CN107558608B - 一种格构钢架连接节点及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种格构钢架连接节点及施工方法，用于格构梁和格构柱之间的模块化刚性连接。在格构柱的节点处，设置与格构柱采用自攻螺丝连接的标准套筒连接件。套筒连接件由和格构柱中格构柱弦杆数量相同的套管、套管之间的横向连接管、在有梁方向从套管伸出的和梁弦杆位置和数量一致的悬臂连接管、悬臂连接管带孔端板等部分构成。本发明提供的格构钢框架连接节点具有加工简单、模块化、连接方便、受力性能好等优点。

Description

一种格构钢架连接节点及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程施工技术，具体说是一种格构钢架连接节点及施工方法。

背景技术

钢框架是目前低多层钢结构房屋中最常见的结构体系之一，具有抗震性能好、现场安装方便、施工速度快等优点。但目前低多层钢框架体系的梁柱一般采用H型钢、方矩形管等实腹式截面，构件相对较重，需要吊车等设备完成现场的结构安装。另外，框架梁柱与维护墙体连接不方便，且容易凸出墙面，影响建筑使用功能。

格构轻钢框架是适合于低多层房屋的另一种钢框架体系，由格构钢柱和格构钢梁刚接而成，而格构钢梁钢柱由冷弯空心管和标准冲压连接件通过自攻螺丝连接而成，可在工厂或现场直接预制完成。

除普通钢框架的优势外，格构轻钢框架还具有用钢量少、不需要吊车等大型安装设备、框架梁柱与维护墙体连接方便、梁柱截面小不凸出墙面等优点，具有很好的应用前景。

但目前格构轻钢框架梁柱之间尚无安装方便、传力性能好的刚性连接方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种格构钢架连接节点及该连接节点的施工方法，以实现低多层房屋建筑的格构钢架梁柱现场连接，不仅实现现场方便的螺栓连接完成整体梁柱框架的安装，且需要达到载荷效率高、传力性能好的要求。

所述格构钢架连接节点，用于与格构梁和格构柱进行模块化的连接，其特征在于：

中心竖向设有至少四根等高等长的套筒件，四根套筒件横截面呈矩形布置，四根套筒件之间以横向连接管固定连接，矩形布置的四根套筒件横截面外轮廓尺寸为120~250mm；

与套筒件的中部横向水平或上倾固定有悬臂连接管，悬臂连接管至少有上、下同向设置的两排，悬臂连接管自套筒件至少向两个方向外展布置；

所述套筒件的端口开放，所述悬臂连接管的外端垂直于轴向焊接有端板，悬臂连接管紧邻端板的悬臂连接管外侧面开设有操作口，端板的中部设有螺栓孔。

典型的套筒件是，单根套筒件的横截面为矩形。

典型的连接节点结构为：连接节点设置为下述四种标准模块结构中的任意一种：

一、所述悬臂连接管自套筒件在所述连接节点的四个侧面向外展开设置，构成平面视角的十字形连接节点；

二、所述悬臂连接管自套筒件在所述连接节点的三个侧面向外展开设置，构成平面视角的T字形连接节点；

三、所述悬臂连接管自套筒件在所述连接节点的相背两个侧面向外展开设置，构成平面视角的一字形连接节点；

四、所述悬臂连接管自套筒件在所述连接节点的相邻两个相互垂直的侧面向外展开设置，构成平面视角的L形连接节点。

进一步地，对于载荷要求较高的情况下，在所述悬臂连接管设有竖向的加强套筒，同方向的一对悬臂连接管在同样的外展距离和方向设有同样的加强套筒。

优选地，同方向的一对悬臂连接管之间固定设有横向连接管。

一种上述格构钢架连接节点的施工方法，通过格构钢架连接节点分别与格构柱和格构梁连接，施工使用标准化的格构柱和格构梁，其特征在于：

将格构梁的端部套接连接套筒，连接套筒的端部预焊接端板，端板中心设螺栓孔，紧邻端板外侧的连接套筒设操作口；

选择对应型号的连接节点，使套筒件之间的中心距与对应位置格构柱的弦杆中心距一致，套筒件端口的形状大小与对应位置格构柱的弦杆端面正好嵌套，悬臂连接管之间的中心距与格构梁的弦杆中心距一致，悬臂连接管端面的端板螺栓孔与格构梁的连接套筒端面螺栓孔对齐；

先连接连接节点下方的格构柱：将连接节点底端的套筒件套接在对应位置格构柱顶端的格构柱弦杆外，嵌套深度至少100mm，以自攻螺钉从套筒件的外侧面与套筒件内的格构柱弦杆紧固连接，自攻螺钉的数量满足设计标准；

侧面连接格构梁：将连接端带连接套筒的格构梁与连接节点预定连接方向的悬臂连接管相对对齐，以螺柱穿过对齐的格构梁连接套筒端板的螺栓孔和连接节点悬臂连接管端板的螺栓孔，从一对所欲连接的端板两侧操作口分别为所述螺柱拧入配套螺母并紧固连接。

对于设有加强套筒的连接节点，其下方的格构柱的格构柱弦杆数量与连接节点的套筒件数量一致，插入加强套筒的格构柱弦杆与插入套筒件的格构柱弦杆之间以钢架标准连接件固定连接。

连接节点上方需要连接柱结构时，在连接节点的上方对应套筒件插入格构柱底端的格构柱弦杆，嵌套深度至少100mm，以自攻螺钉从套筒件的外侧面与套筒件内的格构柱弦杆紧固连接，自攻螺钉的数量满足设计标准。

格构梁为非水平设置的斜向梁时，连接节点的悬臂连接管预设与斜向梁角度一致的倾斜角，斜向梁的连接端连接套筒的端板与悬臂连接管的连接端端板平行对齐，从一对所欲连接的端板两侧的操作口分别为螺柱拧入配套螺母并紧固连接。

需要调节格构梁与连接节点间距时，以中部带固定连接调节螺母的调节螺柱将连接节点悬臂连接管的端板和格构梁连接套筒的端板连接，调节螺母与其两侧的端板螺纹连接，调节螺柱的外径大于或等于调节螺母的外径，调节螺柱在调节螺母两侧的螺纹旋向相反，通过向不同的方向旋转所述调节螺母来增大或减小格构梁与连接节点之间的间距。

本发明提供的格构钢框架连接节点用于格构梁和格构柱之间的模块化刚性连接，可以将安装需要的模块预先在工厂预制，现场可以实现整体钢框架的螺栓拼接，具有加工简单、模块化、连接方便、受力性能好等优点。

格构钢架连接节点是格构框架的核心部件，本发明将格构钢架连接节点模块化，可以针对性地与各种标准化的连接钢梁或柱进行螺栓连接，实现建筑结构的模块化标准化螺栓拼装。格构式节点重量轻，用钢量少，因此成本更低，施工方便快捷，且减轻了框架整体的重量和承重要求，由于连接节点体积小，可以将框架的节点、梁和柱均隐藏于墙体中，整体结构美观而节省空间。本发明并进一步提出了一种具体的梁柱连接实施方案，适于推广。

附图说明

图1 是本发明十字型连接节点结构立面主视图，

图2 是图1的俯视图，

图3 是本发明T字型连接节点结构立面主视图，

图4 是图3的俯视图，

图5 是本发明L型连接节点结构立面主视图，

图6 是图5的俯视图，

图7 是本发明一字型连接节点结构立面主视图，

图8 是图7的俯视图，

图9 是连接节点连接立面结构示意图，

图10是图9的俯视图，

图11是屋顶部分连接实施例结构示意图，

图12是连接节点与格构梁的连接实施例一结构图，

图13是连接节点与格构梁的连接实施例二结构图，

图14是加强的十字形连接节点连接平面结构示意图，

图15是图14的A-A向视图，

图16是加强的T字形连接节点连接平面结构示意图，

图 17是图16的B-B向视图，

图18是一种连接节点实施例结构立体图，

图19是带加强连接件的连接节点实施例结构立体图。

图中：1—套筒口，2—悬臂连接管，3—操作口，4—端板，5—螺栓孔，6—套筒件，7—连接螺钉，8—钢架标准连接件，9—格构柱，10—格构柱弦杆，11—连接螺栓，12—连接节点，13—格构梁，14—调节螺柱，15—调节螺母，16—斜梁，17—连接套筒，18—加强套筒，19—横向连接管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：格构钢架连接节点，用于与格构梁和格构柱进行模块化的连接，格构式钢框架可以使整体框架重量减轻，施工更加方便。钢框架的核心在与连接节点，连接节点起到将基础、立柱固定连接，将横梁和整个框架连接为一体的关键作用。

图18中所示为一种基本的格构框架连接节点的立体效果，如图1中所示为其正面的立面图，图2为图1的平面。从结构上看，中心竖向设有至少四根等高等长的套筒件6，四根套筒件横截面呈矩形布置，四根套筒件之间的中部以横向连接管19焊接为一体，矩形布置的四根套筒件横截面外轮廓尺寸为120~250mm。典型的套筒件是，单根套筒件6的横截面为矩形，适合于常见的型钢。可根据不同的承载需要选择套筒件的尺寸和壁厚。

所述套筒件6的端口开放，用于与上方或下方的格构柱插入固定连接。

与套筒件6的中部横向水平或上倾固定有悬臂连接管2，在特殊位置，如图11，例如顶层搭建屋顶时需要上倾的悬臂连接管2，通常为水平设置的悬臂连接管2，悬臂连接管用于连接钢架的格构梁。悬臂连接管至少有上、下同向设置的两排，悬臂连接管自套筒件至少向两个方向外展布置。如果悬臂连接管设有两排，则在连接方向看去的悬臂连接管正好排成一个矩形。

根据连接方向的不同，基本连接节点在平面上看连接节点12的形状最常见的会有十字形、T形、L形和一字形四种形态。如图1~8，典型的连接节点结构为：连接节点设置为下述四种标准模块结构：

一、如图1、2，所述悬臂连接管2自套筒件6在所述连接节点的四个侧面向外展开设置，连接节点的四个侧面是指从水平截面看连接节点的四个侧面，任意相邻的两个侧面相互垂直，构成平面视角的十字形连接节点。在连接节点水平截面上可以看到相邻两侧面相互垂直。此连接节点用于连接四面均连接格构梁的情况。

二、如图3、4，所述悬臂连接管2自套筒件6在所述连接节点的三个侧面向外展开设置，构成平面视角的T字形连接节点；此连接节点用于连接三面连接格构梁，另一面不连接梁的情况，例如不连接梁的一面为外墙。

三、如图7、8，所述悬臂连接管2自套筒件6在所述连接节点的相背两个侧面向外展开设置，构成平面视角的一字形连接节点；此连接节点用于连接相背的两面连接格构梁，另两面不连接梁的情况，例如成排的柱体形成一面长距离的墙体。

四、如图5、6，所述悬臂连接管2自套筒件6在所述连接节点的相邻两个相互垂直的侧面向外展开设置，构成平面视角的L形连接节点。此连接节点用于连接相邻两个相互垂直的侧面连接格构梁，另两面不连接梁的情况，例如处于建筑角落的位置。

由于格构柱和格构梁的尺寸较小，连接结构规范整齐，在连接节点12为上述基本形态的情况下，可以将整个连接节点埋设于墙体内，柱和梁不会凸出于墙体，整体建筑框架看起来全部由平整的墙面铺开，装饰效果明显优于凸出的柱体和横梁结构。后面可以看到，在连接节点设有增强结构时，同样可以将连接节点和梁埋设于墙体中，看不出凸出的梁和柱。

如图3，所述悬臂连接管2的外端垂直于轴向焊接有端板4，端板可以针对各悬臂连接管2的套筒口1分别焊接，也可以在一个侧面对齐的多个悬臂连接管2端面统一用一块端板焊接。悬臂连接管紧邻端板4的悬臂连接管外侧面开设有操作口3，端板4的中部设有螺栓孔5。操作口3便于在螺栓孔5插入螺柱后从内部螺纹连接螺母，并紧固。

如图14、15，对于载荷要求较高的情况下，在所述悬臂连接管2设有竖向的加强套筒18，同方向的一对悬臂连接管2在同样的外展距离和方向设有同样的加强套筒18。立体图如图19所示。

如图14，同方向的一对悬臂连接管2之间固定设有横向连接管19。

一种上述格构钢架连接节点的施工方法，通过格构钢架连接节点分别与格构柱9和格构梁13连接，施工使用标准模块化的格构柱和格构梁，标准模块化的格构柱和格构梁有一致的弦杆尺寸和间距，并与连接节点可以直接配套使用。

如图9~11，14~16，将格构梁的端部套接连接套筒17，连接套筒17的端部预焊接端板，端板中心设螺栓孔，紧邻端板外侧的连接套筒设操作口3，连接套筒17与格构梁的端部通过连接螺钉7固定，连接螺钉7选用适当型号的自攻螺钉。

选择对应型号的格构梁钢架和连接节点12，使套筒件6之间的中心距与对应位置格构柱的弦杆中心距一致，套筒件6端口的形状大小与对应位置格构柱的弦杆端面正好嵌套，悬臂连接管2之间的中心距与格构梁的弦杆中心距一致，悬臂连接管端面的端板螺栓孔5与格构梁的连接套筒17端面螺栓孔对齐。

先连接下方格构柱：将连接节点底端的套筒件6套接在设计位置格构柱9顶端的格构柱弦杆10外，嵌套深度100~200mm，以自攻螺钉从套筒件的外侧面与套筒件内的格构柱弦杆10紧固连接，自攻螺钉的直径和数量满足设计标准，保证有足够的承载力。底层的连接节点与基础预埋的格构柱同样连接。

侧面连接格构梁：将连接端带连接套筒17的格构梁13与连接节点预定连接方向的悬臂连接管2相对对齐，以螺柱穿过对齐的格构梁连接套筒端板的螺栓孔和连接节点悬臂连接管端板的螺栓孔，从一对所欲连接的端板两侧操作口分别为连接螺栓11的螺柱拧入配套螺母并紧固连接。操作口向外侧面开口，更加便于操作。

对于设有加强套筒18的连接节点12，如图14~16，下方格构柱9的格构柱弦杆10数量与连接节点的套筒件数量一致，插入加强套筒18的格构柱弦杆10与插入套筒件6的格构柱弦杆10之间以钢架标准连接件8固定连接。

连接节点12上方需要连接柱结构时，如图9，在连接节点12的上方对应套筒件6插入格构柱9底端的格构柱弦杆10，嵌套深度100~200mm，以自攻螺钉从套筒件的外侧面与套筒件内的格构柱弦杆10紧固连接，自攻螺钉的直径和数量满足设计标准。

格构梁为非水平设置的斜梁16时，如图11，连接节点的悬臂连接管2预设与斜梁角度一致的倾斜角，斜梁的连接端连接套筒的端板与悬臂连接管的连接端端板平行对齐，从一对所欲连接的端板两侧的操作口分别为连接螺栓11的螺柱拧入配套螺母并紧固连接。

通常，在连接节点与连接梁贴合较好时，连接状态如图12所示，在需要调节格构梁13与连接节点12间距时，如图13，以中部带固定连接调节螺母15的调节螺柱14将连接节点悬臂连接管的端板和格构梁连接套筒17的端板连接，调节螺母15与其两侧的端板螺纹连接，调节螺柱14在调节螺母15两侧的螺纹旋向相反，通过向不同的方向旋转所述调节螺母15来增大或减小格构梁13与连接节点12之间的间距。调节螺柱14的外径大于或等于调节螺母15的外径。

柱和梁的结构连接完毕后，即完成了整体的钢框架，可再进行后续的覆设墙板工序。

Claims (7)

1.一种格构钢架连接节点的施工方法，格构钢架连接节点用于与格构梁和格构柱进行模块化的连接，施工使用标准化的格构柱和格构梁，格构钢架连接节点包括：

中心竖向设有至少四根等高等长的套筒件(6)，四根套筒件横截面呈矩形布置，四根套筒件之间以横向连接管(19)固定连接，矩形布置的四根套筒件横截面外轮廓尺寸为120～250mm；

与套筒件(6)的中部横向水平或上倾固定有悬臂连接管(2)，悬臂连接管至少有上、下同向设置的两排，悬臂连接管自套筒件至少向两个方向外展布置；

所述套筒件的端口开放，所述悬臂连接管(2)的外端垂直于轴向焊接有端板(4)，悬臂连接管紧邻端板(4)的悬臂连接管外侧面开设有操作口(3)，端板(4)的中部设有螺栓孔(5)；

单根套筒件(6)的横截面为矩形；

其特征在于，施工方法如下：

将格构梁的端部套接连接套筒(17)，连接套筒(17)的端部预焊接端板，端板中心设螺栓孔，紧邻端板外侧的连接套筒设操作口(3)；

选择对应型号的连接节点(12)，使套筒件(6)之间的中心距与对应位置格构柱的弦杆中心距一致，套筒件(6)端口的形状大小与对应位置格构柱的弦杆端面正好嵌套，悬臂连接管(2)之间的中心距与格构梁的弦杆中心距一致，悬臂连接管端板的螺栓孔(5)与格构梁的连接套筒(17)端面螺栓孔对齐；

先连接连接节点下方的格构柱：将连接节点底端的套筒件(6)套接在对应位置格构柱(9)顶端的格构柱弦杆(10)外，嵌套深度至少100mm，以自攻螺钉从套筒件的外侧面与套筒件内的格构柱弦杆(10)紧固连接，自攻螺钉的数量满足设计标准；

侧面连接格构梁：将连接端带连接套筒(17)的格构梁(13)与连接节点预定连接方向的悬臂连接管(2)相对对齐，以螺柱穿过对齐的格构梁连接套筒端板的螺栓孔和连接节点悬臂连接管端板的螺栓孔，从一对所欲连接的端板两侧操作口分别为所述螺柱拧入配套螺母并紧固连接；

需要调节格构梁(13)与连接节点(12)间距时，以中部带固定连接调节螺母(15)的调节螺柱(14)将连接节点悬臂连接管的端板和格构梁连接套筒(17)的端板连接，调节螺母(15)与其两侧的端板螺纹连接，调节螺柱(14)在调节螺母(15)两侧的螺纹旋向相反，通过向不同的方向旋转所述调节螺母(15)来增大或减小格构梁(13)与连接节点(12)之间的间距。

2.根据权利要求1所述格构钢架连接节点的施工方法，其特征在于：所述连接节点(12)设置为下述四种标准模块结构中的任意一种：

一、所述悬臂连接管(2)自套筒件(6)在所述连接节点的四个侧面向外展开设置，构成平面视角的十字形连接节点；

二、所述悬臂连接管(2)自套筒件(6)在所述连接节点的三个侧面向外展开设置，构成平面视角的T字形连接节点；

三、所述悬臂连接管(2)自套筒件(6)在所述连接节点的相背两个侧面向外展开设置，构成平面视角的一字形连接节点；

四、所述悬臂连接管(2)自套筒件(6)在所述连接节点的相邻两个相互垂直的侧面向外展开设置，构成平面视角的L形连接节点。

3.根据权利要求2所述格构钢架连接节点的施工方法，其特征在于：在所述悬臂连接管(2)设有竖向的加强套筒(18)，同方向的一对悬臂连接管(2)在同样的外展距离和方向设有同样的加强套筒(18)。

4.根据权利要求1或3所述格构钢架连接节点的施工方法，其特征在于：同方向的一对悬臂连接管(2)之间固定设有横向连接管(19)。

5.根据权利要求1所述格构钢架连接节点的施工方法，其特征在于：对于设有加强套筒(18)的连接节点(12)，其下方的格构柱(9)的格构柱弦杆(10)数量与连接节点的套筒件数量一致，插入加强套筒(18)的格构柱弦杆(10)与插入套筒件(6)的格构柱弦杆(10)之间以钢架标准连接件(8)固定连接。

6.根据权利要求1或5所述格构钢架连接节点的施工方法，其特征在于：连接节点(12)上方需要连接柱结构时，在连接节点(12)的上方对应套筒件(6)插入格构柱(9)底端的格构柱弦杆(10)，嵌套深度至少100mm，以自攻螺钉从套筒件的外侧面与套筒件内的格构柱弦杆(10)紧固连接，自攻螺钉的数量满足设计标准。

7.根据权利要求1所述格构钢架连接节点的施工方法，其特征在于：格构梁为非水平设置的斜向梁时，连接节点的悬臂连接管(2)预设与斜向梁角度一致的倾斜角，斜向梁的连接端连接套筒的端板与悬臂连接管的连接端端板平行对齐，从一对所欲连接的端板两侧的操作口分别为螺柱拧入配套螺母并紧固连接。

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