CN108104348A - 嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架 - Google Patents
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Abstract
一种嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述的屋顶架包括有屋顶脊梁以及沿所述屋顶脊梁的长度方向设置的至少一组斜顶梁，每组斜顶梁分别连接于所述屋顶脊梁相对而设的两侧。本发明的装配式建筑体主要构件均采用冷弯嵌套钢结构件，具有优异的结构刚度与使用寿命；套合型材结构不需要通过定位装置进行多个型材之间的组合定位，可以大大简化生产加工设备与生产工艺，大幅提升仓储与运输的效率，可以广泛应用于军工与民宅各领域的柱梁框架模块式建筑组合体。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑物构架，具体涉及一种嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架。
背景技术
目前，建造方式大多仍以现场浇筑为主，装配式建筑比例和规模化程度较低，与国家倡导发展绿色建筑的有关要求以及先进建造方式相比还有很大差距。
装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑，它以构件标准化、生产效率高、劳动强度低且产品回收率高等特点，成为传统金属构架建筑业的产品升级版，突显现代社会对建筑产品节能、高效、环保需求的优势；装配式建筑作为国家战略性新兴产业，钢结构绿色建筑是传统土木建筑业转型升级的重要方向，前景非常广阔；发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平。
本申请人在先申请的专利号为201620319106.2实用新型专利《一种建筑物构架》公开了这样一种建筑物构架，其包括有屋柱、主梁、纵梁与屋顶架，所述屋柱、主梁与纵梁均采用具有一封闭断面的套合型材，该套合型材具有箱框式紧贴的双层侧边，该套合型材的双层内外侧边分别通过沿横向和纵向设置的特种螺栓紧固装置紧固连接。
上述专利的优点是可降低建筑施工劳动强度、减少建筑垃圾、缩短建造周期，充分体显节能、环保的优势；但是，上述实用新型专利也存在如下的不足之处：其一，屋顶架结构设计不够合理，不适宜于各类民宅建筑体中配套使用，严重影响其广泛的应用领域；其二是该建筑物构架的屋顶架外观造型过于简单、缺乏美感。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构设计更为合理、造型美观且适宜各类户型的轻钢结构建筑体的装配式屋顶架。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述的屋顶架包括有屋顶脊梁以及沿所述屋顶脊梁的长度方向设置的至少一组斜顶梁，每组斜顶梁分别连接于所述屋顶脊梁相对而设的两侧。
作为优选，所述屋顶脊梁包括有主脊梁与分别连接在该主脊梁两侧的角脊梁，所述主脊梁为具有一封闭断面的箱框式套合型材，该主脊梁由两件尺寸与形状完全相同且等断面的矩形构件在断面方向相互旋转180度后交错套合而成；所述角脊梁的截面呈直角三角形，该角脊梁包括有第一垂直面、第二垂直面和斜面，所述第一垂直面和所述主脊梁的侧面高度相适配，所述第二垂直面和所述主脊梁的顶面相平齐，所述斜面和所述斜顶梁连接。屋顶脊梁采用套合型材与装配模块构件具有系列化与通用化的特性，为大规模组织仓储与运输提供有利条件，可大幅提升仓储与运输的效率。
作为优选，所述角脊梁的第一垂直面和所述主脊梁的侧面之间通过长条形紧固装置连接固定于一体，并且，所述长条形紧固装置横向贯穿主脊梁，主脊梁与两侧的角脊梁三者之间均通过同一个长条形紧固装置连接；所述角脊梁的斜面和所述斜顶梁之间通过紧固件连接固定于一体。主脊梁与两侧的角脊梁三者之间通过同一个长条形紧固装置固连一体，其连接强度与结构刚度特别优异。
作为进一步优选，所述角脊梁的第一垂直面与所述主脊梁的侧面之间还设置有调整垫。该调整垫用于补偿制造与装配过程中额尺寸链误差，以及补偿因安装环境温差变化的热刚度变化所引起的建筑体形位公差与几何尺寸误差。
为了实现加工自动化，作为优选，所述主脊梁的两个矩形构件分别为薄壁钢板冷态辊压成形的构件。组成主脊梁的矩形构件可以采用较薄的卷板作为原材料在流水生产线上冷态辊压成型，具有高度自动化的制造技术优势，不仅可以大大提高劳动生产率，同时能减少原材料等资源消耗，并显著降低生产成本。
作为优选，所述斜顶梁采用具有一封闭断面的箱框式套合型材，该套合型材由两件采用薄壁钢板冷态辊压成形、尺寸与形状完全相同且等断面的长条形构件在断面方向相互旋转180度后交错套合而成。斜顶梁采用两个几何尺寸与形状完全相同的等断面长条形构件，长条形构件的辊压成型工序及其两长条形构件之间的旋转套合工序全都可以在同一条自动化生产线上完成，采用的是同一套模具、同一生产环境与生产条件，可以确保该两个型材优异的互换性以及两个型材之间的套合精度与套合刚度，进而可显著提升钢结构装配式建筑体的结构刚度与使用寿命。
为了有助于适应在各种外力与温差变化环境中使用，作为优选，每一所述斜顶梁和主梁之间设置有短柱，所述短柱与斜顶梁之间采用枢轴连接，所述枢轴包括有可铰接活动的两个支座，所述两个支座分别设置于所述斜顶梁的底面与对应短柱的上平面。
为了提高钢结构装配式建筑体的结构刚度与使用寿命，作为优选，所述屋柱上还设有加强索装置，所述加强索装置包括有枢轴座和拉索，所述枢轴座设置于所述屋柱上，所述拉索的一端连接于所述枢轴座上，该拉索的另一端连接在相邻的屋柱上。
作为进一步优选，所述屋顶脊梁的顶部还设置有屋顶瓦。
与现有技术相比，本发明的优点在于：首先，作为钢结构装配式建筑体主要构件的屋顶脊梁与斜顶梁均采用冷弯嵌套钢结构件，具有优异的结构特性与使用寿命；
其次，斜顶梁为由两个结构完全相同的等断面长条形构件在相互旋转180度后交错套合而成的套合型材，其中的长条形构件可以采用较薄的卷板作为原材料在流水生产线上冷态辊压成型，而且辊压成型工序及其旋转套合工序全部是在同一条自动化生产线上完成，采用的是同一套模具、同一生产环境与生产条件，可以确保该两个长条形构件优异的互换性以及两个长条形构件之间的套合精度与套合刚度，从而可以显著提升本发明钢结构装配式建筑体的结构刚度与使用寿命，具有高度自动化的制造技术优势，不仅可以大大提高劳动生产率，同时能减少原材料等资源消耗，并显著降低生产成本；
其三，本发明不需要通过定位装置进行多个型材之间的组合定位，可以大大简化生产加工设备与生产工艺，除了可以实现降低加工与装配成本的有益效果外，更重要的优越性是显著提升装配式建筑体的装配与拆卸过程的速度与效率，特别适用于军事设施的配置需求；
其四，由于等断面长条形构件采用薄壁钢板冷态辊压成形，从而容易实现各种各样的几何形状与结构形式的型材断面，即可以大大提升构件的断面特性与结构刚度，优化建筑物构架的综合力学性能；
其五，本发明建筑物构架组建与施工过程没有一个焊接点，也没有一个铆接点，具有节约能源的突出特点，对环境保护的优势显著；
其六，本发明的套合型材与装配模块组件具有系列化与通用化特性，为大规模组织仓储与运输提供有利条件，可大幅提升仓储与运输的效率。
综上所述，本发明突显制造技术标准化程度高、生产效率高、劳动强度低以及产品回收率高等优点，可以广泛应用于军工与民宅各领域的柱梁框架模块式建筑组合体。
附图说明
图1为本发明的屋顶架用于二层民宅的立体结构示意图；
图2为本发明的屋顶脊梁和斜顶梁连接的局部结构示意图；
图3为本发明的斜顶梁套合型材结构示意图；
图4为本发明的斜顶梁和短柱的连接结构示意图；
图5为本发明的加强索装置结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例涉及一种结构刚度与力学性能优异、适宜各类户型的建筑且造型美观的轻钢结构建筑体的装配式屋顶架。
如图1～图5所示，为本实施例的屋顶架在二层民宅建筑体中的应用，该建筑体包括屋柱1、主梁2与屋顶架3，其中，屋顶架3包括有屋顶脊梁31以及沿屋顶脊梁31的长度方向设置的至少一组斜顶梁32，每组斜顶梁32分别连接于屋顶脊梁31相对而设的两侧；屋顶脊梁31位于屋顶架3的中心位置，屋顶脊梁31的顶部设置有屋顶瓦(图中未示)，屋顶瓦可设定多种外形，提高屋顶架的美观和实用性，屋顶脊梁31与位于中央位置的屋柱1’之间通过紧固装置固连一体，两者之间为刚性连接。
本实施例的屋顶脊梁31包括有主脊梁311与分别连接在该主脊梁311两侧的角脊梁312，主脊梁311为具有一封闭断面的箱框式套合型材，该主脊梁311由两件尺寸与形状完全相同且等断面的矩形构件311a、311b在断面方向相互旋转180度后交错套合而成；
角脊梁312的截面呈直角三角形，该角脊梁312包括有第一垂直面312a、第二垂直面312b和斜面312c，第一垂直面312a和主脊梁311的侧面高度相适配，第二垂直面312b和主脊梁311的顶面相平齐，斜面312c和斜顶梁32连接；屋顶脊梁31采用套合型材与装配模块构件具有系列化与通用化的特性，为装配式建筑体屋顶架在大规模组织仓储与运输中提供有利条件，可大幅提升仓储与运输的效率。
每一角脊梁312的第一垂直面312a和主脊梁311的侧面之间通过一长条形紧固装置51连接固定于一体，并且，长条形紧固装置51横向贯穿主脊梁311，主脊梁311与两侧的角脊梁312三者之间均通过同一个长条形紧固装置51连接，使得三者紧紧的固连于一体，其连接强度与结构刚度特别优异；角脊梁312的斜面312c和斜顶梁32之间则通过普通的紧固件5(如螺钉)连接固定于一体，进而实现斜顶梁32与屋顶脊梁31之间的刚性连接。
每一角脊梁312的第一垂直面312a与主脊梁311的侧面之间还设置有调整垫4，该调整垫4用于补偿在制造与装配过程中尺寸链误差以及因安装环境温差变化的热刚度所引起的建筑体形位公差与几何尺寸误差。
为了实现生产过程自动化，主脊梁311的两个矩形构件311a、311b分别为薄壁钢板冷态辊压成形的构件。组成主脊梁311的矩形构件可以采用较薄的卷板作为原材料在流水生产线上冷态辊压成型，具有高度自动化的制造技术优势，不仅可以大大提高劳动生产率，同时能减少原材料等资源消耗，并显著降低生产成本。
本实施例的斜顶梁32采用具有一封闭断面的箱框式套合型材，参见图3，该套合型材由两件采用薄壁钢板冷态辊压成形、尺寸与形状完全相同且等断面的长条形构件321、322在断面方向相互旋转180度后交错套合而成。两个几何尺寸与形状完全相同的等断面长条形构件321、322所采用的辊压成型工序及其旋转套合工序全都可以在同一条自动化生产线上完成，采用的是同一套模具、同一生产环境与生产条件，可以确保该两个型材优异的互换性以及两个型材之间的套合精度与套合刚度，进而可显著提升钢结构装配式建筑体的结构刚度与使用寿命。
上述由薄壁钢板冷态辊压成形屋顶架3的屋顶脊梁31与斜顶梁32具有良好的弹性变形物理性能。
为了适应在各种外力与温差变化环境中使用，本实施例中，斜顶梁32与主梁2之间则还设置有多个短柱11，斜顶梁32与短柱11之间采用枢轴6实现可活动连接，枢轴6包括有可铰接活动的两个支座61，两个支座61分别设置于斜顶梁32的底面与对应短柱11的上平面。斜顶梁32和短柱11之间的枢轴6连接结构有助于补偿该装配式屋顶架3因温差变化产生的误差以及制作和装配过程中的尺寸链误差，保证装配式屋顶架3安置在气候变化较大地区时仍具有良好的结构刚度与力学性能。
为了提高钢结构装配式建筑体的结构刚度与使用寿命，屋柱1上还设有加强索装置，所述加强索装置包括有枢轴座71和拉索72，枢轴座71设置于所述屋柱1上，拉索72的一端连接于枢轴座上，该拉索72的另一端连接在相邻的屋柱1上。
本实施例的屋顶脊梁31与斜顶梁32均采用薄壁冷弯嵌套钢结构件并且采用紧固连接装置，采用套合型材与装配模块构件具有系列化与通用化的特性，为大规模组织仓储与运输提供有利条件，可大幅提升仓储与运输的效率；
而且，本实施例中的屋柱1、主梁2、屋顶脊梁31与斜顶梁32均采用具有一封闭断面的薄壁冷弯嵌套钢结构套合型材，不需要通过定位装置进行多个型材之间的组合定位，可以大大简化生产加工设备与生产工艺；采用套合型材结构除了可以实现降低加工与装配成本的有益效果外，更重要的优越性是显著提升装配式建筑体的装配与拆卸过程的速度与效率，可以广泛应用于军工与民宅各领域的柱梁框架模块式建筑组合体。
Claims (9)
1.一种嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述的屋顶架包括有屋顶脊梁以及沿所述屋顶脊梁的长度方向设置的至少一组斜顶梁，每组斜顶梁分别连接于所述屋顶脊梁相对而设的两侧。
2.根据权利要求1所述的嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述屋顶脊梁包括有主脊梁与分别连接在该主脊梁两侧的角脊梁，所述主脊梁为具有一封闭断面的箱框式套合型材，该主脊梁由两件尺寸与形状完全相同且等断面的矩形构件在断面方向相互旋转180度后交错套合而成；所述角脊梁的截面呈直角三角形，该角脊梁包括有第一垂直面、第二垂直面和斜面，所述第一垂直面和所述主脊梁的侧面高度相适配，所述第二垂直面和所述主脊梁的顶面相平齐，所述斜面和所述斜顶梁连接。
3.根据权利要求2所述的嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述角脊梁的第一垂直面和所述主脊梁的侧面之间通过长条形紧固装置连接固定于一体，并且，所述长条形紧固装置横向贯穿主脊梁，主脊梁与两侧的角脊梁三者之间均通过同一个长条形紧固装置连接；所述角脊梁的斜面和所述斜顶梁之间通过紧固件连接固定于一体。
4.根据权利要求2所述的嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述角脊梁的第一垂直面与所述主脊梁的侧面之间还设置有调整垫。
5.根据权利要求2所述的嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述主脊梁的两个矩形构件分别为薄壁钢板冷态辊压成形的构件。
6.根据权利要求1所述的嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述斜顶梁采用具有一封闭断面的箱框式套合型材，该套合型材由两件采用薄壁钢板冷态辊压成形、尺寸与形状完全相同且等断面的长条形构件在断面方向相互旋转180度后交错套合而成。
7.根据权利要求1所述的嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：每一所述斜顶梁和主梁之间设置有短柱，所述短柱与斜顶梁之间采用枢轴连接，所述枢轴包括有可铰接活动的两个支座，所述两个支座分别设置于所述斜顶梁的底面与对应短柱的上平面。
8.根据权利要求7所述的嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述屋柱上还设有加强索装置，所述加强索装置包括有枢轴座和拉索，所述枢轴座设置于所述屋柱上，所述拉索的一端连接于所述枢轴座上，该拉索的另一端连接在相邻的屋柱上。
9.根据权利要求1所述的嵌套式钢结构的装配式建筑屋顶架，其特征在于：所述屋顶脊梁的顶部还设置有屋顶瓦。
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