冷弯薄壁型钢房屋层间加强部件制造技术

一种冷弯薄壁型钢房屋层间加强部件，其特征在于该加强部件为桁架式构造：包括投影为矩形布置的四根直立的钢套管（4），固定于钢套管（4）两端并与钢套管（4）同轴的空心支座（5），相邻空心支座（5）之间焊接有水平横向钢筋（6）或者水平纵向钢筋（7），在水平横向钢筋（6）与钢套管（4）构成的前后两侧壁的四个角的空心支座（5）上，均沿对角线方向焊接有长度相等的斜向钢筋（1），每根斜向钢筋（1）的远端焊接在一个开孔钢板（2）上。钢套管（4）上，相间焊接有加强箍（3）。该加强部件适用于多层房屋梁柱结构的冷弯薄壁型钢房屋，传力路径直接可靠，能明显提高结构整体抗侧能力和承受竖向荷载作用的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷弯薄壁型钢房屋层间桁架式加强部件，尤其适用于安装在低层及多层分层装配式冷弯薄壁型钢结构房屋中，属于建筑工程

技术介绍
冷弯薄壁型钢房屋所采用的主要建造材料可回收再利用率高达90%以上，其承重的组合墙体通常由冷弯薄壁型钢墙架柱、内填保温棉和外覆石膏板等构成，易于实现资源循环再利用；墙板具有良好的保温隔热性能，降低使用过程中的能量消耗，符合国家绿色环保要求；结构轻质高强自重仅为混凝土框架结构的1/4-1/3，其结构、基础材料均大大减少，地震作用也大为降低；墙架柱主要部件在工厂加工好后运到现场进行装配。鉴于冷弯薄壁型钢房屋绿色生态的特性及易于实现建筑工业化的优势，近年来我国开始大量引进该体系的住宅建筑，尤其汶川震后修建的低层房屋较多。业内人士对组合墙体在单向及往复荷载作用下抗剪性能进行了大量的试验研究及有限元分析，得到了该墙体具有较好承载性能，破坏多以墙板及自攻螺钉失效为主，内部墙架柱无破坏；国内对2-3层的整体房屋进行了足尺模型的强震下振动台试验，表明该结构体系房屋具有优秀的抗震性能，结构多以墙体面板开裂及自攻螺钉脱落为主，不会发生连续性倒塌。综合考虑施工工艺、结构受力、部品间传力、体系多杆件等特点，目前装配方法是将各楼层墙架柱在工厂装成墙段后运到现场拼装，形成了《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规范》（JGJ227-2011）推荐的楼层连接处做法，墙体所承受的水平地震作用简化在墙体顶端时，会使墙体发生转动和滑移，目前通过在每层墙段底部及墙底支座处设置抗拔锚栓方式来抵抗外加荷载作用，限于低层建筑很难满足人们对建筑多功能的要求，也很难应对我国人多地少，住房用地紧张的客观国情需要，急需将该类体系应用到多层房屋中。但将结构体系用于多层房屋时，随房屋层数增多，底下各层墙体承受压力将增大，各层由地震作用产生的剪力也将增大，因此形成的组合墙体在楼层连接处不连续做法始终是限制该体系向多高层发展的瓶颈因素，迫切需要采取加强措施，提高上下层墙段间协同工作能力。中国专利ZL201210564012.8公开了一种多层房屋冷弯薄壁型钢梁柱结构体系，包括钢筋混凝土地梁（1），钢筋混凝土地梁（1）中固定有向上直立的柱，每根柱上固定有与柱垂直的梁，每根梁相互平行，其特征在于：柱采用的是矩形钢管柱（2）；梁采用的是折弯成“L”形的冷弯薄壁C型钢梁（4）；有一根冷弯薄壁角钢（5）固定在每根矩形钢管柱（2）上方等高处，有另一根冷弯薄壁角钢（5）固定在每根矩形钢管柱（2）下方等高处，“L”形冷弯薄壁C型钢梁（4）的折弯部分嵌在空腔中，部分或全部矩形钢管柱（2）的空腔中充填有砂卵石（3）。该专利技术中，内墙架柱竖向连续，并采用双角钢进行楼层加强的做法，其传力路径直接可靠，能够提高房屋的抗侧能力，对于内墙此法使用。但是，当将其应用于外墙时，角钢的存在使得外墙墙面板难以安装，存在一定的技术缺陷，且存在大量需采用自攻螺钉连接楼层梁与墙体，墙架柱接口的拼接需现场处理，推广应用受限。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种传力路径直接可靠，能明显提高结构整体抗侧能力和承受竖向荷载作用的能力的适用于多层房屋梁柱结构的冷弯薄壁型钢房屋层间加强部件。本专利技术的具体技术方案是：一种冷弯薄壁型钢房屋层间加强部件，其特征在于该加强部件为桁架式构造：包括投影为矩形布置的四根直立的钢套管，固定于钢套管两端并与钢套管同轴的空心支座，相邻空心支座之间焊接有水平横向钢筋或者水平纵向钢筋，在水平横向钢筋与钢套管构成的前后两侧壁的四个角的空心支座上，均沿对角线方向焊接有长度相等的斜向钢筋，每根斜向钢筋的远端焊接在一个开孔钢板上。进一步的方案是：钢套管上，相间焊接有加强箍。更进一步的方案是：开孔钢板开有竖向椭圆形孔，椭圆长轴为竖向轴，短轴为横向轴，且长轴与短轴长度之比为2:1-4:1。本专利技术中：桁架为空间立体桁架，其水平横向钢筋直径可为20mm，水平纵向钢筋及斜向钢筋直径可为16mm，所有钢筋均通过焊接方式焊接在钢套管端部的空心支座上，水平横向钢筋选用较大直径，是为提高层间加强部件抗扭能力。开孔钢板强度最好为Q235B型结构钢，壁厚10mm，椭圆长轴长度20-40mm，短轴长度10mm，孔间净距离20mm为宜,钢筋与开孔钢板采用角焊缝连接，此构造能明显提高楼层连接处耗能能力，且缩短钢筋计算长度，抑制钢筋发生面外失稳。本专利技术的优点是：依托楼层连接处顶底梁间安放空间桁架加强部件，能够部分承担水平及竖向荷载作用，提高楼层连接处的薄弱部位的抗力能力；抗拔锚栓数量由设计规范《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规范》（JGJ227-2011）推荐的每个截面设置单根增加到每个截面设置两根，提高抗拔锚栓的传力能力，避免抗拔件上自攻螺钉传递竖向荷载时被剪断，且提高抗平面外失稳的能力；层间加强部件采用工厂化生产，与楼层连接处的抗拔锚栓配合使用，现场安装速度快，可将该体系应用到冷弯薄壁型钢结构房屋中，形成分层装配的易于实施建筑工业化的多层结构体系；且不改变《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规范》推荐的楼层连接处做法，规范规定的相关设计方法依然具有一定适用性，适合建筑工业化，单层墙段墙架柱可在工厂加工好后运到现场进行组装，施工速度快；加强部件采用空间桁架形式，造价低、自重轻、易于安装，不会明显增加房屋综合造价和房屋重量，适用性强。采用在楼层连接处进行层间构造加强后，传力部件增为三部分，再传给下层墙体顶梁，能明显提高结构整体抗侧能力和承受竖向荷载作用的能力。层间桁架加强部件采用工厂化生产，与楼层连接处的抗拔锚栓配合使用，不额外增加连接件，现场安装速度快，解决了该种结构体系应用到多层冷弯薄壁型钢房屋中的关键问题；不会明显增加房屋重量，也就不会增加地震作用，在静载作用下连接处于弹性状态，加强部件能提高结构的刚度，强震发生时加强部件进入弹塑性状态后，开孔钢板开始耗能，能够保护钢筋不发生过早的屈曲失效，因此抗震效果好；风载作用下，层间桁架加强部件可明显提高结构阻尼，减小结构产生的加速度；建筑物拆除后层间桁架加强部件易于拆除，其仍可继续使用，且安装在墙体平面内，不影响建筑美观。附图说明图1是层间桁架式加强部件三维示意图。图2是本专利技术中的冷弯薄壁型钢房屋墙体装配三维示意图。图3是本专利技术中的钢套管及其组件三维示意图。图4是本专利技术中的抗拔件三维示意图。图5是本专利技术中的抗拔锚栓及其组件三维示意图。图中：1-斜向钢筋，2-开孔钢板，3-加强箍，4-钢套管，5-空心支座，6-水平横向钢筋，7-水平纵向钢筋，8-下层柱，9-楼层梁，10-自攻螺钉，11-顶梁，12-加劲件，13-抗拔件，14-抗拔锚栓，15-螺栓孔，16-垫片，17-底梁，18-上层柱，19-螺母。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述。如图1，一种冷弯薄壁型钢房屋层间加强部件，其特征在于该加强部件为桁架式构造：包括投影为矩形布置的四根直立的钢套管4，固定于钢套管4两端并与钢套管4同轴的空心支座5，相邻空心支座5之间焊接有水平横向钢筋6或者水平纵向钢筋7，在水平横向钢筋6与钢套管4构成的前后两侧壁的四个角的空心支座5上，均沿对角线方向焊接有长度相等的斜向钢筋1，每根斜向钢筋1的远端焊接在一个开孔钢板2上。钢套管4上，相间焊接有加强箍3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷弯薄壁型钢房屋层间加强部件，其特征在于该加强部件为桁架式构造：包括投影为矩形布置的四根直立的钢套管（4），固定于钢套管（4）两端并与钢套管（4）同轴的空心支座（5），相邻空心支座（5）之间焊接有水平横向钢筋（6）或者水平纵向钢筋（7），在水平横向钢筋（6）与钢套管（4）构成的前后两侧壁的四个角的空心支座（5）上，均沿对角线方向焊接有长度相等的斜向钢筋（1），每根斜向钢筋（1）的远端焊接在一个开孔钢板（2）上。

【技术特征摘要】
1.一种冷弯薄壁型钢房屋层间加强部件，其特征在于该加强部件为桁架式构造：包括投影为矩形布置的四根直立的钢套管（4），固定于钢套管（4）两端并与钢套管（4）同轴的空心支座（5），相邻空心支座（5）之间焊接有水平横向钢筋（6）或者水平纵向钢筋（7），在水平横向钢筋（6）与钢套管（4）构成的前后两侧壁的四个角的空心支座（5）上，均沿对角线方向焊接有长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚云朋，姚勇，陈俊颖，甘璐，古松，陈晓强，刘欣，张兆强，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51