CN117071957A - 一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其满足了装配化的要求，便于安装建造，同时能够在净空有限的前提下保证结构的刚性和抗微振性能。其包括楼板、钢梁、钢管混凝土柱和剪力墙，钢梁包括主梁、一~三级次梁，连接在同一钢管混凝土柱上的位于横向和纵向的两根主梁和与其分别相对的两根主梁围合形成一结构单元，在结构单元内，相邻的主梁的中点分别通过铰接节点连接一级次梁，相邻的一级次梁的中点分别通过铰接节点连接二级次梁，二级次梁的中点分别通过铰接节点连接三级次梁；在将钢梁安装至钢管混凝土柱上后，将预制好的剪力墙通过刚接节点连接在钢管混凝土柱和主梁之间。

Description

一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系

技术领域

本发明涉及建筑结构体系技术领域，具体为一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系。

背景技术

钢筋混凝土主体+钢桁架屋盖是目前精密电子厂房常采用的结构形式，该结构形式的设计和施工技术较为成熟，并且能较好的满足防微振的需求，在精密电子行业工程建设领域中应用广泛，该建设方案多采用现浇钢筋混凝土框架或框架剪力墙结构来满足结构的水平抗微振性能，采用现浇钢筋混凝土梁、板结构来满足结构的竖向抗微振性能。

该种结构存在以下缺点：1）难以实现装配化，在一些有装配式要求的城市中难以应用；2）混凝土浇筑养护的时间过长，影响工期和投产时间。

钢结构在国内项目中的应用案例还不够多，该建设方案多采用钢框架或钢框架+柱间支撑的结构形式来满足结构的水平抗微振性能，采用单向布置的钢梁+deck板&钢筋混凝土cheese板来满足结构的竖向抗微振性能。

但是钢结构也存在以下缺点：1）钢结构属于轻量化结构，构件刚度偏弱，难以应用于有高微振等级要求的厂房；2）由于相关技术的限制，钢结构井字梁节点的补强会花费大量时间，补强节点的可靠性也会影响到结构的安全性，因此钢结构中很少采用井字梁方案；3）钢结构中钢梁多采用单向布置，为满足防微振要求，一般通过加大梁高度的方式来提高结构的竖向刚度，该方式严重影响建筑净空和使用功能；4）钢结构中多采用增加钢柱截面和柱间支撑的方式，来提高结构的水平刚度。对于高宽比较大的建筑，仅通过增加钢柱截面和柱间支撑，对结构的水平刚度提升有限，同时也会影响建筑的水平净距和使用功能。

发明内容

针对现有结构难以实现装配化；采用井字梁结构需加固和补强；当应用于高微振等级要求的厂房时，难以在净空有限的前提下保证结构的刚性和抗微振性能的问题，本发明提供了一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其满足了装配化的要求，便于安装建造，同时能够在净空有限的前提下保证结构的刚性和抗微振性能。

其技术方案是这样的：一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其包括楼板、钢梁、钢管混凝土柱和剪力墙，所述钢管混凝土柱呈矩阵分布，竖向设置的所述钢管混凝土柱和所述剪力墙上连接有水平设置的所述钢梁，所述钢梁上覆盖有所述楼板，其特征在于：所述钢梁包括主梁、一级次梁……N级次梁，N大于等于2，相邻的所述钢管混凝土柱之间通过刚接节点连接有所述主梁，连接在同一所述钢管混凝土柱上的位于横向和纵向的两根主梁和与其分别相对的两根主梁围合形成一方形结构单元，在所述方形结构单元内，相邻的所述主梁的中点分别通过铰接节点连接所述一级次梁形成方形结构，相邻的前一级的次梁的中点分别通过铰接节点连接后一级的次梁形成方形结构，在将所述钢梁安装至所述钢管混凝土柱上后，将预制好的剪力墙通过刚接节点连接在所述钢管混凝土柱和所述主梁之间。

进一步的，预制的剪力墙包括位于中间的混凝土主体、预留钢筋、型钢，所述型钢交错设于所述混凝土主体中并且其端部伸出所述混凝土主体，多根所述预留钢筋沿竖直方向或水平方向交错分布，所述预留钢筋的两端分别伸出所述混凝土主体。

更进一步的，在将预制的剪力墙进行安装时，将预制的剪力墙置于主梁和钢管混凝土柱之间，将所述型钢的端部通过栓焊连接与所述钢管混凝土柱或者所述主梁连接，将所述预留钢筋的端部通过栓焊连接与所述钢管混凝土柱或者所述主梁连接，在连接完成后对预制的剪力墙与所述钢管混凝土柱、所述主梁之间间隙进行注浆。

更进一步的，预制的剪力墙包括与一层筏板连接的预制剪力墙一、不与一层筏板连接的预制剪力墙二，在将预制的剪力墙进行安装时，所述一层筏板上设有预留坑，所述预制剪力墙一底部伸出的预留钢筋位于所述预留坑内，所述预留坑内用于浇注混凝土以实现预制剪力墙一与一层筏板的刚性连接。

更进一步的，所述预制剪力墙二的预留钢筋从所述混凝土主体的上下左右侧伸出并连接有螺纹套筒；所述预制剪力墙一的预留钢筋从所述混凝土主体的上、左、右侧伸出并连接有螺纹套筒，所述螺纹套筒用于与所述钢管混凝土柱或者所述主梁焊接连接。

进一步的，所述钢管混凝土柱上设有多层所述钢梁，相邻的两层钢梁上分别铺设Cheese板和Deck板。

进一步的，同一所述结构单元内，当N大于2时，最后一级次梁呈一字型设置于前一级次梁围合的方形区域内。

有益效果：1、采用特殊的钢梁布置形式与楼板组成的承重体系，可实现钢结构中楼面荷载的双向传递，在建筑竖向净空有限的前提下，提升结构的竖向刚度和防微振性能；剪力墙与钢管混凝土柱则构成水平抗侧体系，该方式可提升结构的水平刚度和抗微振性能。

2、剪力墙是预制后进行安装的，满足了装配化的要求，有效节省了施工时间，提高了施工效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为钢梁布置方式一；

图3为钢梁布置方式二；

图4为钢梁布置方式三；

图5为预制剪力墙一结构示意图；

图6为安装后的预制剪力墙一结构示意图；

图7为预制剪力墙二结构示意图；

图8为安装后的预制剪力墙二结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示的一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其包括楼板、钢梁1、钢管混凝土柱2和剪力墙3（图2-4中加粗部分即为剪力墙3），钢管混凝土柱3通过在钢管柱中灌注高标号灌浆料形成，钢管混凝土柱2上设有多层钢梁1，相邻的两层钢梁1上分别铺设Cheese板4和Deck板5作为楼板，钢梁和楼板之间设置抗剪栓钉，增强楼板和钢梁之间的连接强度，其中，对应设有Cheese板4的为核心区，对应设有Deck板5的为下夹层支持区，一层核心区和一层支持区共同组成一个生产单元。

钢管混凝土柱2呈矩阵分布，竖向设置的钢管混凝土柱2和剪力墙3上连接有水平设置的钢梁，钢梁上覆盖有楼板，钢梁包括主梁6、一级次梁7、二级次梁8和三级次梁9，相邻的钢管混凝土柱2之间通过刚接节点连接有主梁6，连接在同一钢管混凝土柱2上的位于横向和纵向的两根主梁6和与其分别相对的两根主梁6围合形成一结构单元（如图2所示呈方形），在结构单元内，相邻的主梁6的中点分别通过铰接节点连接一级次梁7，四根一级次梁7再次围合形成一方形单元，该单元内相邻的一级次梁7的中点分别通过铰接节点连接二级次梁8，四根二级次梁8再次围合形成一方形单元，至少一、二级次梁呈方形对称布置，可实现力的双向传递，当次梁多于2时例如有三级次梁时，该二级次梁构成的方形单元内，二级次梁8的中点分别通过铰接节点连接三级次梁9，三级次梁9可以是图2所示的方形，也可以是图3所示的一字型，也可以是图4所示的1字形。

如此设置的钢梁上浇筑Cheese板或Deck板形成竖向承重构件，实现楼层荷载的双向传递，类似于井字梁传递荷载的原理，但是钢结构中井字梁布置方案，X和Y两个方向的次梁是横纵交叉布置的，次梁与主梁的连接关系是，每根次梁只与一个方向的主梁有刚接节点（例如：X方向的次梁只与Y方向的主梁有交点，Y方向的次梁只与X方向的主梁有交点），表明X方向次梁承受的力将会传递给Y方向的主梁，Y方向次梁承受的力将会传递给X方向的主梁，X和Y两个方向的次梁属于同一级次梁，如果次梁打断处不补强的话，被打断的次梁将会成为二级次梁，没被打断的次梁为一级次梁，力的传递将会是二级次梁传递给一级次梁，一级次梁传递给主梁，这样将会导致一个方向的主梁受力较大，另一个方向的主梁受力较小，这样力的传递将不是完全双向传递的。本专利中同一级别的次梁无交叉关系，所以不需要补强，一级次梁与两个方向的主梁均有交点，力的传递由低一级次梁传递给高一级次梁，之后传递给一级次梁，最终传递给两个方向的主梁，实现力的完全双向传递，从而能够克服钢结构井字梁需要加固补强的缺陷，可在竖向净空有限的前提下，尽可能提升结构的竖向刚度和抗微振性能。

在将钢梁安装至钢管混凝土柱2上后，将预制好的剪力墙3通过刚接节点连接在钢管混凝土柱2和主梁6之间。具体的，结合图5、图7，预制的剪力墙包括位于中间的混凝土主体10、预留钢筋11、型钢12、预埋钢带13，型钢12交错设于混凝土主体10中并且其端部伸出混凝土主体10，多根预留钢筋11沿竖直方向或水平方向交错分布，预留钢筋11的两端分别伸出混凝土主体10连接有螺纹套筒14，该预制的剪力墙在加工后整体运输至施工现场进行装配。如图6、图8所示，在将预制的剪力墙进行安装时，将预制的剪力墙置于主梁6和钢管混凝土柱2之间，将型钢12的端部通过栓焊与钢管混凝土柱或者主梁的连接节点15连接，将预留钢筋11的端部螺纹套筒14通过栓焊连接与钢管混凝土柱或者主梁连接，在连接完成后支模并对预制的剪力墙与钢管混凝土柱、主梁之间间隙16进行高压注浆，通过模板上的预留注浆孔，将高标号灌浆料灌注到型钢混凝土剪力墙和钢柱之间的缝隙中，养护完成后即可拆模。型钢混凝土剪力墙与主体结构通过刚接节点连接形成水平抗侧体系，提升了钢结构厂房的水平刚度和抗微振性能。

而对于剪力墙与一层筏板的连接，结合图6，预制的剪力墙包括与一层筏板连接的预制剪力墙一、不与一层筏板连接的预制剪力墙二，在将预制的剪力墙进行安装时，一层筏板上设有预留坑17，预制剪力墙一底部伸出的预留钢筋11位于预留坑17内，预留坑17内用于浇注混凝土以实现预制剪力墙一与一层筏板的刚性连接。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其包括楼板、钢梁、钢管混凝土柱和剪力墙，所述钢管混凝土柱呈矩阵分布，竖向设置的所述钢管混凝土柱和所述剪力墙上连接有水平设置的所述钢梁，所述钢梁上覆盖有所述楼板，其特征在于：所述钢梁包括主梁、一级次梁……N级次梁，N大于等于2，相邻的所述钢管混凝土柱之间通过刚接节点连接有所述主梁，连接在同一所述钢管混凝土柱上的位于横向和纵向的两根主梁和与其分别相对的两根主梁围合形成一方形结构单元，在所述方形结构单元内，相邻的所述主梁的中点分别通过铰接节点连接所述一级次梁形成方形结构，相邻的前一级的次梁的中点分别通过铰接节点连接后一级的次梁形成方形结构，在将所述钢梁安装至所述钢管混凝土柱上后，将预制好的剪力墙通过刚接节点连接在所述钢管混凝土柱和所述主梁之间。

2.根据权利要求1所述的一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其特征在于：预制的剪力墙包括位于中间的混凝土主体、预留钢筋、型钢，所述型钢交错设于所述混凝土主体中并且其端部伸出所述混凝土主体，多根所述预留钢筋沿竖直方向或水平方向交错分布，所述预留钢筋的两端分别伸出所述混凝土主体。

3.根据权利要求2所述的一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其特征在于：在将预制的剪力墙进行安装时，将预制的剪力墙置于主梁和钢管混凝土柱之间，将所述型钢的端部通过栓焊连接与所述钢管混凝土柱或者所述主梁连接，将所述预留钢筋的端部通过栓焊连接与所述钢管混凝土柱或者所述主梁连接，在连接完成后对预制的剪力墙与所述钢管混凝土柱、所述主梁之间间隙进行注浆。

4.根据权利要求3所述的一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其特征在于：预制的剪力墙包括与一层筏板连接的预制剪力墙一、不与一层筏板连接的预制剪力墙二，在将预制的剪力墙进行安装时，所述一层筏板上设有预留坑，所述预制剪力墙一底部伸出的预留钢筋位于所述预留坑内，所述预留坑内用于浇注混凝土以实现预制剪力墙一与一层筏板的刚性连接。

5.根据权利要求4所述的一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其特征在于：所述预制剪力墙二的预留钢筋从所述混凝土主体的上下左右侧伸出并连接有螺纹套筒；所述预制剪力墙一的预留钢筋从所述混凝土主体的上、左、右侧伸出并连接有螺纹套筒，所述螺纹套筒用于与所述钢管混凝土柱或者所述主梁焊接连接。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其特征在于：所述钢管混凝土柱上设有多层所述钢梁，相邻的两层钢梁上分别铺设Cheese板和Deck板。

7.根据权利要求1所述的一种装配式高刚性抗微振钢梁剪力墙结构体系，其特征在于：同一所述结构单元内，当N大于2时，最后一级次梁呈一字型设置于前一级次梁围合的方形区域内。