本發明涉及一種冷彎薄壁型鋼房屋層間桁架式加強部件，尤其適用于安裝在低層及多層分層裝配式冷彎薄壁型鋼結構房屋中，屬于建筑工程技術領域。

背景技術：

冷彎薄壁型鋼房屋所采用的主要建造材料可回收再利用率高達90%以上，其承重的組合墻體通常由冷彎薄壁型鋼墻架柱、內填保溫棉和外覆石膏板等構成，易于實現資源循環再利用；墻板具有良好的保溫隔熱性能，降低使用過程中的能量消耗，符合國家綠色環保要求；結構輕質高強自重僅為混凝土框架結構的1/4-1/3，其結構、基礎材料均大大減少，地震作用也大為降低；墻架柱主要部件在工廠加工好后運到現場進行裝配。

鑒于冷彎薄壁型鋼房屋綠色生態的特性及易于實現建筑工業化的優勢，近年來我國開始大量引進該體系的住宅建筑，尤其汶川震后修建的低層房屋較多。業內人士對組合墻體在單向及往復荷載作用下抗剪性能進行了大量的試驗研究及有限元分析，得到了該墻體具有較好承載性能，破壞多以墻板及自攻螺釘失效為主，內部墻架柱無破壞；國內對2-3層的整體房屋進行了足尺模型的強震下振動臺試驗，表明該結構體系房屋具有優秀的抗震性能，結構多以墻體面板開裂及自攻螺釘脫落為主，不會發生連續性倒塌。綜合考慮施工工藝、結構受力、部品間傳力、體系多桿件等特點，目前裝配方法是將各樓層墻架柱在工廠裝成墻段后運到現場拼裝，形成了《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術規范》（JGJ227-2011）推薦的樓層連接處做法，墻體所承受的水平地震作用簡化在墻體頂端時，會使墻體發生轉動和滑移，目前通過在每層墻段底部及墻底支座處設置抗拔錨栓方式來抵抗外加荷載作用，限于低層建筑很難滿足人們對建筑多功能的要求，也很難應對我國人多地少，住房用地緊張的客觀國情需要，急需將該類體系應用到多層房屋中。但將結構體系用于多層房屋時，隨房屋層數增多，底下各層墻體承受壓力將增大，各層由地震作用產生的剪力也將增大，因此形成的組合墻體在樓層連接處不連續做法始終是限制該體系向多高層發展的瓶頸因素，迫切需要采取加強措施，提高上下層墻段間協同工作能力。

中國專利ZL201210564012.8公開了一種多層房屋冷彎薄壁型鋼梁柱結構體系，包括鋼筋混凝土地梁（1），鋼筋混凝土地梁（1）中固定有向上直立的柱，每根柱上固定有與柱垂直的梁，每根梁相互平行，其特征在于：柱采用的是矩形鋼管柱（2）；梁采用的是折彎成“L”形的冷彎薄壁C型鋼梁（4）；有一根冷彎薄壁角鋼（5）固定在每根矩形鋼管柱（2）上方等高處，有另一根冷彎薄壁角鋼（5）固定在每根矩形鋼管柱（2）下方等高處，“L”形冷彎薄壁C型鋼梁（4）的折彎部分嵌在空腔中，部分或全部矩形鋼管柱（2）的空腔中充填有砂卵石（3）。該專利技術中，內墻架柱豎向連續，并采用雙角鋼進行樓層加強的做法，其傳力路徑直接可靠，能夠提高房屋的抗側能力，對于內墻此法使用。但是，當將其應用于外墻時，角鋼的存在使得外墻墻面板難以安裝，存在一定的技術缺陷，且存在大量需采用自攻螺釘連接樓層梁與墻體，墻架柱接口的拼接需現場處理，推廣應用受限。

技術實現要素：

本發明的目的是設計一種傳力路徑直接可靠，能明顯提高結構整體抗側能力和承受豎向荷載作用的能力的適用于多層房屋梁柱結構的冷彎薄壁型鋼房屋層間加強部件。

本發明的具體技術方案是：

一種冷彎薄壁型鋼房屋層間加強部件，其特征在于該加強部件為桁架式構造：包括投影為矩形布置的四根直立的鋼套管，固定于鋼套管兩端并與鋼套管同軸的空心支座，相鄰空心支座之間焊接有水平橫向鋼筋或者水平縱向鋼筋，在水平橫向鋼筋與鋼套管構成的前后兩側壁的四個角的空心支座上，均沿對角線方向焊接有長度相等的斜向鋼筋，每根斜向鋼筋的遠端焊接在一個開孔鋼板上。

進一步的方案是：鋼套管上，相間焊接有加強箍。

更進一步的方案是：開孔鋼板開有豎向橢圓形孔，橢圓長軸為豎向軸，短軸為橫向軸，且長軸與短軸長度之比為2:1-4:1。

本發明中：

桁架為空間立體桁架，其水平橫向鋼筋直徑可為20mm，水平縱向鋼筋及斜向鋼筋直徑可為16mm，所有鋼筋均通過焊接方式焊接在鋼套管端部的空心支座上，水平橫向鋼筋選用較大直徑，是為提高層間加強部件抗扭能力。

開孔鋼板強度最好為Q235B型結構鋼，壁厚10mm，橢圓長軸長度20-40mm，短軸長度10mm，孔間凈距離20mm為宜,鋼筋與開孔鋼板采用角焊縫連接，此構造能明顯提高樓層連接處耗能能力，且縮短鋼筋計算長度，抑制鋼筋發生面外失穩。

本發明的優點是：

依托樓層連接處頂底梁間安放空間桁架加強部件，能夠部分承擔水平及豎向荷載作用，提高樓層連接處的薄弱部位的抗力能力；抗拔錨栓數量由設計規范《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術規范》（JGJ227-2011）推薦的每個截面設置單根增加到每個截面設置兩根，提高抗拔錨栓的傳力能力，避免抗拔件上自攻螺釘傳遞豎向荷載時被剪斷，且提高抗平面外失穩的能力；層間加強部件采用工廠化生產，與樓層連接處的抗拔錨栓配合使用，現場安裝速度快，可將該體系應用到冷彎薄壁型鋼結構房屋中，形成分層裝配的易于實施建筑工業化的多層結構體系；且不改變《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術規范》推薦的樓層連接處做法，規范規定的相關設計方法依然具有一定適用性，適合建筑工業化，單層墻段墻架柱可在工廠加工好后運到現場進行組裝，施工速度快；加強部件采用空間桁架形式，造價低、自重輕、易于安裝，不會明顯增加房屋綜合造價和房屋重量，適用性強。

采用在樓層連接處進行層間構造加強后，傳力部件增為三部分，再傳給下層墻體頂梁，能明顯提高結構整體抗側能力和承受豎向荷載作用的能力。

層間桁架加強部件采用工廠化生產，與樓層連接處的抗拔錨栓配合使用，不額外增加連接件，現場安裝速度快，解決了該種結構體系應用到多層冷彎薄壁型鋼房屋中的關鍵問題；不會明顯增加房屋重量，也就不會增加地震作用，在靜載作用下連接處于彈性狀態，加強部件能提高結構的剛度，強震發生時加強部件進入彈塑性狀態后，開孔鋼板開始耗能，能夠保護鋼筋不發生過早的屈曲失效，因此抗震效果好；風載作用下，層間桁架加強部件可明顯提高結構阻尼，減小結構產生的加速度；建筑物拆除后層間桁架加強部件易于拆除，其仍可繼續使用，且安裝在墻體平面內，不影響建筑美觀。

附圖說明

圖1是層間桁架式加強部件三維示意圖。

圖2是本發明中的冷彎薄壁型鋼房屋墻體裝配三維示意圖。

圖3是本發明中的鋼套管及其組件三維示意圖。

圖4是本發明中的抗拔件三維示意圖。

圖5是本發明中的抗拔錨栓及其組件三維示意圖。

圖中：1-斜向鋼筋，2-開孔鋼板，3-加強箍，4-鋼套管，5-空心支座，6-水平橫向鋼筋，7-水平縱向鋼筋，8-下層柱，9-樓層梁，10-自攻螺釘，11-頂梁，12-加勁件，13-抗拔件，14-抗拔錨栓，15-螺栓孔，16-墊片，17-底梁，18-上層柱，19-螺母。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細描述。

如圖1，一種冷彎薄壁型鋼房屋層間加強部件，其特征在于該加強部件為桁架式構造：包括投影為矩形布置的四根直立的鋼套管4，固定于鋼套管4兩端并與鋼套管4同軸的空心支座5，相鄰空心支座5之間焊接有水平橫向鋼筋6或者水平縱向鋼筋7，在水平橫向鋼筋6與鋼套管4構成的前后兩側壁的四個角的空心支座5上，均沿對角線方向焊接有長度相等的斜向鋼筋1，每根斜向鋼筋1的遠端焊接在一個開孔鋼板2上。

鋼套管4上，相間焊接有加強箍3。

開孔鋼板2開有3個豎向橢圓形孔，橢圓長軸為豎向軸，短軸為橫向軸，且長軸長度40mm，短軸長度10mm，孔間凈距離20mm

圖2、圖3、圖4和圖5為冷彎薄壁型鋼房屋層間加強部件應用于多層房屋冷彎薄壁型鋼梁柱結構的實施例。

包括相互配合的梁和柱：

柱由背靠背緊貼并用自攻螺釘10固定的兩根C型鋼構成，含下層柱8和上層柱18；

梁包括C型鋼樓層梁9，連接相鄰兩個柱的開口向下的下層房屋U型鋼頂梁11和開口向上的上層房屋U型鋼底梁17；

且：備有由底板、背板和側板構成的抗拔件13，底板上開有螺栓孔15，背板上開有自攻螺釘孔；

備有C型鋼加勁件12；

備有由抗拔錨栓14、墊片16、螺母19構成的連接件；

頂梁11上開有與螺栓孔15對應的孔，底梁17上開有與螺栓孔15對應的孔；

頂梁11開口略大于下層柱8寬度，相鄰兩個下層柱8的頂部鑲嵌在頂梁11向下的開口中并通過自攻螺釘10固定；

下層柱8內壁與頂梁11之間還連接有抗拔件13，其中抗拔件13的背板與下層柱8之間用自攻螺釘10固定，抗拔件13的底板緊貼頂梁11且頂梁11上的孔與螺栓孔15重疊；

頂梁11上面通過自攻螺釘10固定樓層梁9，樓層梁9上面通過自攻螺釘10固定底梁17；

底梁17開口略大于上層柱18寬度，相鄰兩個上層柱18的底部鑲嵌在底梁17向上的開口中并通過自攻螺釘10固定；

上層柱18內壁與底梁17之間還連接有抗拔件13，其中抗拔件13的背板與上層柱18之間用自攻螺釘10固定，抗拔件13的底板緊貼底梁17且底梁17上的孔與螺栓孔15重疊；

桁架式加強部件安裝在頂梁11與底梁17之間，并由抗拔錨栓14穿過螺栓孔15、頂梁11、鋼套管4、底梁17后，通過墊片16和螺母19相互固定。

其中：鋼套管4上，相間焊接有加強箍3。樓層梁9內壁還背靠背緊貼有加勁件12，并用自攻螺釘10將加勁件12固定在樓層梁9上。

斜向鋼筋1與開孔鋼板2最好通過角焊縫焊接。

將層間桁架加強部件安裝到墻體端部的首跨，之后隔跨布置；安裝順序為：底層墻段龍骨與基礎固定好后，將樓層梁9通過自攻螺釘10固定到底層U型頂梁11上，再將樓層加勁件12用自攻螺釘10連接到樓層梁9上，將抗拔錨栓14穿過底層抗拔件13的螺栓孔15后，再穿過放置在底層U型頂梁11上表面的墊片16，抗拔錨栓14穿過鋼套管4后，穿過頂層U型底梁17后再放置墊片16，擰緊上下螺母19，完成層間加強部件的安裝，也就完成了樓層墻段的安裝。

鋼套管4可采用壁厚3mm的無縫鋼管制成，直徑20mm，便于抗拔錨栓14穿過；且在鋼套管4上間隔50mm外圍焊接加強箍3，加強箍3高度30mm,壁厚5mm,進行局部加強，避免鋼套管4發生局部失穩；鋼套管4端部焊接空心支座5，避免受荷載作用時沿端部拉裂或局部發生擠壓破壞；且鋼套管4對抗拔錨栓14受壓屈曲后具有約束變形的作用，形成約束屈曲支撐作用的效果，可抑制抗拔錨栓14受壓作用時屈曲失效。

為提高抗拔錨栓14的傳力能力，避免抗拔件13上的自攻螺釘10傳遞豎向荷載時被剪斷，且提高抗平面外失穩的能力。抗拔錨栓14數量由設計規范推薦的每個截面設置單根增加到每個截面設置兩根，相應的抗拔件13底板上配合開兩個螺栓孔，且抗拔件13采用三排自攻螺釘10連接到墻架柱上。

層間桁架加強部件可隔跨布置。