模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系的制作方法【技术领域】[0001]本发明涉及模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系，属于结构工程【技术领域】。[0002]目前，多高层装配式钢结构体系是钢结构住宅体系发展的主要方向。传统的钢结构住宅建筑施工时采用了大量的现场焊接，施工速度慢，对环境的污染严重，最重要的是焊缝的质量不宜控制，严重影响建筑物的安全性能，装配式钢结构体系有效地克服了传统钢结构住宅的缺点。[0003]在装配式钢结构体系中，梁和梁的现场拼装节点是一个关键问题。在现有的装配式钢结构体系中，通常采用的是两个槽钢进行拼装，两个槽钢的腹板对接，通过螺栓进行连接，形成装配式H型钢。但是，在这种拼接方式中，剪力是通过螺栓传递给腹板，腹板为平钢板，所以所需的螺栓数和腹板的用钢量很大，抗剪承载力有待提高。同时，应用在大跨度的装配式钢结构体系中时，传统的装配式钢构件要大幅度地增加梁截面的高度和面积，增加了用钢量。[0004]由此可见，将传统的型钢构件用在装配式钢结构体系之中效果不是很理想，不仅影响构件的受力性能，而且需要消耗大量的钢材，产生不必要的浪费。综上所述，创新出由一种新型受力构件组成的装配式钢结构体系是装配式钢结构发展的必经之路。
[0005]本发明提出了一种属于结构工程【技术领域】的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系。其目的在于提供一种成本低廉，受力性能优越的适用于装配式钢结构体系。[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系，其特征在于，所述多高层装配式钢结构体系由装配式楼板和装配式法兰柱采用螺栓装配而成；所述装配式楼板由A板，B板和C板3种装配式楼板拼接而成；所述的波纹腹板咬合钢梁由两个波纹槽钢梁通过螺栓和预应力索装配而成；优点在于由波纹腹板咬合钢梁构成的装配式钢结构体系，明显著的提高了装配式钢梁的承载能力，减少了用钢量，同时可以实现大规模的工业化生产和现场快速装配式，减少施工周期。
[0008]所述A板包括两个短主梁1、次梁1、次梁I1、加劲板、楼板、柱座、连接板；所述A板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板A ;两个短主梁I垂直摆放，通过柱座和加劲板将短主梁进行连接，柱座的上下法兰板分别与垂直的两个短主梁I的上下翼缘齐平，所述加劲板的两个侧面分别与短主梁I翼缘相连，两块加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；次梁I与次梁II垂直，与一个短主梁I垂直，通过加劲板与一个短主梁I和次梁II相连，所述加劲板的两个侧面连接一个短主梁I和次梁I的翼缘，和次梁I和次梁II的翼缘，两块加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均采用为焊接；次梁II垂直于一个短主梁I和次梁I，通过加劲板与一个短主梁I和次梁I进行连接，所述加劲板的两个侧面连接短主梁I和次梁II的翼缘，和次梁I和次梁II的翼缘，加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均采用为焊接；所述的两个连接板位于短主梁I的端部，连接板的上下端与短主梁I的翼缘相连，一个侧边与短主梁I的腹板相连；一个连接板位于次梁II的端部，连接板的上下端与次梁II的翼缘相连，一个侧边与次梁II的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板放置于各个梁所围成的平面上，采用抗剪键将楼板连接在各个梁上。
[0009]所述B板包括短主梁1、短主梁I1、次梁1、次梁I1、次梁II1、加劲板、楼板、柱座、主梁端板、连接板；所述B板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板B ;次梁I垂直于短主梁I和次梁III，通过加劲板将次梁I与短主梁I和次梁III进行连接，所述加劲板的两个侧面连接一个短主梁I和次梁I的翼缘，和次梁I和次梁III的翼缘，两块加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均采用为焊接；两个短主梁I放置在同一条直线上，通过柱座相连，柱座的上下法兰板分别与两个短主梁I的上下翼缘齐平，所有的连接部位均采用为焊接；短主梁II与次梁II平行，与两个短主梁I和次梁III垂直，加劲板与两个短主梁I相连，柱座的上下法兰板分别与短主梁II的上下翼缘齐平，所述加劲板的两个侧面分别与短主梁I和短主梁II的翼缘相连，两块加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均采用为焊接；次梁III平行于两个短主梁I，垂直于短主梁I1、次梁I和次梁II，通过加劲板和主梁端板与短主梁
I1、次梁I和次梁II进行连接；所述主梁端板位于短主梁II的端部，主梁端板的上下端与短主梁II的翼缘相连，一个侧边与短主梁II的腹板相连；所述加劲板的两个侧面连接次梁III和短主梁II的翼缘，和连接次梁III和次梁的翼缘，加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均采用为焊接；所述的两个连接板位于短主梁I的端部，连接板的上下端与短主梁I的翼缘相连，一个侧边与短主梁I的腹板相连；一个连接板位于次梁II的端部，连接板的上下端与次梁II的翼缘相连，一个侧边与次梁II的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板放置于各个梁所围成的平面上，采用抗剪键将楼板连接在各个梁上。
[0010]所述C板包括短主梁I1、次梁II1、加劲板、楼板、柱座、主梁端板、连接板；所述C板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板C。所述两个次梁III垂直放置，通过加劲板进行连接，作为正方形装配式楼板C的两个邻边，所有连接均为焊接；另外两个次梁III亦垂直放置，通过加劲板进行连接，作为正方形装配式楼板C的另外两个邻边，所有连接均为焊接；通过加劲板将C板的四条边进行连接，形成正方形框架，所述加劲板的两个侧面分别与垂直放置的两个次梁III翼缘相连，两块加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；四个短主梁II的一端分别连接在柱座的四个侧面上，柱座的上下法兰板分别与四个短主梁II上下翼缘齐平，其中两个短主梁II在一条直线上，另两个短主梁II在一条直线上，柱座位于C板的中心，相邻的两个短主梁II之间通过加劲板进行连接，所述加劲板的两个侧面分别与两个短主梁II的翼缘相连，两块加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；所述短主梁II的另一端连接在次梁III上，通过加劲板和主梁端板与次梁III相连，所述加劲板的两个侧面分别与次梁III和短主梁II的翼缘相连，两块加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；所述主梁端板位于短主梁II与次梁III相连接的一端，主梁端板的上下端与短主梁II的翼缘相连，一个侧边与短主梁II的腹板相连，所有的连接部位均为焊接；所述的一个连接板位于次梁II的端部，连接板的上下端与次梁II的翼缘相连，一个侧边与次梁II的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板放置于各个梁所围成的平面上，采用抗剪键将楼板连接在各个梁上；
[0011]所述柱座由两个法兰板和一个方钢管I组成，两个法兰板分别位于方钢管I的两个端部上，所有连接均采用焊接；所述法兰柱由一个方钢管II和两个法兰板组成，两个法兰板分别位于方钢管II的两个端部上，所有连接均采用焊接；所述法兰柱与柱座进行连接，形成钢框架结构体系，所有连接均采用螺栓连接；
[0012]所述装配式楼板A板与所述装配式楼板B板进行拼接，拼接方式是将A板的次梁I和B板的次梁I进行拼接，A板的次梁II和B板的次梁II进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接；所述装配式楼板B板与所述装配式楼板C板进行拼接，拼接方式是将B板的次梁III和C板的次梁III进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接；所述装配式楼板体系的基本组成单元为A板、B板和C板，装配式楼板体系的四个角板为A板单元，与A板单元连接的是B板单元，与B板单元另一边相连的是C板单元，楼板体系的中部为C板单
J Li ο
[0013]所述装配式斜支撑是由悬臂杆和斜杆组成，悬臂杆在工厂直接焊接在楼板的相应构件上，在现场施工时，将斜杆和悬臂杆通过盖板和螺栓进行装配，形成斜支撑；所述悬臂杆包括节点悬臂杆和偏心支撑横梁悬臂杆；所述节点悬臂杆位于柱座和梁的连接处，一面与梁的翼缘相连，另一面与柱座的方钢管I，所有连接均采用焊接；所述偏心支撑横梁悬臂杆位于梁的中部，焊接在梁的翼缘上；
[0014]所述短主梁1、短主梁II是H型钢，或者是两个槽钢背对背拼接而成的等效H型钢，或者是两个T型钢拼接而成的等效H型钢，或者是四个角钢拼接而成的等效H型钢；
[0015]所述的次梁1、次梁II和次梁III是装配式波纹腹板咬合钢梁，其是由两个波纹槽钢梁通过螺栓装配而成；所述波纹槽钢梁，其断面口型由上、下翼缘和腹板组成，其特征在于，上、下翼缘相互平行，腹板垂直位于上、下翼缘之间；所述腹板的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为梯形波纹曲线。所述上、下翼缘为钢板，钢板中与腹板平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板的波纹断面形状相同，腹板放置于上、下翼缘的波纹曲线边处，腹板的波纹断面与上、下翼缘的波纹曲线边吻合相连，腹板与上、下翼缘之间分别为单面角焊缝。
[0016]所述斜支撑是型钢支撑，或者是组合梁支撑，或者是防屈曲耗能支撑，或者是带阻尼器的耗能支撑。
[0017]本发明提出的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系是对传统的钢结构住宅建筑的颠覆，充分发挥了钢结构住宅的优势。与传统的钢结构建筑相比，它具有安全性能高，施工速度快，环境污染小，安全事故少和工程造价低等诸多优点。



[0018]图1是本发明的装配式楼板拼接平面布置图
[0019]图2是本发明的装配式楼板A板的示意图[0020]图3是本发明的装配式楼板A板的单元分解图
[0021]图4是本发明的装配式楼板B板的示意图
[0022]图5是本发明的装配式楼板B板的单元分解图
[0023]图6是本发明的装配式楼板C板的示意图
[0024]图7是本发明的装配式楼板C板的单元分解图
[0025]图8是本发明的装配式楼板柱座单元分解图
[0026]图9是本发明的装配式法兰柱单元分解图
[0027]图10是波纹槽钢梁的单元分解图；
[0028]图11是本发明的装配式楼板中的梁的开洞示意图
[0029]图12是本发明的节点悬臂杆示意图
[0030]图13是本发明的节点悬臂杆与斜杆的拼接示意图
[0031]图14是本发明的偏心支撑横梁悬臂杆示意图
[0032]图15是本发明的偏心支撑横梁悬臂杆与斜杆的拼接示意图
[0033]图16是本发明的偏心支撑形式示意图
[0034]图17是本发明的装配效果图
[0035]图中:1、短主梁I，2、次梁III，3、短主梁II，4、次梁I，5、次梁II，6、加劲板，7、楼
板，8、柱座，9、主梁端板，10、法兰板，11、方钢管I，12、法兰柱，13、方钢管II，14、节点悬臂杆，15、偏心支撑横梁悬臂杆，16、斜杆，17、连接板,18、上、下翼缘,19、腹板。
[0036]具体实现方式
[0037]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0038]如附图1所示，本发明的装配式楼板的拼接位置设置在主梁中剪力和弯矩相对较小的地方，从结构力学的角度讲，拼接位置的设置非常合理。
[0039]如图2-3所示，本发明提出的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系中，所述A板包括短主梁I 1、次梁I 4、次梁II 5、加劲板6、楼板7、柱座8、连接板
17;柱座8两端分别为法兰板10 ;所述A板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板A ;两个短主梁I I相互垂直，通过柱座8和加劲板6将两个短主梁I I进行连接，柱座8的上下法兰板10分别与垂直的两个短主梁I I的上下翼缘齐平；所述加劲板6的两个侧面分别与短主梁I I翼缘相连，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；次梁I 4 一端与次梁II 5垂直，另一端与一个短主梁I I垂直，两者分别通过加劲板6与之相连，所述加劲板6的两个侧面分别连接一个短主梁I 1、次梁I 4的翼缘和次梁I 4、次梁II 5的翼缘，两块加劲板6分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接连接方式均采用为焊接；次梁II 5垂直于一个短主梁I I和次梁I 4，通过加劲板6与一个短主梁I I和次梁I 4进行连接，所述加劲板6的两个侧面连接短主梁I I和次梁II 5的翼缘，和次梁I 4和次梁II 5的翼缘，加劲板6分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；所述的两个连接板17位于短主梁I I的端部，连接板17的上下端与短主梁I I的翼缘相连，一个侧边与短主梁I I的腹板相连；一个连接板17位于次梁II 5的端部，连接板17的上下端与次梁II 5的翼缘相连，一个侧边与次梁II 5的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板7放置于各个梁所围成的平面空间内，采用抗剪键将楼板7连接在各个梁上。[0040]如图4-5所示，本发明提出的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系中，所述B板包括短主梁I 1、短主梁II 3、次梁I 4、次梁II 5、次梁III 2、加劲板6、楼板7、柱座8、主梁端板9、连接板17 ;所述B板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板B ;次梁I 4两端分别垂直于短主梁I I和次梁III 2，通过加劲板6将次梁I 4与短主梁I 1、次梁III 2进行连；所述加劲板6的两个侧面连接一个短主梁I 1、次梁I 4的翼缘，和次梁I 4、次梁III2的翼缘，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；两个短主梁I I置于同一条直线上并通过柱座8相连，柱座8的上下法兰板10分别与两个短主梁I I的上下翼缘齐平，所述连接方式均采用为焊接；短主梁II 3与次梁II 5平行，短主梁II 3的两端垂直于短主梁I 1、次梁III 2，加劲板6与两个短主梁I I相连，柱座8的上下法兰板10分别与短主梁II 3的上下翼缘齐平，所述加劲板6的两个侧面分别与短主梁I I和短主梁II 3的翼缘相连，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；次梁III 2平行于两个短主梁I 1，垂直于短主梁II 3、次梁I 4、次梁II 5，次梁III2通过加劲板6、主梁端板9与短主梁II 3、次梁I 4、次梁II 5连接；所述主梁端板9位于短主梁II 3的端部，主梁端板9的上下端与短主梁II 3的翼缘相连，一个侧边与短主梁II 3的腹板相连；所述加劲板6的两个侧面连接次梁III 2、短主梁II 3的翼缘和次梁III 2、次梁I 4的翼缘和连接次梁
III2、次梁II 5，加劲板6分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均采用为焊接；所述的两个连接板17位于短主梁I I的端部，连接板17的上下端与短主梁I I的翼缘相连，一个侧边与短主梁I I的腹板相连；一个连接板17位于次梁II 5的端部，连接板17的上下端与次梁II 5的翼缘相连，一个侧边与次梁II 5的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板7放置于各个梁所围成的平面上，采用抗剪键将楼板7连接在各个梁上。
[0041]如图6-7所示，本发明提出的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系中，所述C板包括短主梁II 3、次梁III 2、加劲板6、楼板7、柱座8、主梁端板9、连接板
17;所述C板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和抗剪键连接将各个构件拼装成所述新型装配式楼板C ;所述两个次梁III 2垂直放置，通过加劲板6进行连接，作为正方形装配式楼板C的两个邻边，所述连接方式均为焊接；另外两个次梁III 2亦垂直放置，通过加劲板6进行连接，作为正方形装配式楼板C的另外两个邻边，所述连接方式均为焊接；加劲板6将C板的四条边进行连接，形成正方形框架，所述加劲板6的两个侧面分别与互相垂直放置的两个次梁III 2翼缘相连，两块加劲板6分别连接在其上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；四个短主梁II 3的一端分别连接在柱座8的四个侧面上，柱座8的上下法兰板分别与四个短主梁II 3的上下翼缘齐平，其中两个短主梁II 3在一条直线上，另两个短主梁II 3在一条直线上，柱座8位于C板的中心位置，相邻的两个短主梁II 3之间通过加劲板6进行连接，所述加劲板6的两个侧面分别与两个短主梁II 3的翼缘相连，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所述连接方式均为焊接；所述短主梁II 3的另一端连接在次梁III 2上，通过加劲板6和主梁端板9与次梁III 2相连，所述加劲板6的两个侧面分别与次梁III 2和短主梁II 3的翼缘相连，两块加劲板6分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；所述主梁端板9位于短主梁II 3与次梁III 2相连接的一端，主梁端板9的上下端与短主梁II 3的翼缘相连，一个侧边与短主梁II 3的腹板相连，所有的连接部位均为焊接；所述的一个连接板17位于次梁II 5的端部，连接板17的上下端与次梁II 5的翼缘相连，一个侧边与次梁II 5的腹板相连，所述连接方式均采用为焊接；楼板7放置于各个梁所围成的平面上，采用抗剪键将楼板7连接在各个梁上。
[0042]如图8-9所示，本发明提出的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系中，所述柱座8由两个法兰板10和一个方钢管I 11组成，两个法兰板10分别位于方钢管I 11的两个端部上，所有连接均采用焊接；所述法兰柱12由一个方钢管II 13和两个法兰板11组成，两个法兰板10分别位于方钢管II 13的两个端部上，所有连接均采用焊接；所述法兰柱12与柱座8进行连接，形成钢框架结构体系，所有连接均采用螺栓连接。
[0043]本发明提出的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系中，所述装配式楼板A板与所述装配式楼板B板进行拼接，拼接方式是将A板的次梁I 4和B板的次梁I 4进行拼接，A板的次梁II 5和B板的次梁II 5进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接；所述装配式楼板B板与所述装配式楼板C板进行拼接，拼接方式是将B板的次梁III 2和C板的次梁III 2进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接；
[0044]如图10所示，本发明提出的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系中所述的次梁1、次梁II和次梁III是装配式波纹腹板咬合钢梁，其是由两个波纹槽钢梁通过螺栓装配而成；所述波纹槽钢梁，其断面口型由上、下翼缘18和腹板19组成，其特征在于，上、下翼缘18平行，腹板19垂直位于上、下翼缘18之间；所述腹板19的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为梯形波纹曲线。所述上、下翼缘18为钢板，钢板中与腹板19平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板18的波纹断面形状相同，腹板19放置于上、下翼缘18的波纹曲线边处，腹板19的波纹断面与上、下翼缘18的波纹曲线边吻合相连，腹板19与上、下翼缘18之间分别为单面角焊缝。
[0045]如图11所示，本发明提出的模块化的多高层装配式钢结构咬合钢梁框架偏心支撑体系中，所述所有的梁，均可采用在梁的腹板处开设洞口的蜂窝钢梁，便于各种管线穿过。
[0046]如图12-17所示，本发明提出的实现节点刚性连接的多高层装配式钢结构框架支撑体系中，所述装配式斜支撑是由悬臂杆和斜杆16组成，悬臂杆在工厂直接焊接在楼板的相应构件上，在现场施工时，将斜杆和悬臂杆通过盖板和螺栓进行装配，形成斜支撑；所述悬臂杆包括节点悬臂杆14，偏心支撑横梁悬臂杆15 ;所述节点悬臂杆14位于柱座8和梁的连接处，一面与梁的翼缘相连，另一面与柱座8的方钢管I 11，所有连接均采用焊接；所述偏心支撑横梁悬臂杆15位于梁的中部，焊接在梁的翼缘上。