豎向桁架及建築鋼結構總成的製作方法

2023-07-02 13:42:36 1

本實用新型涉及多高層鋼結構建築技術領域，尤其涉及一種豎向桁架及建築鋼結構總成

背景技術：

目前，為了實現工業化、綠色化、信息化「三位一體」協調發展策略，有力推進建築行業的轉型升級，國家出臺了一系列政策鼓勵企業和個人自主創新，推動技術進步，實現可持續發展的目標。

鋼結構建築在我國已經具備規模化發展的條件。鋼結構建築以其強烈的工業化特色、輕質高強的優勢以及裝配式施工方式，不僅可以大幅提高工程質量和安全技術標準、實現綠色施工，還可以大幅提高建築的工作性能和使用品質，增強城市的防災減災能力。

對比混凝土建築，純鋼結構具有造價高、抵抗水平位移能力低的特點，由於混凝土剪力牆有較好的受力特性，且承載力高、抗震性能好、能夠較好的抵抗水平位移，所以被廣泛應用在高層建築中。在《高層建築混凝土結構技術規程》(JGJ3-2010)以及《建築抗震設計規範》(GB5011-2010)等相關的技術標準中均給出了相關規定。

為此，不少設計單位在鋼結構建築中設置了部分現澆混凝土剪力牆；在降低了造價的同時，也提高了建築的抗側移能力，但是，不可避免地影響了建築施工速度及建築主體的綠色回收。

長期以來，剪力牆的施工一直依賴手工作業，鋼筋綁紮和模板均依賴人工操作，工業化程度較低，勞動生產效率也很低下，工人工作條件差，建築工程質量及施工安全問題時有發生，同時，手工作業過程中，能源和資源的消耗比較巨大、環境汙染嚴重；而且隨著我國人口紅利的淡出，建築行業「招工難」、「用工荒」現象已經出現，而且在不斷加劇，傳統依靠人工的生產模式已經難以為繼，必須向新型工業化道路轉軌。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型公開一種豎向桁架，以解決目前的牆體抗側力能力較差及施工效率較低的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型公開如下技術方案：

一種豎向桁架，包括豎向弦杆和斜撐杆；

所述豎向弦杆為多個，各所述豎向弦杆相平行；

所述斜撐杆的相對兩端分別與所述相鄰的兩個所述豎向弦杆相連接。

優選的，上述豎向桁架中，所述斜撐杆連接於所述豎向弦杆的端部。

優選的，上述豎向桁架中，所述斜撐杆包括第一斜撐杆和第二斜撐杆；

所述第一斜撐杆和所述第二斜撐杆交叉連接於相鄰的兩個所述豎向弦杆之間。

優選的，上述豎向桁架中，所述斜撐杆呈對稱結構，所述斜撐杆的對稱線的延伸方向與所述豎向弦杆的延伸方向相平行。

優選的，上述豎向桁架中，還包括連接於相鄰的兩個所述豎向弦杆之間的腹杆；

所述豎向弦杆被所述腹杆分割為至少兩個杆段，各所述杆段均與所述斜撐杆相連接。

優選的，上述豎向桁架中，所述斜撐杆的一端連接於所述腹杆與所述杆段的連接位置處。

優選的，上述豎向桁架還包括連接板；

所述斜撐杆的一端通過所述連接板與所述豎向弦杆連接，所述斜撐杆與所述連接板，和/或，所述豎向弦杆與所述連接板通過螺紋緊固件連接。

一種建築鋼結構總成，包括多個沿豎直方向排布的水平梁，以及多個連接於相鄰的兩個所述水平梁之間的豎向桁架，所述豎向桁架為上述任一項所述的豎向桁架。

本實用新型公開的豎向桁架具有以下有益效果：

斜撐杆可以連接於相鄰的兩個豎向弦杆之間，當豎向桁架受到外力作用時，斜撐杆可以提供更大的抗變形力，使得豎向桁架的結構強度更高。此種豎向桁架設置在橫梁之間的牆體中能提高牆體的抗側力能力，同時能提高牆體的施工效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或背景技術中的技術方案，下面將對實施例或背景技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型實施例提供的建築鋼結構總成的結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的豎向弦杆與斜撐杆的裝配示意圖；

圖3是本實用新型實施例提供的豎向桁架的結構示意圖；

圖4是本實用新型另一實施例提供的豎向桁架的結構示意圖。

附圖標記說明：

10-豎向弦杆，20-斜撐杆，200-第一斜撐杆，210-第二斜撐杆，30-腹杆，40-連接板，50-水平梁。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型中的技術方案，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本實用新型保護的範圍。

請參考圖1-4，本實用新型實施例公開一種豎向桁架。所公開的豎向桁架可應用於建築鋼結構總成中，其可豎向弦杆10和斜撐杆20。

豎向弦杆10可設置為多個，各豎向弦杆10相平行。通常，豎向桁架投入使用後，豎向弦杆10會沿著豎直方向延伸，而在非使用狀態時，豎向弦杆10的延伸方向則不作限制。各豎向弦杆10之間的間隔距離根據實際需求靈活設置即可。

斜撐杆20的相對兩端分別與相鄰的兩個豎向弦杆10相連接，具體地，斜撐杆20與豎向弦杆10的連接位置比較靈活，連接方式則可以是固定連接，也可以是活動連接。斜撐杆20可以僅與部分豎向弦杆10相連接，也就是僅在整個豎向桁架的局部設置斜撐杆20，當然，也可以在每相鄰的兩個豎向弦杆10之間均設置斜撐杆20。

由於斜撐杆20可以連接於相鄰的兩個豎向弦杆10之間，當豎向桁架受到外力作用時，斜撐杆20可以提供更大的抗變形力，使得豎向桁架的結構強度更高。尤其在豎向桁架受到側向力時，斜撐杆20可以分擔部分側向力，使得豎向桁架的抗側力能力更高，同時也可以提高豎向桁架的抗震能力。採用此種豎向桁架的牆體具有較好的抗側力性能，同時在牆體建造的過程中能提高建造速度。

本方案採用本實用新型有以下多個優點：

1、比純鋼框架結構具有更好的抗震性能，布置了豎向抗側力桁架的鋼框架具有更大的抗側剛度。

2、比混凝土剪力牆結構施工速度更快、裝配化率更高而且和鋼梁的連接也很方便，可完全與鋼框架連成一體，實現共同工作。

3、相比鋼框架-支撐體系，豎向桁架抗側力構件布置靈活、不與門洞窗洞衝突，不影響建築的功能。

4、相比鋼框架-牆板系統，重量輕，連接少，施工及安裝更加方便。

5、由於幾乎不承擔豎向荷載，僅作為抗側力構件，地震時具有更好的延性，不會產生剛度削弱。

7、提高加工效率和質量、施工速度快，省去了大量的人工、減少了資源浪費，大大提高了裝配化率。

能降低工人的勞動強度、增加裝配化率，有利於推進建築工業化發展進程。

一種實施例中，斜撐杆20可以連接於豎向弦杆10的端部，使得斜撐杆20受力後的力矩更大，進而更大程度地提升豎向桁架的結構強度。需要說明的是，此種設置可以僅應用於斜撐杆20的單端，也可以同時適用於斜撐杆20的相對兩端，以此強化前述效果。

可以理解地，在相鄰的兩個豎向桁架之間，斜撐杆20可以採用單杆結構，此時斜撐杆20對豎向桁架的結構強度的貢獻作用主要體現在單個方向上。進一步地，為了在更多方向上提升豎向桁架的強度，斜撐杆20可第一斜撐杆200和第二斜撐杆210，第一斜撐杆200和第二斜撐杆210交叉連接於相鄰的兩個豎向弦杆之間。也就是說，第一斜撐杆200和第二斜撐杆210形成X形結構。如此設置後，第一斜撐杆200可抵禦一個方向上的外力，第二斜撐杆210可以抵禦另一方向上的外力。

為了提高上市豎向桁架的穩定性，斜撐杆20可呈對稱結構，而斜撐杆20的對稱線的延伸方向則可以與豎向弦杆10的延伸方向相平行。

另一實施例中，豎向桁架還可包括連接於相鄰的兩個豎向弦杆10之間的腹杆30，豎向弦杆10可被該腹杆30分割為至少兩個杆段，各杆段均與斜撐杆20相連接。腹杆30可與豎向弦杆10垂直連接，以此加強相鄰的兩個豎向弦杆10。而此方案中，同一個豎向弦杆10與斜撐杆20的連接點有所增加，並且斜撐杆20的數量也會大幅度增加，這些因素都可以使豎向桁架的結構強度更高。

當設置上述腹杆30後，斜撐杆20可以與腹杆30不直接連接，也可以連接。本實用新型實施例優選後者，以此促使豎向桁架達到更高的結構強度。具體地，斜撐杆20的一端可以連接於腹杆30與豎向弦杆10的杆段的連接位置處。此種結構通過豎向弦杆10、斜撐杆20和腹杆30的同時連接實現前述目的。

在實際使用過程中，豎向弦杆10與斜撐杆20的連接方式比較多樣，例如通過焊接、鉚接、螺紋連接等方式將斜撐杆20直接固定於豎向弦杆10上。為了便於裝配豎向桁架，本實用新型實施例還可設置連接板40，斜撐杆20的一端通過該連接板40與豎向弦杆10連接。可選地，斜撐杆20與連接板40，和/或，豎向弦杆10與連接板40可通過螺紋緊固件連接。此處的連接板40除了可以與豎向弦杆10和斜撐杆20連接以外，還可以連接於豎向桁架以外的結構(例如建築鋼結構總成的水平梁)上，以使整個豎向桁架可以更加牢固地進行安裝。

基於本實用新型實施例公開的豎向桁架，本實用新型實施例還公開一種建築鋼結構總成，所公開的建築鋼結構總成包括多個沿豎直方向排布的水平梁50，以及多個連接於相鄰的兩個水平梁50之間的豎向桁架，該豎向桁架為上述任一實施例所述的豎向桁架。此處，豎向桁架可以支撐於相鄰的兩個水平梁50之間，進而形成結構更加穩定、強度更高的建築鋼結構總成。

在使用的過程中，操作工人可以根據建築鋼結構的抗側力剛度的要求，可以把多個豎向桁架布置在外牆、內牆內，提供抗側剛度，同時減小結構水平位移，增加結構的抗震性能。同時，本實施例公開的豎向桁架的寬度可以根據建築鋼結構的設置來布置調整，滿足設計要求而又不浪費鋼材，同時也可根據建築功能的需要變化，以適應不同的要求，避免影響建築功能。

上述豎向桁架在布置時，宜上下對齊，以便達到較好的抗側力效果，布置時可以按照「均勻對稱、剛度相近、周邊布置」的原則，且應避開門洞和窗洞，不影響建築使用功能；即在建築平面上對稱、均勻的設置，各個豎向桁架抗側剛度相近、須設置在建築平面的兩端、周邊。

本實施例提供的豎向桁架可採用在工廠加工、運輸到現場安裝而成。工廠加工宜採用機械化焊接，現場通過剪扭型高強螺栓連接，它不僅提高抗震性能，還降低了工人的勞動強度，提高了加工效率和施工質量。另外，本方案中的桁架寬度可結合層高、受力條件、施工條件、運輸條件、安裝條件等因素進行設計，不僅極大限度地保證了構件質量及施工安全，還節省了成本和工期。

本文中，各個優選方案僅僅重點描述的是與其它方案的不同，各個優選方案只要不衝突，都可以任意組合，組合後所形成的實施例也在本說明書所公開的範疇之內，考慮到文本簡潔，本文就不再對組合所形成的實施例進行單獨描述。

以上所述僅是本實用新型的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。