CN104652610B - 箱式模块建筑角部拼接节点结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种箱式模块建筑角部拼接节点结构，箱式模块由四个顶部横梁、四个底部横梁、四个方钢管柱以及八个角部加强件相焊接构成；横梁包括沿方钢管柱轴向设置的腹板以及垂直连接于腹板两侧的翼缘；同一角部相交的两个横梁通过一个角部加强件连接，角部加强件包括两块角板、两块竖向板以及与横梁等高的一方钢管段；上下相连箱式模块间相邻角部加强件的竖向板上共同螺栓连接一节点连接板，上下相连箱式模块间相邻角部加强件的上下角板螺栓连接；左右相连的箱式模块间相邻角部加强件的竖向板共同螺栓连接一节点连接板。本发明具有传力明确、构造合理，施工简便、易于拼装拆卸等多种优点，满足预制装配安装要求和多层建筑承载性能要求。

Description

箱式模块建筑角部拼接节点结构

技术领域

本发明属于预制装配式建筑钢结构施工技术领域，尤其涉及一种箱式模块建筑角部拼接节点结构。

背景技术

建筑业是国民经济的重要物质生产部门，与整个国家经济的发展、人们生活的改善有着密切的关系。传统的建造方式以现场手工湿作业为主，不仅生产效率低、建设周期长、能耗高、对环境影响力大，而且建筑的质量和性能难以得到保证，寿命周期难以实现，既不适应国民经济高速发展的节奏，又不能满足可持续发展的要求。因此，建筑业进一步发展的一个方向是以工业化装配式建造实现产业转型与升级。

目前，预制化程度较高的建筑形式是箱式模块建筑。该类建筑也常被称为盒子建筑或箱式建筑，是一种把单个房间单元作为预制构件单位、在工厂预制后运到工地进行安装的建筑结构。多个箱体拼接成一个完整的结构体后，箱体和基础以及箱体和箱体间的连接节点是保障整体承载力的关键部位。在飓风或地震作用下，箱体很有可能出现倾覆的趋势，此时角柱中将出现拉力，箱体和箱体、基础间可能发生错位，如果没有可靠的节点连接，建筑将发生严重变形、破坏、甚至倒塌。

现有的箱式建筑箱体拼接节点主要有焊接、角件连接、垫件连接和角柱连接四种形式。其中，焊接节点在保证安全的前提下更省材料，但现场施工工作量大，且不便拆除，不适应工业化建筑的发展需求。角件连接、垫件连接和角柱连接现场拼接操作与焊接相比略微简单，但承载能力较小，仅能用于低层模块建筑中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种同时满足预制装配安装要求和多层建筑承载性能要求的箱式模块建筑角部拼接节点结构，传力明确、构造合理、在地震、风等外荷载作用下满足承载要求，又便于加工制造、施工简便、易于拼装拆卸。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种箱式模块建筑角部拼接节点结构，多个所述箱式模块呈多排、多列、多层排列，所述箱式模块由四个顶部横梁、四个底部横梁、四个方钢管柱以及八个角部加强件相焊接构成；所述横梁均由开口面朝向箱式模块内侧的槽钢制成，包括沿方钢管柱轴向设置的腹板以及垂直连接于腹板两侧的翼缘；同一角部相交的两个横梁通过一个角部加强件连接，所述角部加强件包括两块角板、两块竖向板以及与所述横梁等高的一方钢管段，竖向板连接在方钢管段与横梁的腹板之间，方钢管段与竖向板的上下侧均覆盖连接所述角板，所述角板的两个底角分别与对应横梁的翼缘平齐连接，所述角板的上表面或下表面垂直连接所述方钢管柱；上下相连箱式模块间相邻角部加强件的竖向板上共同螺栓连接一节点连接板，上下相连箱式模块间相邻角部加强件的上下角板螺栓连接；左右相连的箱式模块间相邻角部加强件的竖向板均螺栓连接。

进一步地，左右相连的箱式模块间相邻角部加强件的竖向板共同螺栓连接一节点连接板。

进一步地，所述竖向板一侧与横梁的腹板平齐连接，所述竖向板的另一侧与方钢管段的棱边连接。

进一步地，所述方钢管段的上、下侧棱边与角板外沿平齐连接。

进一步地，所述方钢管段的内径不小于所述方钢管柱的管壁的内径。

进一步地，所述螺栓采用摩擦型连接。

进一步地，所述横梁与角部加强件之间、角部加强件与方钢管柱之间均采用全对接熔透焊接。

进一步地，所述方钢管柱由冷弯或热轧方钢管制成。

进一步地，所述方钢管段由冷弯或热轧方钢管制成。

进一步地，所述顶部横梁与所述底部横梁等长。

通过以上技术方案，本发明相较于现有技术具有以下技术效果：本发明箱式模块建筑角部拼接节点结构在保证承载性能的前提下，还具有传力明确、构造合理，施工简便、易于拼装拆卸等多种优点，相对于现有箱式建筑箱体拼接节点结构，可在相邻箱式模块间仅通过角部加强件连接满足预制装配安装要求和多层建筑承载性能要求。

附图说明

图1为标准箱式模块建筑的结构示意图；

图2为横梁的结构示意图；

图3为角部加强件的俯视图；

图4为拼接节点J1的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为拼接节点J2的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为拼接节点J3的结构示意图；

图9为拼接节点J4的结构示意图；

图10为拼接节点J5的结构示意图。

元件标号说明：

1 方钢管柱

2 横梁

21 腹板

22 翼缘

3 节点连接板

4 螺栓

5 角部加强件

51 竖向板

52 角板

53 方钢管段

J1～J5 节点

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图10。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参阅图1所示，显示为一个标准的箱式模块建筑，八个箱式模块两两叠加并排放置，四个方钢管柱1、八个角部加强件5以及等长的四个顶部横梁、四个底部横梁相焊接构成一个方形的箱式模块。如图2所示，横梁2均由冷弯薄壁槽钢制成，包括沿方钢管轴向设置的腹板21和垂直连接于腹板上下两侧的翼缘22，槽钢的开口面均面向箱体内侧。同一角部相交的两个横梁2通过一个角部加强件5连接，如图3所示，角部加强件5包括两块角板52、两块竖向板51以及与横梁2等高的一方钢管段53。竖向板51用以连接方钢管段53与横梁的腹板21，竖向板51一侧与横梁的腹板21平齐连接，其另一侧与方钢管段的棱边连接。方钢管段53与竖向板51的上下侧均覆盖连接角板52，并且方钢管段的角部与角板的顶角对应同一方位设置。同时方钢管段的内径不小于方钢管柱的管壁的内径(优选相等)时，方钢管段的上、下侧棱边与角板外沿平齐连接。而角板52的两个底角则分别与对应横梁的翼缘平齐连接，角板52的上表面或下表面垂直连接方钢管柱1。

当多个箱式模块拼接时，在保证承载性能的前提下，相对于现有技术，本发明两两相邻的箱式模块间无需连接方钢管柱以及横梁，可仅通过相邻的角部加强件连接固定：上下相连箱式模块间相邻角部加强件的竖向板51上共同螺栓连接一节点连接板3，上下相连箱式模块间相邻角部加强件的上下角板通过螺栓4连接；左右相连的箱式模块间相邻角部加强件的竖向板则通过螺栓4连接。但是，由于箱式模块建筑通常为多层，所以必然存在上下箱式模块连接节点，而上下箱式模块的连接是通过节点连接板3实现的，因此到上层的左右相连的箱式模块间必然存在节点连接板厚度的空隙。此时，在两个相连的箱式模块的横梁间加设节点连接板3以填补空隙，使整个结构更加完整。

其中，共有5种类型的节点J1-J5，如图4及图5所示，显示为箱式模块建筑前端或后端外围的拼接节点J1的结构示意图及其俯视图。此处仅有上下相邻的箱式模块，上层箱式模块的底部角部加强件与下层箱式模块的顶部角部加强件相邻,两个角部加强件的竖向板51上共同螺栓连接一节点连接板3，节点连接板3通常为方形，便于加工和安装，其长度等于两个横梁的高度，其宽度以至少能设置并排两个螺栓孔为宜。上方角部加强件的下角板与下方角部加强件的上角板通过螺栓连接。

如图6及图7所示，显示为箱式模块建筑前端或后端中部的四个箱式模块的拼接节点J2的结构示意图及其俯视图。此处既有上下相邻又有左右相邻的箱式模块，上层箱式模块的底部角部加强件与下层箱式模块的顶部角部加强件相邻,两个角部加强件的竖向板51上共同螺栓连接一节点连接板3，上方角部加强件的下角板与下方角部加强件的上角板通过螺栓连接。左侧箱式模块上位于右边的角部加强件与右侧箱式模块上位于左边的角部加强件相邻，左右相邻角部加强件的竖向板51共同螺栓连接一节点连接板3。

如图8所示，显示为箱式模块建筑中部的八个箱式模块的拼接节点J3的结构示意图。此处既有上下相邻又有左右相邻的箱式模块。上层箱式模块的底部角部加强件与下层箱式模块的顶部角部加强件相邻,两个角部加强件的竖向板51上共同螺栓连接一节点连接板3，上方角部加强件的下角板与下方角部加强件的上角板通过螺栓连接。左侧箱式模块上位于右边的角部加强件与右侧箱式模块上位于左边的角部加强件相邻，左右相邻角部加强件的竖向板51共同螺栓连接一节点连接板3。

如图9所示，显示为箱式模块建筑中部顶端的四个箱式模块的拼接节点J4的结构示意图。此处仅有左右相邻的箱式模块，左侧箱式模块上位于右边的角部加强件与右侧箱式模块上位于左边的角部加强件相邻，左右相邻角部加强件的竖向板51共同螺栓连接一节点连接板3。

如图10所示，显示为箱式模块建筑前端或后端外围顶端的拼接节点J5的结构示意图。此处仅有左右相邻的箱式模块，左侧箱式模块上位于右边的角部加强件与右侧箱式模块上位于左边的角部加强件相邻，左右相邻角部加强件的竖向板51共同螺栓连接一节点连接板3。

作为本发明的进一步改进，螺栓4均为高强螺栓，采用摩擦型连接。横梁2与角部加强件5之间、角部加强件5与方钢管柱1之间采用全对接熔透焊接。方钢管柱1和方钢管段53均可由冷弯或热轧方钢管制成。

箱式模块建筑角部拼接节点结构的具体实施步骤为：

工厂预制阶段完成方钢管柱1、节点连接板3、横梁2、角部加强件5的制作。螺栓孔的数量、尺寸和排布方式，在满足规范要求的前提下，可根据实际承载力需求确定。本实施例中，角部加强件5的竖向板51上设置两列三排螺栓孔，角板52上设置大致呈三角形布置的两组螺栓孔。节点连接板3上的螺栓孔应对齐竖向板51上的螺栓孔设置，共两列六排。

按照设计规格，将预设个数的箱式模块逐个吊升至相应的安装位置，且使得上下、左右相邻的箱式模块建筑模块通过螺栓4固定连接，重复该动作，直至构建成符合箱式模块化建筑图纸要求的箱式模块化建筑，

多个箱式模块建筑拼装构成箱式模块化建筑，箱式模块建筑是在工厂中加工成的，工厂内施工环境稳定、施工设备齐全、焊接工艺成熟，使得各个连接节点性能良好；箱式模块中可以预先集成采暖、上下水道及照明等所有管网，再将箱式模块运往施工现场进行拼装，大大提高了箱式模块化建筑的集成化程度，能够缩短现场施工工期、减少劳动力需求，以及减少施工过程中建筑材料、建筑垃圾对环境的影响。

综上所述，本发明箱式模块建筑角部拼接节点结构在保证承载性能的前提下，还具有传力明确、构造合理，施工简便、易于拼装拆卸等多种优点，相对于现有箱式建筑箱体拼接节点结构，可在相邻箱式模块间仅通过角部加强件连接满足预制装配安装要求和多层建筑承载性能要求。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种箱式模块建筑角部拼接节点结构，多个所述箱式模块呈多排、多列、多层排列，其特征在于，所述箱式模块由四个顶部横梁、四个底部横梁、四个方钢管柱以及八个角部加强件相焊接构成；所述横梁均由开口面朝向箱式模块内侧的槽钢制成，包括沿方钢管柱轴向设置的腹板以及垂直连接于腹板两侧的翼缘；同一角部相交的两个横梁通过一个角部加强件连接，所述角部加强件包括两块角板、两块竖向板以及与所述横梁等高的一段方钢管，竖向板连接在方钢管段与横梁的腹板之间，方钢管段与竖向板的上下侧均覆盖连接所述角板，所述角板的两个底角分别与对应横梁的翼缘平齐连接，所述角板的上表面或下表面垂直连接所述方钢管柱；上下相连箱式模块间相邻角部加强件的竖向板上共同螺栓连接一节点连接板，上下相连箱式模块间相邻角部加强件的上下角板螺栓连接；左右相连的箱式模块间相邻角部加强件的竖向板均螺栓连接，并且左右相连的箱式模块间相邻角部加强件的竖向板共同螺栓连接一节点连接板；所述横梁与角部加强件之间、角部加强件与方钢管柱之间均采用全对接熔透焊接。

2.根据权利要求1所述的箱式模块建筑角部拼接节点结构，其特征在于，所述竖向板一侧与横梁的腹板平齐连接，所述竖向板的另一侧与方钢管段的棱边连接。

3.根据权利要求1所述的箱式模块建筑角部拼接节点结构，其特征在于，所述方钢管段的上、下侧棱边与角板外沿平齐连接。

4.根据权利要求1所述的箱式模块建筑角部拼接节点结构，其特征在于，所述方钢管段的内径不小于所述方钢管柱的管壁的内径。

5.根据权利要求1所述的箱式模块建筑角部拼接节点结构，其特征在于，所述螺栓采用摩擦型连接。

6.根据权利要求1所述的箱式模块建筑角部拼接节点结构，其特征在于，所述方钢管柱由冷弯或热轧方钢管制成。

7.根据权利要求1所述的箱式模块建筑角部拼接节点结构，其特征在于，所述方钢管段由冷弯或热轧方钢管制成。

8.根据权利要求1所述的箱式模块建筑角部拼接节点结构，其特征在于，所述顶部横梁与所述底部横梁等长。