刚性节点的工业化装配式蜂窝梁钢结构中心支撑体系的制作方法【技术领域】[0001]本发明涉及刚性节点的工业化装配式蜂窝梁钢结构中心支撑体系，属于结构工程【技术领域】。[0002]长期以来，我国的经济都是粗放式经营，依靠资源和生产资料的简单再投入来拉动经济的增长，这种经营方式只能带来短期的经济效益，却不能使国民经济持续快速的健康发展。建筑业是我国国民经济中传统的支柱性产业。但是，传统的建造方式带来了高能耗和高消耗，建筑消耗和能耗占了全国能源消耗的约30%，建筑垃圾占了城市垃圾总量的30%?40%，装修占了 6%左右，传统的建造方式给社会带来高能耗和高消耗的问题，给环境带来了巨大的压力，严重阻碍了经济的循环发展和可持续发展。工业化将大大提高建筑业的生产率，显著降低生产和使用过程中能耗和资源的浪费。正因为如此，要在施工阶段大幅度减少能源消耗，只能采取装配式施工。[0003]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。传统装配式钢结构节点处的螺栓连接也不能实现节点的刚性连接，造成体系的不足。[0004]由此可见，将传统的型钢构件用在装配式钢结构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。所以，创新出应用于装配式钢结构体系的新型受力构件势在必行。
[0005]本发明提出了一种属于结构工程【技术领域】的装配式钢结构体系。其目的在于在钢结构体系的生产和施工中，将模块化，工厂化，标准化和装配化相结合，实现工厂化生产，现场快速装配，在保证施工质量的前提下，提高施工速度，减少施工工期，降低工程造价。[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]刚性节点的工业化装配式蜂窝梁钢结构中心支撑体系，其特征在于，所述装配式体系由装配式楼板、装配式支撑和装配式法兰柱采用螺栓装配而成；所述钢结构体系的节点是在工厂焊接而成，能够实现刚性连接；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，优点在于拼接位置位于梁中弯矩和剪力相对较小的位置，与柱子拼接的节点在工厂预制完成，能够很好的满足刚性节点的要求。
[0008]所述A板由短主梁1、长主梁1、短主梁I1、次梁、加劲板、楼板、柱座和主梁端板构成；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 ;短主梁I和短主梁II垂直摆放，通过柱座和加劲板将短主梁I和短主梁II进行连接，柱座的上下法兰板分别与短主梁I和短主梁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；次梁与短主梁II平行，与两个短主梁I垂直，通过柱座和加劲板与两个短主梁I相连，柱座的上下法兰板分别与次梁的上下翼缘齐平，所述加劲板的两个侧面分别与短主梁I和次梁的翼缘相连，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；长主梁I平行于两个短主梁I，垂直于两个短主梁II和次梁，通过加劲板和主梁端板与两个短主梁II和次梁进行连接；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长主梁I和短主梁II的翼缘，和连接长主梁I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；楼板采用抗剪键连接在由短主梁1、长主梁
1、短主梁I1、次梁围成的框架上。
[0009]所述B板由长主梁1、次梁、加劲板、楼板、主梁端板、长主梁II和短主梁III构成；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。长主梁I和短主梁III垂直摆放，通过加劲板和主梁端板将两个长主梁I和两个短主梁III在梁端部进行连接，形成矩形框架；所述主梁端板位于短主梁III的端部，主梁端板的上下端与短主梁III的翼缘相连，一个侧边与短主梁III的腹板相连；所述加劲板的两个侧面分别与长主梁I和短主梁III的翼缘相连，设置的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；所述长主梁II与长主梁I平行，与短主梁III垂直放置，长主梁II位于两个长主梁I的正中间，长主梁II的两个端部分别通过加劲板连接于两个短主梁III的中部；所述加劲板的两个侧面分别与长主梁II和短主梁III的翼缘相连，设置的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；所述次梁与短主梁III平行，与长主梁I和长主梁II垂直放置，通过加劲板将次梁的梁端连接于长主梁I和长主梁II的中部，次梁与长主梁I相连一端的加劲板的两个侧面分别与次梁和长主梁I的翼缘相连，设置的两块加劲板分别连接在上翼缘和下翼缘上，次梁与长主梁II相连一端的加劲板的两个侧面分别与次梁和长主梁II的翼缘相连，设置的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；楼板采用抗剪键连接在由长主梁1、次梁、长主梁II和短主梁III围成的框架上。
[0010]所述C板由短主梁1、长主梁1、短主梁I1、次梁、加劲板、楼板、柱座和主梁端板构成；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。所述两个短主梁II放置在同一直线上，通过柱座进行连接，柱座的上下法兰板分别与短主梁II的上下翼缘齐平，作为矩形装配式楼板C板的两条对边，所有连接均为焊接；所述长主梁I与短主梁II垂直放置，作为矩形装配式楼板C板的另外两条对边，所有连接均为焊接；通过加劲板和主梁端板将C板的四条边进行连接，形成矩形框架，所述加劲板的两个侧面分别与长主梁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，所有的连接部位均为焊接；所述主梁端板位于短主梁II与长主梁I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；两个短主梁I和两个次梁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两个短主梁I和两个次梁的上下翼缘齐平，两个短主梁I在一条直线上，两个次梁在一条直线上，柱座位于C板的中心，相邻的短主梁I和次梁之间通过加劲板进行连接，所述加劲板的两个侧面分别与短主梁I和次梁的翼缘相连，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I的另一端连接在两个短主梁II中部的柱座上，柱座的上下法兰板分别与短主梁I的上下翼缘齐平，短主梁I通过加劲板和柱座与由柱座和两个短主梁II组成的C板的边相连，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，所有的连接部位均为焊接；所述次梁的另一端连接在长主梁I的中部，采用加劲板进行连接，所述加劲板的两个侧面分别与次梁和长主梁I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；楼板采用抗剪键连接在由短主梁1、长主梁1、短主梁I1、次梁围成的框架上；
[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板的长主梁I和B板的长主梁I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板的长主梁I和C板的长主梁I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，装配式楼板体系的两端为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B板单元和C板单元交替拼接。
[0013]所述装配式楼板之间的拼接采用波纹腹板钢梁。两块相邻的装配式楼板的拼接处的两个相同的波纹钢梁的腹板对接，在腹板处通过螺栓进行装配连接；所述的装配式楼板的拼接，拼接后的钢梁腹板的平面布置呈蜂窝状，有效地提高构件的稳定性和承载能力，尤其是抗扭承载力；
[0014]所述腹板的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线、梯形波纹曲线、楔形波纹曲线或正弦曲线；所述腹板上开有螺栓孔，用于连接螺栓；所述上翼缘和下翼缘为钢板，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；所述腹板放置于上翼缘和下翼缘的波纹曲线边处，腹板的波纹断面与上翼缘和下翼缘的波纹曲线边吻合相连。
[0015]所述短主梁I 1、边次梁3、中部次梁4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；所述长主梁I 2、短主梁II 11、长主梁II 12是波纹腹板钢梁。
[0016]所述装配式支撑包括传统中心支撑和预应力中心支撑；
[0017]所述装配式传统中心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，中心支撑横梁悬臂杆；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相连，所有连接均采用焊接；所述中心支撑横梁悬臂杆位于梁的中部，焊接在梁的翼缘上。
[0018]所述预应力中心支撑是由耳板和预应力斜杆组成，耳板在工厂直接焊接在楼板的相应构件上，在现场施工时，将预应力斜杆和耳板进行装配，形成预应力斜支撑；所述耳板包括节点耳板、中心支撑横梁耳板；所述节点耳板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，所有连接均采用焊接；所述中心支撑横梁耳板位于梁的中部，焊接在梁的翼缘上。
[0019]所述中心支撑是型钢支撑，或者是组合梁支撑，或者是预应力索支撑，或者是预应力拉杆支撑。
[0020]本发明可以取得如下有益效果:
[0021]本发明提出的装配式钢结构，装配后的钢梁腹板的平面布置呈蜂窝状，可以在构件的整体承载力方面获得最优结果，有效的节省刚才。与传统的装配式钢梁相比，本发明可以显著的提高钢梁的承载能力，减少用钢量，降低工程造价，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，保证施工质量。本发明的装配式钢结构体系，完全采用螺栓进行现场装配，避免了混凝土浇筑和钢材焊接造成的环境污染。可以高效的回收利用，减少了建筑垃圾，真正的实现了绿色环保的理念。



[0022]图1是本发明的装配式楼板拼接平面布置图
[0023]图2是本发明的装配式楼板A板的示意图
[0024]图3是本发明的装配式楼板A板的单元分解图
[0025]图4是本发明的装配式楼板B板的示意图
[0026]图5是本发明的装配式楼板B板的单元分解图
[0027]图6是本发明的装配式楼板C板的示意图
[0028]图7是本发明的装配式楼板C板的单元分解图
[0029]图8是本发明的装配式楼板拼接处波纹腹板梁的示意图
[0030]图9是本发明的波纹腹板梁断面波纹示意图
[0031]图10是本发明的装配式楼板拼接示意图
[0032]图11是本发明的装配式楼板柱座单元分解图
[0033]图12是本发明的装配式法兰柱单元分解图
[0034]图13是本发明的装配式楼板中的梁的开洞示意图
[0035]图14是本发明的节点悬臂杆示意图
[0036]图15是本发明的节点悬臂杆与斜杆的拼接示意图
[0037]图16是本发明的中心支撑横梁悬臂杆示意图
[0038]图17是本发明的中心支撑横梁悬臂杆与斜杆的拼接示意图
[0039]图18是本发明的中心支撑形式示意图
[0040]图19是本发明的节点耳板示意图
[0041]图20是本发明的节点耳板与预应力斜杆的拼接示意图
[0042]图21是本发明的中心支撑横梁耳板示意图
[0043]图22是本发明的中心支撑横梁耳板与预应力斜杆的拼接示意图
[0044]图23是本发明的预应力中心支撑形式示意图
[0045]图24是本发明的装配效果图
[0046]其中:I一短主梁I，2—长主梁I，3—短主梁II，4一次梁，5—加劲板，6—楼板，7一柱座，8—主梁端板，9一长主梁II, 10一短主梁III，11一法兰板，12一方钢管I , 13—法兰柱，14 一方钢管II。

[0047]下面结合附图进行详细说明:
[0048]如附图1所示，所述装配式体系由装配式楼板、装配式支撑和装配式法兰柱采用螺栓装配而成；所述装配式楼板体系的基本组成单元为A板、B板和C板，装配式楼板体系的两端为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B板单元和C板单元交替拼接。
[0049]如附图2和附图3所示，所述A板由短主梁I 1、长主梁I 2、短主梁II 3、次梁4、加劲板5、楼板6、柱座7和主梁端板8构成；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。短主梁I I和短主梁II 3垂直摆放，通过柱座7和加劲板5将短主梁I I和短主梁II 3进行连接，柱座7的上下法兰板11分别与短主梁I I和短主梁II 3的上下翼缘齐平，所述加劲板5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5分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；两个短主梁I I放置在同一条直线上，通过柱座7相连，柱座7的上下法兰板11分别与两个短主梁I I的上下翼缘齐平，所有的连接部位均采用为焊接；次梁4与短主梁II 3平行，与两个短主梁I I垂直，通过柱座7和加劲板5与两个短主梁I I相连，柱座7的上下法兰板11分别与次梁4的上下翼缘齐平，所述加劲板5的两个侧面分别与短主梁I I和次梁4的翼缘相连，两块加劲板5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；长主梁I 2平行于两个短主梁I I，垂直于两个短主梁II 3和次梁4，通过加劲板5和主梁端板8与两个短主梁II 3和次梁4进行连接；所述主梁端板8位于短主梁II 3的端部，主梁端板8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5的两个侧面连接长主梁I 2和短主梁II 3的翼缘，和连接长主梁I 2和次梁4的翼缘，加劲板5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；楼板6采用抗剪键连接在由短主梁I 1、长主梁I 2、短主梁II 3和次梁4围成的框架上。
[0050]如附图4和附图5所示，所述B板由长主梁I 2、次梁4、加劲板5、楼板6、主梁端板8、长主梁II 9和短主梁III 10构成；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。长主梁I 2和短主梁III10垂直摆放，通过加劲板5和主梁端板8将两个长主梁I 2和两个短主梁III10在梁端部进行连接，形成矩形框架；所述主梁端板8位于短主梁III10的端部，主梁端板8的上下端与短主梁III10的翼缘相连，一个侧边与短主梁III10的腹板相连；所述加劲板5的两个侧面分别与长主梁I 2和短主梁III 10的翼缘相连，设置的两块加劲板5分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；所述长主梁II 9与长主梁I 2平行，与短主梁III10垂直放置，长主梁II 9位于两个长主梁I 2的正中间，长主梁II 9的两个端部分别通过加劲板5连接于两个短主梁III 10的中部；所述加劲板5的两个侧面分别与长主梁II 9和短主梁III10的翼缘相连，设置的两块加劲板5分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；所述次梁4与短主梁III 10平行，与长主梁I 2和长主梁II 9垂直放置，通过加劲板5将次梁4的梁端连接于长主梁I 2和长主梁II 9的中部，次梁4与长主梁I 2相连一端的加劲板5的两个侧面分别与次梁4和长主梁I 2的翼缘相连，设置的两块加劲板5分别连接在上翼缘和下翼缘上，次梁4与长主梁II 9相连一端的加劲板5的两个侧面分别与次梁4和长主梁II 9的翼缘相连，设置的两块加劲板5分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；楼板6采用抗剪键连接在由长主梁I 2、次梁4、长主梁II 9和短主梁III 10围成的框架上。
[0051]如附图6和附图7所示，所述C板由短主梁I 1、长主梁I 2、短主梁II 3、次梁4、加劲板5、楼板6、柱座7和主梁端板8构成；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。所述两个短主梁II 3放置在同一直线上，通过柱座7进行连接，柱座7的上下法兰板11分别与短主梁II 3的上下翼缘齐平，作为矩形装配式楼板C板的两条对边，所有连接均为焊接；所述长主梁I 2与短主梁II 3垂直放置，作为矩形装配式楼板C板的另外两条对边，所有连接均为焊接；通过加劲板5和主梁端板8将C板的四条边进行连接，形成矩形框架，所述加劲板5的两个侧面分别与长主梁I 2和短主梁II 3的翼缘相连，两块加劲板5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8位于短主梁II 3与长主梁I 2相连接的一端，主梁端板8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；两个短主梁I I和两个次梁4的一端分别连接在柱座7的四个侧面上，柱座7的上下法兰板11分别与两个短主梁I I和两个次梁4的上下翼缘齐平，两个短主梁I I在一条直线上，两个次梁4在一条直线上，柱座7位于C板的中心，相邻的短主梁I I和次梁4之间通过加劲板5进行连接，所述加劲板5的两个侧面分别与短主梁I I和次梁4的翼缘相连，两块加劲板5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I I的另一端连接在两个短主梁II 3中部的柱座7上，柱座7的上下法兰板11分别与短主梁I I的上下翼缘齐平，短主梁I I通过加劲板5和柱座7与由柱座7和两个短主梁
II3组成的C板的边相连，所述加劲板5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5分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；所述次梁4的另一端连接在长主梁I 2的中部，采用加劲板5进行连接，所述加劲板5的两个侧面分别与次梁4和长主梁I 2的翼缘相连，两块加劲板5分别连接在上翼缘和下翼缘上，所有的连接部位均为焊接；楼板6采用抗剪键连接在由短主梁I 1、长主梁I 2、短主梁II 3、次梁4围成的框架上；
[0052]如附图8所示，本发明的装配式楼板拼接处的波纹腹板梁。
[0053]如附图9所示，本发明的波纹腹板梁多种断面波纹形式。
[0054]如附图10所示，本发明的相邻装配式楼板处的螺栓连接，所述装配式楼板之间的拼接采用波纹腹板钢梁。两块相邻的装配式楼板的拼接处的两个相同的波纹钢梁的腹板对接，在腹板处通过螺栓进行装配连接，拼接后的钢梁腹板的平面布置呈蜂窝状。
[0055]如附图11和附图12所示，所述柱座7由两个法兰板11和一个方钢管I 12组成，两个法兰板11分别位于方钢管I 12的两个端部上，所有连接均采用焊接；所述法兰柱13由一个方钢管II 14和两个法兰板11组成，两个法兰板11分别位于方钢管II 14的两个端部上，所有连接均采用焊接；所述法兰柱13与柱座7进行连接，形成钢框架结构体系，所有连接均采用螺栓连接；[0056]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板的长主梁I 2和B板的长主梁I 2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板的长主梁I 2和C板的长主梁I 2进行拼接，所有的拼接均采用螺栓进行现场拼接；
[0057]如附图13所示，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。
[0058]如附图14-23所示，所述装配式支撑包括传统中心支撑和预应力中心支撑；所述装配式传统中心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，中心支撑横梁悬臂杆；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相连，所有连接均采用焊接；所述中心支撑横梁悬臂杆位于梁的中部，焊接在梁的翼缘上。
[0059]所述预应力中心支撑是由耳板和预应力斜杆组成，耳板在工厂直接焊接在楼板的相应构件上，在现场施工时，将预应力斜杆和耳板进行装配，形成预应力斜支撑；所述耳板包括节点耳板、中心支撑横梁耳板；所述节点耳板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，所有连接均采用焊接；所述中心支撑横梁耳板位于梁的中部，焊接在梁的翼缘上。
[0060]如附图24所示，本发明的装配效果图。