[发明专利]应用预应力咬合拼接的装配式钢结构偏心支撑体系

摘要

本发明涉及一种应用预应力咬合拼接的装配式钢结构偏心支撑体系，属于结构工程技术领域。所述结构体系是由预应力索、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；所述装配式楼板可拼接成需要规模。装配式楼板采用波纹腹板槽钢梁，相邻楼板拼接处的两个波纹槽钢梁的腹板咬合对接，通过螺栓进行装配连接，装配后呈咬合状，有效地提高装配式钢梁的抗剪承载能力。预应力索的引入，在保证装配式钢梁承载能力的前提下，有效地减轻装配式钢梁的自重，提高装配式钢梁的跨度。本发明的钢结构体系实现了工厂化生产，现场快速装配。

主权项

应用预应力咬合拼接的装配式钢结构偏心支撑体系，其特征在于，所述应用预应力咬合拼接的装配式钢结构偏心支撑体系由预应力索、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；所述装配式楼板由A板，B板和C板3种装配式楼板拼接而成；所述A板主要由短主梁Ⅰ（1）、长主梁Ⅰ（2）、边次梁（3）、中部次梁（4）、连接板I（5）、楼板（6）、柱座Ⅰ（7）、柱座Ⅱ（8）、连接板Ⅳ（25）和连接板Ⅴ（26）构成；所述A板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和栓钉连接将各个构件拼装成所述装配式楼板A；短主梁Ⅰ（1）和边次梁（3）垂直摆放，通过柱座Ⅰ（7）和连接板I（5）将短主梁Ⅰ（1）和边次梁（3）进行连接，柱座Ⅰ（7）的上下法兰板Ⅰ（14）分别与短主梁Ⅰ（1）和边次梁（3）的上下翼缘齐平，所述连接板I（5）的两个侧面分别与短主梁Ⅰ（1）和边次梁（3）的翼缘相连，两块连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；两个短主梁Ⅰ（1）放置在同一条直线上，通过柱座Ⅱ（8）相连，柱座Ⅱ（8）的上下法兰板Ⅰ（14）分别与两个短主梁Ⅰ（1）的上下翼缘齐平；中部次梁（4）与边次梁（3）平行，与两个短主梁Ⅰ（1）垂直，通过柱座Ⅱ（8）和连接板I（5）与两个短主梁Ⅰ（1）相连，柱座Ⅱ（8）的上下法兰板Ⅰ（14）分别与中部次梁（4）的上下翼缘齐平，所述连接板I（5）的两个侧面分别与短主梁Ⅰ（1）和中部次梁（4）的翼缘相连，两块连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；长主梁Ⅰ（2）平行于两个短主梁Ⅰ（1），垂直于两个边次梁（3）和中部次梁（4），通过连接板I（5）、连接板Ⅳ（25）和连接板Ⅴ（26）与两个边次梁（3）和中部次梁（4）进行连接；所述连接板Ⅳ（25）位于边次梁（3）的端部，连接板Ⅳ（25）的上下端与边次梁（3）的翼缘相连，一个侧边与边次梁（3）的腹板相连；所述连接板Ⅴ（26）为矩形钢板，其中一边与中部次梁（4）的腹板平行对接相连，另外三条边分别与长主梁Ⅰ（2）的翼缘和腹板相连；所述连接板I（5）的两个侧面连接长主梁Ⅰ（2）和边次梁（3）的翼缘，和连接长主梁Ⅰ（2）和中部次梁（4）的翼缘，连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；楼板（6）放置于各个梁所围成的平面上，采用栓钉将楼板（6）连接在各个梁上；所述B板主要由长主梁Ⅰ（2）、边次梁（3）、中部次梁（4）、连接板I（5）、楼板（6）、短主梁Ⅱ（11）、连接板Ⅳ（25）和连接板Ⅴ（26）构成；所述B板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和栓钉连接将各个构件拼装成所述装配式楼板B；短主梁Ⅱ（11）和边次梁（3）垂直摆放，通过连接板I（5）和连接板Ⅳ（25）将短主梁Ⅱ（11）和边次梁（3）进行连接，所述连接板Ⅳ（25）位于边次梁（3）的端部，连接板Ⅳ（25）的上下端与边次梁（3）的翼缘相连，一个侧边与边次梁（3）的腹板相连，所述连接板I（5）的两个侧面分别与短主梁Ⅱ（11）和边次梁（3）的翼缘相连，两块连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；两个短主梁Ⅱ（11）放置在同一条直线上，没有直接的连接；中部次梁（4）与边次梁（3）平行，与两个短主梁Ⅱ（11）垂直，通过连接板I（5）和连接板Ⅳ（25）与两个短主梁Ⅱ（11）相连，所述连接板Ⅳ（25）分别位于中部次梁（4）和短主梁Ⅱ（11）的端部，连接板Ⅳ（25）的上下端与梁的翼缘相连，一个侧边与梁的腹板相连；所述连接板I（5）的两个侧面分别与短主梁Ⅱ（11）和中部次梁（4）的翼缘相连，连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；长主梁Ⅰ（2）平行于两个短主梁Ⅱ（11），垂直于两个边次梁（3）和中部次梁（4），通过连接板I（5）、连接板Ⅳ（25）和连接板Ⅴ（26）与两个边次梁（3）和中部次梁（4）进行连接，所述连接板Ⅳ（25）位于边次梁（3）的端部，连接板Ⅳ（25）的上下端与边次梁（3）的翼缘相连，一个侧边与边次梁（3）的腹板相连；所述连接板Ⅴ（26）为矩形钢板，其中一边与中部次梁（4）的腹板平行对接相连，另外三条边分别与长主梁Ⅰ（2）的翼缘和腹板相连；所述连接板I（5）的两个侧面连接长主梁Ⅰ（2）和边次梁（3）的翼缘，和连接长主梁Ⅰ（2）和中部次梁（4）的翼缘，连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；楼板（6）放置于各个梁所围成的平面上，采用栓钉将楼板（6）连接在各个梁上；所述C板主要由边次梁（3）、中部次梁（4）、连接板I（5）、楼板（6）、柱座Ⅲ（9）、柱座Ⅳ（10）、短主梁Ⅱ（11）、长主梁Ⅱ（12）、连接板Ⅳ（25）和连接板Ⅴ（26）构成；所述C板的所有构件均在工厂加工制作完成，然后通过焊接和栓钉连接将各个构件拼装成所述装配式楼板C；短主梁Ⅱ（11）和边次梁（3）垂直摆放，通过柱座Ⅲ（9）和连接板I（5）将短主梁Ⅱ（11）和边次梁（3）进行连接，柱座Ⅲ（9）的上下法兰板Ⅰ（14）分别与短主梁Ⅱ（11）和边次梁（3）的上下翼缘齐平，所述连接板I（5）的两个侧面分别与短主梁Ⅱ（11）和边次梁（3）的翼缘相连，两块连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；两个短主梁Ⅱ（11）放置在同一条直线上，通过柱座Ⅳ（10）相连，柱座Ⅳ（10）的上下法兰板Ⅰ（14）分别与两个短主梁Ⅱ（11）的上下翼缘齐平；中部次梁（4）与边次梁（3）平行，与两个短主梁Ⅱ（11）垂直，通过柱座Ⅳ（10）和连接板I（5）与两个短主梁Ⅱ（11）相连，柱座Ⅳ（10）的上下法兰板Ⅰ（14）分别与中部次梁（4）的上下翼缘齐平，所述连接板I（5）的两个侧面分别与短主梁Ⅰ（1）和中部次梁（4）的翼缘相连，两块连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；长主梁Ⅱ（12）平行于两个短主梁Ⅱ（11），垂直于两个边次梁（3）和中部次梁（4），通过连接板I（5）、连接板Ⅳ（25）和连接板Ⅴ（26）与两个边次梁（3）和中部次梁（4）进行连接，所述连接板Ⅳ（25）位于边次梁（3）的端部，连接板Ⅳ（25）的上下端与边次梁（3）的翼缘相连，一个侧边与边次梁（3）的腹板相连；所述连接板Ⅴ（26）为矩形钢板，其中一边与中部次梁（4）的腹板对接相连，另外三条边分别与长主梁Ⅱ（12）的翼缘和腹板相连；所述连接板I（5）的两个侧面连接长主梁Ⅱ（12）和边次梁（3）的翼缘，和连接长主梁Ⅱ（12）和中部次梁（4）的翼缘，连接板I（5）分别连接在上翼缘和下翼缘上；楼板（6）放置于各个梁所围成的平面上，采用栓钉将楼板（6）连接在各个梁上；所述柱座包括四种形式的柱座，分别为柱座Ⅰ（7），柱座Ⅱ（8）、柱座Ⅲ（9）和柱座Ⅳ（10）；所述柱座Ⅰ（7）由柱座Ⅴ（13）和两个连接板Ⅱ（16）组成，柱座Ⅴ（13）由两个法兰板Ⅰ（14）和一个方钢管Ⅰ（15）组成，两个法兰板Ⅰ（14）分别位于方钢管Ⅰ（15）的两个端头上，所有连接均采用焊接；两个连接板Ⅱ（16）分别位于柱座Ⅴ（13）相邻的两个外侧面的中轴线上，与法兰板Ⅰ（14）和方钢管Ⅰ（15）相连；所述连接板Ⅱ（16）是一个矩形钢板，平行于法兰板Ⅰ（14）的两个面分别与上下法兰板Ⅰ（14）连接，垂直于法兰板Ⅰ（14）的两个平行的面，一个与方钢管Ⅰ（15）相连，一个与法兰板Ⅰ（14）的外边缘平齐；所述柱座Ⅱ（8）由柱座Ⅴ（13）和三个连接板Ⅱ（16）组成，三个连接板Ⅱ（16）分别位于柱座Ⅴ（13）的三个外侧面的中轴线上，与法兰板Ⅰ（14）和方钢管Ⅰ（15）相连；所述柱座Ⅲ（9）由柱座Ⅴ（13）、两个连接板Ⅱ（16）和三个连接板Ⅲ（17）组成，连接板Ⅱ（16）和接板Ⅲ（17）布置在相邻的三个外侧面上，第一个面上布置两个接板Ⅲ（17），沿面的中轴线对称布置，第二个面与第一个面相邻，第二个面上布置一个连接板Ⅲ（17）和一个连接板Ⅱ（16），在靠近第一个面的一侧布置连接板Ⅲ（17），在面的中轴线处布置连接板Ⅱ（16），第三个面与第二个面相邻，第三个面上布置一个连接板Ⅱ（16），位于面的中轴线处；所述连接板Ⅲ（17）是一个角钢或者槽钢，上下截面分别与上下法兰板Ⅰ（14）连接，外侧表面与法兰板Ⅰ（14）的外边缘平齐；所述柱座Ⅳ（10）由柱座Ⅴ（13）、三个连接板Ⅱ（16）和四个连接板Ⅲ（17）组成，连接板Ⅱ（16）和接板Ⅲ（17）分别布置在四个面上，第一个面上布置两个接板Ⅲ（17），沿面的中轴线对称布置，第二个面与第一个面相邻，第二个面上布置一个连接板Ⅲ（17）和一个连接板Ⅱ（16），在靠近第一个面的一侧布置连接板Ⅲ（17），在面的中轴线处布置连接板Ⅱ（16），第三个面与第二个面相邻，第三个面上布置一个连接板Ⅱ（16），位于面的中轴线处，第四个面与第三个面和第一个面相邻，第四个面上布置一个连接板Ⅲ（17）和一个连接板Ⅱ（16），在靠近第一个面的一侧布置连接板Ⅲ（17），在面的中轴线处布置连接板Ⅱ（16）；所述装配式法兰柱包括三种形式的装配式法兰柱，分别为法兰柱Ⅰ（20），法兰柱Ⅱ（22）和法兰柱Ⅲ（24）；所述法兰柱Ⅰ（20）由一个方钢管Ⅱ（18）和两个法兰板Ⅱ（19）组成，两个法兰板Ⅱ（19）分别位于方钢管Ⅱ（18）的两个端头上；所述法兰板Ⅱ（19）包含中部螺栓孔和相邻两边外伸部螺栓孔，中部的螺栓孔与法兰板Ⅰ（14）的螺栓孔相对应；所述法兰柱Ⅱ（22）由一个方钢管Ⅱ（18）和两个法兰板Ⅲ（21）组成，两个法兰板Ⅲ（21）分别位于方钢管Ⅱ（18）的两个端头上；所述法兰板Ⅲ（21）包含中部螺栓孔和三边外伸部螺栓孔，中部的螺栓孔与法兰板Ⅰ（14）的螺栓孔相对应；所述法兰柱Ⅲ（24）由一个方钢管Ⅱ（18）和两个法兰板Ⅳ（23）组成，两个法兰板Ⅳ（23）分别位于方钢管Ⅱ（18）的两个端头上；所述法兰板Ⅳ（23）包含中部螺栓孔和四边外伸部螺栓孔，中部的螺栓孔与法兰板Ⅰ（14）的螺栓孔相对应；所述法兰板Ⅱ（19），法兰板Ⅲ（21）和法兰板Ⅳ（23），包含中部螺栓孔和外伸部螺栓孔，中部的螺栓孔的作用是通过采用螺栓将其与柱座相连，外伸部螺栓孔的作用是通过采用螺栓将其与梁相连，使梁柱节点实现刚接的效果，同时外伸部端板也起到支撑上部楼板的作用；所述法兰柱Ⅰ（20）在拼接后的装配式楼板体系中，与柱座Ⅰ（7）和相邻的梁进行连接；所述法兰柱Ⅱ（22）在拼接后的装配式楼板体系中，与柱座Ⅱ（8）、柱座Ⅲ（9）和相邻的梁进行连接；所述法兰柱Ⅲ（24）在拼接后的装配式楼板体系中，与柱座Ⅳ（10）和相邻的梁进行连接；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，拼接位置至少为A板的长主梁Ⅰ（2）和B板的长主梁Ⅰ（2）的端部、中部以及四分之一处，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，一种拼接方式是将B板的边次梁（3）、中部次梁（4）和短主梁Ⅱ（11）与C板的柱座Ⅲ（9）、柱座Ⅳ（10）和短主梁Ⅱ（11）进行拼接，拼接位置至少为B板的边次梁（3）与C板的柱座Ⅲ（9）拼接，B板的中部次梁（4）与C板的柱座Ⅳ（10）拼接，B板的短主梁Ⅱ（11）与C板的柱座Ⅲ（9）和柱座Ⅳ（10）进行拼接，B板的短主梁Ⅱ（11）和C板的短主梁Ⅱ（11）在短主梁Ⅱ（11）的端部和中部进行拼接；所述装配式楼板B板与所述装配式楼板C板进行拼接，另一种拼接方式是将C板的长主梁Ⅱ（12）和B板的长主梁Ⅰ（2）进行拼接，拼接位置为C板的长主梁Ⅱ（12）和B板的长主梁Ⅰ（2）的端部、中部以及四分之一处；所述装配式楼板C板与所述装配式楼板A板进行拼接，拼接方式是将C板的长主梁Ⅱ（12）和A板的长主梁Ⅰ（2）进行拼接，拼接位置至少为C板的长主梁Ⅱ（12）和A板的长主梁Ⅰ（2）的端部、中部以及四分之一处；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，中部为B板和C板交替拼接单元；所述长主梁Ⅰ（2）、短主梁Ⅱ（11）、长主梁Ⅱ（12）是波纹腹板槽钢梁；两块相邻的装配式楼板的拼接处的两个波纹腹板槽钢梁的腹板咬合对接，在腹板处通过螺栓进行装配连接；所述预应力索穿过装配后的装配式楼板的波纹腹板槽钢梁的腹板和端板上的预应力索孔，经现场张拉后由锚具将其固定在波纹腹板槽钢梁的梁端板上；所述装配式支撑包括传统偏心支撑和预应力偏心支撑；所述传统偏心支撑的端部包含法兰板，通过采用螺栓将偏心支撑的端部连接与梁柱节点处，或者是梁的翼缘处，整体形成偏心支撑结构体系；所述预应力偏心支撑的两个端部是预应力索头，中间部分采用预应力索，或者是预应力钢拉杆，通过耳板与梁柱连接；所述耳板的端部包含法兰板，通过螺栓将耳板连接在梁柱节点处，或者是梁的翼缘处，预应力偏心支撑通过预应力索头与耳板相连，整体形成预应力偏心支撑结构体系。