1.一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,包括竖向承重系统(1)、水平抗侧系统(2)、楼盖(3)及连接件(4),竖向承重系统(1)包括墙体边柱(10)、中柱(11)、横梁(12)及围护板(13),墙体边柱(10)端部相邻两个侧壁均设置凹形槽,中柱(11)顶端和底端均设置第三凹形槽(110),中部设置方形洞口(112);横梁(12)包括十字形钢板主体(120)、上端板(121)和下端板(122),上端板(121)和下端板(122)分别设置在十字形钢板主体(120)中第一竖板(123)的上下翼缘端部,十字形钢板主体(120)中的第一竖板(123)长度大于其横板(124)长度;十字形钢板主体(120)的第一竖板(123)两端分别嵌入墙体边柱(10)端部的凹形槽中,并与墙体边柱(10)固定连接,上端板(121)或下端板(122)通过连接件(4)与墙体边柱(10)内侧壁固定连接,中柱(11)端部分别与横梁的上端板(121)或下端板(122)固定连接,墙体边柱(10)、中柱(11)和横梁(12)组成竖向承重系统(1)的整体框架,围护板(13)设置在竖向承重系统(1)的整体框架两侧;水平抗侧系统(2)设置在竖向承重系统(1)的整体框架中,并被围护板(13)包围在内,水平抗侧系统(2)上下端面分别与上端板(121)和下端板(122)固定连接,四个角点分别与墙体边柱(10)和横梁(12)之间的连接件(4)固定连接;竖向承重系统(1)和水平抗侧系统(2)形成组合耗能剪力墙(5);楼盖(3)与组合耗能剪力墙(5)通过端头连接件(31)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,墙体边柱(10)包括底层墙体边柱(10‑1)和上层墙体边柱(10‑2),底层墙体边柱(10‑1)顶端相邻两个侧壁均设置第一凹形槽(10‑1a),上层墙体边柱(10‑2)顶端和底端相邻两个侧壁均设置第二凹形槽(10‑2a),底层墙体边柱(10‑1)位于整个结构体系的最底端,上层墙体边柱用于连接上下两层相邻的组合耗能剪力墙(5)。
3.根据权利要求1所述的一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,围护板(13)为蒸压加气混凝土墙板(15),其与横梁(12)和墙体边柱(10)均通过铰链(43)固定连接,铰链(43)包括第一铰链(43‑1)和第二铰链(43‑2),第一铰链(43‑1)包括滑动铰链板(43‑1a)、第一固定铰链板(43‑1b)、第一主轴(43‑1c)和缓冲弹簧(43‑1d),第一固定铰链板(43‑1b)与第一主轴(43‑1c)两端嵌套连接,并与围护板(13)表面固定连接;滑动铰链板(43‑1a)嵌套在第一主轴(43‑1c)中间,并与横梁十字形钢板主体(120)中的横板(124)固定连接;第一主轴(43‑1c)上的滑动铰链板(43‑1a)与第一固定铰链板(43‑1b)之间设置缓冲弹簧(43‑1d);第二铰链(43‑2)与墙体边柱(10)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,水平抗侧系统(2)包括轻钢骨架(20)、刚性支撑(21)、耗能支撑(22)和结构板(23),轻钢骨架(20)包括多根冷弯薄壁C型钢中柱(200)、上导轨(201)和下导轨(202),多根冷弯薄壁C型钢中柱(200)平行设置,中间预留竖向承重系统(1)的中柱(11)安装位置,冷弯薄壁C型钢中柱(200)两端分别与上导轨(201)和下导轨(202)固定连接,且冷弯薄壁C型钢中柱(200)腹板沿着耗能支撑(22)方向开洞(200‑1);上导轨(201)和下导轨(202)分别与上横梁的下端板(122)和下横梁的上端板(121)固定连接,中柱(11)顶端和底端的第三凹形槽(110)分别用于穿过上导轨(201)和下导轨(202);刚性支撑(21)设置在中柱(11)中部的方形洞口(112)内,其四个角点均通过耗能支撑(22)与墙体边柱(10)和横梁(12)之间的连接件(4)固定连接;结构板(23)固定设置在轻钢骨架(20)两侧。
5.根据权利要求4所述的一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,耗能支撑(22)包括四个相同的自复位耗能阻尼器(220)和第一钢绞线(6),自复位耗能阻尼器(220)包括一端闭合的圆柱形壳体,圆柱形壳体闭合端通过第一钢绞线(6)与刚性支撑(21)的四个角点连接,圆柱形壳体内靠近闭合端的一端设置一隔板(220‑2),隔板(220‑2)将自复位耗能阻尼器由闭合端向开口端依次分成第一阻尼单元(220‑3)和第二阻尼单元(220‑4);第一阻尼单元(220‑3)包括第一缸体(220‑3a)、粘滞阻尼液体(220‑3b)、复位弹簧(220‑3c)、活塞(220‑3d)和活塞杆(220‑3e);第一缸体(220‑3a)内充满粘滞阻尼液体(220‑3b);活塞(220‑3d)位于缸体(220‑3a)内靠近闭合端的一侧,其上开有流通孔(220‑3f),活塞杆(220‑
3e)一端与活塞(220‑3d)连接为一体,另一端穿过隔板(220‑2)沿圆柱形壳体的轴线方向伸向第二阻尼单元(220‑4);复位弹簧(220‑3c)套设在活塞杆(220‑3e)上,并设置在隔板(220‑2)与活塞(220‑3d)之间;
第二阻尼单元(220‑4)包括第二缸体(220‑4a)、形状记忆合金组(220‑4b)、第二钢绞线(220‑4c)、蝶形弹簧(220‑4d)和限位装置(220‑4e);第二缸体(220‑4a)内侧一圈设置多排形状记忆合金组(220‑4b),第二缸体(220‑4a)靠近开口的一端设置碟形弹簧(220‑4d)和限位装置(220‑4e);第二钢绞线(220‑4c)为变直径钢绞线,其一端与活塞杆(220‑3e)端头连接,另一端依次穿过多排形状记忆合金组(220‑4b)、蝶形弹簧(220‑4d)和限位装置(220‑
4e)后与墙体边柱(10)和横梁(12)之间的连接件(4)固定连接;形状记忆合金组(220‑4b)和蝶形弹簧(220‑4d)之间的第二钢绞线(220‑4c)上设有挡块。
6.根据权利要求5所述的一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,同一横截面上的一组形状记忆合金(220‑4b)中心预留第一孔隙(220‑4f),相邻形状记忆合金(220‑
4g)之间预留第一空隙(220‑4h);相邻形状记忆合金组(220‑4b)之间预留第二空隙(220‑
4i);限位装置(220‑4e)包括圆台形空腔(220‑4k)、中心圆柱(220‑4l)和金属球(220‑4m),中心圆柱(220‑4l)位于圆台形空腔(220‑4k)中,中心圆柱(220‑4l)内设置通道孔(220‑
4n),侧面设有多个与通道孔(220‑4n)贯穿的圆孔(220‑4o);每个圆孔(220‑4o)内设置一金属球(220‑4m),金属球(220‑4m)的直径大于圆孔(220‑4o)直径。
7.根据权利要求4所述的一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,刚性支撑(21)包括四根首尾相互铰接的刚性杆(210)。
8.根据权利要求4所述的一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,楼盖(3)包含楼盖本体和端头连接件(31),端头连接件(31)包括中空的直角梯形金属模块(310)和轻质混凝土(311),中空直角梯形金属模块(310)内设置第二竖板(310‑1),将直角梯形金属模块(310)分为方形金属模块(310‑2)和楔形金属模块(310‑3)两部分;直角梯形金属模块(310)的竖向直角端面设有第四凹槽(310‑4),横梁(12)的横板(124)嵌入第四凹槽(310‑4)中,同时将直角梯形金属模块(310)通过第四凹槽(310‑4)内的第五螺栓孔(310‑5)与横板(124)固定连接,轻质混凝土(311)现浇在方形金属模块(310‑2)中;楼盖本体的端头搭接在楔形金属模块(310‑3)的底板上,并与底板固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系,其特征在于,楼盖本体包括预制楼板(30)、钢筋(32)和扁钢支撑(33),预制楼板(30)包含轻质混凝土(300)、冷弯薄壁型钢框架(301)、FRP增强材料(302)、保温材料(303)和饰面层(304);冷弯薄壁型钢框架(301)包括首尾固定连接的四根冷弯薄壁U型钢,冷弯薄壁型钢框架(301)上表面设置预留槽(301‑1),钢筋(32)两端分别布置在预留槽(301‑1)内;保温材料(303)内嵌在冷弯薄壁型钢框架(301)内;FRP增强材料(302)铺设在冷弯薄壁型钢框架(301)下表面,并与冷弯薄壁型钢框架(301)固定连接;轻质混凝土(300)现浇在由冷弯薄壁型钢框架(301)和FRP增强材料(302)构成的整体框架(305)中;饰面层(304)设置在轻质混凝土(300)浇筑层的上方,并与冷弯薄壁型钢框架(301)固定连接;扁钢支撑(33)间隔设置在预制楼板(30)底部,通长布置,用于连接相邻预制楼板(30),扁钢支撑(33)与冷弯薄壁型钢框架(301)固定连接。
10.一种新型多层冷弯薄壁型钢结构体系的装配方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、装配底层竖向承重系统;
S11、将底层墙体边柱(10‑1)设置在横梁(12)两端,并将中柱(11)设置在横梁(12)中部下表面,并将横梁(12)与中柱(11)和底层墙体边柱(10‑1)顶端固定连接,形成竖向承重整体框架;
S12、将连接件(4)设置在横梁(12)与墙体边柱(10‑1)相交位置;
S2、装配底层竖向承重系统与水平抗侧系统(2);
S21、将上导轨(201)、下导轨(202)分别穿过中柱(11)顶端和底端的第三凹形槽(110)设置在横梁下端板(122)和基础上,上导轨(201)和横梁下端板(122)、下导轨(202)和基础表面固定连接;
S22、将冷弯薄壁C型钢中柱(200)设置在上导轨(201)、下导轨(202)之间,冷弯薄壁C型钢中柱(200)与上导轨(201)、下导轨(202)之间固定连接形成轻钢骨架(20);
S23、将耗能支撑(22)与刚性支撑(21)布置在轻钢骨架(20)内,耗能支撑(22)的一端与设置在横梁(12)与墙体边柱(10‑1)相交位置的连接件(4)固定连接,另一端与相互铰接的刚性支撑(21)通过第一钢绞线(6)相连;刚性支撑(21)置于中柱(11)的方形洞口(112)中;
S24、将结构板(23)布置在轻钢骨架(20)两侧,并与其固定连接形成整体;
S25、当水平抗侧系统(2)安装完成后,在竖向承重系统(1)中的梁柱框架两侧布置围护板(13),通过铰链(43)固定连接形成组合耗能剪力墙(5);
S3、装配楼盖(3)与组合耗能剪力墙(5);
S31、将直角梯形金属模块(310)与横梁上十字形钢梁横板(124)固定连接后;在直角梯形金属模块(310)中的方形金属模块(310‑2)内浇筑轻质混凝土(311);
S32、将预制楼板的整体框架(305)端头搭接在直角梯形金属模块(310)中的楔形金属模块(310‑3)底板上,并固定连接成整体后,在预制楼板的整体框架(305)内浇筑轻质混凝土(311)并安装饰面层(304);
S4、装配上层组合耗能剪力墙(5)以及上层组合耗能剪力墙(5)与楼盖(3);
S41、将上层墙体边柱(10‑2)设置在下横梁(12)两端,中柱(11)设置在下横梁(12)中上部,并将下横梁(12)与中柱(11)和边柱(10‑2)底端固定连接;
S42、将上横梁(12)吊装至墙体边柱(10‑2)及中柱(11)顶端,并固定连接形成竖向承重整体框架;
S43、将连接件(4)设置在横梁(12)与墙体边柱(10‑1)相交位置;
S44、按照步骤S2装配上层竖向承重系统(1‑2)与水平抗侧系统(2);
S45、按照步骤S3装配上层组合耗能剪力墙(5)与楼盖(3)。