專利名稱：裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法
技術領域：
本發明涉及鋼結構住宅建筑的施工方法，具體是一種裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法。
背景技術：
目前，研究和開發鋼結構住宅建筑群已成共識。小高層和H( 80m高層鋼結構住宅，已在山東濟南、遼寧鞍山、湖北武漢等城市涌現，但其結構仍然停留在鋼框架與混凝土剪力墻(茼)的框、茼混合結構體系，100多平方米戶型，其內部房間仍然停留在“有墻必有梁”的傳統作法，不能滿足“大開間靈活劃分居室”的基本要求，每一層的框架梁及其主、次梁其單根重量都在1T-2T之間，框架柱(500 X 500 X 12 X 25)自重達I. 4T/根，安裝需要重型設備的同時，其梁、柱連接均離不開焊接工序，施工現場要有嚴格防火措施。傳統的鋼結構 體系不僅用鋼量大，因構件大型化，其制作、運輸、安裝綜合單價亦高，由于建造成本較高，其售價比傳統的鋼筋混凝土框、筒結構高出15%-20%，使鋼結構住宅的優越性很難體現。
發明內容
本發明旨在解決傳統鋼框架結構存在的用鋼量大，構件大型化、建造成本較高等問題，并針對高層(120m > H > 90m)即層數在30層-40層的大開間、靈活劃分居室的高層住宅建筑的需要，提供一種裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法。本發明解決所述問題采用的技術方案是
一種裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法，其步驟是
a.按戶型結構尺寸，在工廠車間分別加工、焊接制作與戶型結構尺寸相匹配的、構成豎向鋼網格墻架和橫向鋼網格樓蓋架的小型拼裝單元，分層制作并運往施工現場；
b.采用高強螺栓強連接，現場裝配由小型拼裝單元構成的豎向鋼網格墻架和橫向鋼網格樓蓋，以及裝配由豎向鋼網格墻架和橫向鋼網格樓蓋架組成的鋼網格盒式結構單元，進而裝配由若干該鋼網格盒式結構單元組成的同一層裝配整體式鋼網格盒式結構，并由第一層逐層向上疊加，形成盒式成束茼結構，層數為30-40層，地上高度H=90m-120m，鋼結構的寬(B)高(H)比 B/H=l/4 1/6 ；
c.形成盒式成束茼結構的同時，逐層安裝DQ輕質外墻板，并現澆由鋼網格盒式結構單元圍繞的混凝土茼體，亦即，混凝土工程與鋼結構工程同步進行。更進一步
步驟a所述小型拼裝單元包括雙十字型鋼構件和H型鋼構件，所述鋼構件上設置有拼裝單元之間相互連接的高強螺栓孔。步驟a所述豎向單層鋼網格墻架由雙十字型鋼構件通過高強螺栓連接而成。步驟a所述橫向空腹雙層鋼網格樓蓋架由T型鋼構件通過高強螺栓連接而成。與現有技術相比，本發明采樣了裝配整體式空間鋼網格盒式結構網格筒與現場澆制鋼筋混凝土剪力墻(茼)，形成成束茼體高層抗側結構體系，鋼網格盒式結構是由上、下兩塊雙層裝配整體式鋼空腹網格樓板與四周豎向單層鋼網格墻板形成盒式，幾個網格盒式結構圍繞現澆混凝土茼體，一層又一層向上疊起，則盒式結構形成的鋼網格式豎向茼與混凝土核心茼組成茼束。由于鋼結構部分均為裝配整體式，消除了常規鋼框架混凝土核心茼結構在每一戶內框架梁、柱外露的弊端，作到大開間靈活劃分房間多功能應用。其施工進度比常規的鋼筋混凝土框茼結構提高一倍以上。此類混合型成束茼高聳結構其抗側剛度大幅度提高的同時，其延性及滯回性和抗震性能均優于現行的框、茼混合結構，其建造成本可下降 10%-15%。
圖I是裝配整體式空間鋼網格盒式鋼結構與混凝土茼體組合而成的混合型成束茼體結構平面圖(含有六個鋼網格茼、一個混凝土茼)。圖2是圖I正面外墻豎向單層鋼網格墻架(由甲、乙兩種小型拼裝單元組成)的網格圖。帶“O”點為拼裝點;
圖3是圖2中甲種小型拼裝單元結構示意圖。圖4是圖2中乙種小型拼裝單元結構示意圖。圖5是構成空腹型雙層鋼網格樓蓋架的小型拼裝單元結構示意圖。圖6是空腹型雙層鋼網格樓蓋的軸測簡圖(圖中“O”標記處為雙十字拼裝單元在其上、下弦桿中央采用高強螺栓連接點)。圖7是由豎向單層鋼網格墻架與橫向雙層空腹鋼網格樓蓋組成的網格盒式空間結構及其力學模型等效圖。圖8是橫向雙層鋼網格與豎向單層鋼網格正交處連接構造簡圖(圖中有“O”標記處，為高強螺栓等強連接點)。圖9是單個網格盒式結構一層又一層由下向上疊合形成具有多橫隔板的單個茼體結構示意圖。圖10是四個單茼在樓蓋處連接為一體后，形成“成束茼體結構”的設計計算簡圖。
具體實施例方式以下結合實施例進一步闡述本發明，目的僅在于更好地理解本發明內容。因此，所舉之例并不限制本發明的保護范圍。參見圖1，這是一種層高3m的40層鋼結構住宅建筑，地上高度H=120m，標準層面積23mX24m=552m2，每層四戶，分I、II兩種戶型，I型戶建筑面積每戶111.05m2，II戶型每戶面積14Im2，標準層建筑使用面積為2 X 111. 05m2+2 X 14lm2=504m2，40層總面積為22080m2，160戶兩種戶型(I、II)室內即無梁也無柱，形成大空間在樓板上自由劃分房間多功能應用的鋼結構住宅建筑。它的結構布置是這樣形成的公共交通部分(樓梯、電梯及交通面積)為鋼筋混凝土剪力墻結構(圖I中黑粗線部分)，每層每戶周邊外墻及分戶墻均為鋼網格劃分，如圖I中II型戶正面外墻，其豎向鋼網格墻架如圖2所示，當層高3m時，每層豎向三個網格，沿橫向六個網格，此處外墻一個開間，鋼網格3X6=18個網格，而常規“框茼”結構，此處一個網格(兩框架柱一根框架梁)或兩個網格(三根框架柱、兩根框架梁)，網格數增加17個或16個，形成網格式框架，力學體系為豎向網格板，這些豎向鋼網格墻架是在工廠車間由甲種小型拼裝單元和乙種小型拼裝單元焊接制造的，它們的詳細構造如圖3和圖4所示，均為雙十字型鋼構件，圖3所示甲種小型拼裝單元每件重200kg左右，是常規框架梁柱自重的1/8-1/10，運輸安裝方便，拼裝單元之間，在節間中央部位以高墻螺栓等強連接，即形成圖2所示的單層豎向網格墻板。圖5是在工廠由T字型空腹鋼構件焊接成型的呈H型的小型拼裝單元，這些小型拼裝單元運往工地后，采用高強螺栓等強連接為雙層空腹鋼網格樓蓋架，如圖6所示，其上、下弦網格節間中央帶“ο”標記為高強螺栓連接部位。將豎向單層鋼網格墻架和橫向空腹型雙層鋼網格樓蓋架連為一體，既構成圖7所示的網格板盒式結構，其力學模型亦成為空間三維受力的盒式結構體系(見圖7)。圖8為豎向與橫向網格交接處的軸測圖，圖中標注“ο”者為高強螺栓連接點。將圖7所示盒式結構一層又一層向上疊合，即成 為如圖9所示的單個茼體抗側力結構體系，設定其承受的水平作用力為P=2XP/2，其抗彎剛度(EI1)的折算慣性矩A1 + A2),當b為定值，如b=10m時，按寬⑶高⑶比要求，其B/fr (1/4 1/6)時，樓層高度h=40m 60m，如將圖9組成的單個茼體組成圖10所示的成束茼體結構，其寬度B=IOm變為2B=20m，其B/Η仍為(1/4 1/6)時，其樓層高度H可達IOOm 120m，此時其折算慣性矩U·為 n
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2P，但其折算慣性矩I2比原單個茼體結構增加了 12倍，顯然，盒式成束茼體結構其抗側剛度大幅度提高，當圖I所示高層鋼結構高度大于IOOm時，采用本發明的結構形式是“安全、合理、先進和經濟”的。本實施例上述裝配式空間鋼網格盒式結構住宅建筑的施工方法是
施工圖交付后，施工單位根據鋼一混凝土結構的兩大材料，即混凝土和鋼材(型鋼)的用量，其中混凝土用量(含三層地下室)約3400m3，鋼材(型鋼)約1900T，分兩大工序同步進行；
混凝土結構的施工主要是三層地下室及中間混凝土筒體，均為現場澆制施工，具體施工順序分為地下室基礎—1 丨地下二層Illllllllllllitl地下~.層■—P 地下一層Γ 地上核心茼一層至40層。裝配整體式空間鋼網格盒式成束茼體結構的施工
第一步與混凝土工程同步進行，即1900T鋼材的工廠車間加工焊接制作小型拼裝單元；第二步為地上一層至四十層的逐層裝配整體式鋼網格單元構件，逐層施工，逐層安裝DQ輕質外墻板，即混凝土工程與鋼結構工程同步進行。具體步驟如下
①工廠車間加工焊接制作如圖3、圖4、圖5所示的小型拼裝單元，這些小型拼裝單元制作完后分層運往施工現場。②按戶型結構尺寸，現場組裝由如圖3、圖4所示小型拼裝單元構成的如圖2所示的豎向鋼網格墻架，以及由如圖5所示小型拼裝單元構成的橫向空腹型雙層鋼網格樓蓋架(其軸測簡圖見圖6)，進而裝配由豎向鋼網格墻架和橫向空腹型雙層鋼網格樓蓋組成的鋼網格盒式結構單元(見圖7)，豎向鋼網格墻架和橫向空腹型雙層鋼網格樓蓋架的連接構造如圖8所示。
③同樣采用高強螺栓等強連接，現場無焊接工序，裝配由上述鋼網格盒式結構單元組成的第一層裝配整體式鋼網格盒式結構。
④第一層裝配整體式鋼網格盒式結構完成后，在第一層裝配整體式鋼網格盒式結構之上采用步驟②、③的方法，組裝第二層裝配整體式鋼網格盒式結構。以此類推，逐層疊加至第四十層。第一至第四十層的單個鋼網格茼(如圖9所示);根據圖I的劃分，將單個鋼網格茼在樓蓋處彼此相連，即形成成束茼體結構(如圖10所示)。
權利要求
1.一種裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法，其步驟是 a.按戶型結構尺寸，在工廠車間分別加工、焊接制作組成豎向單層鋼網格墻架和橫向空腹雙層鋼網格樓蓋架的小型拼裝單元，分層制作并運往施工現場； b.采用高強螺栓強連接，現場裝配由小型拼裝單元構成的豎向單層鋼網格墻架和橫向空腹雙層鋼網格樓蓋架，以及裝配由豎向單層鋼網格墻架和橫向空腹雙層鋼網格樓蓋架組成的鋼網格盒式結構單元，進而裝配由若干該鋼網格盒式結構單元組成的同一層裝配整體式鋼網格盒式結構，并由第一層逐層向上疊加，形成盒式成束茼結構，層數為30-40層，地上高度H=90m-120m，鋼結構的寬(B)高(H)比B/H=l/4 1/6 ； c.形成盒式成束茼結構的同時，逐層安裝DQ輕質外墻板，并現澆由鋼網格盒式結構單元圍繞的混凝土茼體，亦即，混凝土工程與鋼結構工程同步進行。
2.如權利要求I所述的裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法，其特征在于，步驟a所述小型拼裝單元包括雙十字型鋼構件和H型鋼構件，所述鋼構件上設置有拼裝單元之間相互連接的高強螺栓孔。
3.如權利要求I所述的裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法，其特征在于，步驟a所述豎向單層鋼網格墻架由雙十字型鋼構件通過高強螺栓連接而成。
4.如權利要求I所述的裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法，其特征在于，步驟a所述橫向空腹雙層鋼網格樓蓋架由H型鋼構件通過高強螺栓連接而成。
全文摘要
本發明涉及鋼結構住宅建筑施工方法，具體是一種裝配整體式空間鋼網格盒式結構高層住宅建筑的施工方法。鋼網格盒式結構是由上、下兩塊空腹型雙層鋼網格樓蓋與四周豎向單層鋼網格墻架形成，幾個鋼網格盒式結構圍繞現澆混凝土茼體，一層又一層向上疊合，則形成鋼網格盒式豎向茼與混凝土核心茼組成的茼束。盒式鋼網格的橫向與豎向網格拼裝單元，在工廠車間焊接制成，成批運往工地后現場裝配成混合型成束茼體結構。本發明消除了鋼框架混凝土核心茼結構的框架梁、柱外露的弊端，作到大開間靈活劃分房間多功能應用，施工進度比常規鋼框架、茼體結構提高一倍以上，成本下降10%～15%，抗側剛度、延性及滯回性和抗震性能均優于現行的框、茼混合結構。
文檔編號E04G21/14GK102635243SQ20121014453
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月11日 優先權日2012年5月11日
發明者姜豪, 孟英, 張華剛, 張大偉, 張 林, 曹守剛, 朱方正, 欒煥成, 王其明, 肖建春, 肖緒文, 金鑫, 馬克儉, 馬榮全 申請人:中國建筑第八工程局有限公司, 唐山建華工程質量檢測有限公司, 天津大學, 貴州大學, 貴州匯通申發鋼結構有限公司, 貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司