装配式钢结构组合支撑平面内桁架体系的制作方法

1.本实用新型涉及一种装配式钢结构组合支撑平面内桁架体系。


背景技术：

2.基坑支护工程中，经常采用钢结构内支撑代替传统的钢筋混凝土结构内支撑，钢支撑具有单位自重轻，可重复利用，施工模块化、机械化，绿色环保。钢支撑体系一般由钢主撑、钢托梁、钢牛腿、钢立柱主撑结构受力体系，平面传力由主撑直接完成，传力可靠，竖向结构中力的传递路径为：主撑-托梁-牛腿-立柱，传力清晰合理。但由于钢主撑单个构件的刚度有限，限制了其在基坑支护工程中钢支撑的应用跨度，当基坑跨度很大时，一般采用钢支撑进行堆砌，以扩大支撑截面，保证支撑强度，但这种结构形成并不经济。
3.在开挖深度大且跨度大的基坑中，常用的悬臂式围护结构无法完全抵挡侧向土压力，需要在基坑内设置水平支撑。传统的钢筋混凝土支撑能够很好地限制围护结构变形，但选用钢筋混凝土支撑也有着不可避免的缺陷，钢筋混凝土支撑的拆除会产生极大的环境污染，以及混凝土的养护会耗费大量工期从而大大增加工程成本。
4.在目前的部分工程中，有时采用单个钢结构构件内支撑代替传统的钢筋混凝土结构内支撑，例如单根钢管支撑以及型钢支撑，这类钢支撑相较于钢筋混凝土支撑安装拆卸简单不会对环境产生太大影响，无需养护，工期短，大大缩减工程成本，但这类支撑节点强度低，刚度相对较小，容易发生安全事故。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型提出了一种装配式钢结构组合支撑平面内桁架体系，其包括至少一个支撑组，每个支撑组包括2-10根相互平行且间隔设置的主撑，每个主撑组内的m根主撑的中轴线位于同一水平面内，m为2-10之间的整数；
6.每个支撑组还包括n根h钢横梁，该h钢横梁沿水平方向延伸、且垂直于主撑，该h钢横梁的腹板沿竖直方向延伸；n为≥1的整数；
7.h钢横梁将每根主撑分割为n+1根主撑段，在主撑段的端部焊接有第一法兰，同一主撑的相邻的两根主撑段经第一法兰可拆卸地连接在h钢横梁的腹板的两侧，该第一法兰位于h钢横梁的凹槽内、且抵压在h钢横梁的腹板上；
8.h钢横梁架设在立柱上。h钢横梁为采用h型钢所制作的横梁。主撑与第一法兰直接进行连接，中间没有过渡连接段，也不进行变颈。具体地，该主撑由h型钢、圆形钢管或矩形钢管制备而成。
9.本技术中，由于将主撑分割为主撑段，并直接连接在h钢横梁的腹板上，而且第一法兰直接抵压在h钢横梁的腹板上，保证了各主撑段能够通过h钢横梁稳定地传递基坑外部所产生的压力，而且主撑位于h钢横梁的高度区间内，使主撑之间能够通过h钢横梁在相同高度区间内传递所受到的外力，保证桁架体系的稳定性。现有的常规设计中，一般是将横梁架设在主撑的上方或下方，横梁主要其支持主撑的作用，不作为传力构件，需要另外在主撑
之间架设连接撑，造成结构复杂，且加大了桁架体系的自重。
10.由于主撑段上的第一法兰直接抵靠在h钢横梁的腹板上，使得本技术中，h钢横梁的截面高度要大于主撑的截面高度，使h钢横梁具有较大的横截面，能够承受较大的外力，利用h钢横梁能够有效地提高主撑的抗弯能力，并由此提高桁架体系的刚度，使本技术中桁架体系的刚度相对于现有技术中的常规水平支撑的刚度成几何级增加，具有平面内刚度大，抗压性能高的优势，更加适用于大跨度基坑，并且本技术中的桁架体系还具有安装方便，现场施工简单、无需养护、施工速度快捷、可回收、不产生扬尘，环保性好、对周围环境整体影响小，大大提高经济性。
11.该桁架体系能够按照标准化规格生产的钢支撑、连梁、连接节点、竖向支撑等组成,所用钢支撑、钢支撑连接节点可以均由工厂预制成型,钢支撑之间通过法兰连接，节点可靠，且满足安全经济合理的需求。
12.进一步，为提高桁架体系的稳定性，在相邻的两个h钢横梁之间还设置有至少一根连梁，该连梁被主撑分割为m-1根连梁段，在连梁段的端部焊接有第二法兰，该连梁段经第二法兰连接在主撑段上。利用连梁段将各主撑段连接为一个整体，在提高整体强度的同时，还可以将两根h钢横梁之间的连梁段和主撑段预先连接为一个整体的支撑组件，利用吊装设备一次性完成支撑组件的安装，提高安装效率。
13.进一步，当该主撑由h型钢制备而成时，该连梁段经第二法兰连接在h型钢的腹板上，且第二法兰位于h型钢的凹槽内、并抵压在h型钢的腹板上；
14.当该主撑由圆形钢管制备而成时，在圆形钢管的水平方向的两侧分别焊接有连接端板，连梁段经第二法兰连接在该连接端板上。
15.上述设计能够在高度方向上，连梁位于主撑的高度区间内，使主撑之间能够通过连梁段在相同高度区间内传递所受到的外力，进一步提高桁架体系的稳定性。而当连梁安装在主撑的下方或上方时，易于使连梁产生向下或向上的弯曲，导致桁架体系稳定性的降低。
16.为进一步提高桁架体系的稳定性，连梁的中轴线与h钢横梁的中轴线位于同一水平面内。该设计使连梁和横梁h型钢能够均匀地承受由主撑所传递过来的外力。
17.具体地，为提高桁架体系承受水平面内、沿垂直方向所施加的外力的能力，连梁平行于h钢横梁。
18.为进一步提高提高桁架体系的稳定性，主撑的中轴线与h钢横梁的中轴线位于同一水平面内。该设计能够使主撑和h钢横梁在同一平面内相互传递所受到的外力，最大程度地避免桁架体系产生向上或向下的弯曲。
19.进一步，为避免产生薄弱点，每根h钢横梁均由单根h型钢构成。
附图说明
20.图1是本技术的第一种实施例的结构示意图。
21.图2是图1中a—a向的视图。
22.图3是图2中b-b向的视图。
23.图4是第一种实施例中h钢横梁上的第一连接孔布置图。
24.图5是本技术的第二种实施例的结构示意图。
25.图6是图5中c—c向的视图。
26.图7是图6中d-d向的视图。
27.图8是第二种实施例中主撑段上第一法兰的安装示意图。
28.图9是本技术的第三种实施例的结构示意图。
29.图10是图9中e—e向的视图。
30.图11是图10中f-f向的视图。
31.图12是第三种实施例中主撑段上第一法兰的安装示意图。
具体实施方式
32.参阅图1-图4，第一装配式钢结构组合支撑平面内桁架体系，其包括四个第一支撑组100，图1中示例性地显示了一个第一支撑组100，每个第一支撑组均包括6根相互平行且间隔设置的第一主撑11，每个第一主撑组内的6根第一主撑的第一中轴线a119位于同一水平面内，可以理解，在其它实施例中，一个第一支撑组还可以仅包括2根或3根第一主撑，当然也可以为8根或10根第一主撑。本实施例中，第一主撑11采用圆形钢管制作。
33.每个第一支撑组100还包括5根第一h钢横梁12，第一h钢横梁采用第一h型钢制作，该第一h钢横梁沿水平方向延伸、且垂直于第一主撑，该第一h钢横梁12的第一腹板121沿竖直方向延伸。
34.第一h钢横梁12将每根第一主撑11分割为6根第一主撑段118，在第一主撑段118的端部焊接有第一法兰a111，在第一法兰a与作为第一主撑的圆形钢管的外壁之间焊接有第一加强板112。同一根第一主撑11的相邻的两根第一主撑段118经第一法兰a可拆卸地连接在第一h钢横梁12的第一腹板121的两侧，该第一法兰a位于第一h钢横梁的凹槽内、且抵压在第一h钢横梁的第一腹板上。由于第一主撑11采用圆形钢管制作，第一法兰a采用圆环状的平板法兰，并在第一腹板上开设有与第一法兰a上的法兰孔相对应的第一连接孔122。
35.第一h钢横梁架设在第一立柱14上。本实施例中，第一立柱采用圆形钢管制作。
36.在相邻的两个第一h钢横梁之间还设置有一根第一连梁13，第一连梁平行于第一h钢横梁，该第一连梁被第一主撑分割为5根第一连梁段138，在第一连梁段138的端部焊接有第二法兰a，该第一连梁段经第二法兰a连接在第一主撑段上。第一连梁采用第一方形钢管制作。
37.由于本实施例中，第一主撑由圆形钢管制备而成，在圆形钢管的水平方向的两侧分别焊接有连接端板，第一连梁段经第二法兰a连接在该连接端板上。
38.第一主撑的第一中轴线a119、第一h钢横梁的第一中轴线b129以及第一连梁13的第一中轴线c139均位于同一水平面内。
39.本实施例中，第一主撑采用的圆形钢管制作，第一h钢横梁采用型号为hn800*300*14*22的第一h型钢制作，第一连梁采用型号400*16的第一方形钢管制作。且第一主撑段的长度为6米。
40.实施例2
41.请参阅图5-图8，第二装配式钢结构组合支撑平面内桁架体系，其包括十个第二支撑组200，图5中示例性地显示了一个第二支撑组200，每个第二支撑组均包括6根相互平行且间隔设置的第二主撑21，每个第二主撑组内的6根第二主撑的第二中轴a219线位于同一
水平面内，可以理解，在其它实施例中，一个第二支撑组还可以仅包括2根或5根第二主撑，当然也可以为7根或9根第二主撑。本实施例中，第二主撑21采用第二h型钢制作。
42.第二h钢横梁22将每根第二主撑21分割为6根第二主撑段218，在第二主撑段218的端部焊接有第一法兰b211，在第一法兰b与作为第二主撑的第二h型钢的翼缘之间焊接有第二加强板213。同一根第二主撑21的相邻的两根第二主撑段218经第一法兰b可拆卸地连接在第二h钢横梁22的第二腹板的两侧，该第一法兰b位于第二h钢横梁的凹槽内、且抵压在第二h钢横梁的第二腹板上。由于第二主撑21采用第二h型钢制作，第一法兰b采用方形的平板法兰，并在第二腹板上开设有与第一法兰b上的法兰孔相对应的第二连接孔。
43.第二h钢横梁架设在第二立柱24上。本实施例中，第二立柱采用圆形钢管制作。
44.在相邻的两个第二h钢横梁之间还设置有一根第二连梁23，第二连梁平行于第二h钢横梁，该第二连梁被第二主撑分割为5根第二连梁段238，在第二连梁段238的端部焊接有第二法兰b，该第二连梁段经第二法兰b连接在第二h型钢的腹板上，且第二法兰b位于第二h型钢的凹槽内、并抵压在第二h型钢的腹板上。即第二连梁段经第二法兰b连接在第二主撑段上。
45.第二主撑的第二中轴线a219、第二h钢横梁的第二中轴线b229以及第二连梁13的第二中轴线c239均位于同一水平面内。
46.具体在本实施例中，第二主撑采用型号为hw400*400*13*21的第二h型钢制作，第二h钢横梁采用型号为hn600*200*11*17的第一h型钢制作，第二连梁采用型号220*10的第一方形钢管制作。且第二主撑段的长度为6米。
47.实施例3
48.请参阅图9-图12，第三装配式钢结构组合支撑平面内桁架体系，其包括八个第三支撑组300，图9中示例性地显示了一个第三支撑组300，每个第三支撑组均包括6根相互平行且间隔设置的第三主撑31，每个第三主撑组内的6根第三主撑的第三中轴线a319同一水平面内，可以理解，在其它实施例中，一个第三支撑组还可以仅包括1根或4根第三主撑，当然也可以为8根或10根第二主撑。本实施例中，第三主撑21采用第二方形钢管制作。
49.第三h钢横梁32将每根第三主撑31分割为6根第三主撑段318，在第三主撑段318的端部焊接有第一法兰c311，在第一法兰c与作为第三主撑的第二方形钢管的外壁之间焊接有第三加强板313。同一根第三主撑31的相邻的两根第三主撑段318经第一法兰c可拆卸地连接在第三h钢横梁32的第三腹板的两侧，该第一法兰c位于第三h钢横梁的凹槽内、且抵压在第三h钢横梁的第三腹板上。由于第二主撑21采用第二方形钢管制作，因此第一法兰c采用方形的平板法兰，并在第三腹板上开设有与第一法兰c上的法兰孔相对应的第三连接孔。
50.第三h钢横梁架设在第三立柱34上。本实施例中，第三立柱采用圆形钢管制作。
51.在相邻的两个第三h钢横梁之间还设置有一根第三连梁33，第三连梁平行于第三h钢横梁，该第三连梁被第三主撑分割为5根第三连梁段338，在第三连梁段338的端部焊接有第二法兰c，该第三连梁段经第二法兰c连接在第三主撑段上。
52.本实施例中，第三主撑采用第二方形钢管制作，即第三主撑采用方形钢管制作，方形钢管作为矩形钢管的一种，可以理解，在其它实施例中，第三主撑还可以采用不等边的矩形钢管来制作连梁。
53.第三主撑的第三中轴线a319、第三h钢横梁的第三中轴线b329以及第三连梁13的
第三中轴线c339均位于同一水平面内。
54.具体在本实施例中，第三主撑采用型号为100*16的第二方形钢管制作，第三h钢横梁采用型号为hn600*200*11*17的第一h型钢制作，第二连梁采用型号220*10的第一方形钢管制作。且第三主撑段的长度为6米。
55.在上述各实施例中，第一连梁、第二连梁和第三连梁等各连梁均采用方形钢管制作，方形钢管作为矩形钢管的一种，可以理解，在其它实施例中，还可以采用不等边的矩形钢管来制作连梁。
56.在上述各实施例中，第一主撑段、第二主撑段和第三主撑段的长度均为6米，作为标准长度，可以方便地利用于不同的基坑内，当然，在其他实施例中，还可以制作其他的标准长度，例如5米、8米等标准长度。