H型钢7构成，所述竖向H型钢6和横向H型钢7的两端部设置有高强螺栓连接孔8。
[0029] 参见图7，中央十字形钢网格墙架1和单层钢网格式外墙架2通过其两侧面镶崁的DQ达权轻质板条9构成墙体。
[0030] 参见图8、图9、图12，钢空腹夹层板楼盖架3是由双十字拼装单元13通过高强螺栓连接而成的。双十字拼装单元13由上层与下层十字型钢构件10通过中间连接件11及加劲板12焊接而成。
[0031] 图5、图6、图8所示小型钢结构拼装单元均由工厂预先制作好再运至施工现场。
[0032] 本发明所述建筑，具体施工包括三部分，第一部分为现场平整场地，进行地下基础及现浇混凝土框架的施工；第二部分是在工厂车间加工制做小型钢结构拼装单元并运至工地；第三部分是地面上的空间钢网格盒式结构施工。第一、第二两部分的作业几乎可同时完成。
[0033] 第三部分的地上施工作业，主要是竖向与横向空间钢网格采用高强螺栓等强连接，形成整体的网格式盒式结构和镶嵌内、外墙的“DQ达权轻质板条墙体”及门窗作业。具体步骤如下：
[0034] ①将工厂制作好的小型钢结构拼装单元（A）5和小型钢结构拼装单元（B）4及双十字型拼装单元13运至工地。
[0035] ②由下向上用高强螺栓等强连接中央十字形钢网格墙架1和单层钢网格式外墙架2。
[0036] ③第一层墙架安装完毕后采用高强螺栓等强连接安装装配整体式钢空腹夹层板楼盖架3（参见图12），并在钢空腹夹层板楼盖架3上弦顶部打销钉再现浇网格为2m×2m（或1.8m×1.8m）钢筋混凝土80厚双向多跨连续薄板。与此同时，采用已加工好的DQ达权轻质板条9安装内外钢网格墙体上（如图7所示），第二层施工作业如同第一层施工作业，直到设计的多层建筑安装完毕后再进行水、电、消防工种的施工作业。
[0037] 本发明的力学模型为横向与竖向的钢网格板，每一层组成网格形盒式结构，它的力学模型等效为横向和竖向板组成的“盒式结构”（如图10所示），将图10的每层“盒式结构”一层又一层向上叠合后，即形成叠合式单个茼体盒式结构，它承受水平作用力P=2×P/2；四个单个茼体盒式结构楼盖处彼此相连，即形成侧向刚度极大的多层组合式盒式结构（如图11所示）。钢结构框架安装完毕后即形成图13所示的网格盒式结构。