冷彎薄壁型鋼結構房屋內墻結構體系的制作方法

本發明涉及一種預制裝配式多層冷彎薄壁型鋼房屋內墻結構體系，尤其適用于安裝在低層及多層分層裝配式冷彎薄壁型鋼結構房屋中，屬于建筑工程技術領域。

背景技術：

冷彎薄壁型鋼房屋承重的組合墻體通常由冷彎薄壁型鋼墻架柱、內填保溫棉和外覆石膏板等構成，易于實現資源循環再利用；墻板具有良好的保溫隔熱性能，降低使用過程中的能量消耗，符合國家綠色環保要求；墻架柱、樓層梁、墻面板等主要部品在工廠加工好后運到現場進行裝配。部品自重輕，施工時不需要大型吊裝設備，易于操作，抗震性能好。節能、節地、節材、環保，有利于房屋建筑工業化，并具有施工周期短、綜合效益好等一系列優點，適合資源緊張環境污染嚴重的當下在房屋建筑工程中采用。目前這種房屋體系已成為美國、日本、澳大利亞等發達國家低層及多層房屋住宅建筑的主要形式。

國內對2-3層的整體房屋進行了足尺模型的強震下振動臺試驗，表明該結構體系房屋具有優秀的抗震性能，結構多以墻體面板開裂及自攻螺釘脫落為主，不會發生連續性倒塌。綜合考慮施工工藝、結構受力、部品間傳力、體系多桿件等特點，目前裝配方法是將各樓層墻架柱在工廠裝成墻段后運到現場拼裝，形成了《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術規范》（JGJ227-2011）推薦的樓層連接處做法，墻體所承受的水平地震作用簡化到每層墻體頂端時，會使墻體發生轉動和滑移，目前通過在每層墻段底部及墻底支座處設置抗拔錨栓方式來抵抗外加荷載作用；由于其應用對象很多為別墅等房屋，基于對建筑的外觀追求，剛心與質心多不重合，使得結構受扭轉作用明顯。限于低層建筑很難滿足人們對建筑多功能的要求，也很難應對我國人多地少，住房用地緊張的客觀國情需要，急需將該類體系應用到多層房屋中。但將結構體系用于多層房屋時，隨房屋層數增多，底下各層墻體承受壓力將增大，各層由地震作用產生的剪力也將增大，因此形成的組合墻體在樓層連接處不連續做法始終是限制該裝配式體系向多高層發展的瓶頸因素，迫切需要采取加強措施，提高上下層墻段間協同工作的能力，使之符合強連接弱墻體的結構概念設計要求。

中國專利ZL201210564012.8公開了一種多層房屋冷彎薄壁型鋼梁柱結構體系，包括鋼筋混凝土地梁（1），鋼筋混凝土地梁（1）中固定有向上直立的柱，每根柱上固定有與柱垂直的梁，每根梁相互平行，其特征在于：柱采用的是矩形鋼管柱（2）；梁采用的是折彎成“L”形的冷彎薄壁C型鋼梁（4）；有一根冷彎薄壁角鋼（5）固定在每根矩形鋼管柱（2）上方等高處，有另一根冷彎薄壁角鋼（5）固定在每根矩形鋼管柱（2）下方等高處，“L”形冷彎薄壁C型鋼梁（4）的折彎部分嵌在空腔中，部分或全部矩形鋼管柱（2）的空腔中充填有砂卵石（3）。該專利技術中，墻架柱豎向連續，并采用雙角鋼進行樓層加強的做法，其傳力路徑直接可靠，能提高房屋的抗側能力。但將其應用于內墻時，角鋼的存在使得墻面板難以安裝，存在一定的技術缺陷，且有大量需采用自攻螺釘連接樓層梁與墻體、墻架柱接口的拼接需現場處理，推廣應用受限。

技術實現要素：

本發明的目的是設計一種能廣泛推廣應用，傳力路徑直接可靠，能明顯提高結構整體抗側、抗扭能力和承受豎向荷載作用的能力的冷彎薄壁型鋼結構房屋內墻結構體系。

本發明的具體技術方案是：

一種冷彎薄壁型鋼結構房屋內墻結構體系，包括相互配合的梁和墻架柱，其特征在于：

墻架柱由背靠背緊貼并用自攻螺釘固定的兩根C型鋼構成，含下層柱和上層柱；

梁包括C型鋼樓層梁，連接相鄰兩個墻架柱的開口向下的下層房屋U型鋼頂梁和開口向上的上層房屋U型鋼底梁；

且：

備有由底板、背板和側板構成的抗拔件，底板上開有螺栓孔，背板上開有自攻螺釘孔；

備有帶螺栓孔的樓面結構板；

備有由抗拔錨栓、墊片、螺母構成的連接件；

備有H型鋼疊層焊接組合加強部件，包括：

含上部型鋼上翼緣、上部型鋼下翼緣、腹板的上部H型鋼；

含下部型鋼上翼緣、下部型鋼下翼緣、腹板的下部H型鋼；

上部H型鋼沿周邊按等比例切掉部分上部型鋼下翼緣和腹板，下部H型鋼沿周邊按等比例切掉部分下部型鋼上翼緣和腹板，且上部H型鋼和下部H型鋼切掉的部分相等；

切掉部分后，上部型鋼下翼緣和下部型鋼上翼緣焊接在一起構成H型鋼疊層組合加強部件，且在H型鋼疊層組合加強部件兩端開有貫穿上部型鋼上翼緣和下部型鋼下翼緣的螺栓孔；

U型鋼頂梁上開有與螺栓孔對應的孔，U型鋼底梁上開有與螺栓孔對應的孔；

U型鋼頂梁開口略大于下層柱寬度，相鄰兩個下層柱的頂部鑲嵌在U型鋼頂梁向下的開口中并通過自攻螺釘固定；

下層柱內壁與U型鋼頂梁之間連接有抗拔件，其中抗拔件的背板與下層柱之間用自攻螺釘固定，抗拔件的底板緊貼U型鋼頂梁且U型鋼頂梁上的孔與螺栓孔重疊；

U型鋼頂梁上面通過自攻螺釘固定樓層梁，樓層梁上面通過自攻螺釘固定樓面結構板和位于樓面結構板上面的U型鋼底梁；

U型鋼底梁開口略大于上層柱寬度，相鄰兩個上層柱的底部鑲嵌在U型鋼底梁向上的開口中并通過自攻螺釘固定；

上層柱內壁與U型鋼底梁之間連接有抗拔件，其中抗拔件的背板與上層柱之間用自攻螺釘固定，抗拔件的底板緊貼U型鋼底梁且U型鋼底梁上的孔與螺栓孔重疊；

H型鋼疊層焊接組合加強部件安裝在U型鋼頂梁與樓面結構板之間，并由抗拔錨栓穿過抗拔件螺栓孔、U型鋼頂梁上的孔、H型鋼疊層焊接組合加強部件兩端的螺栓孔、樓面結構板的螺栓孔、U型鋼底梁的孔后，通過墊片和螺母相互固定。

進一步的方案是：H型鋼疊層焊接組合加強部件中部與兩側的C型鋼樓層梁之間連接有角鋼，兩側的C型鋼樓層梁之間也連接有角鋼，角鋼之間形成三角形結構，起到橫向進一步支撐作用。

進一步的方案是：C型鋼樓層梁內壁還背靠背緊貼有C型鋼加勁件，并用自攻螺釘將C型鋼加勁件固定在C型鋼樓層梁上。

進一步的方案是：H型鋼疊層焊接組合加強部件的腹板上開有橢圓形孔,這樣可實現不影響承重的情況下，減輕自重。

進一步的方案是：沿U型鋼底梁長度方向的開口中，還開有貫穿U型鋼底梁、樓面結構板、上部型鋼上翼緣的螺孔，螺孔中穿有連接螺栓；沿U型鋼頂梁長度方向的開口中，還開有貫穿U型鋼頂梁、下部型鋼下翼緣的螺孔，螺孔中穿有連接螺栓。

樓層梁的角鋼端部連接件可以與抗拔件構造相似。

本發明在具體實施時可以是的：

上、下部H型鋼強度一般為Q235B型結構鋼，上部H型鋼沿長度方向對稱切掉的下翼緣寬度為20mm左右，上翼緣關于縱向中軸線對稱開有12mm螺孔，下部H型鋼下翼緣關于縱向中軸線對稱開有12mm螺孔，螺孔縱向中心間距為150mm左右。將上、下部H型鋼重疊鋼焊接在一起構成H型鋼疊層焊接組合加強部件的目的是為滿足樓層梁高及內墻寬度的尺寸要求，疊合后凈截面高度200mm左右，寬度100mm左右，且可明顯提高H型鋼疊層焊接組合加強部件腹板抗剪及截面抗彎能力，又可提高腹板抗屈曲的能力。

H型鋼腹板開橢圓形孔，橢圓長軸長度20-40mm，短軸長度10mm，孔間凈距離20mm為宜，此構造能明顯提高樓層連接處耗能能力，且不顯著降低截面抗剪能力，又可降低部件自重，便于人工搬運及安裝部件。

角鋼宜采用等邊L60角鋼。角鋼支撐能明顯提高樓層處在水平方向協調墻體左右兩側樓板共同工作的能力，也避免墻體發生平面外扭轉，明顯提高房屋結構整體性。

本發明的優點是：

依托樓層連接處內墻頂底梁間安放的H型鋼疊層焊接組合加強部件，能夠部分承擔水平及豎向荷載，能明顯提高樓層連接處在水平向協同墻體左右兩側樓板工作的能力，增強樓層連接處薄弱部位的抗側抗扭能力；增設的斜向及水平向角鋼支撐構成穩定的三角形結構，能明顯提高樓層處在水平向協調墻體左右兩側樓板共同工作的能力，避免墻體發生平面外扭轉，又可提高房屋結構整體性。上下部分H型鋼焊接在一起構成組合截面，抗剪能力明顯提高；且疊合后截面高度變大，抗彎能力得到極大加強，焊接在一起的翼緣相當于腹板增加了縱向加勁肋，抗屈曲能力明顯得到提高。H型鋼疊層焊接組合加強部件采用工廠化生產，與樓層連接處的抗拔錨栓配合使用，現場安裝速度快，可將該體系應用到冷彎薄壁型鋼結構房屋中，形成分層裝配的易于實施建筑工業化的多層結構體系；且不改變《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術規范》推薦的樓層連接處做法，規范規定的相關設計方法依然具有一定適用性，適合建筑工業化裝配使用；H型鋼疊層焊接組合加強部件采用市面常見的H型鋼，加工工藝簡單，造價低、自重輕、體量小，易于運輸和放置。

H型鋼組合加強部件不會明顯增加房屋綜合造價和房屋重量，適用性強，與樓層連接處的抗拔錨栓配合使用，不額外增加連接件，現場安裝速度快，解決了該種結構體系應用到多層冷彎薄壁型鋼房屋中的關鍵問題；不會明顯增加房屋重量，也就不會增加地震作用，在靜載作用下連接處于彈性工作狀態，H型鋼疊層焊接組合加強部件能提連接處的剛度，強震發生時H型鋼疊層焊接組合加強部件進入彈塑性狀態后，H型鋼腹板開始耗能，因此抗震效果好；建筑物拆除后層間H型鋼組合加強部件易于拆除，其仍可繼續使用，且安裝在墻體平面內，不影響建筑美觀。

附圖說明

圖1是H型鋼疊層焊接組合加強部件三維示意圖。

圖2是本發明的冷彎薄壁型鋼結構房屋內墻結構體系三維示意圖。

圖3是本發明中的上部H型鋼三維示意圖。

圖4是本發明中的下部H型鋼三維示意圖。

圖中：1-上部H型鋼，2-下部H型鋼，3-上部型鋼上翼緣，4-上部型鋼下翼緣，5-下部型鋼上翼緣，6-下部型鋼下翼緣，7-腹板，8-角焊縫，9-自攻螺釘，10-下層柱，11-上層柱，12-C型鋼樓層梁，13-U型鋼頂梁，14-U型鋼底梁，15-樓面結構板，16-抗拔件，17-C型鋼加勁件，18-抗拔錨栓，19-墊片，20-螺母，21-角鋼，22-角鋼端部連接件。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細描述。

如圖1、圖2、圖3和圖4，一種冷彎薄壁型鋼結構房屋內墻結構體系，包括相互配合的梁和墻架柱，其特征在于：

墻架柱由背靠背緊貼并用自攻螺釘9固定的兩根C型鋼構成，含下層柱10和上層柱11；

梁包括C型鋼樓層梁12，連接相鄰兩個墻架柱的開口向下的下層房屋U型鋼頂梁13和開口向上的上層房屋U型鋼底梁14；

且：

備有由底板、背板和側板構成的抗拔件16，底板上開有螺栓孔，背板上開有自攻螺釘孔；

備有帶螺栓孔的樓面結構板15；

備有由抗拔錨栓18、墊片19、螺母20構成的連接件；

備有H型鋼疊層焊接組合加強部件，包括：

含上部型鋼上翼緣3、上部型鋼下翼緣4、腹板7的上部H型鋼1；

含下部型鋼上翼緣5、下部型鋼下翼緣6、腹板7的下部H型鋼2；

上部H型鋼1沿周邊按等比例切掉部分上部型鋼下翼緣4和腹板7，下部H型鋼2沿周邊按等比例切掉部分下部型鋼上翼緣5和腹板7，且上部H型鋼1和下部H型鋼2切掉的部分相等；

切掉部分后，上部型鋼下翼緣4和下部型鋼上翼緣5焊接在一起構成H型鋼疊層組合加強部件，且在H型鋼疊層組合加強部件兩端開有貫穿上部型鋼上翼緣3和下部型鋼下翼緣6的螺栓孔；

U型鋼頂梁13上開有與螺栓孔對應的孔，U型鋼底梁14上開有與螺栓孔對應的孔；

U型鋼頂梁13開口略大于下層柱10寬度，相鄰兩個下層柱10的頂部鑲嵌在U型鋼頂梁13向下的開口中并通過自攻螺釘9固定；

下層柱10內壁與U型鋼頂梁13之間連接有抗拔件16，其中抗拔件16的背板與下層柱10之間用自攻螺釘9固定，抗拔件16的底板緊貼U型鋼頂梁13且U型鋼頂梁13上的孔與螺栓孔重疊；

U型鋼頂梁13上面通過自攻螺釘9固定樓層梁12，樓層梁12上面通過自攻螺釘9固定樓面結構板15和位于樓面結構板15上面的U型鋼底梁14；

U型鋼底梁14開口略大于上層柱11寬度，相鄰兩個上層柱11的底部鑲嵌在U型鋼底梁14向上的開口中并通過自攻螺釘9固定；

上層柱11內壁與U型鋼底梁14之間連接有抗拔件16，其中抗拔件16的背板與上層柱11之間用自攻螺釘9固定，抗拔件16的底板緊貼U型鋼底梁14且U型鋼底梁14上的孔與螺栓孔重疊；

H型鋼疊層焊接組合加強部件安裝在U型鋼頂梁13與樓面結構板15之間，并由抗拔錨栓18穿過抗拔件16螺栓孔、U型鋼頂梁13上的孔、H型鋼疊層焊接組合加強部件兩端的螺栓孔、樓面結構板15的螺栓孔、U型鋼底梁14的孔后，通過墊片19和螺母20相互固定。

H型鋼疊層焊接組合加強部件中部與兩側的C型鋼樓層梁12之間連接有角鋼21，兩側的C型鋼樓層梁12之間也連接有角鋼21，角鋼21之間形成三角形結構。

C型鋼樓層梁12內壁還背靠背緊貼有C型鋼加勁件17，并用自攻螺釘9將C型鋼加勁件17固定在C型鋼樓層梁12上。

H型鋼疊層焊接組合加強部件的腹板7上開有橢圓形孔。

沿U型鋼底梁14長度方向的開口中，還開有貫穿U型鋼底梁14、樓面結構板15、上部型鋼上翼緣3的螺孔，螺孔中穿有連接螺栓；沿U型鋼頂梁13長度方向的開口中，還開有貫穿U型鋼頂梁13、下部型鋼下翼緣6的螺孔，螺孔中穿有連接螺栓。

H型鋼疊層焊接組合加強部件通常安裝到墻體端部的首跨，之后隔跨布置。安裝順序為：底層墻段龍骨與基礎固定好后，將樓層梁12通過自攻螺釘9固定到底層U型頂梁13上，再將加勁件17用自攻螺釘9連接到樓層梁12上。再將抗拔錨栓18穿過底層抗拔件16的螺栓孔，再穿過放置在底層U型頂梁13下表面的墊片19，抗拔錨栓18穿過下部型鋼下翼緣6及上部型鋼上翼緣3的螺栓孔，再穿過上一層樓面結構板15，穿過底梁14后，再放置墊片18，擰緊上下螺母20。

最后用普通螺栓穿過墊片19后穿過頂梁13的螺孔，再穿過下部型鋼下翼緣6后放置墊片19，擰緊上下螺母20，依此法完成所有下部型鋼下翼緣6上的普通螺栓安裝；并用普通螺栓穿過墊片19后，穿過樓面結構板15后，再穿過底梁14的螺孔，放置墊片19，擰緊上下螺母20，依此法完成所有上部型鋼上翼緣3的普通螺栓的安裝，再采用普通螺栓將角鋼支撐21連接到角鋼端部連接件22及上部型鋼下翼緣4及下部型鋼上翼緣5上，將梁間支撐角鋼21采用普通螺栓連接到樓層梁間，即完成了冷彎薄壁型鋼結構房屋內墻結構體系的安裝。