新型的用于扩大既有教育建筑空间的装配式悬挑框架梁及其应用方法

1.本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及新型的用于扩大既有教育建筑空间的装配式悬挑框架梁及其应用方法。


背景技术：

2.随着人口的快速增长，中小学校招生规模不断扩大，现有的中小学校教学楼面积已不能满足目前的教学需求，如何增加教学空间的问题亟需解决。如果拆除旧的教学楼，重建新的教学楼，存在问题有：没有较多的空余土地，以及新建需要大量的时间和金钱。而学校通常只能占用寒暑假来拆除教学楼，均较难实现。
3.目前国内学校的建筑物形式一般为框架结构，而对于框架结构的建筑物，常见的处理方式是对原有建筑物进行改、扩建，其中主流的方式有增层扩建、增加回廊等。但是增层扩建不利于结构承载力，会导致加层自身结构在强度上与原建筑相比存在一定的差距，存在安全隐患，需要对大量的结构构件进行改造加固，造价过高，不适合用于中、小学校的教学楼扩建。增加回廊虽然一定程度上增加学生的活动面积，方便学生往返各个教学楼之间，但无法解决单个独立教室面积不足的根本问题。
4.为从根本上解决学生学习、活动空间不足的问题，同时符合学校工期短，安全性要求高等特点，亟需从结构设计角度出发，尽可能减少工期，做到工厂装配化，提出一种用于扩大既有教育建筑空间的装配式悬挑框架梁及其应用方法。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供新型的用于扩大既有教育建筑空间的装配式悬挑框架梁及其应用方法，相较于其他扩建方式，本发明不仅可以扩大既有教育建筑的单个独立的教学空间，而且装配化程度高，工期短，方便中小学校在假期完成施工，安全性高，适用性广。
6.为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
7.新型的用于扩大既有教育建筑空间的装配式悬挑框架梁，包含工字型钢、槽形钢、端板、外包钢、侧向加强钢板、u形钢和角撑；
8.所述工字型钢焊接于端板，所述端板铆接于原框架结构主梁，端板下部分与外包钢焊接形成柱端支撑；
9.所述槽形钢外包于工字型钢，工字型钢的上翼缘焊接于槽形钢，下翼缘底部与槽形钢螺栓连接；
10.原框架结构梁的两侧分别与槽形钢熔透对接焊两块侧向加强钢板，并通过u形钢铆接固定；
11.所述角撑包括两根粗钢杆和若干细钢杆，两根粗钢杆平行放置，粗钢杆两端分别焊接垫板，垫板预留螺栓孔洞。
12.为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
13.上述的工字型钢、槽形钢、端板、外包钢、侧向加强钢板、u形钢和角撑根据施工现场测量的原框架结构梁和柱子的截面尺寸预制，且槽形钢底面、工字型钢、端板、侧向加强钢板、外包钢和u形钢侧面预留螺栓孔洞。
14.上述的原框架结构梁的左右两侧各避开梁主筋设有开孔，且该梁的正截面铆接一块端板。
15.上述的工字型钢焊接于端板，槽形钢两侧凹口翼缘插入对应的预留孔洞中，工字型钢上翼缘的侧面与槽形钢焊接，槽形钢与工字型钢通过底部预留的螺栓孔洞连接，原框架结构梁的两侧分别与槽形钢熔透对接焊一块侧向加强钢板，u形钢外包于原框架结构的主梁，梁柱节点以下柱四周采用端板和外包钢进行焊接固定，梁开孔位置采用高出原结构标号混凝土进行细石混凝土填实。
16.新型的用于扩大既有教育建筑空间的装配式悬挑框架梁的应用方法，其特征在于，包括基于端板、外包钢、工字型钢、槽形钢、侧向加强钢板、u形钢和角撑，通过增加悬挑梁实现建筑面积扩大或通过增加框架梁实现建筑面积扩大。
17.上述的增加悬挑梁实现建筑面积扩大具体为：
18.预制端板、外包钢、工字型钢、槽形钢、侧向加强钢板、u形钢和角撑，在槽形钢底面、工字型钢、端板、侧向加强钢板、外包钢和u形钢侧面预留螺栓孔洞，然后将两根粗钢杆平行放置，若干细钢杆焊接在两根粗钢杆中间形成桁架，然后在粗钢杆两端分别焊接垫板，钢质垫板预留螺栓孔洞；
19.施工现场先在原框架结构梁的左右两侧各避开梁主筋开孔，在该梁的正截面铆接一块端板；
20.将工字型钢焊接于端板，将槽形钢两侧凹口翼缘放入对应的预留孔洞中，工字型钢上翼缘的侧面与槽形钢焊接，槽形钢与工字型钢通过底部预留的螺栓孔洞连接，在原框架结构梁的左右两侧分别与槽形钢熔透对接焊一块侧向加强钢板，然后将u形钢外包于原框架结构梁；
21.将角撑的垫板分别与槽形钢底部和端板下半部分的螺栓孔洞连接，然后在槽形钢远离原框架结构梁的一端侧面铆接端板，将工字型钢次梁与端板焊接，横向放置，在远离原框架结构梁一端的槽形钢下部设立细柱，最后砌筑外墙或安装玻璃幕墙，满足建筑面积增大的需求。
22.上述的通过增加框架梁实现建筑面积扩大具体为：
23.预制端板、外包钢、工字型钢、侧向加强钢板、槽形钢和u形钢，在槽形钢、侧向加强钢板、外包钢和u形钢侧面预留螺栓孔洞；
24.施工现场先在原框架结构梁的左右两侧各避开梁主筋开孔，在该梁的正截面铆接一块端板；
25.将工字型钢焊接于端板，将槽形钢两侧凹口翼缘放入对应的预留孔洞中，工字型钢上翼缘的侧面与槽形钢焊接，槽形钢与工字型钢通过底部预留的螺栓孔洞连接，在原框架结构梁的左右两侧分别与槽形钢熔透对接焊一块侧向加强钢板，然后将u形钢外包于原框架结构梁；
26.首先设立若干框架柱，将新增梁铺设在框架柱上，在槽形钢远离原梁的一端侧面
铆接端板，将工字型钢梁的正截面焊接于端板，横向放置在框架柱上，然后在新增梁的上方铺设楼板，梁的下方砌混凝土墙体，从而使建筑在原有的框架结构形式上增加一跨，满足建筑面积增大的需求。
27.本发明具有以下有益效果：
28.(1)扩大教育建筑空间：本发明通过新型的装配式悬挑框架钢梁向外悬挑，从而扩建空间的上部结构，在不改变原有建筑格局的同时，便于增加使用面积，拓展建筑功能的多样性。
29.(2)加固构件装配化：本发明所需的悬挑框架梁、角撑和后续的其他构件都可在工厂提前预制，不需要现场浇筑，只需运输到现场铆合组装或焊接完成，装配化程度高。
30.(3)施工周期短：本发明施工步骤少，工期短。施工工艺简单，仅涉及焊接和铆接技术，难度低，易于操作，大大提高了工程效率和减少了施工工期，适合学校寒暑假施工的特性。
31.(4)可持续发展性高：本发明无需大量拆除原有构件，施工废料少，前期需要的构件少，施工成本低，后期维护成本也较低，可持续发展性高。
附图说明
32.图1为增加悬挑梁实现建筑面积扩大的整体结构示意图；
33.图2为增加框架梁实现建筑面积扩大的整体结构示意图；
34.图3为装配式悬挑框架梁的整体结构示意图；
35.图4为装配式悬挑框架梁的整体结构右视图；
36.图5为装配式悬挑框架梁的悬挑梁结构详图；
37.图6为装配式悬挑框架梁的端板结构详图；
38.图7为装配式悬挑框架梁的节点外包钢结构详图；
39.图8为装配式悬挑框架梁的槽形钢结构详图；
40.图9为装配式悬挑框架梁的u形钢结构详图；
41.图10为装配式悬挑框架梁的角撑结构详图；
42.图11为装配式悬挑框架梁的整体组装流程图。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
44.本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。
45.如图1-11所示，本发明新型的用于扩大既有教育建筑空间的装配式悬挑框架梁，包含工字型钢、外包钢、槽形钢、端板、u形钢和角撑等。
46.所述工字型钢焊接于端板，所述端板铆接于原框架结构主梁，端板下部分与外包
钢焊接形成柱端支撑；
47.所述槽形钢外包于工字型钢，工字型钢的上翼缘焊接于槽形钢，下翼缘底部与槽形钢螺栓连接；
48.原框架结构梁的两侧分别与槽形钢熔透对接焊侧向加强钢板，并通过u形钢铆接固定；
49.所述角撑为小桁架结构，用于支撑所述柱端支撑和槽形钢，包括两根粗钢杆和若干细钢杆，两根粗钢杆平行放置，粗钢杆两端分别焊接垫板，垫板预留螺栓孔洞。
50.实施例中，所述工字型钢、外包钢、槽形钢、端板、侧向加强钢板、u形钢和角撑根据施工现场测量的原框架结构梁和柱子的截面尺寸预制，且槽形钢底面、工字型钢、端板、侧向加强钢板、外包钢和u形钢侧面预留螺栓孔洞。
51.实施例中，所述原框架结构梁的左右两侧各避开梁主筋设有开孔，且该梁的正截面铆接一块端板。
52.实施例中，所述工字型钢焊接于端板，槽形钢两侧凹口翼缘插入对应的预留孔洞中，工字型钢上翼缘的侧面与槽形钢焊接，槽形钢与工字型钢通过底部预留的螺栓孔洞连接，原框架结构梁的两侧分别与槽形钢熔透对接焊一块侧向加强钢板，u形钢外包于原框架结构的主梁，梁柱节点以下柱四周采用端板和外包钢钢板进行焊接固定，梁开孔位置采用高出原结构标号混凝土进行细石混凝土填实。
53.上述新型的用于扩大既有教育建筑空间的装配式悬挑框架梁有两种实施方式，基于端板、外包钢、工字型钢、槽形钢、u形钢和角撑，可以通过增加悬挑梁实现建筑面积扩大或通过增加框架梁实现建筑面积扩大。
54.实施例1
55.增加悬挑梁实现建筑面积扩大具体为：
56.预制端板、外包钢、工字型钢、槽形钢、侧向加强钢板、u形钢和角撑，在槽形钢底面、工字型钢、端板、侧向加强钢板、外包钢和u形钢侧面预留螺栓孔洞，然后将两根粗钢杆平行放置，若干细钢杆焊接在两根粗钢杆中间形成桁架，然后在粗钢杆两端分别焊接垫板，钢质垫板预留螺栓孔洞；
57.施工现场先在原框架结构梁的左右两侧各避开梁主筋开孔，在该梁的正截面铆接一块端板；
58.将工字型钢焊接于端板，将槽形钢两侧凹口翼缘放入对应的预留孔洞中，工字型钢上翼缘的侧面与槽形钢焊接，槽形钢与工字型钢通过底部预留的螺栓孔洞连接，在原框架结构梁的左右两侧分别与槽形钢熔透对接焊一块侧向加强钢板，然后将u形钢外包于原框架结构梁；
59.将角撑的垫板分别与槽形钢底部和端板下半部分的螺栓孔洞连接，然后在槽形钢远离原框架结构梁的一端侧面铆接端板，将工字型钢次梁与端板焊接，横向放置，在远离原框架结构梁一端的槽形钢下部设立细柱，最后砌筑外墙或安装玻璃幕墙，满足建筑面积增大的需求。
60.实施例2
61.通过增加框架梁实现建筑面积扩大具体为：
62.预制端板、外包钢、工字型钢、侧向加强钢板、槽形钢和u形钢，在槽形钢、侧向加强
钢板、外包钢和u形钢侧面预留螺栓孔洞；
63.施工现场先在原框架结构梁的左右两侧各避开梁主筋开孔，在该梁的正截面铆接一块端板；
64.将工字型钢焊接于端板，将槽形钢两侧凹口翼缘放入对应的预留孔洞中，工字型钢上翼缘的侧面与槽形钢焊接，槽形钢与工字型钢通过底部预留的螺栓孔洞连接，在原框架结构梁的左右两侧分别与槽形钢熔透对接焊一块侧向加强钢板，然后将u形钢外包于原框架结构梁；
65.首先设立若干框架柱，将新增梁铺设在框架柱上，在槽形钢远离原梁的一端侧面铆接端板，将工字型钢梁的正截面焊接于端板，横向放置在框架柱上，然后在新增梁的上方铺设楼板，梁的下方砌混凝土墙体，从而使建筑在原有的框架结构形式上增加一跨，满足建筑面积增大的需求。
66.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
67.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。