格构式钢管束混凝土组合结构的制作方法

本实用新型涉及一种在用于钢结构建筑系统中使用的钢管束混凝土组合结构。更具体地说，本实用新型涉及一种用于钢结构建筑系统中的格构式钢管束混凝土组合结构。

背景技术：

现有的钢管束混凝土组合结构如图1所示，由钢管束剪力墙和钢梁构成；钢管束剪力墙由多个钢管单元焊接组成，钢管单元具有空腔，空腔内浇筑混凝土，形成钢管束剪力墙；钢梁为H型钢梁。

采用钢管束组合剪力墙可有效减轻结构自重，提高结构抗震性能。钢管束组合剪力墙的工业化程度高，安装施工速度快。相较于钢筋混凝土结构，采用钢管束混凝土组合结构耗用面积小，得房率高。

但是这种结构还存在以下局限性。

1、钢管束组合剪力墙的墙体上开洞不方便

机电管道设计穿墙时，在结构设计中需对钢管束组合剪力墙上的开洞节点进行设计，该节点设计和加工制作过程较为复杂，钢管束组合剪力墙上开洞势必削弱墙体的受力性能。

2、钢管束组合剪力墙处的门窗布置受限

当钢管束组合剪力墙的墙肢较长时，门窗洞口的布置需避开钢管束组合剪力墙，影响门窗布置位置的自由性。

3、钢管束组合剪力墙的合理适用范围

在低层建筑中，钢管束组合剪力墙的部分墙肢布置不是为保证结构性能，而主要是为满足建筑的凹进凸出，因此某些钢管束单元是多余，是一种浪费。同样，低地震烈度区域，钢管束组合剪力墙的部分墙肢布置不是用于保证结构抗震性能，而是为了提高结构的整体刚度；提高结构刚度的同时，也增加了结构自重和建造成本。可见在上述情况下，采用纯钢管束组合剪力墙结构的优势不明显，不利于钢管束混凝土组合结构在多层建筑中及低地震烈度区域的推广应用。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和缺陷，提供一种预留有门窗开孔，有利于室内水暖电管道铺设，有利于门窗布置的格构式钢管束混凝土组合结构，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个优点是通过设置钢支撑桁架，减小用钢量和混凝土用量，减轻结构自重，以便获得更好的建筑强度。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种格构式钢管束混凝土组合结构，包括

格构式钢管束构件，其由钢管束构件以及钢支撑桁架焊接而成，

其中，所述钢支撑桁架为矩形钢管结构，所述钢支撑桁架固定连接在两个相邻的所述钢管束构件之间，以在两个相邻的所述钢管束构件连接成墙体骨架并在所述墙体骨架上形成格构式的开口孔洞。

优选的是，其中，所述钢管束构件是具有若干个U型钢管单元和矩形钢管单元结构依次焊接形成的具有空腔的墙体结构。

优选的是，其中，所述墙体结构为其横截面为L形、T形、Z形、L形以及十字形结构中的一种或者多种。

优选的是，其中，所述固定连接是通过将与钢管束构件垂直设置的多个钢支撑桁架全熔透焊接在两个所述钢管束构件之间，并且在部分水平钢支撑桁架之间设置多个与所述水平钢支撑桁架成一定角度倾斜的钢支撑桁架作为墙体支撑并通过焊接固定，其中，不设置倾斜的钢支撑桁架的水平钢支撑桁架之间形成的孔洞大小与门洞或者窗洞的尺寸相适应，所述倾斜的钢支撑桁架的倾斜角度为45°～70°。

优选的是，其中，所述钢梁包括，

梁翼，其与所述格构式钢管束构件焊接，

梁腹板，其在所述格构式钢管束构件连接的一端设置有螺孔，所述梁腹板通过所述螺孔与所述格构式钢管束构件通过螺栓连接。

本发明至少包括以下有益效果：

1、结构整体性好、刚度高；

2、减少用钢量和混凝土用量，节约资源；

2、减轻结构自重，提高结构抗震性能；

4、减少现场焊接工作量，加快了安装速度；

5、构件加工制作灵活，互换性强；

6、有利于室内水暖电管道铺设；

7、有利于剪力墙处的门窗布设；

8、促进钢管束混凝土组合剪力墙结构在多层建筑中及低地震烈度区域的推广应用。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为现有的钢管束混凝土组合剪力墙结构示意图；

图2本实用新型的一个实施例中格构式钢管束混凝土组合结构的示意图；

图3本实用新型的一个实施例中格构式钢管束混凝土组合结构的横截面结构示意图；

图4本实用新型的一个实施例中格构式钢管束混凝土组合结构的单纯墙体的钢支撑桁架组合的示意图；

图5本实用新型的另一个实施例中格构式钢管束混凝土组合结构的单纯墙体的钢支撑桁架组合的示意图

图6本实用新型的另一个实施例中有门洞留空的格构式钢管束构件的示意图；

图7本实用新型的一个实施例中有窗口留空的格构式钢管束构件示意图；

图8本实用新型的另一个实施例中有窗口留空的格构式钢管束构件示意图；

图9本实用新型的格构式钢管束混凝土组合结构中钢梁和钢管束的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图2示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：

钢管束构件2-1，该构件的作用是作为墙体的支撑，起到承重支撑柱的作用，并且，该构件包括多种实现形式，例如包括横截面为L形、T形、Z形、L形以及十字形结构中的一种或者多种。

钢支撑桁架2-2，其为矩形钢管，所述钢支撑桁架2-2固定连接在两个相邻的所述钢管束构件2-1之间，以在两个相邻的所述钢管束构件2-1连接成墙体骨架并在所述墙体骨架上形成格构式的开口孔洞，该构件的作用是连接两个钢管束2-1并形成门洞窗洞以及其他管道通过的空间，并且，该构件包括多种实现形式，例如不同的焊接方法以及设置走向；

钢梁2-3，其为横截面为H型的钢梁结构，所述钢梁2-3垂直得连接在两个所述格构式钢管束构件之间，该构件的作用是连接两个格构式钢管束构件，并作为钢筋桁架楼承板安放的构件，并且，该构件可以由其他钢梁结构所替代。

混凝土，其灌注于所述钢管束构件内，该构件的作用是填充钢管空腔，增加强度，并且，该构件可以其他由具有高强度的固定剂所替代。

在这种技术方案中，钢管束构件2-1与钢支撑桁架2-2构成了格构式钢管束构件，所述格构式钢管束构件通过钢梁2-3连接最后组成了整个的格构式钢管束混凝土组合结构。通过改变钢支撑桁架2-2的布置形式，将钢管束构件2-1和钢支撑桁架2-1焊接，形成开门洞结构形式和开窗洞结构形式的格构式钢管束构件以及其他具有需要空间的格构式钢管束构件，根据建造需要，将各个格构式钢管束构件通过钢梁2-3连接形成最后的格构式钢管束混凝土组合结构。例如，管道2-4可以通过倾斜设置钢支撑桁架2-2空间，而不需要额外在整个的钢管束构件上打孔，而门或者窗可以安装在预先焊接在钢管束构件2-1两个尺寸匹配的留空的钢支撑桁架2-1之间。因此，开门洞结构形式和开窗洞结构形式以及其他具有空间的格构式钢管束构件可以作为一个整体单元可以在工厂进行标准化批量化的加工制作，然后所述格构式钢管束构件在现场进行吊装，然后通过钢梁连接形成完整的墙体骨架，最后在钢管束内浇筑混凝土，形成格构式钢管束混凝土组合结构。

如图3所示，上述方案中的钢管束构件的一种实现方式为，所述钢管束构件3-1为具有若干个U型钢管单元和矩形钢管单元结构依次焊接形成的具有空腔的异形柱结构，采用焊接连接以及U型钢管单元和矩形钢管单元结构依次排列这种方案一方面是可以节省钢材，通过U型钢管单元依次连接可以得到具有空腔的钢管束，对比全部使用矩形钢管单元节约了20％以上的钢材使用，转角处使用矩形钢管单元，确保整个结构的闭合，另一方面通过全部焊接达到结构的完整和稳定，保证钢管束构件在工程应用中的强度要求。其工作方式为：组成钢管束结构后与其他部件组合，作为建筑的主要承重的支撑。

如图3所示，上述方案中的钢管束构件的另一种实现方式为，所述钢管束构件的横截面形状包括L形、T形、Z形、L形以及十字形结构中的一种或者多种。采用这种方案主要是为满足建筑的凹进凸出。

如图4～7所示。

如图4所示，上述方案中的格构式钢管束构件的一种实现方式为，其特征在于，所述固定连接是通过将与钢管束构件4-1垂直设置的多个钢支撑桁架4-21全熔透焊接在两个所述钢管束构件之间，并且水平钢支撑桁架4-21之间设置多个与所述水平钢支撑桁架4-21成一定角度倾斜的钢支撑桁架4-22作为墙体支撑并通过焊接固定，其中，所述倾斜的钢支撑桁架4-22的倾斜角度为60～70°。采用这种方案是为了形成比混凝土钢管束轻质并且强度符合要求的墙体，同时留下的空隙可以作为管道的布置空间。其工作方式为：与其他格构式钢管束构件连接组成整体，作为墙体。

如图5所示，上述方案中的格构式钢管束构件的另一种实现方式为，其特征在于，所述固定连接是通过将与钢管束构件5-1垂直设置的多个钢支撑桁架5-21全熔透焊接在两个所述钢管束构件之间，并且水平钢支撑桁架5-21之间设置多个与所述水平钢支撑桁架5-21成一定角度倾斜的钢支撑桁架5-22作为墙体支撑并通过焊接固定，其中，所述倾斜的钢支撑桁架5-22的倾斜角度为45～60°。采用这种方案是为了形成比混凝土钢管束轻质并且强度符合要求的墙体，同时留下的空隙可以作为管道的布置空间。其工作方式为：与其他格构式钢管束构件连接组成整体，作为墙体。

如图6所示，上述方案中的格构式钢管束构件的另一种实现方式为，其特征在于，所述固定连接是通过将与钢管束构件6-1垂直设置的多个钢支撑桁架6-21全熔透焊接在两个所述钢管束构件之间，并且在部分水平钢支撑桁架之间设置多个与所述水平钢支撑桁架成一定角度倾斜的钢支撑桁架作为墙体支撑并通过焊接固定，其中，不设置倾斜的钢支撑桁架6-22的水平钢支撑桁架6-21之间形成的孔洞大小与门洞6-3的尺寸相适应，所述倾斜的钢支撑桁架6-22的倾斜角度为45°～70°。采用这种方案是为了形成后期安装门的容置空间以及为门洞上方的管道的布置空间，并且倾斜的钢支撑桁架与水平钢支撑桁架相结合具有良好的支撑强度。其工作方式为：与其他格构式钢管束构件连接组成整体，作为安装门的墙面使用。

如图7所示，上述方案中的格构式钢管束构件的一种实现方式为，其特征在于，所述固定连接是通过将与钢管束构件7-1垂直设置的多个钢支撑桁架7-21全熔透焊接在两个所述钢管束构件之间，并且在部分水平钢支撑桁架之间设置多个与所述水平钢支撑桁架成一定角度倾斜的钢支撑桁架作为墙体支撑并通过焊接固定，其中，不设置倾斜的钢支撑桁架7-22的水平钢支撑桁架7-21之间形成的孔洞大小与窗洞的尺寸相适应，所述倾斜的钢支撑桁架7-22的倾斜角度为45°～70°。采用这种方案是为了形成后期安装窗户的容置空间以及门洞上方的管道的布置空间，并且倾斜的钢支撑桁架与水平钢支撑桁架想结合具有良好的支撑强度。其工作方式为：与其他格构式钢管束构件连接组成整体，作为安装窗户的墙面。

如图8所示，上述方案中的格构式钢管束构件的另一种实现方式为，其特征在于，所述固定连接是通过将与钢管束构件8-1垂直设置的多个钢支撑桁架8-21全熔透焊接在两个所述钢管束构件之间，并且在部分水平钢支撑桁架之间设置多个与所述水平钢支撑桁架成一定角度倾斜的钢支撑桁架作为墙体支撑并通过焊接固定，其中，不设置倾斜的钢支撑桁架8-22的水平钢支撑桁架8-21之间形成的孔洞大小与窗洞的尺寸相适应，所述倾斜的钢支撑桁架8-22的倾斜角度为45°～70°。采用这种方案是为了形成后期安装窗户的容置空间以及门洞四周的管道的布置空间，并且倾斜的钢支撑桁架与水平钢支撑桁架想结合具有良好的支撑强度。其工作方式为：与其他格构式钢管束构件连接组成整体，作为安装窗户的墙面。

如图9所示，上述方案中的钢梁的一种实现方式为：所述钢梁9-2包括，梁翼9-21，其与所述所述格构式钢管束构件9-1焊接，梁腹板9-22，其在所述格构式钢管束构件连接的一端设置有螺孔，所述梁腹板9-22通过所述螺孔与所述格构式钢管束构件通过螺栓连接。采用这种方案具有使得两个所述格构式钢管束构件之间连接的稳定的能力以及承受上层楼板9-3的能力。其工作方式为：连接其他格构式钢管束构件组成整体。

这里说明的数量是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

如上所述，根据本发明，由于格构式钢管束构件是其由钢管束构件以及钢支撑桁架焊接而成，因此构整体性好、刚度高；由于钢支撑桁架为矩形钢管结构，不填充混凝土，因此减少用钢量和混凝土用量，节约资源；由于使用部分格构式钢管束构件代替混凝土钢管束构件，因此减轻结构自重，提高结构抗震性能；由于格构式钢管束构件在工厂完成焊接，现场只需要进行吊装和钢梁的焊接，因此减少现场焊接工作量，加快了安装速度；由于钢管束横截包括L形、T形、Z形、L形以及十字形结构中的一种或者多种，因此构件加工制作灵活，互换性强；由于钢支撑桁架在两个相邻的所述钢管束构件连接成墙体骨架并在所述墙体骨架上形成格构式的开口孔洞，因此有利于室内水暖电管道铺设以及有利于剪力墙处的门窗布设；由于钢梁的梁翼与格构式钢管束构件焊接，梁腹板通过螺栓连接，因此钢梁的连接稳定，并且工艺成熟，减轻现场吊装的工作量。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。