CN109440926A - 一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点与组装方法 - Google Patents

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Abstract

一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点与组装方法，定位筒固定在梁柱内壁下部，定位板固定在定位筒上端，下端板固定在梁柱下端，上端板固定在梁柱上端，螺栓位于定位筒之中，螺栓具有外螺纹，上端板具有螺纹孔，下端板中部具有孔。本发明的一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点与组装方法，结构简单、应用广泛、施工方便；不需要附加螺栓，螺栓穿过垫板将上下模块连接后，垫板与螺栓便可将前后左右的水平模块化钢结构连为整体；通过长杆扭具拧紧预留在梁柱内的螺栓即可连接端面相邻的梁柱，扭具拧完后撤出，安装方便并减轻了模块化钢结构的重量；最多可以将八个模块连接在一起，可应用于模块化建筑的各个节点。

Description

一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点与组装方法
技术领域
本发明涉及模块化建筑，尤其涉及一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点与组装方法。
背景技术
模块化建筑中部的节点需要将八个模块连成整体，难点是很难去寻找施工工作面，且施工现场禁止焊接，并且模块是室内外装修后运输到施工现场，现场吊装时应尽量避免破坏室内外装修。国内对于模块化建筑研究尚处于起步阶段，目前存在的节点形式如下：采用大量对拉螺栓将模块连接成整体，相关专利如：一种组合使用单边螺栓和高强螺栓的模块化钢结构节点(CN107338867A)、全螺栓纵横装配式模块建筑角部连接节点(CN108316474A)，以及陈志华在《Experimental study on interior connections inmodular steel buildings》提出的节点形式。对拉螺栓施工困难，精度要求高，且对梁柱削弱较大，受力性能难以计算，并且模块化建筑为内部装修后进行组装，组装时使用对拉螺栓会对其内部装修造成破坏。梁柱开孔后采用螺栓连接，如：一种应用于模块化钢结构建筑的连接节点(CN106948483A)，但开孔后对梁柱强度削弱很大。采用预应力连接节点，但承载力不高，仅适用于低层建筑，且施工复杂。采用机械自锁连接，如：一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点(CN107338867A)，但制作复杂施工繁琐。CN201721606992专利中提到的节点，其上下模块的连接靠的是与柱通长的细长螺杆131，与柱通长的螺杆需要一直留在建筑内。CN201721606992专利中提到的节点，其左右靠的是附加盖板2和额外的螺栓连接21，其螺栓21施工难以找到施工工作面。CN201721606992专利中提到的节点，只能连接四个模块，因此仅适用于模块化建筑边部的节点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、应用广泛、施工方便的模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点及其安装方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，包括螺栓、定位筒、定位板、上端板和下端板，定位筒固定在梁柱内壁下部，定位板固定在定位筒上端，下端板固定在梁柱下端，上端板固定在梁柱上端，螺栓位于定位筒之中，螺栓具有外螺纹，上端板具有与螺栓相配合的螺纹孔，下端板中部具有穿孔，穿孔的孔径大于螺栓下部螺纹的外径且小于螺栓的上部的外径。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述螺栓的上部为圆柱形，螺栓上部的外径小于定位筒的内径。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述螺栓的下端外侧面不具有外螺纹且下端外径小于外螺纹外径。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述定位筒、所述定位板、所述上端板和所述下端板均焊接在所述梁柱上。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述螺栓上端具有六棱柱形槽。
作为本发明进一步改进的技术方案，端面相对的梁柱间还具有垫板，垫板上具有供所述螺栓通过的穿孔。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述垫板上的穿孔为1个、2个或4个。
带上述连接节点的模块化钢结构建筑的组装方法，包括步骤：
S1：吊装下层模块化钢结构；
S2：将垫板安装在下层模块化钢的梁柱上部；
S3：吊装上层模块化钢结构，并使上层模块化钢结构的下端板上的穿孔与下层模块化钢结构上端板中部的螺纹孔相对应；
S4：将长杆扭具伸入上层模块化钢结构的方钢管柱中，将螺栓拧入下层模块化钢结构的钢管柱的上端板中。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述模块化钢结构为八个，八个模块化钢结构四个一组上下水平叠加，其组装方法包括步骤：
S1a：吊装4个下层模块化钢结构，4个下层模块化钢结构呈矩形排列；
S2a：将四穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的中央梁柱上部，将两穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的中部两侧梁柱上部，将单穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的四角梁柱上部；
S3a：吊装4个上层模块化钢结构，并使上层模块化钢结构梁柱下端板上的穿孔分别与下层模块化钢结构中部梁柱上端板上的螺纹孔相对应；
S4a：依次将长杆扭具伸入上层模块化钢结构的方钢管柱中，分别将螺栓拧入下层模块化钢结构的钢管柱的上端板中。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述模块化钢结构为四个，四个模块化钢结构两个一组上下水平叠加，其组装方法包括步骤：
S1b：吊装2个下层模块化钢结构，2个下层模块化钢结构并排排列；
S2b：将两穿孔垫板安装在2个下层模块化钢结构的相贴梁柱上部，将单穿孔垫板安装在2个下层模块化钢结构的四角梁柱上部；
S3b：吊装2个上层模块化钢结构，并使上层模块化钢结构相贴梁柱下端板上的穿孔分别与下层模块化钢结构中部梁柱上端板上的螺纹孔相对应；
S4b：依次将长杆扭具伸入上层模块化钢结构的方钢管柱中，分别将螺栓拧入下层模块化钢结构的钢管柱的上端板中
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点与组装方法，结构简单、应用广泛、施工方便；不需要附加螺栓，螺栓穿过垫板将上下模块连接后，垫板与螺栓便可将前后左右的水平模块化钢结构连为整体；通过长杆扭具拧紧预留在梁柱内的螺栓即可连接端面相邻的梁柱，扭具拧完后撤出，安装方便并减轻了模块化钢结构的重量；最多可以将八个模块连接在一起，可应用于模块化建筑的各个节点。
附图说明
图1是实施例1中的定位板的结构示意图；
图2是实施例1中的定位筒的结构示意图；
图3是实施例1中的定位板、定位筒连接后的透视示意图；
图4是实施例1中的螺栓的结构示意图；
图5是实施例1中的上端板的结构示意图；
图6是实施例1中的下端板的结构示意图；
图7是实施例2中的单个梁柱组装完成后透视示意图；
图8是实施例2中的单个钢结构模块框架透视示意图；
图9是实施例3中的长干扭具的结构示意图；
图10是实施例3中的节点在安装时的外部整体示意图；
图11是实施例3中的四穿孔垫板的结构示意图；
图12是实施例3中的八个钢结构模块框架固定在一体时的示意图；
图7中：1-定位板，2-定位筒，3-方钢管柱，4-螺栓，5-上端板，6-下端板。
具体实施方式：
下面参照附图对本发明做进一步描述。
实施例1
如图1-6所示，一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，包括螺栓4、定位筒2、定位板1、上端板5和下端板6，定位筒2固定在方钢管柱3内壁下部，定位板1固定在定位筒2上端，下端板6固定在方钢管柱3下端，上端板5固定在方钢管柱3上端，螺栓4位于定位筒2之中。螺栓4具有外螺纹，上端板5具有与螺栓4相配合的螺纹孔，下端板6中部具有穿孔，穿孔的孔径大于螺栓4下部螺纹的外径且小于螺栓4的上部的外径。螺栓4的上部为圆柱形，螺栓4上部的外径小于定位筒2的内径。螺栓4的下端外侧面不具有外螺纹且下端外径小于外螺纹外径，为便于对中，螺栓4的螺纹下端预留一定空间。螺栓4上端具有六棱柱形槽。端面相对的梁柱间还具有垫板，垫板上具有供螺栓4通过的穿孔。
实施例2
带有实施例1中的无开孔连接节点的模块化钢结构的组装方法如下：
将定位板1和定位筒2依次焊入方钢管3内，定位筒2为方钢管柱3的内接圆，将螺栓4放入定位筒2内，并在方钢管柱上下端焊接预制上端板5和下端板6。图7所示为单个梁柱组装完成后的透视示意图，螺栓4上部的圆柱形可保证螺栓4不会在方钢管柱3内倾斜或倒转。为便于钢结构模块焊接，将上端板分为三部分依次焊接。在工厂组装钢结构模块，将单个钢结构模块的方钢管柱3焊接在一起，制作好的钢结构模块如图8所示(图8中的钢结构模块仅为框架示意图，实际施工时梁柱外还有楼板)。
实施例3
八个模块化钢结构四个一组上下水平叠加，其组装方法如下：
S1a：吊装4个下层模块化钢结构，4个下层模块化钢结构呈矩形排列；
S2a：将四穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的中央梁柱上部，将两穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的中部两侧梁柱上部，将单穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的四角梁柱上部；
S3a：吊装4个上层模块化钢结构，并使上层模块化钢结构梁柱下端板上的穿孔分别与下层模块化钢结构中部梁柱上端板上的螺纹孔相对应；
S4a：安装所用工具是如图9所示的特制长干扭具，长杆扭具前端具有可卡入螺栓4上端的六棱柱结构。安装时，从上部钢结构模块的方钢管柱3伸入将螺栓4拧入另一钢结构模块的钢管柱3的上端板5内，螺栓4可将上下两个钢结构模块连接在一起。如图10所示，通过图11所示的四穿孔垫板，可将上下水平叠加的八个钢结构模块连在一起，实现如图12所示的八个模块固定为一体的效果。
实施例4
四个模块化钢结构两个一组上下水平叠加，其组装方法如下：
S1b：吊装2个下层模块化钢结构，2个下层模块化钢结构并排排列；
S2b：将两穿孔垫板安装在2个下层模块化钢结构的相贴梁柱上部，将单穿孔垫板安装在2个下层模块化钢结构的四角梁柱上部；
S3b：吊装2个上层模块化钢结构，并使上层模块化钢结构相贴梁柱下端板上的穿孔分别与下层模块化钢结构中部梁柱上端板上的螺纹孔相对应；
S4b：依次将长杆扭具伸入上层模块化钢结构的方钢管柱中，分别将螺栓拧入下层模块化钢结构的钢管柱的上端板中，实现了将上下叠加的四个水平钢结构模块连在一起的效果。

Claims (10)

1.一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，其特征在于，包括螺栓、定位筒、定位板、上端板和下端板，定位筒固定在梁柱内壁下部，定位板固定在定位筒上端，下端板固定在梁柱下端，上端板固定在梁柱上端，螺栓位于定位筒之中，螺栓具有外螺纹，上端板具有与螺栓相配合的螺纹孔，下端板中部具有穿孔，穿孔的孔径大于螺栓下部螺纹的外径且小于螺栓的上部的外径。
2.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，其特征在于，所述螺栓的上部为圆柱形，螺栓上部的外径小于定位筒的内径。
3.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，其特征在于，所述螺栓的下端外侧面不具有外螺纹且下端外径小于外螺纹外径。
4.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，其特征在于，所述定位筒、所述定位板、所述上端板和所述下端板均焊接在所述梁柱上。
5.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，其特征在于，所述螺栓上端具有六棱柱形槽。
6.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，其特征在于，端面相对的梁柱间还具有垫板，垫板上具有供一个以上所述螺栓通过的穿孔。
7.根据权利要求6所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱无开孔连接节点，其特征在于，所述垫板上的穿孔为1个、2个或4个。
8.带有梁柱无开孔连接节点的模块化钢结的组装方法，其特征在于，包括步骤：
S1：吊装下层模块化钢结构；
S2：将垫板安装在下层模块化钢的梁柱上部；
S3：吊装上层模块化钢结构，并使上层模块化钢结构的下端板上的穿孔与下层模块化钢结构上端板中部的螺纹孔相对应；
S4：将长杆扭具伸入上层模块化钢结构的方钢管柱中，将螺栓拧入下层模块化钢结构的钢管柱的上端板中。
9.根据权利要求8所述的带有梁柱无开孔连接节点的模块化钢结构的组装方法，其特征在于，所述模块化钢结构为八个，八个模块化钢结构四个一组上下水平叠加，其组装方法包括步骤：
S1a：吊装4个下层模块化钢结构，4个下层模块化钢结构呈矩形排列；
S2a：将四穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的中央梁柱上部，将两穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的中部两侧梁柱上部，将单穿孔垫板安装在4个下层模块化钢结构的四角梁柱上部；
S3a：吊装4个上层模块化钢结构，并使上层模块化钢结构梁柱下端板上的穿孔分别与下层模块化钢结构中部梁柱上端板上的螺纹孔相对应；
S4a：依次将长杆扭具伸入上层模块化钢结构的方钢管柱中，分别将螺栓拧入下层模块化钢结构的钢管柱的上端板中。
10.根据权利要求8所述的带有梁柱无开孔连接节点的模块化钢结构的组装方法，其特征在于，所述模块化钢结构为四个，四个模块化钢结构两个一组上下水平叠加，其组装方法包括步骤：
S1b：吊装2个下层模块化钢结构，2个下层模块化钢结构并排排列；
S2b：将两穿孔垫板安装在2个下层模块化钢结构的相贴梁柱上部，将单穿孔垫板安装在2个下层模块化钢结构的四角梁柱上部；
S3b：吊装2个上层模块化钢结构，并使上层模块化钢结构相贴梁柱下端板上的穿孔分别与下层模块化钢结构中部梁柱上端板上的螺纹孔相对应；
S4b：依次将长杆扭具伸入上层模块化钢结构的方钢管柱中，分别将螺栓拧入下层模块化钢结构的钢管柱的上端板中。
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