目前适用于低多层建筑的钢结构体系是装配式钢结构建筑体系的主流，但适用于多高层的这种类型的装配式结构较少。
介绍两种适用于多高层建筑的新型装配式钢结构体系并对两种体系的主要技术特点进行对比分析：一种是2010版美国钢结构抗震设计规范推荐的ConxtechSpace Frame Systems（Conxtech 钢框架体系），另一种是与国内的空腹梁斜撑装配式钢框架体系。
1 Conxtech钢框架体系
Conxtech钢框架体系由框架梁、框架柱、梁柱连接组件、压型钢板组合楼盖及基础组成，是一种纯钢框架结构体系。框架柱为方钢管混凝土柱；框架梁为宽翼缘H型钢截面梁，通常在梁端加工成狗骨形式（RBC)与柱连接。
梁柱连接组件为有专利的套板拼装连接，依据使用范围的不同分为ConXL与ConXR两种形式。ConXR适用于中等抗弯钢框架（IMF），ConXL则适用于中等抗弯钢框架（IMF）以及特殊抗弯钢框架（SMF）。楼盖体系为普通的压型钢板组合楼盖，通过剪力栓钉与框架梁相连。图1为一个采用ConXL体系的实际工程的现场安装图。
图1 ConXL体系现场安装图
2 空腹梁支撑钢框架体系
空腹梁支撑钢框架体系包括立柱、支撑、楼盖系统和基础，属于一种新型的支撑钢框架结构体系。立柱采用方形空心截面（SHS）柱，内部不填充混凝土。梁采用空腹桁架梁，桁架梁上下弦杆均采用钢板冷弯成型的槽形截面，腹杆采用角钢截面。支撑为定型化的槽形钢斜撑，同样采用钢板冷弯成型。该斜撑一端约束梁，另一端约束柱，在外围框架中沿桁架梁上下弦连续布置，形成一种新型的支撑框架体系，支撑在外围框架中的布置形式如图2所示。
图2 空腹梁支撑钢框架结构体系支撑布置形式
该体系适用于100m（30层）以下的多高层钢结构建筑。考虑标准化生产的要求，按结构层数分为三个区段：1区结构用于第1～10层建筑，2区结构用于第11～20层建筑，3区结构用于第21～30层建筑，总体结构布置如图3所示。图4所示为工厂预拼装的一个典型结构单元，图5所示为某试点工程的现场拼装情形。
图3 装配式空腹梁支撑钢框架结构体系总体结构布置
图4 预拼装典型结构单元
图5 工地拼装情形
3 两种体系技术特点的比较分析
3.1 梁柱的拼装连接
Conxtech钢框架体系的梁柱连接包括ConXR与ConXL两种形式，ConXR连接的基本构造形式如图6所示。在梁柱连接位置，SHS柱保持截面贯通，在柱四个侧面焊接带楔形插头板的套板，对应的在梁端设置带楔形插座的梁端外套板，在套板两侧面设置有高强螺栓连接孔。
（a）内套板与柱面焊接
（b）梁与外套板焊接连接
图6 ConXR 梁柱连接基本构造
梁柱拼装过程如图7所示，内外套板的插头与插座随着钢梁从上往下就位，能很方便地实现梁柱的锁定，最后四个外套板之间采用高强螺栓紧固即可完成梁柱节点的拼装。
图7 ConXR连接的基本构造与拼装过程
ConXL连接的基本构造形式如图8所示，与ConXR连接相比，柱面与梁端的套板形式及套板设置方式不同。套板由ConXR的平板形式改为T形截面形式，图9为一个柱面套板焊接成型的连接形式。
图8 ConXL连接柱面套板与安装示意
图9 ConXL节点柱面套板与柱的连接
通过改变柱面套板的板件厚度，在T形柱套板内可以形成一个图8所示的楔形空间。梁端套板由ConXR节点的一块整体端板改为了分散的上翼缘、下翼缘及腹板连接套板，如图10所示。
图10 ConXL节点梁端套板连接
梁柱按图11所用的方式进行拼装，梁端套板插入由两个柱面套板组成的安装空间内，钢梁从上往下就位，最后梁端套板与柱面套板之间采用高强螺栓紧固即可完成梁柱节点的拼装。
图11 ConXL连接的基本构造与拼装过程
空腹梁支撑钢框架体系的梁柱节点连接构造的总体思路与Conxtech 钢框架体系的最大区别就是其框架柱是分层断开的，将梁柱连接的核心组件整合在楼盖系统内。图12所示即是该体系实现梁柱连接的核心部件，被称为柱座（一种带法兰板的连接套管）。
图12 柱座的基本构造示意
柱套与桁架梁的连接方式如图13（a）所示；预制成型的楼盖系统与框架柱的装配方式如图13（b）所示，柱子的上下端均设有与柱套法兰板对应的连接法兰，同时柱端还设置有插承柱头（图14），在安装过程中能够起到定位导向作用。
图13 空腹梁钢框架梁柱拼装方式
图14 框架柱法兰插头构造
3.2 楼盖体系的成型
Conxtech钢框架体系区别于一般的钢框架结构就在于其特殊的梁柱套板连接方式，其楼盖体系与一般钢框架结构楼盖是相同的，采用主次梁结构布置及压型钢板组合楼盖，典型的楼盖体系如图15所示，压型钢板安装、楼面钢筋绑扎与混凝土浇捣均需要在现场完成。
图15 ConXL体系典型楼盖布置形式
空腹梁支撑钢框架体系的楼盖系统是该体系中一个核心的装配单元，其最大特点是模数化设计与功能的高度集成。图16为该体系中两种最基本的板型，板单元最大跨度为7.8m，图17为几种常见的平面组合方式示意。通过楼盖系统的模数化设计，组成楼盖的基本构件形式得到了简化（图17），极大地方便了结构的设计制作与安装。
图16 楼盖基本单元形式
图17 楼盖单元组合示意
楼盖的基本构造如图18所示，是一种功能高度集成的预制构件，上述的楼面、天花吊顶、管线均在工厂完成，最大限度地实现了生产的工厂化。
图18 集成式楼面、吊顶与管线系统构造
比较两种结构体系的楼盖系统，Conxtech钢框架体系的现浇楼盖具有平面布置自由、整体刚度好的特点，但相比空腹梁支撑钢框架体系的预制装配式楼盖，后者的工业化程度更高，应该是具有很好前景的新型楼盖形式。
3.3结构的装配工艺
装配式结构体系装配单元划分是确定结构装配工艺的核心问题，结构装配流程如图19所示。
图19 ConXL体系结构装配流程示意
与Conxtech钢框架体系各层框架柱是一个装配单元不同，空腹梁支撑钢框架体系每层框架柱均是一个断开的单元。这种搭积木式的分层装配式安装工艺（图20），可以有效减少高空作业，极大提高了安全性及施工效率。
图20 桁架梁支撑钢框架体系结构装配流程示意
本文摘选自《建筑结构》2014年第13期文章：《两种多高层装配式钢结构体系及技术特点比较分析》，作者：张再华1，2，舒兴平1，贺 冉1，2；单位：1湖南大学土木工程学院钢结构研究所,2湖南城市学院土木工程学院。
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