一种装配式钢结构住宅体系的制作方法

本发明属于装配式建筑，更具体地说，涉及一种装配式钢结构住宅体系。本技术要求优先权，在先申请的申请号为：2023113971671，名称：一种装配式钢结构住宅体系，优先权日，2023年10月25日。

背景技术：

1、装配式建筑是建筑行业转型升级方向，是当前国家大力推广的新兴朝阳产业。当前，钢结构装配式建筑在装配式建筑中占比大概30％左右，其中大部分是公共建筑，住宅产品几乎可以忽略不计。按照2025年装配式建筑占新建建筑的比例达到30％的目标，钢结构装配式住宅发展前景巨大。

2、目前国内的钢结构建筑体系中，结构体系仍陷于常规的钢支撑-框架体系、钢框架-混凝土核心筒体系、钢框架-钢板剪力墙体系等，上述现有的钢结构体系存在现场焊接工作量大，不仅焊接质量难以保证，还导致装配化程度低。另外，现有的钢结构体系中，各连接节点处无法达到抗拔等强的连接效果，不符合现行规范“强节点、弱构件”的要求。

3、经检索，中国专利公开号为cn 218952584 u的申请案，公开了一种组装式钢管混凝土构件。该申请案包括外管和混凝管，所述外管的内表面固定安装有混凝管，所述混凝管的内表面固定安装有内管，所述外管的表面固定安装有安装座，所述外管的表面固定安装有插块。该申请案通过安装座、插块和插槽的相互配合，设计成组装式结构，方便现场对接，且降低了现场的焊接量。但该申请案中，内部的混凝土在竖向连接节点处，无法达到抗拔等强的连接效果，不符合现行规范“强节点、弱构件”的要求。

4、又如，中国专利公开号为cn 209603378 u的申请案，公开了一种多腔矩形钢管混凝土异形柱结构。该申请案包括装配式异形柱和h形钢梁，装配式异形柱包括上柱体和下柱体，上柱体的下端设置有凸出部，下柱体的上端设置有凹陷部，凸出部插接在凹陷部内，将上柱体和下柱体插接在一起，上柱体和下柱体的连接处焊接。上柱体和下柱体的连接处通过螺栓固定连接有节点板，节点板与上柱体和下柱体的外壁焊接。h形钢梁包括梁体，梁体的端部设置有端板，上柱体和下柱体连接后，端板通过螺栓连接在上柱体和下柱体的连接处的边部。该申请案的结构可有效减少用钢量，但该申请案在装配过程中，仍需要进行焊接操作，从而其提高装配效率。同时，该节点采用长螺栓穿过节点域内的螺孔实现稳定连接，然而其对加工精度要求非常高，现场高效连接难以实现；长螺栓与多腔钢管柱侧壁间距较小，难以保证新拌混凝土的和易性。

5、又如，经检索，中国专利公开号为cn 211396201 u的申请案，公开了一种嵌入式钢梁与预制叠合楼板的连接结构。该申请案中，包括钢梁和叠合楼板；钢梁的横截面呈工字形；叠合楼板包括预制板和现浇叠合层；在预制板上埋有钢筋桁架；钢筋桁架的下弦钢筋预埋在预制板中；钢筋桁架的上弦钢筋位于预制板的上方，且上弦钢筋的两端分别超出预制板的两侧；预制板的左右两侧分别设有连接件；连接件包括水平板和竖向板；竖向板紧贴在预制板对应一侧的侧面上，且与预制板内的下弦钢筋焊接连接；预制板两侧的连接件分别搭设在两侧钢梁的上翼缘上，通过螺栓固定。该申请案中，通过连接板搭接在钢梁上与钢梁连接，提供抗剪无需再焊接栓钉，简化了连接结构，减少了工作量。但该申请案中，预制板底板通过连接件搭接在钢梁的上翼缘，导致整体厚度较厚，同样会影响楼层层高的使用。另外，该申请案中，预制板底板之间仅通过连接件进行连接，其连接强度有待进一步提高。

6、又如，经检索，中国专利公开号为cn 209129208 u的申请案，公开了一种l形剪力墙骨架及钢节砼构l形剪力墙。该申请案的l形剪力墙骨架包括钢墙头、第一矩形钢管、第一水平向分布钢筋、第二水平向分布钢筋、第一钢边框、第二钢边框以及竖向分布钢筋。该申请案中，钢结砼构l形剪力墙在工厂中预制，首先制备l形剪力墙骨架，再对l形剪力墙骨架夹设模板且浇筑混凝土，制得钢结砼构l形剪力墙预制件。该申请案的l形剪力墙骨架及钢结砼构l形剪力墙均在工厂中完成，可减少现场湿作业且施工容易，使得工期缩短至少一半。但其抗震仍有待进一步提到。

7、总之，上述各相关文件中，虽然能够在一定程度上提高现场施工效率，但是各节点处的连接强度需进一步提高，以达到“强节点、弱构件”的要求。

技术实现思路

1、1、要解决的问题

2、针对以上现有技术中存在的至少一些问题，本发明提出一种装配式钢结构住宅体系，其目的在于解决现有的钢结构体系，现场施工效率低，且连接节点处不满足“强节点、弱构件”要求的问题。

3、2、技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、本发明的一种装配式钢结构住宅体系，包括框架部分以及剪力墙部分，所述的框架部分包括异形柱、钢梁以及楼盖，其中，

6、所述的异形柱包括钢管以及沿着该钢管周壁设置的若干t型钢；

7、所述的钢梁为h型钢梁，该钢梁与t型钢之间通过螺栓连接连接；

8、所述的楼盖为叠合楼盖，其包括预制的下盖板、现浇的上盖板以及钢筋桁架，所述下盖板在跨度方向上设有用于搭接在钢梁下翼缘上的下槽口，所述钢梁的腹板上开设有供第一搭接钢筋穿过的穿筋孔，且该第一搭接钢筋穿过对应的穿筋孔后，其两端分别搭接在钢梁两侧的下盖板上。

9、进一步地，所述的钢梁与t型钢连接节点处设有增强构件，该增强构件包括套管以及设置在该套管上的加劲肋；其中，所述的套管固定套设在钢管上，加劲肋的侧面与t型钢的腹板相连接，其端部与t型钢的翼板相连接。

10、进一步地，所述的异形柱在竖直方向上通过柱节点相连接，所述的柱节点包括环肋以及连接钢筋；

11、其中，所述的连接钢筋环形分布有多根，其一端位于钢管内，另一端延伸出钢管外，用于连接另一钢管；

12、所述的环肋设置于钢管内壁上，待浇筑完成后，钢管混凝土承受拉力作用时，环肋对连接钢筋起到锚固作用；

13、上下异形柱的t型钢之间拼接盖板相连接。

14、进一步地，所述下盖板在宽度方向设有上槽口，两块下盖板的上槽口拼接为一凹槽；所述的凹槽内设有连接构件，该连接构件通过现浇混凝土将两块下盖板在宽度方向进行拼接。

15、进一步地，所述的连接构件包括弯筋和钢筋骨架；其中，所述的上槽口为l型槽，所述的弯筋位于各自的l型槽内，且该弯筋由板底钢筋在预制时弯起形成；所述的钢筋骨架位于拼接后的凹槽内。

16、进一步地，所述的连接构件包括弯筋和钢筋骨架；其中，所述的上槽口为l型槽，所述的弯筋位于各自的l型槽内，且该弯筋由板底钢筋在预制时弯起形成；所述的钢筋骨架位于拼接后的凹槽内。

17、进一步地，所述的剪力墙部分为π型钢边框约束密肋剪力墙，其包括墙体以及设置该墙体两侧的分离组合构件，该分离组合构件包括相对设置的两个钢构件，两个钢构件之间通过连接箍筋连接，其中一个钢构件预埋在墙体的边缘处，且两个钢构件间形成一浇筑空间，通过向该浇筑空间浇混凝土，使其形成一整体构件；其中，所述的钢构件为π型钢，两个π型钢的翼缘相对设置，且π型钢的翼缘上开设有供连接箍筋穿过的穿筋孔。

18、进一步地，所述钢构件远离墙体的一端设有外伸钢梁，该外伸钢梁通过拼接盖板与钢梁相连接；

19、所述的墙体在竖向方向上，上下墙体的分离组合构件通过拼接盖板进行连接，上下墙体的钢筋混凝土密肋通过上下侧外伸钢筋进行搭接。

20、进一步地，所述的墙体为密肋墙，该密肋墙的密肋空隙中设置自复位耗能支撑，所述的自复位耗能支撑包括两个支撑管，该支撑管的一端设有连接端板，另一端设有型钢连接件，两个型钢连接件的翼缘之间通过连接盖板相连接，且两个型钢连接件之间设有弹性复位件。

21、进一步地，所述的型钢连接件为π型钢，该π型钢的翼缘上开设有连接槽孔；所述的弹性复位件为自复位弹簧，且该自复位弹簧设置在π型钢的两翼缘之间。

22、进一步地，所述的剪力墙部分为组合h型钢边框约束剪力墙，其包括墙体以及设置在墙体两侧的钢构件，所述的钢构件为t型钢；相邻墙体上的t型钢的翼缘对齐后通过拼接盖板进行拼接安装，并后浇混凝土，完成墙体水平方向的连接；

23、进一步地，所述的墙体内预埋波纹管，且该波纹管内设有特制钢筋骨架，通过向波纹管内后浇混凝土，完成上下墙体之间的连接；其中，所述的特制钢筋骨架包括箍筋和纵向钢筋，且箍筋外侧设有连接增强件。

24、进一步地，所述的剪力墙部分为π-o异形柱边框约束混凝土剪力墙，其包括墙体以及分别设置在墙体两侧的钢管混凝土柱和钢构件，其中，所述的钢构件为π型钢，所述的钢管混凝土柱上设有第一连接钢板，该第一连接钢板与π型钢之间通过连接箍筋相连接。

25、进一步地，所述的墙体在水平方向上通过水平连接节点相连接，所述的水平连接节点包括设置在π型钢上的l型钢，相连墙体上的两个l型钢呈中心对称设置，且在两个l型钢的连接处设有弹性垫块，并后浇混凝土。

26、进一步地，所述的墙体在水平方向上通过水平连接节点相连接，所述的水平连接节点包括设置于一侧墙体的π型钢上的第二连接钢板，以及设置于另一侧墙体的π型钢上的第三连接钢板，该第二连接钢板和第三连接钢板错位且重叠分布，两者间通过螺栓连接，并后浇混凝土。

27、进一步地，所述的钢管混凝土柱包括钢管、设置在钢管内的混凝土，所述的混凝土离心成型混凝土以及设置在离心成型混凝土内的核心混凝土；其中，所述的离心成型混凝土为工厂预制，核心混凝土为现场浇筑形成。

28、3、有益效果

29、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

30、(1)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，所提出的t-o组合异形柱截面形式，可实现柱受压和受弯在组合截面上的相对分离，组合截面中的圆钢管混凝土部分轴向刚度较大，外围的t型钢大幅增大了组合截面的高度，因而较好的受弯承载力和刚度；同时，利用外侧t型钢的特性，使得钢梁与异形柱之间可采用全螺栓的连接形式，从而解决了传统钢节点预制或现场焊接时，焊接工艺复杂、内应力较大，影响节点性能且装配效率较低的问题；另外，通过下盖板上的下槽口将下盖板搭接在h型钢梁的下翼缘上，可有效减小了整体楼盖厚度；再加上第一搭接钢筋的设置，既可有效传递楼板的正常使用荷载，避免形成单跨板，有效减少跨中挠度；还可避免叠合楼下盖板连接处的开裂。

31、(2)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，所述下盖板在宽度方向设有上槽口，两块下盖板的上槽口拼接为一凹槽；所述的凹槽内设有连接构件，该连接构件通过现浇混凝土将两块下盖板在宽度方向进行拼接。本发明采用预设连接构件的连接方法，不仅保证了连接处的抗裂性与受力性能；另外，和传统装配式叠合楼板连接处的施工需要拉缝，拉缝处胡子筋密集，搭接施工困难相比，本发明的连接方式更加简单，施工更加方便。

32、(3)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，在梁柱节点处，通过增强构件的设置，优化了荷载传递路径，使得力可以直接从加劲肋传递至套管上，再通过套管对核心钢管混凝土节点部分传递荷载，可有效避免混凝土外侧钢管直接受到法向荷载，从而大大提高节点域的刚度与强度，保证了安全性。

33、(4)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，通过在异形柱的钢管内设有环肋和连接钢筋，且可以在工厂进行预制；相比于传统的连接节点，全面避免了现场的焊接作业，提高了装配的效率；同时，待浇筑并养护完成后，当钢管混凝土承受拉力作用时，环肋对连接钢筋起到锚固作用，从而可保证该连接节点处的连接强度；对于异形柱外侧的t型钢间的连接，可利用高强螺栓以及拼接盖板，以全螺栓连接方式予以连接；同样无需现场焊接，可提高装配效率。另外，t型钢间的连接不仅在强度上保证了对接等强，还起到了帮助核心钢管混凝土进行施工定位的作用。

34、(5)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，采用π型钢边框约束密肋剪力墙结构，通过在墙体的两侧设置分离组合构件，该分离组合构件与墙体共同形成边框约束剪力墙，该框约束剪力墙可完全在工厂预制，现场湿作业少；同时，采用分离组合构件对剪力墙提供约束，增加墙体整体耗能能力，使其可应用于高层结构中；所述的钢构件为π型钢，使得剪力墙两侧均为型钢部件，可在该π型钢上预设外伸钢梁并设置螺孔，然后通过拼接盖板与钢连梁连接，使得剪力墙与连梁的连接操作方便、快捷，降低了施工难度。

35、(6)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，通过密肋墙内部设置的自复位耗能支撑，在正常使用阶段可增强剪力墙侧向刚度、提高自振频率，减小风振响应；在罕遇地震作用下，显著提高墙体耗能能力，并在强震结束后使其具备一定的复位能力，避免因变形过大导致竖向承重构件的二阶效应较大，引发结构倒塌。同时，通过自复位耗能支撑的设置，降低了墙体厚度，解决了部分高层建筑剪力墙过厚引起的户内空间不足的问题。

36、(7)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，采用组合h型钢边框约束密肋剪力墙，通过在墙体端部埋置带槽孔的t型钢，随后在现场进行拼接安装并后浇混凝土，可在密肋剪力墙间节点处形成组合h型钢混凝土构件，使得该节点在具有较高的刚度以及耗能能力，还可有效减少现场湿作业，实现现场高效安装。同时，通过槽孔滑移节点以摩擦耗能，可进一步提高节点处的耗能性能。另外，在竖向连接节点形式上，通过在密肋墙各肋中部预埋波纹管，随后在现场插入特制的钢筋笼并后浇混凝土，可在剪力墙节点及墙体中形成波纹管钢筋混凝土叠合柱构件，通过波纹管及外侧钢筋混凝土提供侧向约束，提高了竖向拼接节点处的力学性能，使剪力墙竖向拼接节点及墙体本身具有较好的耗能能力。

37、(8)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，通过在密肋墙底部预埋连接型钢，并在基础承台处埋置地脚螺栓，现场连接时将连接型钢与地脚螺栓机械连接，优化了墙角连接处的构造，将传统的钢筋绑扎搭接替换为地脚螺栓与连接型钢的机械连接，实现了密肋剪力墙与基础承台的高效现场安装；同时，通过后浇混凝土方式进一步保证了节点整体性及其强度。

38、(9)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，采用π型钢边框约束密肋剪力墙，通过在墙体的两端设置钢管混凝土柱与π型钢，可作为约束边缘构件增强了墙体的性能。同时，两者间采用连接箍筋连接形成pbl剪力键，使得二者可以共同工作，可进一步提高墙体的抗震性能，从而适用于高层建筑中。另外，通过将钢管混凝土柱与π型钢内藏于墙体中，使得柱体不外露、且占用空间小，可增加室内使用空间，增强户型布置的灵活性。

39、(10)本发明的一种装配式钢结构住宅体系，通过对钢管混凝土柱的具体结构进一步优化设计，其包括钢管、离心成型混凝土以及核心混凝土；其中，所述的钢管和离心成型混凝土在工厂预制，以形成预制空心超高强钢管混凝土构件。随后，现场浇筑核心混凝土形成超高强钢管混凝土叠合柱构件，从而提高核心混凝土材料性能，降低截面尺寸及用钢量。