專利名稱：一種鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用石膏現(xiàn)場分層分段澆制外墻及承重墻的大開間靈活劃
分居室節(jié)能住宅建筑，特別是一種鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，屬于鋼結構 節(jié)能住宅建筑技術領域。
背景技術：
隨著我國鋼產(chǎn)量的日益增多，小高層住宅建筑采用鋼結構作為承重和抗側力結構 的體系已得到推廣與應用，例如山東萊鋼一次建成數(shù)十萬平方米小高層鋼結構住宅建筑。 從循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟建設和社會發(fā)展方針分析，開拓和發(fā)展鋼結構住宅是勢在必行 的，與此同時，鋼結構優(yōu)良的抗震性能可以充分實現(xiàn)我國"小震不壞、中震可修、大震不倒" 的抗震原則。鋼結構裝配整體式的建造特點，使其施工速度快，從而大幅度縮短工期，對減 少建造成本是極為有利的。 通過對近幾年來建造的鋼結構住宅的分析，有如下問題還需進一步解決其一， 結構體系仍停留在常規(guī)的框架結構體系，即用矩形鋼管為框架柱、H型鋼為框架梁的小柱 網(wǎng)和以單向壓型鋼板抓混凝土組合板為樓蓋的結構，它的房間跨度一般為3. 2m 4. 2m之 間，達不到大開間靈活劃分居室的要求，必須按有墻必有梁的做法；且用鋼量偏大(70kg/m2 以上)，建造成本高于常規(guī)的鋼筋混凝土框架結構；其二，鋼結構的防銹蝕和防火能力比較 差，有待進一步解決；其三，鋼框架結構內(nèi)外墻體材料仍停留在砌塊砌筑或板材掛板方式， 由此增加了維護結構的成本和造價。 我國石膏資源豐富，除了天然石膏外，還有大量制造磷酸后形成的磷渣轉化的磷 石膏和火電廠排煙脫硫后廢渣轉化的脫硫石膏，它們具有與天然石膏相同的屬性。據(jù)不 完全統(tǒng)計，我國每年由工廠形成的此類石膏約一億噸，如不予消化，將對環(huán)境造成極大危 害。由于石膏類產(chǎn)品具有優(yōu)良的保溫隔熱和防火性能，如何將其大量應用于住宅鋼結構建 筑，是值得深入探討和有待開發(fā)的大事。2007年 2008年期間，有關石膏砼速成墻的數(shù) 項中國專利文獻的相繼出現(xiàn)，在石膏墻體鋼筋混凝土結構體系方面，它將常規(guī)的框架結構 (只在樓層處設置橫梁，框架內(nèi)砌筑填充墻的結構)改變?yōu)樵谠蚣芊秶鷥?nèi)，由小截面尺寸 (200mmX200mm、250mmX250mm)的立柱和層間橫梁及樓層橫梁組成的網(wǎng)格式框架，石膏漿 液現(xiàn)場分層分段澆制，使石膏漿液除了填充網(wǎng)格空隙外，還包裹網(wǎng)格式框架的橫梁及立柱 不少于25mm厚，形成了外包石膏(天然石膏、磷石膏、脫硫石膏)的大開間(9mX10m等) 鋼筋混凝土網(wǎng)格式框架結構外墻和分戶墻，其樓板為采用石膏模殼澆制的鋼筋混凝土密肋 井字大板(9mX10m等)，再采用石膏輕質砌塊(400mmX400mmX 120mm)在大板上靈活劃 分房間，形成大開間靈活劃分居室多功能應用節(jié)能建筑(參看中國專利文獻專利申請?zhí)?200610200093.8、200610200188. x、200810305454. 4、200810305455. 9、200810305456. 3、 200620200100. x、200620200099. 0、200620200217. 8)。此類混凝土、石膏分層分段現(xiàn)場澆 制的鋼筋混凝土結構，是集節(jié)能與承重為一體的新型建筑，除了進行相關縮尺模型試驗和 現(xiàn)場實物施工技術操作演練外，數(shù)萬平方米的小高層靈活劃分居室節(jié)能住宅建筑正在施工中。通過對實際工程的預算分析，相對于常規(guī)混凝土框架結構，其造價下降6% 8% ，即75 元/m2 100元/m2。但在此類新型鋼筋混凝土新型節(jié)能建筑體系中，其鋼結構部分仍然需 要在現(xiàn)場進行焊接制作，因此其施工效率、防銹防火性能及結構強度等還是不太理想。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種施工效率高、開間大、節(jié)能效果好、防銹防火性 能好、并能靈活劃分居室的鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，以克服現(xiàn)有鋼結構 住宅建造技術的不足。 本實用新型是這樣構成的包括樓蓋，該節(jié)能住宅建筑房間開間的寬《12米、進 深長《9米、且樓層數(shù)n《15層、層高h《3. 6m，每層樓的外墻或承重墻由鋼構件相互連接 組成的鋼網(wǎng)格框架和包裹住鋼網(wǎng)格框架的石膏組成，鋼構件通過高強螺栓相互連接組成鋼 網(wǎng)格框架；組成鋼網(wǎng)格框架的鋼構件由L型柱、T型柱、豎柱和鋼梁構成；在每個L型柱同一 高度的兩個面上都分別連接有一根與L型柱相垂直的鋼梁；在每個T型柱同一高度的兩個 面上都分別連接有一根與T型柱相垂直的鋼梁；在每個豎柱上連接有一根或兩根與豎柱相 垂直的鋼梁，并且鋼梁與豎柱構成T字型或十字型的鋼構件。 上述L型柱由3根H型鋼或3根方型鋼管通過鋼板焊接連接成截面為L形的形狀； T型柱由4根H型鋼或4根方型鋼管通過鋼板焊接連接成截面為T形的形狀；豎柱由H形 鋼或方型鋼管構成；鋼梁由截面形狀為H型的鋼材構成。 在組成鋼網(wǎng)格框架的L型柱、T型柱、豎柱的方型鋼管的內(nèi)腔中填充有混凝土或石 膏，并且石膏將L型柱、T型柱、豎柱和鋼梁組成的鋼網(wǎng)格框架全部包裹住，從而形成具有節(jié) 能功效的住宅建筑的外墻或承重墻。 在L型柱、T型柱或豎柱的上下兩端都設有連接法蘭盤或拼接板，在連接法蘭盤或 拼接板上設有安裝高強螺栓的螺栓孔。 在與L型柱、T型柱、豎柱連接的每根鋼梁的端部都設有安裝高強螺栓的螺栓孔，
并且兩根相互連接的鋼梁之間通過連接鋼板和高強螺栓連接為一整體。 上面所述的石膏為磷石膏、脫硫石膏或天然石膏。 由于采用了上述技術方案，本實用新型所提供的石膏漿液包裹承力鋼結構的大開 間組合墻體，它由石膏漿液凝結后的墻體和鋼網(wǎng)格框架結構骨架組成，鋼網(wǎng)格框架結構骨 架在現(xiàn)場分層分段裝配，石膏漿液也分層分段澆制并包裹和填充鋼構件。由于石膏的包裹 和填充，不僅解決了鋼結構的防銹和防火問題，也一次性解決了建筑墻體的保溫隔熱、隔音 等建筑節(jié)能問題，本實用新型的這種"新型石膏鋼結構節(jié)能大開間承重墻"有別于現(xiàn)有住宅 鋼結構體系，它主要應用于大開間靈活劃分居室的小高層(10層 15層)節(jié)能住宅建筑 中。 本實用新型的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾方面其一，將"工業(yè)固體廢渣資源化"落到 實處。本實用新型每平方米建筑，石膏用量約為0. 22立方米，我國由磷渣轉化的磷石膏和 火電廠排煙脫硫后轉化的脫硫石膏每年按1億噸(約1. 176億立方米)計算，則每年可利 用工業(yè)廢渣建造節(jié)能小高層鋼結構住宅5. 4億平方米，按每戶100平方米計算，可解決540 萬戶住房問題，相應節(jié)約粘土資源1. 176億立方米；其二，徹底解決鋼結構防銹蝕和防火問 題，從而充分發(fā)揮鋼結構抗震性能好的優(yōu)點；其三，施工建造方法的改變提高了工程進度，
4節(jié)約了建造成本；其四，石膏包裹和填充鋼網(wǎng)格框架，加強了建筑節(jié)能功效；其五，鋼構件 設計成可以進行工廠大批量制造的標準構件，這不僅保證了生產(chǎn)質量和提高了生產(chǎn)效率， 而且現(xiàn)場采用高強螺栓拼裝，克服了現(xiàn)場焊接變形和高溫對澆制石膏的影響。因此，本實用 新型與現(xiàn)有技術相比，本實用新型不僅具有施工效率高、節(jié)能效果好、防銹防火性能好的優(yōu) 點，而且還具有開間大、能靈活劃分居室的優(yōu)點。實用新型特別適合于建筑房間開間寬《12 米、進深長《9米、并且樓層數(shù)n《15層的小高層節(jié)能住宅建筑使用。

圖1為本實用新型的鋼構件拼裝組成的一層樓的鋼網(wǎng)格框架承重墻體結構示意 圖； 圖2為圖1的A-A剖示結構示意圖； 圖3為本實用新型的外墻或承重墻墻體的拐角部位結構剖面示意圖； 圖4為本實用新型的L型柱由3根方型鋼管組成時的側立面構造及高強螺栓連接
結構示意圖； 圖5為圖4的B-B剖面結構示意圖，即在L型柱端部設有連接法蘭盤或拼接板并 通過高強螺栓連接的結構示意圖。 圖6為本實用新型L型柱由三根H型鋼組成時的側立面構造及高強螺栓連接結構 示意圖； 圖7為圖6的俯視結構和豎柱也由H型鋼構成及結構包裹有石膏時的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但并不作為對本實用 新型做任何限制的依據(jù)。 本實用新型的實施例在制作本實用新型的鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑 結構時，采用現(xiàn)場分層分段制作方法進行制作，即采用鋼網(wǎng)格框架作為該住宅建筑外墻或 承重墻的骨架，鋼網(wǎng)格框架采用預先在工廠焊接制作成型的鋼構件，在現(xiàn)場拼接連接成網(wǎng) 格形狀的鋼網(wǎng)格框架，并且鋼構件與鋼構件之間現(xiàn)場相互連接都通過高強螺栓進行現(xiàn)場連 接，在拼接鋼網(wǎng)格框架時，每層樓按照從下到上的方式進行拼接，并且每拼接完一段鋼構件 高度的鋼網(wǎng)格框架，就采用墻體澆注側模板將該段鋼網(wǎng)格框架圍住，然后采用現(xiàn)場澆注的 方式將由磷石膏、脫硫石膏或天然石膏制作成的可流動性的石膏漿液澆注在澆注模板圍住 的空間內(nèi)，使石膏漿液填充滿構成鋼網(wǎng)格框架的鋼構件空腔并將構成的鋼網(wǎng)格框架全部包 裹住，待石膏漿液初凝固后，拆除澆注側模板，再在每個被石膏包裹住的鋼構件的上連接端 上連接上另一段組成鋼網(wǎng)格框架的鋼構件，然后再進行石膏漿液澆注，一般每層樓分三至 四段進行澆注，如此循環(huán)，即可制作得到以鋼網(wǎng)格框架為骨架的作為住宅建筑外墻或承重 墻的石膏墻體；當現(xiàn)場澆注的以鋼網(wǎng)格框架為骨架的外墻或承重墻石膏墻體達到樓蓋標高 處后，按現(xiàn)有的鋼裝配整體式平板型鋼空腹夾層板樓蓋的方式制作樓蓋(即可按照中國專 利文獻申請?zhí)枮?00720201111. 4或200710201934. 1所公開的技術方案來制作樓蓋);然 后再按上述方法進行上一層樓的以鋼網(wǎng)格框架為骨架的外墻或承重墻石膏墻體及樓蓋的 制作，如此循環(huán)即可制作得到鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑。其中每戶的居室內(nèi)隔墻采用已開發(fā)應用的石膏砌塊進行砌筑，這樣即可形成大開間靈活劃分房間多功能應用的 節(jié)能建筑。 制作本實用新型時，其節(jié)能住宅建筑房間開間的寬《12米、進深長《9米、且樓層 數(shù)n《15層、層高h《3. 6m，每層樓的外墻或承重墻由鋼構件相互連接組成的鋼網(wǎng)格框架 和包裹住鋼網(wǎng)格框架的石膏6組成(如圖1、圖2所示)；每層樓的樓蓋9結構可采用現(xiàn)有技 術中的傳統(tǒng)結構，但最好采用中國專利文獻申請?zhí)枮?00720201111. 4和200710201934. 1 所公開的結構；鋼構件通過高強螺栓5相互連接組成鋼網(wǎng)格框架；組成鋼網(wǎng)格框架的鋼構 件由L型柱1、T型柱2、豎柱3和鋼梁4構成；在每個L型柱1同一高度的兩個面上都分別 連接有一根與L型柱1相垂直的鋼梁4 ;在每個T型柱2同一高度的兩個面上都分別連接 有一根與T型柱2相垂直的鋼梁4 ;在每個豎柱3上連接有一根或兩根與豎柱3相垂直的 鋼梁4，并且鋼梁4與豎柱3構成T字型或十字型的鋼構件(如圖2、圖3所示)；L型柱1 可采用三根根H型鋼或三根方型鋼管(也可用圓型鋼管代替方型鋼管)通過鋼板焊接連接 成截面形狀為L形的形狀；T型柱2由四根H型鋼或四根方型鋼管(也可用圓型鋼管代替 方型鋼管)通過鋼板焊接連接成截面形狀為T形的形狀；豎柱3采用H形鋼或方型鋼管構 成；鋼梁4采用截面形狀為H型的鋼材或采用組合工字鋼構成；制作時，在L型柱1、T型柱 2或豎柱3的上下兩端(即豎柱反彎點處)都制作出連接法蘭盤或拼接板7，在連接法蘭盤 或拼接板7上制作出安裝高強螺栓5的螺栓孔(如圖5所示)；在與L型柱1、 T型柱2、豎 柱3連接的每根鋼梁4的端部都設有安裝高強螺栓5的螺栓孔，并且將兩根相互連接的鋼 梁4之間通過連接鋼板8和高強螺栓5連接為一整體(如圖4所示)；上述的鋼構件預先 在工廠中制作成標準的單元構件，這樣不僅可避免在現(xiàn)場進行焊接，而且可大大提高現(xiàn)場 施工的效率和保證施工質量；在進行現(xiàn)場分層分段連接制作具有鋼網(wǎng)格框架作為骨架的住 宅建筑外墻或承重墻時，在組成鋼網(wǎng)格框架的L型柱1、T型柱2、豎柱3的方型鋼管(或圓 型鋼管)的內(nèi)腔中都填充上混凝土 10或石膏6 (最好只填充混凝土 10)，并且采用石膏6將 L型柱1、 T型柱2、豎柱3和鋼梁4組成的鋼網(wǎng)格框架全部包裹住，從而形成具有節(jié)能功效 的住宅建筑的外墻或分戶承重墻；石膏6可采用現(xiàn)有技術中的磷石膏、脫硫石膏或天然石 膏即可。
權利要求一種鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，包括樓蓋(9)，其特征在于該節(jié)能住宅建筑房間開間的寬≤12米、進深長≤9米、且樓層數(shù)n≤15層、層高h≤3.6m，每層樓的外墻或承重墻由鋼構件相互連接組成的鋼網(wǎng)格框架和包裹住鋼網(wǎng)格框架的石膏(6)組成，鋼構件通過高強螺栓(5)相互連接組成鋼網(wǎng)格框架；組成鋼網(wǎng)格框架的鋼構件由L型柱(1)、T型柱(2)、豎柱(3)和鋼梁(4)構成；在每個L型柱(1)同一高度的兩個面上都分別連接有一根與L型柱(1)相垂直的鋼梁(4)；在每個T型柱(2)同一高度的兩個面上都分別連接有一根與T型柱(2)相垂直的鋼梁(4)；在每個豎柱(3)上連接有一根或兩根與豎柱(3)相垂直的鋼梁(4)，并且鋼梁(4)與豎柱(3)構成T字型或十字型的鋼構件。
2. 根據(jù)權利要求l所述的鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，其特征在于L型 柱(1)由3根H型鋼或3根方型鋼管通過鋼板焊接連接成截面為L形的形狀；T型柱(2) 由4根H型鋼或4根方型鋼管通過鋼板焊接連接成截面為T形的形狀；豎柱(3)由H形鋼 或方型鋼管構成；鋼梁(4)由截面形狀為H型的鋼材構成。
3. 根據(jù)權利要求2所述的鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，其特征在于在 組成鋼網(wǎng)格框架的L型柱(1)、T型柱(2)、豎柱(3)的方型鋼管的內(nèi)腔中填充有混凝土 (10) 或石膏(6)，并且石膏(6)將L型柱(1)、T型柱(2)、豎柱(3)和鋼梁(4)組成的鋼網(wǎng)格框 架全部包裹住，從而形成具有節(jié)能功效的住宅建筑的外墻或承重墻。
4. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，其特征在 于在L型柱(1)、T型柱(2)或豎柱(3)的上下兩端都設有連接法蘭盤或拼接板(7)，在連 接法蘭盤或拼接板(7)上設有安裝高強螺栓(5)的螺栓孔。
5. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，其特征在 于在與L型柱(1) 、T型柱(2)、豎柱(3)連接的每根鋼梁(4)的端部都設有安裝高強螺栓 (5)的螺栓孔，并且兩根相互連接的鋼梁(4)之間通過連接鋼板(8)和高強螺栓(5)連接為 一整體。
6. 根據(jù)權利要求1或3所述的鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，其特征在于 所述的石膏(6)為磷石膏、脫硫石膏或天然石膏。
專利摘要本實用新型公開了一種鋼結構石膏墻體大開間節(jié)能住宅建筑結構，該節(jié)能住宅建筑房間開間的寬≤12米、進深長≤9米、且樓層數(shù)n≤15層、層高h≤3.6m，每層樓的外墻或承重墻由鋼構件相互連接組成的鋼網(wǎng)格框架和包裹住鋼網(wǎng)格框架的石膏組成，鋼構件通過高強螺栓相互連接組成鋼網(wǎng)格框架；組成鋼網(wǎng)格框架的鋼構件由L型柱、T型柱、豎柱和鋼梁構成；在每個L型柱同一高度的兩個面上都分別連接有一根鋼梁；在每個T型柱同一高度的兩個面上都分別連接有一根鋼梁；在每個豎柱上連接有一根或兩根鋼梁構成T字型或十字型的鋼構件。本實用新型不僅具有施工效率高、節(jié)能效果好、防銹防火性能好的優(yōu)點，而且還具有開間大、靈活劃分居室多項優(yōu)點。
文檔編號E04H1/04GK201502104SQ20092030827
公開日2010年6月9日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權日2009年8月19日
發(fā)明者何挺, 盧亞琴, 周觀根, 孫濤, 張華剛, 李莉, 田穩(wěn)苓, 肖建春, 陳志華, 馬克儉, 魏艷輝 申請人:貴州大學;浙江東南網(wǎng)架股份有限公司;天津大學;河北工業(yè)大學