钢-混凝土组合建筑结构及其施工方法 【技术领域】
本发明涉及建筑物结构及其施工方法，特别是一种钢-混凝土组合建筑结构及其施工方法。
背景技术
目前，我国常见的几种建筑结构类型有：砖混结构，现浇混凝土剪力墙结构，现浇混凝土框架结构，混凝土框架剪力墙结构及钢结构等。其中，砖混结构的应用最为广泛，历史也最为悠久，但是由于保护环境及节约耕地的需要，国家已立法规定逐步淘汰并禁止使用粘土砖，因而砖混结构也将逐步被淘汰；混凝土框架结构及混凝土剪力墙结构显然有技术成熟、安全可靠、经济实用的优点，同时也消耗大量的物质资源和能源，建筑施工速度慢，工期长，建筑工业化水平低，建筑高度和防震性能也受到一定的限制。提高建筑质量水平和工业化程度，为实现建筑产业化发展创造条件，是目前建筑业发展的方向和趋势。钢结构建筑具有抗震性能好，施工速度快，工业化水平高，符合环保要求及可持续发展战略的特点，是未来几年我国将重点发展和推广的建筑结构类型。钢结构建筑目前最主要的缺点是缺乏建筑材料的配套化和系列化，成套技术的应用还不够成熟完善，建筑成本较高，施工技术复杂。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述各种建筑结构地缺点并充分吸收上述各种建筑结构的优点，提供一种大量节约建筑材料，降低建筑成本，减少建筑投资造价，加快施工速度，缩短施工工期，简化施工作业，满足建筑节能要求，抗震性能好的钢-混凝土组合建筑结构及其施工方法。
为实现上述目的，本发明钢-混凝土组合建筑结构，包括承重构件和建筑围护结构，所述承重构件包括若干根间隔设置的承重立柱和若干层间隔设置的楼盖构件，所述建筑围护结构设置在承重立柱和楼盖构件之间，所述建筑围护结构包括非承重复合墙板和垂直固定在所述楼盖构件及承重立柱上并且向外伸出的若干个悬挂件，所述非承重复合墙板包括固定在悬挂件上的位于楼盖构件及承重立柱外侧的单层或者双层的钢筋焊网，将钢筋焊网浇注在其中的现浇的薄层混凝土墙板，铺设在现浇的薄层混凝土墙板内侧的内保温板和/或铺设在现浇的薄层混凝土墙板外侧的外保温板，依次安装在内保温板内侧的内表面防裂保护层和/或外保温板外侧的外表面防裂保护层。
本发明钢-混凝土组合建筑结构，其中，所述非承重复合墙板还包括设置在混凝土墙板外侧的外保温板，以及依次安装在外保温板外侧的和外表面防裂保护层。
本发明钢-混凝土组合建筑结构，其中，所述非承重复合墙板还包括安装在内保温板内侧的内钢筋焊网和外保温板外侧的外钢筋焊网，在内、外钢筋焊网之间设置拉结固定件。
本发明钢-混凝土组合建筑结构，其中，在所述内保温板的外侧面和外保温板的内侧面设置间隔分布的凹槽。
本发明钢-混凝土组合建筑结构，其中，所述每层楼盖构件为若干个间隔布置的水平方向的钢梁及复合楼板所组成的钢-混凝土组合楼盖，所述复合楼板包括设置在钢梁之间的隔音保温板，现浇在钢梁和隔音保温板上侧的钢筋混凝土楼板，设置于所述隔音保温板下侧的下表面防裂保护层，所述现浇的钢筋混凝土板将所述钢梁全部或部分浇注在其中。
本发明钢-混凝土组合建筑结构，其中，所述复合楼板还包括设置于所述隔音保温板和下表面防裂保护层之间的防火保护层。
本发明钢-混凝土组合建筑结构，其中，在所述钢梁上面垂直并且间隔设置抗剪栓钉。
本发明钢-混凝土组合建筑结构，其中，在所述隔音保温板的上表面设置间隔分布的凹槽。
本发明钢-混凝土组合建筑结构的施工方法，其施工步骤为：
A、安装钢结构框架，即承重立柱和钢梁；
B、沿钢柱和钢梁四周配置受力钢筋，次梁下表面不配置钢筋；
C、在钢梁之间沿次钢梁的下表面、主钢梁的下部搭设临时支撑模板，在钢柱四周及钢柱之间搭设临时支撑模板；
D、在钢梁之间的临时支撑模板上铺设带凹槽的隔音保温板；
E、在隔音保温板及钢梁上面铺设水平钢筋焊网；
F、在钢柱及主钢梁上间隔安装若干垂直向外伸出的悬挂件；
G、在承重立柱外侧相隔一定距离将竖直钢筋焊网焊接固定在钢板悬挂支架上；
H、在竖直钢筋焊网的内侧相隔一定距离铺设内保温板，内保温板铺设在承重立柱之间以及上下楼盖之间；
I、在竖直钢筋焊网的外侧相隔一定距离连续铺设外保温板；
J、在内保温板内侧及外保温板外侧分别搭设临时支撑模板；
K、现浇薄层混凝土，由下至上首先浇注钢柱四周围及内外保温板之间的薄层混凝土板，浇注到梁高时，由竖向浇注改为水平浇注，沿隔音保温板上面及钢梁周围整体连续浇注，形成波槽或肋形或密肋复合楼板构成的钢筋混凝土组合楼盖，形成了非承重复合墙板构成的围护结构以及钢骨混凝土承重立柱，每一建筑层位的梁、板、柱、墙混凝土层一次性连续浇注完成，按建筑层位，由低层至高层逐层浇注；
L、混凝土凝固成型后，拆除临时模板，沿复合楼板下表面、复合墙板内表面分别安装防火板及防裂保护层，沿复合墙板外表面安装防裂保护层及饰面层。
本发明钢-混凝土组合建筑结构具有如下优点：
1、结构自重轻，荷载小，整体性强，可靠性高，抗震性能优异，可建造高层及超高层建筑。
2、整体结构采用钢结构梁柱，采用了梁、板、柱、墙一次性连续浇注混凝土的施工工艺，建筑速度快，建筑工业化水平较高。
3、节约了大量建筑材料，降低了工程造价，建筑成本较低，经济性好，可节省混凝土等建筑材料50％以上。
4、采用复合楼板及复合墙板，保温隔热性能较高，减少建筑能源的消耗，节能效果显著。
5、室内空间大，使用率高，提高了居住的舒适程度。
6、符合环境保护要求，符合可持续发展战略。
【附图说明】
图1为本发明钢-混凝土组合建筑结构立体示意图；
图2为建筑围护结构的剖面图；
图3为组合楼盖的剖面图。
【具体实施方式】
下面结合附图及实施例详述本发明。
图1所示钢-混凝土组合建筑结构的立体示意图，图中仅示出了一部分，整个建筑结构由若干根承重立柱、建筑围护结构1和若干层钢-混凝土组合楼盖3所组成，承重立柱为按设计要求的间隔设置的垂直方向的钢骨混凝土柱2，钢骨混凝土柱为钢构件四周包围钢筋混凝土，也称劲性混凝土，承重立柱也可采用在钢管内灌注混凝土的钢管混凝土柱或者钢柱，钢-混凝土组合楼盖3为按设计要求的间隔水平方向设置，用以形成建筑的各个楼层，钢-混凝土组合楼盖3也可采用其它的楼盖构件，建筑围护结构1设置在钢骨混凝土柱2和钢-混凝土组合楼盖3之间，用于封闭建筑结构的四周。
图2为建筑围护结构的剖面图，建筑围护结构1由非承重复合墙板4和垂直固定在钢-混凝土组合楼盖3及钢骨混凝土柱2上并且向外伸出的若干个金属悬挂件19所组成，金属悬挂件19可采用钢板支架或者钢栓钉或者钢螺栓，非承重复合墙板4包括由内向外依次安装的内表面防裂保护层14、内防火保护层13、内保温板5、现浇的薄层钢筋混凝土板7、外保温板8、外表面防裂保护层16。现浇的薄层钢筋混凝土板7将焊接在金属悬挂件19上的钢筋焊网6浇注在其中，其厚度为30～100mm，钢筋焊网6可以是单层的也可以是双层的，所采用的混凝土为轻质混凝土或普通混凝土或高强度混凝土或免振捣自密实混凝土。内保温板5沿钢-混凝土组合楼盖3的主钢梁外侧铺设，可采用聚苯乙烯泡沫塑料EPS板(发泡型)或XPS板(挤出型)或者轻质高强混凝土板或者岩棉板或者泡沫玻璃板或者矿棉板或者玻璃棉板，外保温板8采用聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS板或XPS板)，或者聚氨脂保温板或者岩棉板或者矿棉板，内保温板的外侧面和外保温板的内侧面间隔设有凹槽，用以增加混凝土板与保温板之间的连接强度并且便于现浇混凝土的振捣，非承重复合墙板4也可不设外保温板8，而由临时模板代替，钢筋混凝土板7浇注成型后，临时模板拆除，形成没有外保温板的单面保温混凝土复合墙板，外保温层外侧的外表面防裂保护层16同时取消；非承重复合墙板4也可不设内保温板8，而由临时模板代替，钢筋混凝土板7浇注成型后，临时模板拆除，形成没有内保温板的单面保温混凝土复合墙板，内保温层内侧的内防火保护层13和内表面防裂保护层14同时取消。内防火保护层13为轻质高强混凝土板或者蒸压轻质加气混凝土板或者防火板或者石膏板或者防火砂浆或者防火涂料。内表面防裂保护层14为聚合物抹面砂浆层或粉刷石膏层，内含玻璃纤维网格布。外表面防裂保护层16为聚合物抹面砂浆层，内含玻璃纤维网格布或金属丝网。非承重复合墙板4的外表面可设置装饰面层20，装饰面层20可选择装饰涂料或者贴瓷砖、或挂金属板幕墙、玻璃幕墙或天然石材或人造板材，在选用金属板或玻璃幕墙或天然石材或人造板材时，在外保温板外侧需安装钢骨架，钢骨架与钢骨混凝土柱2和金属悬挂件19连接；当选择贴瓷砖时，在外保温板外侧需安装外层钢筋焊网，并与金属悬挂件及混凝土层的钢筋焊网相连接。
钢-混凝土组合楼盖3见图3，为若干个间隔布置的水平方向的钢梁9及复合楼板10所组成，复合楼板10包括设置在钢梁之间的隔音保温板11，现浇在钢梁9和隔音保温板11上侧的钢筋混凝土楼板12，依次设置于隔音保温板11下侧的防火保护层17和下表面防裂保护层18，现浇的钢筋混凝土板12将钢梁9全部或部分浇注在其中。在隔音保温板11的上表面可间隔设置凹槽，使现浇的钢筋混凝土板成为波槽状楼板，或者称为肋形楼板或密肋楼板，隔音保温板可采用聚苯乙烯泡沫塑料EPS板或者XPS板、轻质高强混凝土板、蒸压轻质加气混凝土板(ALC板)、聚氨脂保温板、泡沫玻璃板、珍珠岩保温板、岩棉板、矿棉板或者玻璃棉板。现浇的钢筋混凝土板12将钢梁9全部包埋的，称为钢骨混凝土梁，现浇的钢筋混凝土板12将钢梁9的外表面部分包埋的，称为钢包混凝土梁，梁板联结成为整体共同受力，构成组合梁构造，现浇的钢筋混凝土板采用轻质混凝土或普通混凝土或预应力混凝土或高强混凝土。防火保护层17选用蒸压轻质加气混凝土板或轻质高强混凝土板或其它防火板或岩棉板或玻璃棉板或矿棉板，当防火保护层选用防火砂浆或防火涂料时，防火砂浆内部可设置金属丝网。当隔音保温板选择为蒸压轻质加气混凝土板(ALC板)或轻质高强混凝土板或泡沫玻璃板或岩棉板或矿棉板等阻燃性能达到防火规范要求的材料时，无须在其下部再设置防火层。下表面防裂保护层18采用聚合物砂浆抹面，内含耐碱玻璃纤维网格布。
本发明钢-混凝土组合建筑结构的施工方法如下：
安装钢结构框架，即承重立柱和钢梁，角点处的承重立柱采用十字型钢柱，非角点处的承重立柱采用H型钢柱，钢梁的主次梁均采用H型钢梁；沿钢柱和钢梁四周配置受力钢筋，次梁下表面不配置钢筋；在钢梁之间沿次钢梁的下表面、主钢梁的下部搭设临时支撑模板；在钢梁之间的临时支撑模板上铺设带凹槽的隔音保温板；在隔音保温板及钢梁上面铺设水平钢筋焊网；在主钢梁上表面上及型钢柱外侧面上间隔安装若干垂直向外伸出的钢板悬挂支架或悬挂螺栓；在型钢柱外侧相隔一定距离将竖直钢筋焊网焊接固定在钢板悬挂支架及悬挂螺栓上；在竖直钢筋焊网的内侧相隔一定距离铺设内保温板，内保温板铺设在承重立柱之间以及上下主梁之间；在竖直钢筋焊网的外侧相隔一定距离连续铺设外保温板；在内保温板内侧及外保温板外侧分别搭设临时支撑模板；采用混凝土泵车泵送现浇混凝土，由下至上首先浇注钢柱四周围及内外保温板之间的薄层混凝土墙板，浇注到梁高时，由竖向浇注改为水平浇注，沿隔音保温板上面及钢梁周围整体连续浇注，形成波槽或密肋复合楼板；混凝土凝固成型后，拆除临时模板，沿复合楼板下表面、复合墙板内表面分别安装防火板及防裂保护层，沿复合墙板外表面安装防裂保护层及饰面层。
承重立柱钢骨混凝土柱的混凝土层、建筑围护结构中非承重复合墙板的混凝土层及钢-混凝土组合楼盖中复合楼板的混凝土层按建筑层位逐层由下至上一次性连续浇注，梁、板、柱、墙各部位的混凝土层成为统一的整体。每一建筑层位的梁、板、柱、墙的混凝土层一次性连续浇注完成。
本发明钢-混凝土组合建筑结构与钢筋混凝土建筑结构(混凝土框架结构或混凝土剪力墙结构)及钢结构建筑结构的优缺点比较如下表：钢筋混凝土建筑结构(混凝土框架结构或混凝土剪力墙结构)钢-混凝土组合建筑结构钢结构建筑结构优点建筑成本低抗震性能优异，整体建筑质量可靠性高，适用于超高层建筑抗震性能优，可用于高层及超高层建筑施工工艺成熟完善施工速度快，工期短施工速度快工期短施工材料配套齐全建筑材料及施工技术先进科学配套工业化水平高，可形成产业化发展施工技术要求低工业化水平较高，可形成产业化发展符合可持续发展战略综合经济性好，建筑成本低于钢结构体系防火及防腐性能较高节约建筑材料，减少资源消耗节约建筑能源，保温隔热符合可持续发展战略缺点抗震性能及建筑高度受限制对建筑设计质量要求高建筑成本高施工速度慢工期长对建筑施工技术要求高建筑材料没有形成系列化配套化工业化水平低，无法实现产业化发展对建筑整体系统化配套化水平要求高对施工技术要求高，专业性较强资源及能源消耗量大对建筑材料性能要求高整体施工工艺还不够成熟完善不符合可持续发展战略对建筑施工质量要求高防火性能差，防腐性能差