一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系

摘要

一种可建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，属于集成建筑领域，主要解决墙体结构荷载的传递问题。解决方案是荷载从屋盖施加到墙体立柱上然后直接传递到地基上，各楼层的荷载从楼盖分别施加到各自的墙体立柱上然后再分别直接传递到地基上，墙体的每层立柱只承受一层的荷载，是一种平行式的荷载传递系统，不发生荷载叠加现象，它不仅可建造低层，还可建造多层(≤6层)建筑物；不仅适用于钢结构，还适用于木结构、砖混结构、普通钢结构、混凝土框架结构等建筑物的建造。

权利要求

1.一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，它包括垂直设立的墙体立柱，连接并固定于墙体立柱上的C形钢或孔板式C形钢，设置于C形钢上的楼板梁，其特征在于，所述的墙体立柱从地基通到顶部，分别置于建筑物的转角处及墙体内；相邻两个层次间的楼板梁纵横交错布置，在每层楼板梁两端部下方设有自本层至地基连接孔板式C形钢的层级墙体立柱；墙体立柱、层级墙体立柱在底层是均匀分布的，由此构成平行传递载荷轻钢墙体结构。

2.根据权利要求1所述的一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，其特征是：所述的孔板式C形钢为，在C形钢本体上横向设置有多个与立柱配合的立柱孔，沿立柱孔的两侧横向或纵向设有一对翼板，立柱孔的间距与层级墙体立柱间距相同，立柱孔的形状与立柱的截面形状相同。

3.根据权利要求2所述的一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，其特征是：转角处的墙体立柱通过与两侧C形钢紧固连接的条形角钢加固；楼板梁通过U型板件固定在C形钢上，层级墙体立柱两侧通过固定角铁连接在C形钢上。

4.根据权利要求3所述的一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，其特征是：条形角钢的宽度与孔板式C形钢的宽度相同，两侧伸展的长度至少不低于一个墙体立柱的间距。

5.根据权利要求1或4所述的一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，其特征是：楼层至地基的墙体立柱是整体的，需要接高的立柱通过连接件接高，一个建筑物立面立柱的接高位置相互错落，在两个互相垂直相连的建筑物立面中，立柱的接高位置逐层错落间隔，不应处于同一个水平线上，同一支立柱接高不得多于三处。

6.根据权利要求5所述的一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，其特征是：墙体立柱接高的对接口设置了Z形连接板并固定在上、下墙体立柱的相对两个侧面；Z形连接板相邻侧面夹角为90度；在Z形连接板相互平行的两板面所在的平面内，设置了与Z形连接板等厚的垫板，对称设置的加宽C形钢包覆在Z形连接板与垫板上，并由紧固件将Z形连接板、加宽C形钢、垫板与墙体立柱固接为一体。

7.根据权利要求1所述的一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，其特征是：采取变换不同规格的楼板梁来形成高度差，以处理不同标高楼面。

8.根据权利要求7所述的一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，其特征是：采取捆绑的方法，将悬臂梁延长梁与楼板梁紧固成一体，以使悬臂梁承担应承担的荷载。

9.根据权利要求1所述的一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，其特征是：墙体立柱插在倒∏形预埋件中，在立柱芯部充填坚实物品，使用螺栓副将T形预埋件、墙体立柱以及坚实的填充物紧固成一体。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，尤其以轻钢结构件集成建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系。

技术背景

轻钢主要是指冷弯薄壁型钢，就其截面而言，形状有C形轻钢、U形轻钢、空心轻钢(方形管、矩形管、圆形管等)以及其他截面的轻钢，其壁厚≤2mm。这一类的轻钢结构已大量地用于低层的住宅和其他建筑(≤3层)中。它的结构特点是：最底层墙体结构组装后，再将一层的楼板梁(楼盖)固定到墙体结构上，然后把第二层的墙体结构固定在一层的楼板梁，依次类推，直到屋梁架(屋盖)固定到最上层的墙体结构上，所有层次间的固定皆用螺栓紧固之。这种结构荷载的传递路线是：荷载→屋梁架(屋盖)→顶层墙体→顶层楼板梁(楼盖)→次层墙体→次层楼板梁(楼盖)→底层墙体→地基，显然，这是一种叠加式的荷载传递系统，各层墙体立柱承载的荷载由上到下层层积累，最底层的墙体立柱承受最大的荷载。由于这种结构的限制，导致墙体承担载荷的能力较差，影响了墙体的稳固性，而且只能用于低层建筑(≤3层)。

发明内容

本发明的目的是提供一种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，该结构荷载从屋盖施加到墙体立柱上然后直接传递到地基上，各楼层的荷载从楼盖分别施加到各自的墙体立柱上然后再分别直接传递到地基上，墙体的每层立柱只承受一层的荷载，不发生荷载叠加现象，各个层次的荷载传递系统是平行的，几乎不发生互相干扰现象。
本发明的技术方案是：该种建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系，它包括垂直设立的墙体立柱，连接并固定于墙体立柱上的C形钢或孔板式C形钢，设置于C形钢上的楼板梁，其特征在于，所述的墙体立柱从地基通到顶部，分别置于建筑物的转角处及及墙体内；相邻两个层次间的楼板梁纵横交错布置，在每层楼板梁两端部下方设有自本层至地基连接孔板式C形钢的层级墙体立柱；箱式墙体立柱、层级墙体立柱在底层是均匀分布的，由此构成平行传递载荷轻钢墙体结构。
所述的孔板式C形钢为，在C形钢本体上横向设置有多个与立柱配合的立柱孔，沿立柱孔的两侧横向或纵向设有一对翼板，立柱孔的间距与层级墙体立柱间距相同，立柱孔的形状与立柱的截面形状相同。
基于前述方案，转角处的墙体立柱通过与两侧C形钢紧固连接的条形角钢加固；楼板梁通过U型板件固定在C形钢上，层级墙体立柱两侧通过固定角铁连接在C形钢上。
基于前述方案，条形角钢的宽度与孔板式C形钢的宽度相同，两侧伸展的长度至少不低于一个墙体立柱的间距。
所述楼层至地基的墙体立柱是整体的，需要接高的立柱通过连接件接高，一个建筑物立面立柱的接高位置相互错落，在两个互相垂直相连的建筑物立面中，立柱的接高位置逐层错落间隔，不应处于同一个水平线上，同一支立柱接高不得多于三处.
基于前述方案，墙体立柱接高的对接口设置了Z形连接板并固定在上、下墙体立柱的相对两个侧面；Z形连接板相邻侧面夹角为90度；在Z形连接板相互平行的两板面所在的平面内，设置了与Z形连接板等厚的垫板，对称设置的加宽C形钢包覆在Z形连接板与垫板上，并由紧固件将Z形连接板、加宽C形钢、垫板与墙体立柱固接为一体。
采取变换不同规格的楼板梁来形成高度差，以处理不同标高楼面；并采取捆绑的方法，将悬臂梁延长梁与楼板梁紧固成一体，以使悬臂梁需承担应承担的荷载。
为提高整体稳固性和承载能力，墙体立柱插在倒∏形预埋件中，在立柱芯部充填坚实物品，使用螺栓副将倒∏形预埋件、墙体立柱以及坚实的填充物紧固成一体。
上述平行式荷载传递系统也适用于木结构、砖混结构、普通钢结构、混凝土框架结构的建造。
上述方案中，C形钢、各节点的连接并不局限于上述方案，根据平行式的荷载传递系统的原理，各局部结构本技术领域的一般技术人员可以轻易实施其他方案。
本发明的效果是：
本发明涉及一种平行式的荷载传递系统，它的特点是：本发明涉及一种平行式的荷载传递系统，它的特点是：荷载从屋盖施加到墙体立柱上然后直接传递到地基上，各楼层的荷载从楼盖分别施加到各自的墙体立柱上然后再分别直接传递到地基上，墙体的每层立柱只承受一层的荷载，不发生荷载叠加现象，各个层次的荷载传递系统是平行的，几乎不发生互相干扰现象。是一种可建造低层建筑及多层建筑的轻钢墙体结构体系。
附图说明：
图1为本发明的低层建筑的典型结构示意图。
图2为图1中孔板式C形钢的一种结构示意图(放大)。
图3为图1中孔板式C形钢的另一种结构示意图(放大)。
图4为图1中墙体转角处结构示意图(局部放大)。
图5为图1中条形角钢结构示意图(放大)。
图6为图1中层级墙体立柱节点结构示意图(局部放大)。
图7为图1中楼板梁节点结构示意图(局部放大)。
图8为本发明的高层建筑的一侧面结构示意图。
图9为本发明的高层建筑的另一侧面结构示意图。
图10为本发明的高层建筑墙体立柱接高处结构示意图(局部放大)。
图11为图10中Z形连接板结构示意图(放大)。
图12为图10中加宽C型钢结构示意图(放大)。
图13为图10中垫板结构示意图(放大)。
图14为本发明中不同标高楼面结构。
图15为本发明中悬臂梁结构。
图16为本发明地基结构。
图17为本发明的倒∏形预埋件结构。
图中：1、C形钢，2墙体立柱，3孔板式C形钢，4转角节点，5楼板梁，6层级墙体立柱，7条形角钢，8墙体立柱节点，9楼板梁节点，10立柱孔，11翼片，12第二层的楼板梁位置，13U行板件，14第三层的楼板梁位置，15固定角钢，16Z形连接板，17加宽C形钢，18垫板，19正常规格的楼板梁，20较大规格的楼板梁，21填充物，22螺栓副，23倒∏形预埋件，24混凝土地基，25地面混凝土，26第四层的楼板梁位置，27第五层的楼板梁位置，28第六层的楼板梁位置，29墙体立柱或组合立柱接长(接高)的细部.

具体实施方式

以下面结合实施例对本发明作详细说明。
本发明包括整体式的单面低层和多层墙体结构、楼层各层次楼板梁分置方法、墙体立柱的整体式结构、独特的墙体立柱的接长(接高)方法、墙体相交处即转角处的处理方法、由底层到顶层墙体立柱逐步减少的处理方法、同一楼层不同标高楼面的处理方法、悬臂楼板梁(楼盖)处理方法、地基的处理方法以及与上述方法相关的零部件。
图1为本发明的典型的低层建筑的墙体结构示意图。图中，序号1为连接并固定通到顶部的墙体立柱的C形钢；序号2为墙体立柱，分置于墙体间的转角处或其他需要的位置；序号3为孔板式C形钢，它是连接和固定墙体立柱并固定楼板梁的基础件，序号4为转角节点的细部，序号5为楼板梁；序号6为层级墙体立柱；序号7为条形角钢，它是转角处节点的基础件；序号8为墙体立柱节点的细部；序号9为楼板梁节点的细部。除顶层外，其余C形钢均为孔板式C形钢。由图1可知，在一个方向的建筑立面中，每支墙体立柱都是一个完整的立柱，从与地基相连的墙体结构底部到与屋盖相连的墙体结构顶部，立柱间由多条孔板式C形钢3将其连接成一个整体式的墙体结构。墙体立柱在底层是均匀密集的，在次层楼板梁以上每间隔一个立柱减少一个立柱，形成层级墙体立柱，即在每层楼板梁两端部下方设有的自本层至地基连接水平C形钢的层级墙体立柱，在下层减少了的立柱顶端的孔板式C形钢上放置并固定上层的楼板梁(楼盖)，当楼盖铺设楼面钢承板时，冷弯沟槽的方向应与楼板梁的方向相垂直；在与上述立面相垂直的另一方向的立面墙体结构中，墙体立柱和楼板梁的布置与上述方式相同，但是，该方向立面间隔掉的墙体立柱是与上述方向的立面错落间隔。比如，在南北方向建筑立面中，单数层次(第1、3层)被间隔掉墙体立柱并在其上安置楼板梁，那么，在东西方向建筑立面中，将在双数层次(第2、4层)间隔掉墙体立柱并在其上安置楼板梁。这样一来，每一层次中的墙体立柱只承担本层次的荷载，而顶部位置上，未被间隔掉的立柱承载屋梁架(屋盖)的荷载，也就是说，这些立柱将屋盖直接与地基相连。
图2、图3是孔板式C形钢细部。它是在原C形钢的基础上加工而成。图中，序号11为翼板，序号10为立柱孔，序号3为孔板式C形钢。翼板由开孔而余的孔板折成，它与C形钢本体是一体的，考虑到不同位置的需求，翼板的折叠方向有两种方式，即图2、图3所示的形式。开孔的距离与墙体立柱安置间距相同，孔的尺寸略大于立柱，孔的形状与立柱的横截面形状相同。装配时，立柱穿过在孔板式C形钢的孔，并固定在两侧翼板。
图4是墙体转角的细部.图中，序号2为墙体立柱，序号3为孔板式C形钢，序号7为条形角钢，序号6为层级墙体立柱.由图可知，在转角处应置一组合墙体立柱，这一组合墙体立柱的高度为从地基始到屋盖止，它将屋盖所承担的荷载直接传递到地基上，同时它又是横向荷载的最大承担者.为了增强抵御横向荷载的能力，本发明中，在转角处置以条形角钢7给予加固.该条形角钢7的宽度与孔板式C形钢的宽度相同，两侧伸展的长度至少不低于一个墙体立柱的间距.条形角钢7固定在孔板式C形钢上，墙体立柱、层级墙体立柱与孔板式C形钢上的翼板11固定连接.
图5为条形角钢7的结构，两侧板夹角为直角。
图6为层级墙体立柱节点的细部。图中，序号2为层级墙体立柱，序号11为孔板式C形钢的翼板，序号3为孔板式C形钢。由图可知，墙体立柱穿过孔板式C形钢，并固定在孔板式C形钢的翼板11上。
图7为楼板梁节点的细部。图中，序号5为楼板梁，序号13为U形板件，序号3为C形钢或孔板式C形钢，序号6为层级墙体立柱，序号15为固定角钢。由图可知，墙体立柱通过固定角钢15与C形钢相连，运用U形板件13将楼板梁5固定在C形钢上，楼板梁所承担的荷载通过C形钢传递给层级墙体立柱6，而层级墙体立柱将这些荷载直接传递给地基。
图8是本发明多层建筑的墙体一个建筑物立面的楼板梁布置情况，图9为与图8相垂直的另一立面楼板梁布置情况。图中，序号2为墙体立柱，序号12表示为建筑物第二层的楼板梁位置，序号14表示为第三层的楼板梁位置，序号26表示为第四层的楼板梁位置，序号27表示为第五层的楼板梁位置，序号28表示为第六层的楼板梁位置，序号29为墙体立柱或组合立柱接长(接高)的细部。由图可知，图8所表示的立面安装偶数层次(第2、4、6层)的楼板梁，图9所表示的立面则安装了奇数层次(第1、3、5层)的楼板梁。而这些楼板梁所分担的荷载都通过各自的对应的墙体立柱直接传递给了地基。为了保障墙体立柱的整体性，本发明设计了独特的立柱接长(接高)结构。
本发明可建造低层，也可建造多层(≤6层)建筑物。
图10表示为本发明的立柱接长(接高)结构。图中，序号16为Z形连接板，它是一整体板料二次折弯而成，相邻两个板面折成90°；序号17为加宽C形钢，它的内侧宽度略大于欲要接长(接高)的立柱外侧宽度；序号18为垫板，宽度与Z形连接板宽度相同；序号2为欲要接长(接高)的墙体立柱。层级墙体立柱接长(接高)结构原理与上相同。由图可知，上下两个欲要接长(接高)的墙体立柱4，通过Z形连接板16相连，并用加宽C形钢17进一步加固之，垫板18是为了保证接长(接高)直线性而加入的。Z形连接板16、加宽C形钢17和垫板18皆要与欲要接长(接高)的立柱相连并固定之。一支立柱的接长(接高)位置及数量视其长度而定，但同一支(组)立柱接长(接高)最多不得大于三处，一个建筑物立面立柱的接长(接高)位置应相互错落，不应处于同一个水平线上。
图11为Z形连接板结构示意图。
图12为加宽C型钢结构示意图。
图13为垫板结构示意图。
同一楼层不同标高的楼面构架，比如起居室与阳台、盥洗间、厨房、卫生间等的楼面要求不同的高度，楼板梁可采取变换不同规格的薄壁型钢来形成高度差。为了方便于天花板高度的一致，不同规格薄壁型钢的高度差距留在上部，而型钢的下平面是平整划一的。
悬臂楼板梁结构一般用于阳台或类似部位上，并要求其楼层面与其相接的房间楼层面有一定的高度差。
图14、图15表示为本发明中不同标高楼面及悬臂梁的墙体处理方法.图中，序号19为正常规格的楼板梁，序号3为孔板式C形钢，它是楼板梁与墙体立柱间荷载的中间传递件；序号20为较大规格的楼板梁；序号6为层级墙体立柱.其中，图14为不同标高楼层面的墙体处理方法，考虑到两侧均有墙体的情况，采取了较小规格的楼梁搭压在C形钢上，进而由墙体立柱予以支撑；图15为悬臂楼板梁的墙体处理方法，考虑到悬臂梁需承担荷载的因素，必须将悬臂梁固定妥当，为此，从悬臂起始处的墙体立柱开始到其内侧至少一个间距的墙体立柱的范围内，为固定悬臂梁固定区间，并且采取捆绑的方法，将悬臂梁延长梁与楼板梁紧固成一体.
图16是本发明中地基的处理方法。图中，序号2为墙体立柱，序号21为坚实的填充物，序号22为螺栓副，序号23为倒∏形预埋件，序号24为混凝土地基，序号25为地面混凝土层。由图可知，墙体立柱插在倒∏形预埋件中，在立柱芯部充填坚实物品，使用螺栓副将倒∏形预埋件、墙体立柱以及坚实的填充物紧固成一体，然后用混凝土予以定型。
图17为倒∏形预埋件结构示意图。
本发明中，未指明处，皆用钻尾自攻丝螺钉连接和固定之。
本发明的所阐述的平行式荷载传递系统及其做法的基本原理也适用于木结构、砖混结构、普通钢结构、混凝土框架结构等建筑物的建造。整个墙体结构的建筑模数及结构设计应依据结构计算实施之。