CN111075019A - 一种装配式钢结构集成绿色建筑及其设计安装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢结构框架的技术领域，尤其是涉及一种装配式钢结构集成绿色建筑的设计安装工艺，包括连接座和立柱，连接座包括一体成型的圆盘和圆管，圆管供立柱插入，圆盘背对圆管的表面与圆管的中轴线垂直，圆盘背对圆管的表面与圆管内部相通，所述圆盘背对圆管的表面上围绕圆管均匀设有至少三处通槽，通槽一端通至圆盘的弧形侧面上、另一端通至圆管内壁，通槽内插有矫正块，矫正块朝向圆管的表面与通槽的槽底滑动配合，矫正块朝向圆管的表面为斜面，斜面距离圆盘圆心越近处位置越低。本发明通过矫正块垫高立柱端面的局部位置、通过一圈紧定螺钉抵紧立柱侧面、通过一圈圆柱检验体夹紧立柱，达到了使立柱竖直的效果。

Description

一种装配式钢结构集成绿色建筑及其设计安装工艺

技术领域

本发明涉及钢结构框架的技术领域，尤其是涉及一种装配式钢结构集成绿色建筑及其设计安装工艺。

背景技术

与混凝土结构相比，钢结构体系构件可标准化生产、施工周期短、质量易控制、材料可回收，是一种优良的结构体系。钢结构建筑通常由型钢和钢板制成的梁、柱、桁架等构件构成承重结构，其与屋面、楼面和墙面等围护结构，共同组成整栋的建筑物。钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言，用钢板或型钢替代了钢筋混凝土，强度更高，抗震性更好。并且由于构件可以工厂化制作，现场安装，因而大大减少工期；由于钢材的可重复利用，可以大大减少建筑垃圾，更加绿色环保，因而被广泛应用于工业建筑和民用建筑中。

钢结构建筑在现场组装过程中，梁和柱需要进行相互连接，梁和柱的单根重量达到0.5-1吨，长度为3-12米，梁和柱的对正、焊接作业的质量主要取决于工人的工作经验，费时费力，拖延了施工工期。尤其是高空中的梁和柱的连接，作业人员需要攀登到高处进行拼对和焊接，梁和柱的焊接出现错位后，不容易进行改正，严重影响了建筑的质量。

公开号为CN109779015A的发明专利提出了一种装配式钢结构集成绿色建筑，通过在连接座的上、下两头安装立柱的形式叠高立柱，再于四个相邻的连接座围成的区域内安装楼板组件，存在的缺点是：由于立柱在生产制造时存在尺寸公差，立柱与连接座现场安装时又存在孔与轴之间的配合公差，而一栋高楼由成百上千根立柱连接而成，越高处的立柱安装进连接座后偏离竖直位置的角度越大，严重影响了建筑质量。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种装配式钢结构集成绿色建筑及其设计安装工艺，解决了大量立柱叠加后偏离竖直位置的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种装配式钢结构集成绿色建筑，包括连接座和立柱，连接座包括一体成型的圆盘和圆管，圆管供立柱插入，圆盘背对圆管的表面与圆管的中轴线垂直，圆盘背对圆管的表面与圆管内部相通，所述圆盘背对圆管的表面上围绕圆管均匀设有至少三处通槽，通槽一端通至圆盘的弧形侧面上、另一端通至圆管内壁，通槽内插有矫正块，矫正块朝向圆管的表面与通槽的槽底滑动配合，矫正块朝向圆管的表面为斜面，斜面距离圆盘圆心越近处离圆盘背对圆管的表面越近，圆盘的弧形侧面上固定有螺母，螺母内螺接螺柱，螺柱与矫正块抵接；

立柱外壁上成型有环形板，环形板的弧形侧面与立柱的中轴线平行，圆盘成型圆管的表面上围绕圆管均匀成型有至少三根圆柱检验体，圆柱检验体的中轴线与圆管的中轴线平行，圆柱检验体的侧面用于与环形板的弧形侧面相切，圆柱检验体上设有两个用于夹紧环形板的夹紧件，圆管侧面均匀地螺接一圈紧定螺钉，紧定螺钉抵于圆管内的立柱侧面。

通过采用上述技术方案，安装立柱时，先利用一圈圆柱检验体夹住环形板使立柱保持竖直状；然后拧紧圆管上的一圈紧定螺钉，拧紧定螺钉的过程中保证所有圆柱检验体的侧面保持与环形板的弧形侧面相切；接着拧所有螺母内的螺柱，将所有矫正块向圆盘圆心处推（使立柱端部与矫正块上的斜面接触），直至推不动矫正块为止，推矫正块时也要保证所有圆柱检验体的侧面保持与环形板的弧形侧面相切；最后用圆柱检验体上的夹紧件夹紧环形板。以上操作后，立柱即竖直地安装于连接座内。

优选的，还包括保持架，保持架包括若干根连接杆和若干个套环，套环的内径与圆柱检验体的外径配合，每根连接杆的两端均固定一个套环，套环用于套于圆柱检验体顶部。

通过采用上述技术方案，保持架一方面用于检验所有圆柱检验体的中轴线是否互相平行，防止部分圆柱检验体在仓储或运输过程中变形，导致部分圆柱检验体的侧面不能与环形板的弧形侧面相切，而无法使立柱在固定前保持竖直状态；另一方面，立柱固定后，保持架能够防止圆柱检验体受力变形，从而使所有圆柱检验体继续夹紧立柱，使立柱稳定地保持竖直状态。

优选的，所述连接座包括两个圆盘和两根圆管，两个圆盘位于两根圆管之间，两个圆盘的相对表面上均设有通槽。

通过采用上述技术方案，由于两个圆盘和两根圆管一体成型，生产时可保证两个圆盘的上、下表面均互相平行，也可保证两个圆管的中轴线均垂直于圆盘的上、下表面，相比于背景技术中一个连接座只包含一个圆盘和一根圆管的方案，消除了两个连接座现场装配时的安装公差。

优选的，两个圆盘之间围绕圆管均匀成型有至少三块竖板，相邻竖板与两个圆盘的相对表面围成插槽，插槽用于插楼板组件的一角。

通过采用上述技术方案，实现了楼板组件与连接座的连接。

优选的，所述楼板组件包括楼板本体，以及围绕楼板本体设置的楼板边框，楼板边框包括若干根直钢杆，直钢杆的上、下表面分别与两个圆盘的相对表面相贴，直钢杆的两端均设有供竖板配合插入的竖槽，直钢杆与竖板通过螺栓紧固连接，螺栓贯穿直钢杆和竖板。

通过采用上述技术方案，利用连接座实现了对楼板边框的定位。

优选的，所述直钢杆的上、下表面均沿其长度方向均匀设有若干限位槽，限位槽通至直钢杆宽度方向的两端，每个限位槽内均设有两块限位块，两块限位块能够受限位槽导向地沿直钢杆的宽度方向移动，两块限位块相对的表面上均设有盲孔，其中一块限位块的盲孔孔底固定有水平的、沿直钢杆宽度方向的导柱，导柱贯穿另一块限位块，导柱上套有弹簧，弹簧的两端分别抵于两个盲孔的孔底；限位槽的槽底固定有挡柱，与挡柱接触的限位块凸出于直钢杆的侧面，限位块抵于楼板本体的侧面。

通过采用上述技术方案，使楼板本体能够相对于楼板边框水平移动，从而抵消一部分地震横波的能量，提高了建筑的抗震能力。

优选的，所述楼板本体每条边的上、下两侧均设有长方形的钢压板，钢压板的长边沿楼板本体的对应边长设置，钢压板宽度方向的一部分覆盖楼板本体上、另一部分的宽度小于直钢杆的一半宽度且压于直钢杆上。

通过采用上述技术方案，实现了楼板本体与楼板边框的连接。

优选的，位于楼板本体同一条边处的两块钢压板通过螺栓连接，楼板本体的上、下两侧均设有圆槽，圆槽内配合设有竖直的压簧，螺栓穿过压簧，压簧一端抵于圆槽的槽底、另一端抵于钢压板上，压簧使钢压板与楼板本体之间形成间隙。

通过采用上述技术方案，使楼板本体能够相对于楼板边框竖直移动，从而抵消一部分地震纵波的能量，提高了建筑的抗震能力。

本发明的上述目的还通过以下技术方案得以实现：一种装配式钢结构集成绿色建筑的设计安装工艺，包括以下步骤：

①安装底座：将连接座与钢筋混凝土制成的地基固定连接；

②安装立柱：将立柱底端安装入连接座朝上的圆管内；

③检测立柱：若立柱的环形板能装入所有圆柱检验体的包围圈，进入步骤⑤，若不能则进入步骤④；

④调整立柱：将所有矫正块推向圆盘圆心、将所有紧定螺钉拧紧，调整立柱至竖直状态后进入步骤⑤；

⑤安装楼板组件：于与楼板组件边数相同的若干根相邻立柱之间、连接座的两层圆盘之间安装楼板组件；

⑥叠加安装连接座：将另一连接座朝下的圆管安装于立柱顶端；

⑦重复步骤②至⑥，直至达到设计的楼层高度。

通过采用上述技术方案，能够保证每一楼层的立柱均呈竖直状。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过矫正块垫高立柱端面的局部位置、通过一圈紧定螺钉抵紧立柱侧面、通过一圈圆柱检验体夹紧立柱，达到了使立柱竖直的效果；

2.通过使楼板本体能够相对于楼板边框水平移动和竖直移动，从而抵消一部分地震横波和地震纵波的能量，提高了建筑的抗震能力。

附图说明

图1是一种装配式钢结构集成绿色建筑的整体结构示意图；

图2是图1中A部放大图；

图3是连接座与两根立柱的连接示意图；

图4是矫正块的侧视图；

图5是楼板组件的局部示意图；

图6是图5隐藏钢压板后的结构示意图。

图中，1、连接座；2、立柱；3、圆盘；4、圆管；5、通槽；6、矫正块；7、斜面；8、螺母；9、螺柱；10、环形板；11、圆柱检验体；12、夹紧件；13、保持架；14、连接杆；15、套环；16、竖板；17、插槽；18、楼板组件；19、楼板本体；20、楼板边框；21、直钢杆；22、竖槽；23、限位槽；24、限位块；25、盲孔；26、导柱；27、弹簧；28、挡柱；29、钢压板；30、圆槽；31、压簧；32、紧定螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种装配式钢结构集成绿色建筑，包括连接座1、立柱2和楼板组件18。

如图2所示，连接座1由两个圆盘3与两根圆管4一体成型，两个圆盘3位于两根圆管4之间，两个圆管4均用于插立柱2。两层圆盘3之间围绕圆管4均匀地一体成型有四块竖板16，圆盘3与竖板16连接的表面与竖板16垂直。两根圆管4的中轴线共线，两个圆盘3的上、下表面均互相平行且与圆管4的中轴线垂直。两个圆盘3相对的表面，均与圆管4内部相通。

如图3所示，两个圆盘3相对的表面上均围绕圆管4均匀设置四处通槽5，通槽5一端通至圆盘3的弧形侧面上、另一端通至圆管4内壁。通槽5内配合地插有矫正块6，矫正块6朝向相邻圆管4的表面与通槽5的槽底滑动配合，矫正块6朝向相邻圆管4的表面为斜面7（见图4），斜面7距离圆盘3圆心越近处离圆盘3背对相邻圆管4的表面越近，且矫正块6背对斜面7的表面与圆盘3表面齐平。圆盘3的弧形侧面上焊接四个螺母8，螺母8内螺接螺柱9，所有螺柱9均垂直指向圆盘3的中轴线，每根螺柱9抵住一块矫正块6远离圆盘3圆心的一端。

如图3所示，圆管4的侧面上围绕其中轴线均匀地螺接四根紧定螺钉32，所有紧定螺钉32均垂直指向圆管4的中轴线，紧定螺钉32用于伸入圆管4内抵住立柱2侧壁。连接座1上连接有保持架13，保持架13由四根连接杆14与四个套环15固定连接而成，每根连接杆14的两端均固定一个套环15；圆盘3成型圆管4的表面上围绕圆管4均匀成型有四根尺寸相同的圆柱检验体11，圆柱检验体11的中轴线与圆管4的中轴线平行，保持架13上的所有套环15能够一一对应地套于所有圆柱检验体11上，且套环15内径与圆柱检验体11外径配合。立柱2外壁上成型有环形板10，环形板10的弧形侧面与立柱2的中轴线平行，当环形板10的中轴线呈竖直状插入所有圆柱检验体11的包围圈内时，所有圆柱检验体11的侧壁与环形板10的弧形侧面相切。圆柱检验体11上螺接或焊接两个夹紧件12（即螺母），用于夹紧环形板10。

如图1所示，楼板组件18包括一块楼板本体19和围绕楼板本体19边线设置的楼板边框20，楼板本体19呈矩形，楼板本体19的四角处均连接竖直的立柱2，楼板边框20由若干根直钢杆21构成，直钢杆21的上、下表面分别与两个圆盘3的相对表面相贴。直钢杆21的两端均具有竖槽22（见图6），竖槽22与竖板16插接配合，直钢杆21与竖板16通过螺栓紧固连接，螺栓贯穿直钢杆21和竖板16。相邻两块竖板16与两层圆盘3的相对表面围成插槽17（见图2），楼板本体19的一角插于插槽17内。

如图5、图6所示，直钢杆21的上、下表面均沿其长度方向均匀设有若干限位槽23，限位槽23通至直钢杆21宽度方向的两端，每个限位块24内均活动地设置两块限位块24，两块限位块24能够受限位槽23导向地沿直钢杆21的宽度方向移动。两块限位块24相对的表面上均具有盲孔25，两个盲孔25正对设置，其中一个限位孔的盲孔25孔底固定水平的、沿直钢杆21宽度方向的导柱26，导柱26贯穿另一块限位块24，导柱26外套有弹簧27，弹簧27与两个盲孔25内壁均配合，弹簧27的两端分别抵于两个盲孔25的孔底。限位槽23的槽底上垂直固定有挡柱28，挡柱28位于两个限位块24之间，与挡柱28接触的限位块24凸出于直钢杆21的侧面，限位块24抵于楼板本体19的侧面。

如图5所示，楼板本体19的每条边的上、下两侧均设有长方形的钢压板29，钢压板29的长边沿楼板本体19的对应边长设置，钢压板29宽度方向的一部分覆盖于楼板本体19上、另一部分的宽度小于直钢杆21的一半宽度且压于直钢杆21上。位于楼板本体19同一条边处的两块钢压板29通过螺栓连接，螺栓贯穿两块钢压板29和楼板本体19，螺栓上的螺帽和螺母分别沉于两块钢压板29内。

如图6所示，楼板本体19的上、下两侧均设有圆槽30，圆槽30内配合设有竖直的压簧31，螺栓穿过压簧31，压簧31一端抵于圆槽30的槽底、另一端抵于钢压板29上，压簧31使钢压板29与楼板本体19之间形成间隙。

以上所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑，其设计安装工艺流程如下：

① 安装底座：将连接座1与钢筋混凝土制成的地基固定连接；

② 安装立柱：将立柱2底端安装入连接座1朝上的圆管4内；

③ 检测立柱：若立柱2的环形板10能装入所有圆柱检验体11的包围圈，则进入步骤⑤，若不能则进入步骤④；

④ 调整立柱：将所有矫正块6推向圆盘3圆心、将所有紧定螺钉32拧紧，调整立柱2至竖直状态后进入步骤⑤；

⑤ 安装楼板组件：于与楼板组件18边数相同的若干根相邻立柱2之间、连接座1的两层圆盘3之间安装楼板组件18；

⑥ 叠加安装连接座：将另一连接座1朝下的圆管4安装于立柱2顶端；

⑦重复步骤②至⑥，直至达到设计的楼层高度。

本实施例调整立柱2至竖直状态的方法为：安装立柱2时，先利用一圈圆柱检验体11夹住环形板10使立柱2保持竖直状；然后拧紧圆管4上的一圈紧定螺钉32，拧紧定螺钉32的过程中保证所有圆柱检验体11的侧面保持与环形板10的弧形侧面相切；接着拧所有螺母8内的螺柱9，将所有矫正块6向圆盘3圆心处推（使立柱2端部与矫正块6上的斜面7接触），直至推不动矫正块6为止，推矫正块6时也要保证所有圆柱检验体11的侧面保持与环形板10的弧形侧面相切；最后用圆柱检验体11上的夹紧件12夹紧环形板10。以上操作后，立柱2即竖直地安装于连接座1内。

在限位块24的作用下，楼板本体19能够相对于楼板边框20水平移动，从而抵消一部分地震横波的能量；在压簧31的作用下，楼板本体19能够相对于楼板边框20竖直移动，从而抵消一部分地震纵波的能量，从而提高了建筑的抗震能力。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种装配式钢结构集成绿色建筑，包括连接座（1）和立柱（2），连接座（1）包括一体成型的圆盘（3）和圆管（4），圆管（4）供立柱（2）插入，圆盘（3）背对圆管（4）的表面与圆管（4）的中轴线垂直，圆盘（3）背对圆管（4）的表面与圆管（4）内部相通，其特征在于：

所述圆盘（3）背对圆管（4）的表面上围绕圆管（4）均匀设有至少三处通槽（5），通槽（5）一端通至圆盘（3）的弧形侧面上、另一端通至圆管（4）内壁，通槽（5）内插有矫正块（6），矫正块（6）朝向圆管（4）的表面与通槽（5）的槽底滑动配合，矫正块（6）朝向圆管（4）的表面为斜面（7），斜面（7）距离圆盘（3）圆心越近处离圆盘（3）背对圆管（4）的表面越近，圆盘（3）的弧形侧面上固定有螺母（8），螺母（8）内螺接螺柱（9），螺柱（9）与矫正块（6）抵接；

立柱（2）外壁上成型有环形板（10），环形板（10）的弧形侧面与立柱（2）的中轴线平行，圆盘（3）成型圆管（4）的表面上围绕圆管（4）均匀成型有至少三根圆柱检验体（11），圆柱检验体（11）的中轴线与圆管（4）的中轴线平行，圆柱检验体（11）的侧面用于与环形板（10）的弧形侧面相切，圆柱检验体（11）上设有两个用于夹紧环形板（10）的夹紧件（12），圆管（4）侧面均匀地螺接一圈紧定螺钉（32），紧定螺钉（32）抵于圆管（4）内的立柱（2）侧面。

2.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑，其特征在于：还包括保持架（13），保持架（13）包括若干根连接杆（14）和若干个套环（15），套环（15）的内径与圆柱检验体（11）的外径配合，每根连接杆（14）的两端均固定一个套环（15），套环（15）用于套于圆柱检验体（11）顶部。

3.根据权利要求1所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑，其特征在于：所述连接座（1）包括两个圆盘（3）和两根圆管（4），两个圆盘（3）位于两根圆管（4）之间，两个圆盘（3）的相对表面上均设有通槽（5）。

4.根据权利要求3所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑，其特征在于：两个圆盘（3）之间围绕圆管（4）均匀成型有至少三块竖板（16），相邻竖板（16）与两个圆盘（3）的相对表面围成插槽（17），插槽（17）用于插楼板组件（18）的一角。

5.根据权利要求4所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑，其特征在于：所述楼板组件（18）包括楼板本体（19），以及围绕楼板本体（19）设置的楼板边框（20），楼板边框（20）包括若干根直钢杆（21），直钢杆（21）的上、下表面分别与两个圆盘（3）的相对表面相贴，直钢杆（21）的两端均设有供竖板（16）配合插入的竖槽（22），直钢杆（21）与竖板（16）通过螺栓紧固连接，螺栓贯穿直钢杆（21）和竖板（16）。

6.根据权利要求5所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑，其特征在于：所述直钢杆（21）的上、下表面均沿其长度方向均匀设有若干限位槽（23），限位槽（23）通至直钢杆（21）宽度方向的两端，每个限位槽（23）内均设有两块限位块（24），两块限位块（24）能够受限位槽（23）导向地沿直钢杆（21）的宽度方向移动，两块限位块（24）相对的表面上均设有盲孔（25），其中一块限位块（24）的盲孔（25）孔底固定有水平的、沿直钢杆（21）宽度方向的导柱（26），导柱（26）贯穿另一块限位块（24），导柱（26）上套有弹簧（27），弹簧（27）的两端分别抵于两个盲孔（25）的孔底；限位槽（23）的槽底固定有挡柱（28），与挡柱（28）接触的限位块（24）凸出于直钢杆（21）的侧面，限位块（24）抵于楼板本体（19）的侧面。

7.根据权利要求6所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑，其特征在于：所述楼板本体（19）每条边的上、下两侧均设有长方形的钢压板（29），钢压板（29）的长边沿楼板本体（19）的对应边长设置，钢压板（29）宽度方向的一部分覆盖楼板本体（19）上、另一部分的宽度小于直钢杆（21）的一半宽度且压于直钢杆（21）上。

8.根据权利要求7所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑，其特征在于：位于楼板本体（19）同一条边处的两块钢压板（29）通过螺栓连接，楼板本体（19）的上、下两侧均设有圆槽（30），圆槽（30）内配合设有竖直的压簧（31），螺栓穿过压簧（31），压簧（31）一端抵于圆槽（30）的槽底、另一端抵于钢压板（29）上，压簧（31）使钢压板（29）与楼板本体（19）之间形成间隙。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的一种装配式钢结构集成绿色建筑的设计安装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

①安装底座：将连接座（1）与钢筋混凝土制成的地基固定连接；

②安装立柱：将立柱（2）底端安装入连接座（1）朝上的圆管（4）内；

③检测立柱：若立柱（2）的环形板（10）能装入所有圆柱检验体（11）的包围圈，进入步骤⑤，若不能则进入步骤④；

④调整立柱：将所有矫正块（6）推向圆盘（3）圆心、将所有紧定螺钉（32）拧紧，调整立柱（2）至竖直状态后进入步骤⑤；

⑤安装楼板组件：于与楼板组件（18）边数相同的若干根相邻立柱（2）之间、连接座（1）的两层圆盘（3）之间安装楼板组件（18）；

⑥叠加安装连接座：将另一连接座（1）朝下的圆管（4）安装于立柱（2）顶端；

⑦重复步骤②至⑥，直至达到设计的楼层高度。

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