[发明专利]一种多层冷弯薄壁型钢结构体系及装配方法

说明书

本发明公开了一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系及装配方法，包括竖向承重系统、水平抗侧系统、楼盖及连接件。竖向承重系统包含墙体边柱、中柱、横梁及围护板；水平抗侧系统包含轻钢骨架、刚性支撑、耗能支撑和结构板；楼盖包含楼盖主体和端头连接件，楼盖主体包括预制楼板、钢筋和扁钢支撑；连接件包括螺栓、自攻螺钉、抗拔件和铰链。水平抗侧系统设置在竖向承重系统的整体框架中，通过连接件固定连接形成组合耗能剪力墙；预制楼板与组合耗能剪力墙通过端头连接件固定连接。本发明有效的提高了冷弯薄壁型钢住宅的承载能力和抗侧性能，且震后易修复；各部件均可在工厂批量预制和现场拼装，装配方法施工快捷简便。

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种多层冷弯薄壁型钢结构体系及装配方法。

背景技术

冷成型钢结构主要由组合墙体、组合楼盖及冷弯薄壁型钢屋盖组成，该结构具有自重轻、施工周期短、工业化程度高、节约土地资源等优点，是一种绿色环保的装配式建筑。近年来，国家积极推动产业结构调整升级，大力发展装配式建筑，明确指出截至2025年，装配式建筑占新建建筑的比例要达到50％以上。目前，低层冷弯薄壁型钢建筑技术正在我国广泛推广和应用，主要应用于单层工业厂房、低层住宅、别墅等建筑中。基于我国人多地少、地震灾害严重等国情，将冷成型钢结构由低层向多层发展具有极强的必要性。

在冷成型钢结构住宅体系中，组合墙体是承担竖向荷载和水平荷载的主要构件，也是冷成型钢结构抗震性能优劣的关键因素。当结构承受地震荷载作用时，组合墙体抵抗水平荷载主要依赖于结构墙板的蒙皮效应，作用在墙体上的竖向荷载主要由冷成型钢立柱承担，而结构墙板与墙体轻钢骨架的稳定连接又可以约束立柱截面的扭转变形，进而提高组合墙体的承载性能，因此，保证墙体蒙皮效应对提升整体结构的抗震性能就显得至关重要。然而，传统组合墙体通常由冷成型钢骨架和结构墙板通过自攻螺钉固定连接而成，并在轻钢骨架两侧设置X形刚拉带；在水平荷载往复作用下，连接结构墙板与轻钢骨架的自攻螺钉将会发生松动，此时组合墙体的抗侧性能几乎丧失，而单独的钢龙骨框架的抗侧能力和竖向承重能力又极其有限，在此情况下组合墙体将会迅速发生破坏。因此，传统组合墙体的破坏主要集中于板材螺钉连接处，墙体受力传力路径单一，抗震耗能能力较弱，这也是限制冷成型钢住宅从低层向高层发展的一个主要问题。因此，当前亟需提出一种抗侧性能以及竖向承重能力优越的装配式组合墙体，以促进多层冷成型钢结构在我国的推广和应用。

发明内容

发明目的：本发明的一个目的是提供一种多层冷弯薄壁型钢结构体系，该结构体系可提高多层轻钢住宅结构的抗震性能，且震后可实现自复位，各部件均可在工厂批量预制和现场拼装，工业化程度高。

本发明的另一个目的是提供一种多层冷弯薄壁型钢结构体系的装配方法，该装配方法施工快捷简便。

技术方案：本发明的一种多层冷弯薄壁型钢结构体系，包括竖向承重系统、水平抗侧系统、楼盖及连接件，竖向承重系统包括墙体边柱、中柱、横梁及围护板，墙体边柱端部相邻两个侧壁均设置凹形槽，中柱顶端和底端均设置第三凹形槽，中部设置方形洞口；横梁包括十字形钢板主体、上端板和下端板，上端板和下端板分别设置在十字形钢板主体中第一竖板的上下翼缘端部，十字形钢板主体中的第一竖板长度大于其横板长度；十字形钢板主体的第一竖板两端分别嵌入墙体边柱端部的凹形槽中，并与墙体边柱固定连接，上端板或下端板通过连接件与墙体边柱内侧壁固定连接，中柱端部分别与横梁的上端板或下端板固定连接，墙体边柱、中柱和横梁组成竖向承重系统的整体框架，围护板设置在竖向承重系统的整体框架两侧；水平抗侧系统设置在竖向承重系统的整体框架中，并被围护板包围在内，水平抗侧系统上下端面分别与上端板和下端板固定连接，四个角点分别与墙体边柱和横梁之间的连接件固定连接；竖向承重系统和水平抗侧系统形成组合耗能剪力墙；楼盖与组合耗能剪力墙通过端头连接件固定连接。

优选的，墙体边柱包括底层墙体边柱和上层墙体边柱，底层墙体边柱顶端相邻两个侧壁均设置第一凹形槽，上层墙体边柱顶端和底端相邻两个侧壁均设置第二凹形槽，底层墙体边柱位于整个结构体系的最底端，上层墙体边柱用于连接上下两层相邻的组合耗能剪力墙。