CN104213642B - 内置粘合式对接连接器及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置粘合式对接连接器，用以在上钢管和下钢管对接时，以粘结式固定钢管的连接，包括上连接件和下连接件，所述的上连接件固定设置在所述的上钢管下端内部，所述的下连接件包括固定于所述的下钢管上端部的底座，下定位柱和下咬合齿，当上钢管和下钢管对接时所述的下定位柱可匹配插入所述的上钢管内并使所述的下定位柱的匹配插入上定位柱的间隙中，粘结剂将上连接件、下连接件、上钢管和下钢管固定连接。同时还公开了其施工方法，本发明的上、下连接件均固定在钢管的内壁或柱端截面上，对接后没有突出钢管外周的多余部分，特别适应于集成式模块建筑紧凑精准的现场安装要求。

Description

内置粘合式对接连接器及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑技术领域，特别是涉及一种内置粘合式对接连接器及其施工方法。

背景技术

集成式模块化建筑是一种新型的建筑模式。高完成度的建筑模块在工厂环境中完成90％以上的施工，然后用大型运输设备运输到施工现场进行组装。组装过程主要是通过对关键的模块节点进行现场结构连接，形成结构整体刚度，其次是对建筑模块间的接缝处进行吻合，保证其安全、防水、隔声和防腐等建筑需求。因为运输、起吊和安装的限制，集成式模块主要以长方体模块单元的形式进行生产、运输和安装。模块长边最长约为18米，短边最长约为4.5米；模块高为建筑单层高度，即3.1米到4.5米。图9所示为长方体模块单元主框架结构示意图。如图9所示，一个典型的长方体模块单元主框架由四根天花板梁(两根长边梁100和两根短边梁200),四根地板梁(两根长边梁100和两根短边梁200)，四根角柱焊接300而成。除设有墙承重的模块以外，上下相邻层模块在角柱处连接，除此以外均不设结构连接，形成典型的“柱承重式模块”(柱承式)。这种模块的优点在于其框架布局，承重方式简单直接；上下层间的模块相对独立，隔声隔振性能好；更重要的是该结构形式有利于高效的工厂制造和简单的现场连接。该模块形式是充分考虑了现代化模块建筑设计、生产和施工等多方面因素后，现在普遍使用，并符合模块建筑未来发展方向的一个重要建筑形式。现行柱承式模块结构的连接方法来源于传统的轻钢模块立柱连接方式，其方法是在钢管柱的端部焊接顶端连接板，板上开有螺栓孔。在钢管柱侧壁接近柱端处开施工口，用以在现场施工时伸入工具拧紧连接上下柱端顶板的螺栓。这种连接办法的缺点是过大的施工孔会影响立柱的强度和刚度，尤其不利于抗震设计；过小的施工孔又不利于现场操作；另外，对施工孔完全被覆盖的情况，该连接方式不能简单有效地连接所有的立柱。因此，在没有附加连接结构和外部支撑的情况下，该连接方式仅仅适用于受荷载不大、抗震等级不高的多层钢模块结构；而且建筑的水平向尺寸和形式均受限制；而且现场施工精度要求高，施工强度较大。

另外一种现行的钢模块连接方法是在钢管立柱中穿过与柱等长的长拉杆，该通长拉杆固定于钢管柱两端，以抵抗模块间的纵向分离。该形式虽然解决了模块建筑现场施工空间小的问题，提高了现场的工作效率，但抗震、抗风性能较差，不适用于高层模块建筑。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种内置粘合式对接连接器及其施工方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种内置粘合式对接连接器，用以在上钢管和下钢管对接时，以粘结式固定钢管的连接，包括上连接件和下连接件，所述的上连接件固定设置在所述的上钢管下端内部，其包括与所述的上钢管固定连接且中部形成有注孔的顶板，间隔设置在所述的顶板下表面的四个沿圆周均布的上定位柱，在所述的上定位柱内侧形成有至少一个上咬合齿，所述的下连接件包括固定于所述的下钢管上端部的底座，固定设置在底座上且与所述的上定位柱对应设置的下定位柱，在所述的下定位柱的内侧设置有至少一个下咬合齿，当上钢管和下钢管对接时所述的下定位柱可匹配插入所述的上钢管内并使所述的下定位柱的匹配插入上定位柱的间隙中，粘结剂将上连接件、下连接件、上钢管和下钢管固定连接。

所述的下连接柱的顶端设置有斜面结构，其在对接过程中将上钢管精确引导并锁定到预设位置。

所述的上连接柱的底端两侧分别设置有斜面结构以引导上连接柱匹配插入下连接柱的间隙中。

所述的各下定位柱位于同一平面上的各下咬合齿的内端面由导筒连接为一体。

所述的顶板顶面上和底板的底面上分别设置有多个连接杆并以预埋的方式与上钢管或下钢管内的混凝土固定连接。

所述的上连接件和下连接件分别为一体式钢铸件。

所述的上钢管的侧壁上开设有溢出观测孔，所述的溢出观测孔位于顶板下侧。

一种采用所述的内置粘结式对接连接器的施工方法，其特征在于包括以下步骤，

1)将下连接件与下钢管固定并使底座位于下钢管顶端上部，将上连接件固定在上钢管底端内部，

2)将上钢管缓慢的往下运动以使上钢管对接到下钢管的顶面上，在下降的过程中，上、下定位柱相互穿越，上、下咬合齿搭接但不接触；

3)通过预设在上钢管内注射管向上、下连接件间隙灌注粘结剂，并确保充分填充。

所述的步骤3包括以下子步骤

a)首先通过注射管注射60-80％空隙空间的高流动性的金属粘合剂，

b)然后注射60-80％空隙空间的金属粘合砂浆，并观察溢出观测孔是否有粘合剂溢出，当有溢出则表示无泄漏且充分填充。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.上、下连接件均固定在钢管的内壁或柱端截面上，对接后没有突出钢管外周的多余部分，特别适应于集成式模块建筑紧凑精准的现场安装要求。

2.在钢管对接过程中，除了最后灌注金属粘合剂和砂浆之外，整个安装过程不需要的现场结构连接和紧固等操作。此外灌注在室内进行，不受天候限制，安全高效，特别适应于集成式模块建筑紧凑精准的现场安装要求。

3.可靠的抗拉连接。设计者可以调整咬合上、下咬合齿的尺寸、数量、布置来满足不同的设计抗拉强度要求，从而得到一系列不同型号的连接器。

4.下连接件还可以作为模块角柱的起吊点。只要在钢缆端部固定与下连接件相对应的勾具，就可形成稳固简便的起吊点。因为其简单可靠的施工方法，可以大大提高集成式模块的工厂生产和现场施工效率。

5、上、下咬合齿间采用金属粘合砂浆连接，对接连接器与上钢管间通过金属粘结剂间连接，充分填充管壁、定位柱、咬合齿的空间，有效传递柱端水平剪力和竖向剪力。

附图说明

图1所示为本发明实施例的上连接件结构示意图；

图2所示为本发明实施例的上连接件固定态截面视图；

图3所示为本发明实施例的下连接件结构示意图；

图4所示为本发明实施例的下连接件固定态截面视图；

图5所示为本发明的对接连接器连接态结构示意图；

图6所示为图5所示的截面示意图；

图7所示为上、下连接件插接后结构示意图；

图8所示为灌注了粘结剂后上、下连接件的连接示意图；

图9所示为长方体模块单元主框架结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-8所示，本发明的内置粘合式对接连接器用以将上钢管100和下钢管200对接式粘结并固定连接，所述的上钢管、下钢管可为柱承式模块的角柱或者建筑模块的其他任意需要对接并固定的钢管，所述的对接连接器其包括上连接件10和下连接件20，所述的上连接件固定设置在所述的上钢管100下端内部，其包括与所述的上钢管固定连接的且中部形成有注孔14的顶板11，间隔设置在所述的顶板下表面的四个沿圆周均布的上定位柱12，在所述的上定位柱内侧形成有两上咬合齿13，所述的下连接件20包括固定于所述的下钢管上端部的底座21，四个固定设置在底座上的且与所述的上定位柱对应设置的下定位柱22，在所述的下定位柱的内侧设置有两个下咬合齿23，所述的四个下定位柱位于同一平面上的四个下咬合齿的内端面由导筒24连接为一体。所述的导通与注孔上下对应设置一遍后续的注射管30插入。所述的下定位柱可匹配插入所述的上钢管内并使所述的下定位柱的匹配插入上定位柱的间隙中，插入后上定位柱和下定位柱均与上钢管内壁保持间隙，同时注入在顶板和底座间的间隙内粘结剂300将上钢管、下钢管及对接连接器固定连接。

进一步地，所述的下连接柱的顶端设置有斜面结构25，其在对接过程中将上钢管精确引导并锁定到预设位置。所述的上连接柱的底端两侧分别设置有斜面结构15以引导上连接柱匹配插入下连接柱的间隙中。

所述的上、下连接件分别与上、下钢管固定连接，固定连接可为焊接或者所述的顶板顶面上和底板的底面上分别设置有多个连接杆16、26以预埋式与上钢管或下钢管内的混凝土17、27固定连接。同时为便于观察注射情况，所述的上钢管的侧壁上开设有溢出观测孔110，所述的溢出观测孔位于顶板下侧。

本发明的内置粘结式对接连接器的施工方法，包括以下步骤，

1)将下连接件与下钢管固定并使底座位于下钢管顶端上部，将上连接件固定在上钢管底端内部，其中，上连接件的底端亦在上钢管下端口的上方，即上连接件完全位于上钢管内部。

2)将上钢管缓慢的往下移动以使上钢管对接到下钢管的顶面上，在下降的过程中，下连接柱顶端的斜面以及上定位柱底端两侧的斜面将上钢管精确引导并锁定到设计位置，实现上、下定位柱相互穿越，此时上、下咬合齿搭接但不接触，即，上、下连接件均没有活动的咬合机构，安装过程中上、下连接件的上、下咬合齿相互搭但没有接触，接形成“虚咬合”。实现对接后，在上、下连接件及上钢管的空隙间灌注金属粘合剂，形式与混凝土钢筋灌浆连接方式相类似，但拥有更高的精度、强度和可靠性；

3)通过预设在上钢管内注射管向上、下咬合齿间隙灌注粘结剂并观察溢出观测孔是否有粘合剂溢出，当有溢出则表示无泄漏且充分填充。所述的注射管30下端穿过顶板的注孔以及导筒并将粘合剂注入连接器与上钢管的间隙中，灌注完毕后将注射管自上钢管中抽出。

其中，粘结剂的灌注具体包括以下步骤，

a)首先通过注射管注射60-80％空隙空间的高流动性的金属粘合剂，金属粘合剂的流动度需达到250mm，其中，空隙空间就是能填充的空间的容积。金属粘合剂应采用流动性和耐久性好的卡本环氧灌钢胶，WSG改性环氧树脂灌注粘钢胶等。

b)然后注射60-80％空隙空间的金属粘合砂浆，金属粘合砂浆的流动度不低于180mm。金属粘合砂浆即为金属粘合剂与铁砂的混合物，金属粘合剂与铁砂可根据连接强度和流动度需求而进行配比，在此不再展开。金属粘合剂和金属粘合砂浆两者的整体填充的保持在空间间隙的120％到160％，填充并使部分金属粘合剂能够溢出以确保填满空隙，同时并观察溢出观测孔是否有粘合剂溢出，当有溢出则表示无泄漏且充分填充。

本发明的对接连接器通过一系列的沿钢管纵向的咬合机制，实现了可靠便捷的钢管对接。从下钢管受拉力为起点，1)拉力先从下钢管通过焊缝或预埋钢筋传递到下连接件；2-1)上、下咬合齿与后来填充的、由金属粘合剂砂浆形成坚硬核心完全且致密地咬合，传递上、下连接件间拉力；2-2)下定位柱与上定位柱的侧壁+上钢管的内壁，通过灌注的金属粘合剂粘合，形成了第二段的拉力传递；3)最后拉力通过上连接件与上钢管的焊缝或预埋钢筋传递到上钢管。

假设连接器设计拉力为1.0(考虑了不同工况、分项系数和建筑物重要性系数后的最大设计值)，下钢管与下连接件连接的设计强度应为1.2；上、下连接件通过坚硬的砂浆核心咬合、粘合剂粘合形成的抗拉强度应为1.5；上连接件与上钢管的连接强度应为1.2。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种内置粘合式对接连接器，用以在上钢管和下钢管对接时，以粘结式固定钢管的连接，其特征在于，包括上连接件和下连接件，所述的上连接件固定设置在所述的上钢管下端内部，其包括与所述的上钢管固定连接且中部形成有注孔的顶板，间隔设置在所述的顶板下表面的四个沿圆周均布的上定位柱，在所述的上定位柱内侧形成有至少一个上咬合齿，所述的下连接件包括固定于所述的下钢管上端部的底座，固定设置在底座上且与所述的上定位柱对应设置的下定位柱，在所述的下定位柱的内侧设置有至少一个下咬合齿，当上钢管和下钢管对接时所述的下定位柱可匹配插入所述的上钢管内并使所述的下定位柱的匹配插入上定位柱的间隙中，粘结剂将上连接件、下连接件、上钢管和下钢管固定连接。

2.如权利要求1所述的内置粘合式对接连接器，其特征在于，所述的下连接柱的顶端设置有斜面结构，其在对接过程中将上钢管精确引导并锁定到预设位置。

3.如权利要求1所述的内置粘合式对接连接器，其特征在于，所述的上连接柱的底端两侧分别设置有斜面结构以引导上连接柱匹配插入下连接柱的间隙中。

4.如权利要求1所述的内置粘合式对接连接器，其特征在于，各个下定位柱位于同一平面上的各下咬合齿的内端面由导筒连接为一体。

5.如权利要求1所述的内置粘合式对接连接器，其特征在于，所述的顶板顶面上和底板的底面上分别设置有多个连接杆并以预埋的方式与上钢管或下钢管内的混凝土固定连接。

6.如权利要求1所述的内置粘合式对接连接器，其特征在于，所述的上连接件和下连接件分别为一体式钢铸件。

7.如权利要求1所述的内置粘合式对接连接器，其特征在于，所述的上钢管的侧壁上开设有溢出观测孔，所述的溢出观测孔位于顶板下侧。

8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的内置粘合式对接连接器的施工方法，其特征在于包括以下步骤，

1)将下连接件与下钢管固定并使底座位于下钢管顶端上部，将上连接件固定在上钢管底端内部，

2)将上钢管缓慢的往下运动以使上钢管对接到下钢管的顶面上，在下降的过程中，上、下定位柱相互穿越，上、下咬合齿搭接但不接触；

3)通过预设在上钢管内注射管向上、下连接件间隙灌注粘结剂，并确保充分填充。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述的步骤3包括以下子步骤

a)首先通过注射管注射60-80％空隙空间的高流动性的金属粘合剂，

b)然后注射60-80％空隙空间的金属粘合砂浆，并观察溢出观测孔是否有粘合剂溢出，当有溢出则表示无泄漏且充分填充。