竖向桁架及建筑钢结构总成的制作方法

本发明涉及多高层钢结构建筑技术领域，尤其涉及一种竖向桁架及建筑钢结构总成

背景技术：

目前，为了实现工业化、绿色化、信息化“三位一体”协调发展策略，有力推进建筑行业的转型升级，国家出台了一系列政策鼓励企业和个人自主创新，推动技术进步，实现可持续发展的目标。

钢结构建筑在我国已经具备规模化发展的条件。钢结构建筑以其强烈的工业化特色、轻质高强的优势以及装配式施工方式，不仅可以大幅提高工程质量和安全技术标准、实现绿色施工，还可以大幅提高建筑的工作性能和使用品质，增强城市的防灾减灾能力。

对比混凝土建筑，纯钢结构具有造价高、抵抗水平位移能力低的特点，由于混凝土剪力墙有较好的受力特性，且承载力高、抗震性能好、能够较好的抵抗水平位移，所以被广泛应用在高层建筑中。在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)以及《建筑抗震设计规范》(GB5011-2010)等相关的技术标准中均给出了相关规定。

为此，不少设计单位在钢结构建筑中设置了部分现浇混凝土剪力墙；在降低了造价的同时，也提高了建筑的抗侧移能力，但是，不可避免地影响了建筑施工速度及建筑主体的绿色回收。

长期以来，剪力墙的施工一直依赖手工作业，钢筋绑扎和模板均依赖人工操作，工业化程度较低，劳动生产效率也很低下，工人工作条件差，建筑工程质量及施工安全问题时有发生，同时，手工作业过程中，能源和资源的消耗比较巨大、环境污染严重；而且随着我国人口红利的淡出，建筑行业“招工难”、“用工荒”现象已经出现，而且在不断加剧，传统依靠人工的生产模式已经难以为继，必须向新型工业化道路转轨。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明公开一种竖向桁架，以解决目前的墙体抗侧力能力较差及施工效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明公开如下技术方案：

一种竖向桁架，包括竖向弦杆和斜撑杆；

所述竖向弦杆为多个，各所述竖向弦杆相平行；

所述斜撑杆的相对两端分别与所述相邻的两个所述竖向弦杆相连接。

优选的，上述竖向桁架中，所述斜撑杆连接于所述竖向弦杆的端部。

优选的，上述竖向桁架中，所述斜撑杆包括第一斜撑杆和第二斜撑杆；

所述第一斜撑杆和所述第二斜撑杆交叉连接于相邻的两个所述竖向弦杆之间。

优选的，上述竖向桁架中，所述斜撑杆呈对称结构，所述斜撑杆的对称线的延伸方向与所述竖向弦杆的延伸方向相平行。

优选的，上述竖向桁架中，还包括连接于相邻的两个所述竖向弦杆之间的腹杆；

所述竖向弦杆被所述腹杆分割为至少两个杆段，各所述杆段均与所述斜撑杆相连接。

优选的，上述竖向桁架中，所述斜撑杆的一端连接于所述腹杆与所述杆段的连接位置处。

优选的，上述竖向桁架还包括连接板；

所述斜撑杆的一端通过所述连接板与所述竖向弦杆连接，所述斜撑杆与所述连接板，和/或，所述竖向弦杆与所述连接板通过螺纹紧固件连接。

一种建筑钢结构总成，包括多个沿竖直方向排布的水平梁，以及多个连接于相邻的两个所述水平梁之间的竖向桁架，所述竖向桁架为上述任一项所述的竖向桁架。

本发明公开的竖向桁架具有以下有益效果：

斜撑杆可以连接于相邻的两个竖向弦杆之间，当竖向桁架受到外力作用时，斜撑杆可以提供更大的抗变形力，使得竖向桁架的结构强度更高。此种竖向桁架设置在横梁之间的墙体中能提高墙体的抗侧力能力，同时能提高墙体的施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的建筑钢结构总成的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的竖向弦杆与斜撑杆的装配示意图；

图3是本发明实施例提供的竖向桁架的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的竖向桁架的结构示意图。

附图标记说明：

10-竖向弦杆，20-斜撑杆，200-第一斜撑杆，210-第二斜撑杆，30-腹杆，40-连接板，50-水平梁。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1-4，本发明实施例公开一种竖向桁架。所公开的竖向桁架可应用于建筑钢结构总成中，其可竖向弦杆10和斜撑杆20。

竖向弦杆10可设置为多个，各竖向弦杆10相平行。通常，竖向桁架投入使用后，竖向弦杆10会沿着竖直方向延伸，而在非使用状态时，竖向弦杆10的延伸方向则不作限制。各竖向弦杆10之间的间隔距离根据实际需求灵活设置即可。

斜撑杆20的相对两端分别与相邻的两个竖向弦杆10相连接，具体地，斜撑杆20与竖向弦杆10的连接位置比较灵活，连接方式则可以是固定连接，也可以是活动连接。斜撑杆20可以仅与部分竖向弦杆10相连接，也就是仅在整个竖向桁架的局部设置斜撑杆20，当然，也可以在每相邻的两个竖向弦杆10之间均设置斜撑杆20。

由于斜撑杆20可以连接于相邻的两个竖向弦杆10之间，当竖向桁架受到外力作用时，斜撑杆20可以提供更大的抗变形力，使得竖向桁架的结构强度更高。尤其在竖向桁架受到侧向力时，斜撑杆20可以分担部分侧向力，使得竖向桁架的抗侧力能力更高，同时也可以提高竖向桁架的抗震能力。采用此种竖向桁架的墙体具有较好的抗侧力性能，同时在墙体建造的过程中能提高建造速度。

本方案采用本发明有以下多个优点：

1、比纯钢框架结构具有更好的抗震性能，布置了竖向抗侧力桁架的钢框架具有更大的抗侧刚度。

2、比混凝土剪力墙结构施工速度更快、装配化率更高而且和钢梁的连接也很方便，可完全与钢框架连成一体，实现共同工作。

3、相比钢框架-支撑体系，竖向桁架抗侧力构件布置灵活、不与门洞窗洞冲突，不影响建筑的功能。

4、相比钢框架-墙板系统，重量轻，连接少，施工及安装更加方便。

5、由于几乎不承担竖向荷载，仅作为抗侧力构件，地震时具有更好的延性，不会产生刚度削弱。

7、提高加工效率和质量、施工速度快，省去了大量的人工、减少了资源浪费，大大提高了装配化率。

能降低工人的劳动强度、增加装配化率，有利于推进建筑工业化发展进程。

一种实施例中，斜撑杆20可以连接于竖向弦杆10的端部，使得斜撑杆20受力后的力矩更大，进而更大程度地提升竖向桁架的结构强度。需要说明的是，此种设置可以仅应用于斜撑杆20的单端，也可以同时适用于斜撑杆20的相对两端，以此强化前述效果。

可以理解地，在相邻的两个竖向桁架之间，斜撑杆20可以采用单杆结构，此时斜撑杆20对竖向桁架的结构强度的贡献作用主要体现在单个方向上。进一步地，为了在更多方向上提升竖向桁架的强度，斜撑杆20可第一斜撑杆200和第二斜撑杆210，第一斜撑杆200和第二斜撑杆210交叉连接于相邻的两个竖向弦杆之间。也就是说，第一斜撑杆200和第二斜撑杆210形成X形结构。如此设置后，第一斜撑杆200可抵御一个方向上的外力，第二斜撑杆210可以抵御另一方向上的外力。

为了提高上市竖向桁架的稳定性，斜撑杆20可呈对称结构，而斜撑杆20的对称线的延伸方向则可以与竖向弦杆10的延伸方向相平行。

另一实施例中，竖向桁架还可包括连接于相邻的两个竖向弦杆10之间的腹杆30，竖向弦杆10可被该腹杆30分割为至少两个杆段，各杆段均与斜撑杆20相连接。腹杆30可与竖向弦杆10垂直连接，以此加强相邻的两个竖向弦杆10。而此方案中，同一个竖向弦杆10与斜撑杆20的连接点有所增加，并且斜撑杆20的数量也会大幅度增加，这些因素都可以使竖向桁架的结构强度更高。

当设置上述腹杆30后，斜撑杆20可以与腹杆30不直接连接，也可以连接。本发明实施例优选后者，以此促使竖向桁架达到更高的结构强度。具体地，斜撑杆20的一端可以连接于腹杆30与竖向弦杆10的杆段的连接位置处。此种结构通过竖向弦杆10、斜撑杆20和腹杆30的同时连接实现前述目的。

在实际使用过程中，竖向弦杆10与斜撑杆20的连接方式比较多样，例如通过焊接、铆接、螺纹连接等方式将斜撑杆20直接固定于竖向弦杆10上。为了便于装配竖向桁架，本发明实施例还可设置连接板40，斜撑杆20的一端通过该连接板40与竖向弦杆10连接。可选地，斜撑杆20与连接板40，和/或，竖向弦杆10与连接板40可通过螺纹紧固件连接。此处的连接板40除了可以与竖向弦杆10和斜撑杆20连接以外，还可以连接于竖向桁架以外的结构(例如建筑钢结构总成的水平梁)上，以使整个竖向桁架可以更加牢固地进行安装。

基于本发明实施例公开的竖向桁架，本发明实施例还公开一种建筑钢结构总成，所公开的建筑钢结构总成包括多个沿竖直方向排布的水平梁50，以及多个连接于相邻的两个水平梁50之间的竖向桁架，该竖向桁架为上述任一实施例所述的竖向桁架。此处，竖向桁架可以支撑于相邻的两个水平梁50之间，进而形成结构更加稳定、强度更高的建筑钢结构总成。

在使用的过程中，操作工人可以根据建筑钢结构的抗侧力刚度的要求，可以把多个竖向桁架布置在外墙、内墙内，提供抗侧刚度，同时减小结构水平位移，增加结构的抗震性能。同时，本实施例公开的竖向桁架的宽度可以根据建筑钢结构的设置来布置调整，满足设计要求而又不浪费钢材，同时也可根据建筑功能的需要变化，以适应不同的要求，避免影响建筑功能。

上述竖向桁架在布置时，宜上下对齐，以便达到较好的抗侧力效果，布置时可以按照“均匀对称、刚度相近、周边布置”的原则，且应避开门洞和窗洞，不影响建筑使用功能；即在建筑平面上对称、均匀的设置，各个竖向桁架抗侧刚度相近、须设置在建筑平面的两端、周边。

本实施例提供的竖向桁架可采用在工厂加工、运输到现场安装而成。工厂加工宜采用机械化焊接，现场通过剪扭型高强螺栓连接，它不仅提高抗震性能，还降低了工人的劳动强度，提高了加工效率和施工质量。另外，本方案中的桁架宽度可结合层高、受力条件、施工条件、运输条件、安装条件等因素进行设计，不仅极大限度地保证了构件质量及施工安全，还节省了成本和工期。

本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。