CN107587603A - 装配式轻钢结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种装配式轻钢结构及其的安装方法，其中所述装配式轻钢结构包括：单孔柱、双孔柱、三孔柱、四孔柱、楼板模块；所述单孔柱为方形轻钢空心柱，所述单孔柱包括相连接的第一方形柱和单孔柱端板；所述双孔柱为矩形轻钢空心柱，所述双孔柱包括相连接的矩形柱和双孔柱端板；所述三孔柱为L形轻钢空心柱，所述三孔柱包括相连接的L形柱和三孔柱端板；所述四孔柱为方形轻钢空心柱，所述四孔柱包括相连接的第二方形柱和四孔柱端板；所述楼板模块包括：榫头和轻钢桁架梁；所述榫头分别与所述单孔柱、所述双孔柱、所述三孔柱、所述四孔柱连接。通过本发明能够提高安装速度，减少工期、降低成本。

Description

装配式轻钢结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及结构工程及建筑工业化技术领域，尤其涉及一种装配式轻钢结构及其的安装方法。

背景技术

装配式建筑是实现新型建筑工业化的必然选择，不但可以推进建筑工业化，有实现节能减排、推进绿色安全施工、提高工程质量，而且能改善人居环境、促进产业结构升级。

装配式房屋是采用工厂预制的标准化部件，进行现场安装。目前，装配式房屋的使用越来越多，然而，现有的装配式房屋大多采用钢结构框架与混凝土预制板体系或采用薄壁轻钢密肋龙骨复合结构体系，装配化程度较低，混凝土材料自重较大，轻钢密肋龙骨复合结构的作业量普遍较大，同时安装方式单一及安装过程复杂。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种装配式轻钢结构及其的安装方法，以解决现有技术存在的上述问题。

为了解决上述问题，根据本发明实施例提供一种装配式轻钢结构，其包括：单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)、楼板模块(7)；所述单孔柱(1)为方形轻钢空心柱，所述单孔柱(1)包括相连接的第一方形柱(101)和单孔柱端板(102)；所述双孔柱(2)为矩形轻钢空心柱，所述双孔柱(2)包括相连接的矩形柱(201)和双孔柱端板(202)；所述三孔柱(3)为L形轻钢空心柱，所述三孔柱(3)包括相连接的L形柱(301)和三孔柱端板(302)；所述四孔柱(4)为方形轻钢空心柱，所述四孔柱(4)包括相连接的第二方形柱(401)和四孔柱端板(402)；所述楼板模块(7)包括：榫头(5)和轻钢桁架梁(6)；所述榫头(5)分别与所述单孔柱(1)、所述双孔柱(2)、所述三孔柱(3)、所述四孔柱(4)连接。

其中，所述第一方形柱(101)为轻钢空心方形管，所述第一方形柱(101)两端的每个端部的四面具有多个预留孔；所述单孔柱端板(102)包括相连接的肋板和底钢板，所述单孔柱端板(102)承受榫头(5)的垂直下压力。

其中，所述矩形柱(201)为轻钢空心矩形管，所述矩形柱(201)两端的每个端部的四面具有多个预留孔，且矩形管的长边的中间位置开有缝；所述双孔柱端板(202)包括相连接的肋板、底钢板、一字形分隔板；其中，所述一字形分隔板将矩形柱(201)分隔成大小相同的两个方形腔；所述双孔柱端板(202)承受榫头(5)的垂直下压力。

其中，所述L形柱(301)为轻钢空心L形管，所述L形柱(301)两端的每个端部的六面具有多个预留孔，且L形管的长边及阴角位置开有缝；所述三孔柱端板(302)包括相连接的肋板、底钢板、L形分隔板；其中，所述L形分隔板将L形柱(301)分隔成大小相同的三个方形腔；所述三孔柱端板(302)承受榫头(5)的垂直下压力。

其中，所述第二方形柱(401)为轻钢空心方形管，所述第二方形柱(401)两端的每个端部的四面具有多个预留孔，且方形管的每个边的中间位置开有缝；所述四孔柱端板(402)包括相连接的肋板、底钢板、十字形分隔板；其中，所述十字形分隔板将第二方形柱(401)分隔成大小相同的四个方形腔；所述四孔柱端板(402)承受榫头(5)的垂直下压力。

其中，所述双孔柱(2)、所述三孔柱(3)、所述四孔柱(4)的尺寸为所述单孔柱(1)的尺寸的整数倍。

其中，所述单孔柱(1)的断面形状为方形、所述双孔柱(2)的断面形状为矩形、所述三孔柱(3)的断面形状为L形、所述四孔柱(4)的断面形状为方形。

其中，所述榫头(5)包括：方头(501)、连接板(502)、加劲板(503)、吊装件(504)；连接板(502)与方头(501)双面焊接；加劲板(503)与方头(501)、连接板(502)三面焊接；吊装件(504)与方头(501)双面焊接；所述轻钢桁架梁(6)包括相连接的弦杆(601)和斜腹杆(602)，弦杆(601)为带凹槽及外卷边的U型截面形式，斜腹杆(602)为C型钢；四根相互垂直的轻钢桁架梁(6)的弦杆(601)与榫头(5)的连接板(502)连接形成楼板模块(7)的外框架；所述方头(501)的四个侧面其中至少之一或全部与一个或多个连接板(502)连接，形成L型、一字型、T型或十字型连接，从而进一步与楼板模块(7)中的多个方向上的轻钢桁架梁(6)连接。

其中，所述榫头(5)与单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)和四孔柱(4)之间是上下承插的连接关系，插接柱体榫头截面外径比承接柱体截面内径小。

根据本发明实施例还提供一种装配式轻钢结构的安装方法，其包括：

步骤一、预埋基础短柱，基础短柱的形状分别与单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)相同；

步骤二、按顺序吊装底层楼板模块(7)作为底板，将楼板模块(7)下侧的四个榫头(5)中心与基础短柱中心对准，将榫头(5)插入在基础短柱中，并用拉铆钉在相应的预留孔中连接；

步骤三、将第一层的单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)分别套入底层楼板模块(7)上侧的榫头(5)中，用拉铆钉在相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接，完成一层柱的装配；

步骤四、将配套的连接件沿墙体中线分别固定在楼板模块(7)中轻钢桁架梁(6)的上、下弦杆(601)外侧面及单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)的侧边，将预制好四周带凹槽的墙板按顺序依次吊装就位并使水平侧边及下侧边凹槽卡入轻钢桁架梁(6)的连接件中，完成首层隔墙的装配；

步骤五、将楼板模块(7)连同下弦杆(601)的墙板连接件吊装就位，利用重力将楼板模块(7)下侧的四个榫头(5)分别插入单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)中，用拉铆钉在相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接；同时，下弦杆(601)的连接件卡入预制好的墙板的上侧凹槽中，完成二层楼板模块(7)的装配；

步骤六、依次重复步骤三、步骤四、步骤五的步骤，从而完成多层建筑主体结构的装配。

根据本发明的技术方案，通过将模块化、工厂化、装配化、榫卯原理的思路融入装配式轻钢结构体系的生产、施工中，实现工业流水线生产、现场快速装配，在保证施工质量的情况下，增强结构体系受力合理性、提高安装速度，减少工期、降低成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种装配式轻钢结构的示意图；

图2是根据本发明实施例的楼板模块结构示意图；

图3是根据本发明实施例的整体结构分解示意图；

图4是根据本发明实施例的楼板与柱连接方式示意图；

图5是根据本发明实施例的单孔柱与楼板连接方式分解图；

图6是根据本发明实施例的双孔柱与楼板连接方式分解图；

图7是根据本发明实施例的三孔柱与楼板连接方式分解图；

图8是根据本发明实施例的四孔柱与楼板连接方式分解图；

图9是根据本发明实施例的榫头分解图。

【符号说明】

1单孔柱 101小方形柱 102单孔柱端板，

2双孔柱 201矩形柱 202双孔柱端板，

3三孔柱 301L形柱 302三孔柱端板，

4四孔柱 401大方形柱 402四孔柱端板，

5榫头 501方头 502连接板

503加劲板 504吊装件

6轻钢桁架梁 601弦杆 602斜腹杆，

7楼板模块

8楼板与柱的连接

9拉铆钉

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。

参考图1，根据本发明实施例的装配式轻钢结构，包括：单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)、楼板模块(7)，下面结合图2至图9详细描述。

参考图2，楼板模块(7)为按建筑模数在工厂预制的楼板，楼板模块(7)包括榫头(5)和轻钢桁架梁(6)；轻钢桁架梁(6)由弦杆(601)与斜腹杆(602)通过自攻螺钉或铆钉连接，弦杆(601)为带凹槽及外卷边的U型截面形式，斜腹杆(602)为C型钢；四根相互垂直的轻钢桁架梁(6)的上、下弦杆(601)与榫头(5)的连接板(502)通过自攻螺钉或铆钉连接组成如图2所示的楼板模块(7)。

参照图3和5，所述的单孔柱(1)为工厂预制的方形轻钢空心柱，单孔柱(1)包括小方形柱(即第一方形柱)(101)、单孔柱端板(102)；小方形柱(101)为工厂按设计尺寸预制成型的空腹钢柱，壁厚为2-10mm，在上、下两端处的四面按设计冲孔；单孔柱端板(102)由四周的肋板与底钢板组成，肋板与底钢板通过满焊连接，用来承受上部榫头(5)的竖向压力；小方形柱(101)与单孔柱端板(102)通过开口焊接组成单孔柱(1)，最后经热镀锌处理。

参照图3和6，所述的双孔柱(2)为工厂预制的矩形轻钢空心柱，双孔柱(2)包括矩形柱(201)、双孔柱端板(202)；矩形柱(201)为工厂按设计尺寸预制成型的空腹钢柱，壁厚为2-10mm，在上、下两端按设计冲孔，并沿图6中位置开200-300mm长的焊接缝；双孔柱端板(202)由四周的肋板、底钢板、一字形分隔板组成，肋板、底钢板、一字形分隔板通过满焊相互连接；一字形分隔板将矩形柱(201)分隔成大小相同的两个小方形腔，矩形柱(201)与双孔柱端板(202)通过满焊及沿开缝处焊接组成双孔柱(2)，最后经热镀锌处理。

参照图3和7，所述的三孔柱(3)为工厂预制的L形轻钢空心柱，三孔柱(3)包括L形柱(301)、三孔柱端板(302)；L形柱(301)为工厂按设计尺寸预制成型的空腹钢柱，壁厚为2-10mm，在上、下两端按设计冲孔，并沿图7中位置开200-300mm长的焊接缝；三孔柱端板(302)由四周的肋板、底钢板、L形分隔板组成，肋板、底钢板、L形分隔板通过满焊相互连接；L形分隔板将L形柱(301)分隔成大小相同的三个小方形腔，L形柱(301)与三孔柱端板(302)通过满焊及沿开缝处焊接组成三孔柱(3)，最后经热镀锌处理。

参照图3和8，所述的四孔柱(4)为工厂预制的方形轻钢空心柱，四孔柱(3)包括大方形柱(401)(即第二方形柱)、四孔柱端板(402)；大方形柱(401)为工厂按设计尺寸预制成型的空腹钢柱，壁厚为2-10mm，在上、下两端按设计冲孔；，并沿图8中位置开200-300mm长的焊接缝；四孔柱端板(402)由四周的肋板、底钢板、十字形分隔板组成，肋板、底钢板、十字形分隔板通过满焊相互连接，用来承受上部榫头(5)的竖向压力；十字形分隔板将大方形柱(401)分隔成大小相同的四个小方形腔，大方形柱(401)与四孔柱端板(402)通过满焊及沿开缝处焊接组成四孔柱(4)，最后经热镀锌处理。

在本发明实施例中，所述的双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)的上下两端的构造方式与单孔柱(1)相同或基本相同，外轮廓形状与尺寸均是以单孔柱(1)为基准模块组装形成。所述双孔柱(2)、所述三孔柱(3)、所述四孔柱(4)的尺寸为所述单孔柱(1)的外径尺寸的整数倍。可以认为，双孔柱(2)是由2个单孔柱(1)组装而成，三孔柱(3)是由3个单孔柱(1)组装而成，四孔柱(4)是由4个单孔柱(1)组装而成。

并且，所述的单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)为闭口型钢，所述单孔柱(1)的断面形状为方形、所述双孔柱(2)的断面形状为矩形、所述三孔柱(3)的断面形状为L形、所述四孔柱(4)的断面形状为方形。

参照图9，所述的榫头(5)为工厂预制的连接组建，榫头(5)包括方头(501)、连接板(502)、加劲板(503)、吊装件(504)；方头(501)用其外径比单孔柱(1)的内径小1.0mm-5.0mm的方钢管通过两端缩口形成榫尖而成，壁厚为2-10mm，端部四面按设计冲孔；连接板(502)与方头(501)通过双面焊接，加劲板(503)与方头(501)、连接板(502)通过三面焊接，吊装件(504)与方头(501)通过双面焊接。

参照图3，所述的楼板与柱的连接方式(8)为榫头(5)下端的方头(501)插入下层柱上端的小方形腔中，榫头(5)上端的方头(501)插入上层柱下端的小方形腔中，并在方头(501)与柱上、下两端相应的预留孔处用拉铆钉连接。

所述的楼板与柱的连接方式(8)为榫头(5)下端的方头(501)插入下层柱上端的小方形腔中，榫头(5)上端的方头(501)插入上层柱下端的小方形腔中，并在方头(501)与柱上、下两端相应的预留孔处用拉铆钉连接；榫头(5)为全新的预制装配式梁柱节点，其方头(501)作为竖向连接短柱保证了上、下层柱间的刚性连接，其连接板(502)作为水平连接件保证了轻钢桁架梁(6)与短柱的刚性连接。

所述的榫头(5)与所述的上层或下层的单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)和四孔柱(4)之间是上下承插的连接关系，插接柱体榫头截面外径比承接柱体截面内径小1.0mm-5.0mm。

根据本发明实施例的装配式轻钢结构的安装方法，包括如下步骤，

步骤S1，按照施工设计图纸进行独立基础施工，在独立基础上预埋好可调标高及平动自由度的基础短柱，基础短柱的形状分别与单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)相同，调整所有基础短柱的顶端标高至设计标高；

步骤S2，按设计图纸中的顺序，吊装底层楼板模块(7)作为底板，吊装时，由于存在施工误差，须调整独立基础上基础短柱的水平位移，使得所有基础短柱间的中心距与设计尺寸一致，吊装过程中将楼板模块(7)下侧的四个榫头(5)中心与基础短柱中心对准，利用重力将榫头(5)插入在基础短柱中，并用拉铆钉在相应的预留孔中连接。

步骤S3，将第一层的单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)按设计编号套入底层楼板模块(7)上侧的榫头中，用拉铆钉在相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接方式(8)，完成一层柱的装配。

步骤S4，将配套的连接件沿墙体中线分别固定在楼板模块(7)中轻钢桁架梁(6)的上、下弦杆(601)外侧面及单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)的侧边，将预制好四周带凹槽的墙板按顺序依次吊装就位并使水平侧边及下侧边凹槽卡入轻钢桁架梁(6)的连接件中，完成首层隔墙的装配；

步骤S5，将楼板模块(7)连同下弦杆(601)的连接件吊装就位，利用重力将楼板模块(7)下侧的四个榫头(5)插入单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)中，用拉铆钉在相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接方式(8)，同时，下弦杆(601)的连接件卡入预制好的墙板的上侧凹槽中，完成二层楼板模块(7)的装配。

步骤S6，依次重复S3、S4、S5的工序，可完成多层建筑主体结构的装配；

步骤S7，安装女儿墙，然后进行屋面找坡、防水及屋面瓦铺装即可完成整体建筑的装配。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点:

1、通过柱、楼板、节点的全工厂化预制，大大提高建筑主要受力构件的预制率，从而更有利于保证建筑的结构安全和质量，减少了现场作业量，减少施工环境污染、缩短施工工期、节约成本。

2、通过采用梁柱节点在工厂植入楼板模块中优化轻钢框架式结构体系的方法，使结构受理更合理，同时极大提高了建筑部品的预制整体性和工业化水平，减少了建筑材料消耗及施工现场作业量，真正实现了快速化绿色施工。

3、通过引入木结构中节点的榫卯原理优化改进梁柱节点成榫卯插接节点，大大减少了节点处的施工现场作业量，相对于传统钢结构提高了装配化程度。

4、节点处采用拉铆钉连接代替传统钢结构中的自攻螺钉或螺栓连接或焊接，大大提高了节点的连接效率及强度。

5、工厂预制构件选择更加绿色、低碳、环保、节能的材料。

6、建筑整体坚固耐用、保温隔热，而且质量轻、节能环保，适合各种房屋建筑，适用性强，将带来良好的经济效益和社会效益。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式轻钢结构，其特征在于，包括：单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)、楼板模块(7)；

所述单孔柱(1)为方形轻钢空心柱，所述单孔柱(1)包括相连接的第一方形柱(101)和单孔柱端板(102)；

所述双孔柱(2)为矩形轻钢空心柱，所述双孔柱(2)包括相连接的矩形柱(201)和双孔柱端板(202)；

所述三孔柱(3)为L形轻钢空心柱，所述三孔柱(3)包括相连接的L形柱(301)和三孔柱端板(302)；

所述四孔柱(4)为方形轻钢空心柱，所述四孔柱(4)包括相连接的第二方形柱(401)和四孔柱端板(402)；

所述楼板模块(7)包括：榫头(5)和轻钢桁架梁(6)；所述榫头(5)分别与所述单孔柱(1)、所述双孔柱(2)、所述三孔柱(3)、所述四孔柱(4)连接。

2.根据权利要求1所述的装配式轻钢结构，其特征在于，

所述第一方形柱(101)为轻钢空心方形管，所述第一方形柱(101)两端的每个端部的四面具有多个预留孔；

所述单孔柱端板(102)包括相连接的肋板和底钢板，所述单孔柱端板(102)承受榫头(5)的垂直下压力。

3.根据权利要求1所述的装配式轻钢结构，其特征在于，

所述矩形柱(201)为轻钢空心矩形管，所述矩形柱(201)两端的每个端部的四面具有多个预留孔，且矩形管的长边的中间位置开有缝；

所述双孔柱端板(202)包括相连接的肋板、底钢板、一字形分隔板；其中，所述一字形分隔板将矩形柱(201)分隔成大小相同的两个方形腔；所述双孔柱端板(202)承受榫头(5)的垂直下压力。

4.根据权利要求1所述的装配式轻钢结构，其特征在于，

所述L形柱(301)为轻钢空心L形管，所述L形柱(301)两端的每个端部的六面具有多个预留孔，且L形管的长边及阴角位置开有缝；

所述三孔柱端板(302)包括相连接的肋板、底钢板、L形分隔板；其中，所述L形分隔板将L形柱(301)分隔成大小相同的三个方形腔；所述三孔柱端板(302)承受榫头(5)的垂直下压力。

5.根据权利要求1所述的装配式轻钢结构，其特征在于，

所述第二方形柱(401)为轻钢空心方形管，所述第二方形柱(401)两端的每个端部的四面具有多个预留孔，且方形管的每个边的中间位置开有缝；

所述四孔柱端板(402)包括相连接的肋板、底钢板、十字形分隔板；其中，所述十字形分隔板将第二方形柱(401)分隔成大小相同的四个方形腔；所述四孔柱端板(402)承受榫头(5)的垂直下压力。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的装配式轻钢结构，其特征在于，所述双孔柱(2)、所述三孔柱(3)、所述四孔柱(4)的尺寸为所述单孔柱(1)的尺寸的整数倍。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的装配式轻钢结构，其特征在于，所述单孔柱(1)的断面形状为方形、所述双孔柱(2)的断面形状为矩形、所述三孔柱(3)的断面形状为L形、所述四孔柱(4)的断面形状为方形。

8.根据权利要求1所述的装配式轻钢结构，其特征在于，

所述榫头(5)包括：方头(501)、连接板(502)、加劲板(503)、吊装件(504)；连接板(502)与方头(501)双面焊接；加劲板(503)与方头(501)、连接板(502)三面焊接；吊装件(504)与方头(501)双面焊接；

所述轻钢桁架梁(6)包括相连接的弦杆(601)和斜腹杆(602)，弦杆(601)为带凹槽及外卷边的U型截面，斜腹杆(602)为C型钢；四根相互垂直的轻钢桁架梁(6)的弦杆(601)与榫头(5)的连接板(502)连接形成楼板模块(7)的外框架；

所述方头(501)的四个侧面其中至少之一或全部与一个或多个连接板(502)连接，形成L型、一字型、T型或十字型连接，从而进一步与楼板模块(7)中的多个方向上的轻钢桁架梁(6)连接。

9.根据权利要求1所述的装配式轻钢结构，其特征在于，

所述榫头(5)与单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)和四孔柱(4)之间是上下承插的连接关系，插接柱体榫头截面外径比承接柱体截面内径小。

10.一种装配式轻钢结构的安装方法，其特征在于，包括：

步骤一、预埋基础短柱，基础短柱的形状分别与单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)相同；

步骤二、按顺序吊装底层楼板模块(7)作为底板，将楼板模块(7)下侧的四个榫头(5)中心与基础短柱中心对准，将榫头(5)插入在基础短柱中，并用拉铆钉在相应的预留孔中连接；

步骤三、将第一层的单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)分别套入底层楼板模块(7)上侧的榫头(5)中，用拉铆钉在相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接，完成一层柱的装配；

步骤四、将配套的连接件沿墙体中线分别固定在楼板模块(7)中轻钢桁架梁(6)的上、下弦杆(601)外侧面及单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)的侧边，将预制好四周带凹槽的墙板按顺序依次吊装就位并使水平侧边及下侧边凹槽卡入轻钢桁架梁(6)的连接件中，完成首层隔墙的装配；

步骤五、将楼板模块(7)连同下弦杆(601)的墙板连接件吊装就位，利用重力将楼板模块(7)下侧的四个榫头(5)分别插入单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)中，用拉铆钉在相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接；同时，下弦杆(601)的连接件卡入预制好的墙板的上侧凹槽中，完成二层楼板模块(7)的装配；

步骤六、依次重复步骤三、步骤四、步骤五的步骤，从而完成多层建筑主体结构的装配。