[0001] 本发明涉及建筑技术领域， 具体涉及一种钢结构组合柱系统。

背景技术

[0002] 20世纪后几年， 我国城镇住宅建设以每年竣工面积 4.4亿平方米， 总产值 6000亿元 (约占 GDP9%)的建设迅猛发展， 住宅产业成为国民经济中新世纪的新 的增长点。 实现住宅产业现代化， 解决目前住宅建设中存在工业化水平低， 部品 化率低以及住宅用材档次低， 寿命低， 实心黏土砖能耗高， 不利于环保等问题， 已被列入新世纪急待解决的问题。

[0003] 国际上， 美国设计师和结构师非常重视研究钢结构建筑 体系及其耐用性、 实用性和经济性， 欧洲专家们提出， 钢结构建筑体系具备绿色建筑的条件， 有利 于保护环境， 节约能源。他们认为金属结构建筑具有良好的 空间感， 能够实现创 新的规划和空间设计、 建筑。

[0004] 由于钢结构建筑具有以下优点： （1 ) 大大节约施工时间， 施工不受季节 影响； （2) 增大住宅空间使用面积， 减少建筑垃圾和环境污染； （3 ) 建筑材料可 重复利用， 拉动其他新型建材行业的发展； （4) 抗震性能好， 使用中易于改造、 灵活方便，给人带来舒适感等等。目前钢结构 建筑在高层建筑上的运用日益成熟， 逐渐成为主流的建筑工艺。

[0005] 2008年 11月 12日公开的专利号为 200810110625.8的发明专利 "建筑框 架结构"， 公开了一种以柱件、 横梁和交叉支撑的建筑框架结构， 所述柱件是由 多个细长的角铁形部件组装在一起而成的， 其中角铁形部件由多个分隔件分开， 分隔件与角铁部之间形成多个凹槽，所述横梁 的中部腹板和交叉支撑均插入到所 述凹槽形成连接，这样多根柱件、横梁和交叉 支撑互相连接构成了整个建筑框架。 这种建筑框架结构的柱件是由多个角铁形部件 组装而成的， 并用分隔件分开，存 在结构复杂、制作成本高、 时间长等缺点， 且在安装时需要将横梁的中部腹板和 交叉支撑均插入到柱件的凹槽中并用螺栓连接 ， 由于凹槽较狭窄， 不易对准。在 现场施工吊装时， 吊车在高空作业，在施工人员的帮助下要顺利 将横梁的中部腹 板和交叉支撑均插入到柱件的凹槽中， 非常困难， 施工速度慢、 施工效率低， 而 且在吊装过程中， 极易碰撞变形。 另外， 在建筑实践中， 柱件和横梁连接后可以 构成稳定的框架结构， 还采用交叉支撑， 不但增加了建筑成本， 而且增加了施工 安装难度， 还限制了建筑空间的利用。

[0006] 2009年 4月 1 日公开的专利申请号为 200810181420.9的发明专利申请， 公开了一种增强建筑物抗震性能的六角形蜂窝 建筑框架，这种建筑框架结构包括 蜂窝立柱、 蜂窝斜梁、 蜂窝平行梁， 建筑的平面基本单元为六边形， 平行于建筑 物的梁为蜂窝平行梁，连接蜂窝平行梁的梁为 蜂窝斜梁，所述蜂窝平行梁与蜂窝 斜梁构成六角蜂窝。六角形蜂窝建筑框架与矩 形建筑框架相比，所用建筑材料要 多， 施工难度要大， 建筑成本要高。 在现场施工时， 蜂窝立柱、 蜂窝斜梁、 蜂窝 平行梁之间吊装安装连接要求高， 速度慢、 效率低。 同时， 通过实验证明， 六角 形蜂窝建筑框架并不比矩形建筑框架的抗震强 度高。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种可工厂标准化生产、 现场组装、 省工省时、 无 建筑垃圾、 施工速度快、 抗震性能高的钢结构组合柱系统。

[0008] 本发明是通过以下技术方案予以实现的：

钢结构组合柱系统是由多个钢结构组合柱连 接而成的， 所述钢结构组合柱包括 柱、 梁， 所述柱上设有梁， 所述梁位于柱的两侧或三侧、 四侧、 六侧。

[0009] 进一步的， 所述柱的形状为矩形或 C型、 H型、 T型、 十字型、 圆形。

[0010] 所述梁是通过焊接或螺栓连接的方式固定在梁 上的。

[0011] 所述梁为单层、 两层或多层， 成平层或错层布置在柱上。

[0012] 所述钢结构组合柱上设有楼板连接座， 所述楼板连接座可以为固定座或 活动座。

[0013] 进一步的， 所述活动座由旋转轴、 座体组成， 所述旋转轴穿过座体安装 在钢结构组合柱上，所述座体可以绕旋转轴旋 转。所述座体由垂直板与水平板构 成， 所述垂直板上安装有螺栓连接块， 所述水平板上开了螺栓连接孔。

[0014] 所述钢结构组合柱上设有外墙连接座。

[0015] 进一步的， 所述外墙连接座由左活动座、 右活动座和支撑座组成， 所述 支撑座安装钢结构组合柱上， 所述左活动座、右活动座位于支撑座上方， 并通过 螺栓固定在支撑座上， 所述左活动座、右活动座与支撑座之间设有隔 热垫， 所述 左活动座、 右活动座顶部开有螺栓孔。 [0016] 所述钢结构组合柱的柱两端设有多个连接孔， 所述梁的端部也设有多个 连接孔，钢结构组合柱与钢结构组合柱之间可 以上下左右互相连接成一个整体骨 架， 连接孔均可吻合。

[0017] 所述钢结构组合柱与钢结构组合柱之间在水平 方向上是通过梁的端部互 相连接的，在竖直方向上是通过柱的端部互相 连接的，连接方式可以是螺栓连接、 焊接或铆接。

[0018] 所述钢结构组合柱系统是通过以下方法连接在 一起的， 其步骤包括：

A. 先将一个钢结构组合柱的下端用螺栓固定在基 础上；

B. 再将需组装拼接的另一个钢结构组合柱平行摆 放， 将两个钢结构组合柱上对 应位置的梁互相对齐， 使两个梁的端面互相吻合， 再用螺栓或焊接的方式牢固连 接；

C. 重复以上 B步骤，将建筑物第一层所需的所有钢结构组� �柱互相连接在一起， 就构成了第一层的矩形方阵钢结构组合柱系统 ；

D. 在第一层上方再安装第二层钢结构组合柱系统 ： 将第二层钢结构组合柱与第 一层对应位置的钢结构组合柱的端部上下对齐 ， 使两个柱的端面互相吻合， 再用 螺栓或焊接的方式牢固连接；

E. 再将第二层的钢结构组合柱互相之间连接， 连接方法步骤与第一层钢结构组 合柱互相连接的方法步骤 B相同；

F. 重复 B〜E的方法和步骤， 再在第二层上安装第三层，在第三层上安装更 上层 的钢结构组合柱， 就形成了整个钢结构组合柱系统。

[0019] 本发明的技术效果如下：

( 1 ) 本发明钢结构组合柱系统是由多个钢结构组合 柱连接而成的， 钢结构组合 柱之间上下左右互相连接成一个整体骨架，与 其它建筑骨架相比，具有结构简单、 现场组装方便、 施工速度快、 抗震性能高、 无污水和灰尘、 材料可重复利用等优 点。

[0020] (2) 本发明钢结构组合柱在工厂内采用标准化生产 ， 采用统一的尺寸和 制作工艺， 进行有效质量控制， 具有质量可靠、 节约材料、 生产效率高、 劳动条 件好等优点。

[0021] (3 ) 本发明钢结构组合柱上设有楼板连接座和外墙 连接座， 可用螺栓方 便地与楼板、 框架梁或墙体等建筑物件连接， 在现场施工时工人只需拧紧螺栓， 劳动强度低、 施工进度快、 效率高， 为组合式模块化施工。

附图说明

[0022] 图 1为本发明实施例 1的钢结构组合柱系统的结构示意图。

[0023] 图 2为实施例 1中的钢结构组合柱的结构示意图。

[0024] 图 3 为本发明的钢结构组合柱与钢结构组合柱之间 在水平方向上的连接 示意图。

[0025] 图 4为图 3中 A处局部放大图。

[0026] 图 5 为本发明的钢结构组合柱与钢结构组合柱之间 在竖直方向上的连接 示意图。

[0027] 图 6为图 5中 B处局部放大图。

[0028] 图 7为实施例 2中的钢结构组合柱的结构示意图。

[0029] 图 8为实施例 3中的钢结构组合柱的结构示意图。

[0030] 图 9为实施例 4中的钢结构组合柱的结构示意图。

[0031] 图 10为实施例 5中的钢结构组合柱的结构示意图。

[0032] 图 11为钢结构组合柱上安装的固定座和活动座示� ��图。

[0033] 图 12为钢结构组合柱上安装的外墙连接座示意图� ��

[0034] 图 13为图 12中 C处放大图。

[0035] 附图中： 1一钢结构组合柱， 2—柱， 3—梁， 4 螺栓， 5—小夹板， 6— 大夹板， 7 法兰， 8—固定座， 9一活动座， 10—旋转轴， 11 螺栓连接块， 12 一垂直板， 13—水平板， 14 外墙， 15 外墙连接座， 16—左活动座， 17—右活 动座， 18—隔热垫， 19一支撑座。

具体实施方式

[0036] 实施例 1

如图 1 所示， 钢结构组合柱系统由多个钢结构组合柱 1 组成， 钢结构组合柱 1 之间通过螺栓互相连接成一个整体。与钢筋混 凝土的建筑骨架相比，钢结构组合 柱系统所构成的整体骨架具有施工速度快、抗 震性能高、无污水和灰尘、材料可 重复利用等优点。

[0037] 如图 2所示，钢结构组合柱 1由柱 2和梁 3组成，柱 2的两侧安装有梁 3， 梁 3是对称安装或错位安装在柱 2的两侧，所述梁 3是通过焊接或螺栓连接的方 式固定安装在柱 2上的。 所述柱 2采用工字钢制作， 形状为 "工"字型， 柱 2 的上下两端均设有连接用的螺栓孔。 所述梁 3也是采用工字钢制作的， 所述梁 3 的一端连接在柱 2上， 另一端设有连接用的螺栓孔。所述梁 3为单层、两层或多 层， 成平层或错层布置在柱 2上。

[0038] 如图 1所示， 将多个钢结构组合柱 1互相用螺栓连接， 就构成了钢结构 组合柱系统， 即建筑物的基本骨架。所述钢结构组合柱 1与钢结构组合柱 1之间 在水平方向上是通过梁 3的端部互相连接的，在竖直方向上是通过柱 2的端部互 相连接的， 连接方式为螺栓连接。

[0039] 钢结构组合柱系统采螺栓连接的具体连接方法 如下：

( 1 ) 先将一个钢结构组合柱 1的下端用螺栓固定在基础上。

[0040] ( 2 ) 再将需组装拼接的另一个钢结构组合柱 1平行摆放， 将两个钢结 构组合柱 1上对应位置的梁 3用螺栓 4和小夹板 5互相连接。具体连接方式如图 3、 图 4所示， 将两个钢结构组合柱 1上对应位置的梁 3互相对齐， 使两个梁 3 的端面互相吻合， 再用两个大夹板 6将梁 3的腹板从两面夹住， 使大夹板 6的螺 栓孔与腹板上的螺栓孔对齐， 将螺栓 4插入螺栓孔中， 装上弹垫、平垫和螺母并 紧固， 紧固时用力矩扳手， 使紧固的力矩达到设计要求的数值。采相同的 方法和 原理将小夹板 5紧固在梁 3的翼板上。

[0041] ( 3 ) 重复以上步骤， 将建筑物第一层所需的所有钢结构组合柱 1互相 连接在一起， 就构成了第一层的矩形方阵钢结构组合柱系统 。

[0042] ( 4 ) 在第一层上方再安装第二层钢结构组合柱 1， 使第二层的钢结构 组合柱 1与第一层的钢结构组合柱 1上下对齐， 柱 2与柱 2、 梁 3与梁 3均处于 同一平面内。

[0043] ( 5 ) 柱 2与柱 2的连接方式如图 5、 图 6所示， 将第二层钢结构组合 柱 1与第一层对应位置的钢结构组合柱 1的端部上下对齐，使两个柱 2的端面互 相吻合， 再用两个大夹板 6将柱 2的腹板从两面夹住， 使大夹板 6的螺栓孔与柱 2的腹板上的螺栓孔对齐， 将螺栓 4插入螺栓孔中， 装上弹垫、 平垫和螺母并紧 固， 紧固时用力矩扳手， 使紧固的力矩达到设计要求的数值。采相同的 方法和原 理将小夹板 5紧固在柱 2的翼板上。 [0044] ( 6 ) 再将第二层的钢结构组合柱 1互相之间连接， 连接方法与第一层 相同。

[0045] ( 7 ) 重复以上方法， 再在第二层上安装第三层、 第四层……， 就形成 了整个钢结构组合柱系统， 即建筑物的基本骨架。

[0046] 当然， 以上钢结构组合柱 1 之间的连接方式也可以采用焊接或铆接的方 式连接， 或者采用螺栓连接、焊接和铆接的混合连接方 式。 与其他钢结构系统相 比，本发明具有结构简单、构件可在工厂内标 准化批量生产、现场施工工作量小、 组装对准方便、 施工速度快、 无建筑垃圾和污水、 环保性好等优点， 经过抗震实 验证明， 本发明的钢结构组合柱系统可以抗 9度以上的地震。

[0047] 实施例 2

钢结构组合柱系统由多个钢结构组合柱 1组成，钢结构组合柱 1之间上下左右通 过螺栓互相连接成一个整体， 其特征在于： 如图 7所示， 钢结构组合柱 1由柱 2 和梁 3组成， 柱 2的前后左右四侧均安装有梁 3， 所述梁 3是通过焊接或螺栓连 接的方式对称安装在柱 2上的。所述柱 2采用矩形钢管制作， 柱 2的上下两端均 设有连接用的螺栓孔。所述梁 3是也采用矩形钢管制作的，所述梁 3的一端通过 焊接的方式固定在柱 2上，梁 3的另一端设有连接用的螺栓孔。所述梁 3为两层， 成平层方式固定在柱 2上。 当然， 所述梁 3也可以设计为单层或多层， 成平层或 错层布置在柱 2上。

[0048] 组装钢结构组合柱系统的连接方式如下： 两个钢结构组合柱 1 平行连接 时，先将两个钢结构组合柱 1相对应的梁 3互相对齐匹配， 使矩形钢管的四个面 互相平齐， 再将夹板放置在四个连接面上， 使夹板的螺栓孔与梁 3端部的螺栓孔 互相对齐，然后用螺栓和垫板将两个钢结构组 合柱 1的梁 3的端部互相连接在一 起， 形成一根整体的连接梁， 其特征在于， 所述连接梁的连接位置在连接梁的中 间部位。两个钢结构组合柱 1上下连接时，先将两个钢结构组合柱 1的柱 2互相 对齐匹配， 使柱 2的端部互相对齐，然后用螺栓和夹板将两根� � 2的端部互相连 接在一起。

[0049] 按上述方法， 将多个钢结构组合柱 1 连接在一起， 就构成了钢结构组合 柱系统， 即建筑物的基本骨架。 当然， 以上钢结构组合柱 1之间的连接方式也可 以采用焊接或铆接的方式连接，或者采用螺栓 连接、焊接和铆接的混合连接方式。 [0050] 实施例 3

钢结构组合柱系统由多个钢结构组合柱 1组成，钢结构组合柱 1之间上下左右通 过螺栓互相连接成一个整体。 如图 8 所示， 其特征在于： 所述钢结构组合柱 1 由柱 2和梁 3组成， 柱 2的三侧均安装有梁 3， 所述梁 3是通过焊接的方式安装 在柱 2上的。 所述柱 2采用 T型钢制作， 柱 2的上下两端均设有连接用的螺栓 孔。 所述梁 3采用矩形管制作， 所述梁 3的一端通过焊接的方式固定在柱 2上， 梁 3的另一端设有连接用的法兰 7， 所述法兰 7上设有螺栓孔。 当然， 在实际应 用中， 梁 3的另一端也可以不设法兰 7， 连接时直接采用焊接方式连接。

[0051] 组装钢结构组合柱系统的连接方式如下： 两个钢结构组合柱 1 平行连接 时，先将两个钢结构组合柱 1相对应的梁 3互相对齐匹配， 再用螺栓将梁 3端部 的法兰 7互相连接， 使相对应的两根梁 3形成一根整体的连接梁， 其特征在于， 所述连接梁的连接位置在连接梁的中间部位。 两个钢结构组合柱 1上下连接时， 先将两个钢结构组合柱 1的柱 2互相对齐匹配，使柱 2端部的法兰 7的螺栓孔对 齐， 再用螺栓将柱 2端部的法兰 7互相连接。

[0052] 按上述方法， 将多个钢结构组合柱 1 连接在一起， 就构成了钢结构组合 柱系统， 即建筑物的基本骨架。 当然， 以上钢结构组合柱 1之间的连接方式也可 以采用焊接或铆接的方式连接，或者采用螺栓 连接、焊接和铆接的混合连接方式。

[0053] 实施例 4

钢结构组合柱系统由多个钢结构组合柱 1组成，钢结构组合柱 1之间上下左右通 过螺栓互相连接成一个整体。 如图 9所示， 钢结构组合柱 1由柱 2和梁 3组成， 柱 2的左右侧均安装有梁 3， 所述梁 3是通过焊接的方式错位安装在柱 2上的。 所述柱 2采用圆形钢管制作， 柱 2的上下两端均设有连接用的法兰 7， 所述法兰 7上设有连接用的螺栓孔。 所述梁 3是也采用圆形钢管制作的， 所述梁 3的一端 通过焊接的方式固定在柱 2上， 梁 3的另一端设有连接用的法兰 7， 所述法兰 7 上设有连接用的螺栓孔。 所述梁 3为两层， 成错层方式固定在柱 2上。

[0054] 实施例 5

钢结构组合柱系统由多个钢结构组合柱 1组成，钢结构组合柱 1之间上下左右通 过螺栓互相连接成一个整体。 如图 10所示， 所述钢结构组合柱 1 由柱 2和梁 3 组成， 所述柱 2采用矩形钢制作， 柱 2的上下两端均设有连接用的螺栓孔。所述 梁 3采用工字钢制作，所述梁 3的一端通过焊接的方式固定在柱 2上，梁 3的另 一端设有连接用的螺栓孔。所述梁 3为八根，分为两层，对称焊接在柱 2的四侧。 每层四根梁 3互相垂直， 成平层方式固定在柱 2上。

[0055] 实施例 6

钢结构组合柱系统由多个钢结构组合柱 11组成， 所述钢结构组合柱 1由柱 2和 梁 3组成， 钢结构组合柱 1之间通过螺栓与焊接的混合连接方式形成一� �整体。 其特征在于： 如图 11所示， 所述钢结构组合柱 1上设有楼板连接座， 所述楼板 连接座为固定座 8和活动座 9， 用于在钢结构组合柱系统上安装和固定楼板， 便 于现场组装定位， 提高施工效率。 所述活动座 9由旋转轴 10、 座体组成， 所述 旋转轴 10穿过座体安装在钢结构组合柱 1上， 所述座体可以绕旋转轴 10旋转。 所述座体由垂直板 12与水平板 13构成，所述垂直板 12上安装有螺栓连接块 11， 所述水平板 13上开了螺栓连接孔。本发明的活动座 9具有旋转灵活、方便安装、 操作简单等优点， 当需要应用活动座 9时，可将座体旋转到安装位置进行连接安 装； 当不需应用活动座 9时， 可将座体旋转到钢结构组合柱 1的钢梁 3内侧， 不 占空间位置， 方便连接。

[0056] 如图 12所示， 钢结构组合柱系统上设有外墙连接座 15， 需要连接的外墙

14 可以简单、 快速地通过螺栓安装在钢结构组合柱系统上。 另外， 外墙连接座 15与钢结构组合柱系统之间， 设有隔热垫 18， 阻止外部的热量经过外墙连接座 15传入室内， 达到更好的节能保温效果。

[0057] 如图 13所示， 所述外墙连接座 15由左活动座 16、右活动座 17和支撑座

19组成， 所述支撑座 19安装钢结构组合柱 1上， 所述左活动座 16、 右活动座 17位于支撑座 19上方， 并通过螺栓固定在支撑座 19上， 所述左活动座 16、 右 活动座 17与支撑座 19之间设有隔热垫 18。所述左活动座 16、右活动座 17顶部 开有螺栓孔， 用于固定外墙 14。 本发明的外墙连接座 15具有可以同时连接两块 外墙 14的作用， 既可固定外墙 14， 又起支撑外墙 14的作用。

[0058] 由于本发明的钢结构组合柱 1上安装有固定座 8、活动座 9和外墙连接座 15， 与其它建筑框架相比， 能更好地与楼板、 外墙 14组合， 组合更方便、 更牢 固、 速度更快、 效率更高。

[0059] 本发明的钢结构组合柱 1 的柱 2还可以采用其他形状的钢梁构成， 所述 柱 2的形状可以为矩形或槽型、 H型、 T型、 十字型、 圆形。 所述梁 3可以固定 安装在柱 2的两侧或三侧、 四侧、六侧， 可以同一层安装， 也可以是不同层之间 错位安装。 钢结构组合柱 1之间的连接方式也可以采用焊接或铆接的方� �连接， 或者采用螺栓连接、 焊接和铆接的混合连接方式。

[0060] 以上实施例是对本发明的解释， 并非限定， 以上只是部分举例。 应该指 出的是，对本行业的技术人员来说，根据本发 明的基本原理和结构进行的简单变 换和改进， 均包括在本发明的保护范围之内。