CN109736444A - 模块化组装框架 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及模块化建筑领域,具体涉及一种模块化组装框架,其包括多个模块单元、第一连接件和第二连接件;模块单元包括第一承重构件和第二承重构件;第一承重构件包括多根模块柱;第二承重构件包括模块梁,模块梁包括腹板和设置在腹板两侧的翼部;多根模块柱的端部通过模块梁连接成立体框架;相邻模块单元拼接时,相邻模块单元的模块柱对齐排列,横向方向,相邻模块单元的腹板贴合并通过第一连接件固定连接;纵向方向,相邻模块单元的翼部贴合并通过第二连接件固定连接。模块单元的侧立面设有竖向耗能装置,相邻模块柱形成组合柱,组合柱设有外包耗能件。本方案具有整体性好、承载能力高,抗震性能佳,且拆装方便的有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及模块化建筑领域,具体而言,涉及一种模块化组装框架。
背景技术
常见的模块化建筑中,一般是将工业化生产成型的梁、柱运输至现场吊装,梁、柱之间联系较少,抗震性能一般,一般是单根梁、柱独自承受荷载,每个模块整体性不好,承载能力不高。
发明内容
本申请旨在提供一种模块化组装框架,以提高模块化建筑的整体性和承载能力。
本申请实施例提供一种模块化组装框架,其包括多个模块单元、第一连接件和第二连接件;
所述模块单元包括第一承重构件和第二承重构件;所述第一承重构件包括多根模块柱;所述第二承重构件包括模块梁,所述模块梁包括腹板和设置在所述腹板两侧的翼部;
多根所述模块柱的端部通过所述模块梁连接成立体框架;所述模块梁靠近所述模块柱的位置为连接段,所述翼部在所述连接段设有与所述第二连接件适配的第二贯穿孔,所述腹板在所述连接段设有与所述第一连接件适配的第一贯穿孔;
相邻所述模块单元拼接时,相邻所述模块单元的模块柱对齐排列,横向方向,相邻所述模块单元的腹板贴合并通过所述第一连接件固定连接;纵向方向,相邻所述模块单元的翼部贴合并通过所述第二连接件固定连接。
本申请的提供的模块化组装框架由多个模块单元构成,模块单元包括第一承重构件和第二承重构件构成的立体框架,模块单元本身为单独的立体框架结构,一个模块单元能够形成独立的建筑功能空间。第一承重构件包括多根模块柱,第二承重构件包括多根模块梁,通过将模块单元的模块梁设置为具有翼部和腹板的结构,并在翼部设置第二贯通孔、在腹板设置第一贯通孔,当两个模块单元在横向方向拼接装配时,其模块柱在横向上对齐排列,拼接位置处相邻模块梁的腹板贴合且第一贯通孔对应,连接件穿过第一贯通孔将两个模块梁固定连接,从而固定相邻两个模块单元;当两个模块单元在纵向方向拼接装配时,其模块柱在纵向上对齐排列,拼接位置处相邻模块梁的翼部贴合且第二贯通孔对应,第二连接件穿过第二贯通孔将两个模块梁固定连接,从而固定相邻两个模块单元。本申请的实施例中,多个模块单元可以在横向和纵向上拼接组合,并通过模块梁与第一连接件、第二连接件配合固定,形成具有大截面的组合柱、组合梁的整体组装框架,组合梁、组合梁与组合柱、组合柱之间连接牢固,整体性好;组装框架在节点处的组合梁截面和组合柱截面随着该处拼接的模块数量增加,其承受水平荷载、竖向荷载的能力也增大;而且模块梁在拼接后可以形成E型截面、工型截面或王型截面的组合梁,从而进一步提升组装框架的梁的抗弯、抗扭能力;多个模块柱组合后,其抗弯、抗扭能力提升。从模块单元到组装框架,从组装框架到模块单元,模块单元单独受力和组装框架整体受力均能满足要求,模块梁、模块柱单独承载满足要求,并且模块梁、模块柱在组合后承载能力都得到提升,第一承重构件和第二承重构件的承载能力均衡增大,传力途径明确,局部薄弱点少,整体性好。
该模块化组装框架,由独立的立体框架,即模块单元构成,模块单元独立状态下能够满足承载要求并提供建筑功能空间,多个模块单元装配一体形成组装框架后,整体性好、传力途径明确,组装框架及其梁柱的承载能力进一步提高。从模块单元到组装框架,从组装框架整体到模块单元,无需现场焊接,拆装方便、迅速。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述的模块化组装框架还包括第二垫板,所述第二垫板设有与所述第二贯穿孔对应的通孔;
横向方向,所述第二垫板覆盖所述腹板贴合的相邻模块梁的翼部;纵向方向,所述第二垫板位于相邻所述模块单元的翼部之间。
当模块单元在横向方向上邻接时,第二垫板铺设覆盖两个模块单元相邻的翼部,将螺栓、螺杆等连接件穿过第二垫板的通孔和翼部的第二贯穿孔固定,当两个模块单元或其相邻的模块梁具有在横向上相互远离或变形的趋势时,该连接件受到剪切力并提供反作用力,增加了组装框架抵抗变形的途径,从而进一步加强模块梁与模块梁、模块单元与模块单元之间的连接强度;当模块单元在纵向方向上邻接时,第二垫板被夹设于两个模块单元的翼部之间,增大两个模块梁的连接部位的强度。第二垫板从结构上和连接上进一步增大了组装框架的强度。
在本申请的一种实施例中,进一步地,还包括插接件,所述插接件至少包括一个插销,所述插销包括伸入段和固定段,所述伸入段包括一个,或者所述伸入段包括对称设置于所述固定段两端的两个;
多个所述插销对齐排列且固定段固定连接、伸入段预留有间隙;所述模块柱的两端分别设有轴向的插口,所述插口与所述伸入段适配,所述插口的侧壁厚度小于等于所述间隙的宽度。
插接件进一步连接组装框架节点处的模块柱,在纵向上,插接件将模块柱轴向连接,提高模块柱在节点处的强度和整体性,减少纵向方向对齐的模块柱在节点处错位的几率;在横向上,插接件提高模块柱与模块柱组合的整体性,在节点处的抗剪、抗扭能力得到提升,节点可靠性提高,组装框架的整体性和结构强度进一步提高。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述插接件还包括设置于所述固定段的第一垫板,所述第一垫板覆盖所述模块梁的翼部,所述第一垫板对应所述第二贯穿孔设有通孔。
插接件在插销的基础上进一步设置第一垫板,插销与第一垫板结合成整体,插销插接在模块柱的插口内,第一垫板覆盖在模块梁翼部并可以通过第二连接件固定。第一垫板和插销配合,使插接件在横向方向和纵向方向既整合模块柱又固定模块梁,模块柱抵抗弯剪扭变形的能力提高,相邻模块单元间模块梁、模块柱的联系增强,节点可靠性提高,还能进一步方便安装。
在本申请的一种实施例中,进一步地,相邻模块单元在横向方向上对齐排列且邻接的模块柱构成组合柱,组合柱设有至少覆盖连接缝的外包耗能件,外包耗能件与构成连接缝的模块柱固定连接且连接部位远离连接缝。
该外包耗能件贴合固定在组合柱的外部,并至少覆盖相邻模块柱的连接缝处,提高组合柱的整体性,并且外包耗能件的连接部位远离连接缝,在外包耗能件的连接部位之间形成预留的可变形区域,当组装框架受到水平作用导致相邻模块单元的模块柱错动时,外包耗能件的可变形区域受力变形耗能,提升组合柱的抗剪能力和减振能力。外包耗能件替代模块柱构件变形耗能后,主体结构不受破坏或损坏较小,外包耗能件可以更换,小震可修。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述模块单元的侧立面设有竖向耗能装置,所述竖向耗能装置固定连接于两根所述模块梁之间。竖向耗能装置进一步联系模块单元侧立面的模块梁,增强模块单元在竖向上的承载能力,以及第一承重构件抵抗剪切变形的能力,增设抗震防线,提高模块单元及组装框架整体的抗震能力。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述耗能构件包括杆式耗能件,所述杆式耗能件沿所述模块单元侧立面的对角线设置。杆式耗能件沿侧立面对角线连接的两个模块梁,不仅能起到抗剪耗能的作用,且质量较小,还能支撑模块梁、提高该侧立面模块梁抗变形能力。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述耗能构件包括板式耗能件,所述板式耗能件填充所述模块单元的侧立面空档。板式耗能件填充模块单元的侧立面空档,提升第一承重构件的承载能力,并提升第一承重构件抵抗剪切变形的能力,增强结构抗震能力。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述杆式耗能件包括支撑件和套设在所述支撑件外部的约束管,所述支撑件与所述模块梁通过节点板连接,所述约束管与所述支撑件之间填充胶凝材料。通过将杆式耗能件设置为支撑件和约束管套接的结构,并在其间填充胶凝材料,支撑件连接模块梁,约束管将胶凝材料约束在内部,杆式耗能件总的截面面积增大,抗剪切变形能力提高。支撑件提升抵抗弯曲变形的能力,胶凝材料对支撑件起到保护作用,二者相互配合;约束管的管壁可以对胶凝材料提供侧向约束,缓解胶凝材料由于受力而致使内部发生微裂纹或裂纹发展的情况。支撑件、胶凝材料、约束管三者结合提高抗剪切、弯曲变形的能力。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述板式耗能件包括功能层和夹设于所述功能层之间的耗能板,所述耗能板伸出所述功能层与所述模块梁通过第一连接件固定连接,所述功能层包括保温层和/或防水层。耗能板可以通过第一连接件固定于模块梁,因此可以在多个单元模块组装时一并安装,安装简便,耗能板外部的功能层可以根据需要设置为保温层、防水层,提高装配建筑的功能性需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的组装框架的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的模块单元的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的模块梁纵向方向的连接示意图;
图4为本申请实施例提供的模块梁横向方向和纵向方向的连接示意图;
图5为本申请实施例提供的组合梁的立体结构示意图;
图6为本申请实施例提供的插销件的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的组装框架的节点连接示意图;
图8为本申请实施例提供的组合柱的结构示意图;
图9为本申请实施例提供的设有杆式耗能件的模块单元示意图;
图10为本申请实施例提供的杆式耗能件的平面结构示意图;
图11为图10的X1-X1剖面图;
图12为图10的X2-X2剖面图;
图13为本申请实施例提供的设有板式耗能件的模块单元示意图;
图14为本申请实施例提供的板式耗能件的平面结构示意图;
图15为图14的XIV-XIV剖面图;
图16为图15的XV部分放大图;
图17为设置外包耗能件的一榀组装框架立面图;
图18为图17中所示组装框架在水平荷载塑性变形顺序图;
图19为设置杆式耗能件的一榀组装框架立面图;
图20为设置板式耗能件的一榀组装框架立面图。
图标:100-模块单元;200-模块梁;210-翼部;211-第二贯穿孔;212-第二连接件;220-腹板;221-第一贯穿孔;222-第一连接件;300-模块柱;310-插口;400-第二垫板;500-插接件;510-插销;511-伸入段;512-固定段;520-第一垫板;530-加强部;600-杆式耗能件;610-支撑件;620-约束管;630-节点板;700-板式耗能件;710-耗能板;720-功能层;800-外包耗能件。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请实施例的描述中,纵向方向是指竖直方向;横向方向是指水平方向。
实施例
本实施例提供一种模块化组装框架,如附图1中所示,该模块化组装框架包括装配在一起的多个模块单元100,多个模块单元100由连接件固定,本实施例中的第一连接件222、第二连接件212以及其他连接件可以是螺杆或螺栓,也可以是其他配合通孔的连接装置。
请参照附图2,其示出了一个独立的模块单元100,该模块单元100为一个立体框架,包括第一承重构件和第二承重构件,其中第一承重构件主要承载竖向荷载,第二承重构件主要承重横向荷载。第一承重构件包括多根模块柱300,第二承重构件包括多根模块梁200。
本实施例中,如附图2所示的模块单元100,包括四根模块柱300和八根模块梁200,四根模块梁200顺序连接四根模块柱300的一个端部、另外四根模块梁200顺序连接四根模块柱300的另一个端部,从而形成矩形体结构。
其中模块柱300为横截面呈矩形的方柱,就是说模块柱300靠近模块单元100外侧的转角为90°。
参见附图2示出的模块单元100立体结构,及附图3和附图4示出的模块梁200的横截面,模块梁200包括腹板220和设置在腹板220两侧的翼部210。
参照附图5,模块梁200靠近模块柱300的位置为连接段,翼部210在连接段处设有第二贯穿孔211,腹板220在连接段处设有第一贯穿孔221。
结合附图1和附图5,相邻模块单元100拼接时,相邻模块单元100的模块柱300对齐排列。
即相邻模块单元100的模块柱300在横向方向上对齐且在轴向上也对齐。
对于模块梁200,横向方向如附图2所示,相邻模块单元100的腹板220贴合并通过第一连接件222固定连接;纵向方向如附图2和3所示,相邻模块单元100的翼部210贴合并通过第二连接件212固定连接。
示例性地,参见附图5和附图4,在横向方向上,螺杆穿过第一贯穿孔221固定两个模块单元100的模块梁200,纵向方向上,螺杆穿过第二贯穿孔211固定两个模块单元100的模块梁200。模块梁200在拼接后可以形成E型截面、工型截面或王型截面的组合梁,组合梁的截面在纵向方向的中部相当于具有提高强度的肋部,组合梁抗弯、抗扭能力进一步提升。
相邻模块单元100形成以矩形的角部为中心的固定节点,如附图1和附图5所示。相邻模块单元100的多个模块柱300在节点位置相对固定形成组合柱,如附图8所示,组合柱相对于单根模块柱300,其抗弯、抗扭能力提升。
本实施例中组装框架的一个节点处至少可以拼接两个模块单元100、最多可以拼接八个模块单元100,以八个模块单元100拼接为例,参见附图5和附图7,八个模块单元100在空间上拼接装配,八个模块单元100包括一个共有节点,两两相邻的模块梁200通过第一连接件222或第二连接件212整合固定,形成连接八柱十六梁的节点,限制各模块在纵向和横向上移动,从而固定模块单元100,应理解,在此基础上,每个模块单元100的其他连接段也与其相邻的模块单元100的连接段通过第一连接件222或第二连接件212连接(图中未示出)。
本实施例中,组装框架内,各模块单元100的模块柱300与相邻模块单元100的模块柱300形成组合柱,各模块单元100的模块梁200与相邻模块单元100的模块梁200形成组合梁,组合柱、组合梁的截面均随着拼接数量增加而增大,其承受水平荷载、竖向荷载的能力也相应增大,抗弯剪扭的能力提高。
模块梁200、模块柱300单独承载满足要求,从模块单元100到组装框架,并且模块梁200、模块柱300在组合后承载能力都得到提升,第一承重构件和第二承重构件的承载能力均衡增大,传力途径明确,局部薄弱点少,整体性好,模块单元100单独受力和组装框架整体受力均能满足要求。模块单元100独立状态下和组装状态下均能够提供建筑功能空间,整体性和承载能力相对得到提高。从模块单元100到组装框架,从组装框架整体到模块单元100,无需现场焊接,拆装方便、迅速。
为了进一步提高组装框架的连接强度,组装框架还包括第二垫板400组件,请参照附图2和附图3,横向方向,第二垫板400覆盖腹板220贴合的相邻模块梁200的翼部210;纵向方向,第二垫板400位于相邻模块单元100的翼部210之间。第二垫板400进一步加强模块梁200与模块梁200、模块单元100与模块单元100之间的连接强度。
当模块单元100在纵向方向上邻接时,如附图3中所示,第二垫板400被夹设于两个模块单元100的翼部210之间,增大两个模块梁200的连接部位的强度,第二垫板400从结构上和连接上进一步增大了强度。
当模块单元100在横向方向上邻接时,结合附图4所示,第二垫板400铺设覆盖两个模块单元100相邻的翼部210,将螺栓、螺杆等连接件穿过第二垫板400的通孔和翼部210的第二贯穿孔211固定,当两个模块单元100或其相邻的模块梁200具有在横向上相互远离或变形的趋势时,该连接件受到剪切力并提供反作用力,增加了组装框架抵抗变形的传力途径,缓解第一连接件222的负荷。
为了进一步提高组装框架的连接强度,尤其是提高组合柱抗弯剪扭的能力,组装框架的节点位置还设有插接件500,该插接件500设有插销510,一个插接件500中插销510的数量至少包括一个,插销510的数量与节点处的模块柱300的数量相适应。为配合该插销510,模块柱300的端部设置轴向的插口310。
其中插销510可以包括固定段512和对称设置于固定段512两端的两个伸入段511。本实施例中,以连接八柱十六梁的节点为例,参见附图6所示,插接件500包括四个对齐排列的插销510,每个插销510的固定段512两端分别具有伸入段511,四个插销510的固定段512固定连接、伸入段511之间预留间隙,插口310的侧壁厚度小于等于间隙的宽度,将插接件500的插销510与节点处的各模块柱300插口310对齐,并将伸入段511插入模块柱300的插口310,从而在纵向上,插接件500将模块柱300轴向连接,提高模块柱300在节点处的强度和整体性,减少纵向方向对齐的模块柱300在节点处错位的几率;在横向上,插接件500提高模块柱300与模块柱300组合的整体性,在节点处的抗剪、抗扭能力得到提升,节点可靠性提高,组装框架的整体性和结构强度进一步提高。
为进一步增强梁柱联系,插销510的固定段512还可以固定设置第一垫板520,该第一垫板520平行于模块梁200的翼部210。第一垫板520的结构及设置方式与第二垫板400同理。而第一垫板520与插销510固定连接形成整体的插销510件后,原本分散的垫板被整合在一起,插接件500在横向方向和纵向方向既整合模块柱300又固定模块梁200,单个模块柱300和组合柱在轴向上抵抗错动的能力提升,且抵抗弯剪扭变形的能力提高,相邻模块单元100间模块梁200、模块柱300的联系增强,节点可靠性提高,组装框架的整体性进一步提高,还能进一步方便安装。
进一步地,相邻的第一垫板520之间设置加强部530,加强部530将插接件500上的各第一垫板520进一步连接,多个第一垫板520共同受力,提高结构整体性,节点连接可靠、承载能力提高,组装框架的整体性进一步提升。
上述的包括第一垫板520、插销510的插接件500和第二垫板400可以组合使用,例如在组装框架的节点位置使用插接件500连接,为了进一步提高组装框架整体性,如附图5所示在模块梁200的中段增设第二连接孔,第二垫板400对应设置于该中段位置,第二垫板400至少覆盖模块梁200的中段位置。
上述的插接件500的插销510还可以是包括固定段512和设置于固定段512一端的伸入段511,该插接件500设置在组装框架的最上层或最下层。
为了提高模块单元100及其装配成的组装框架的抗震性能,进一步地,设置竖向耗能装置和外包耗能件800,以降低第一承重构件的抗剪负荷,提升模块单元100、组装框架整体的抗剪、抗扭能力。
示例性的,在组合柱的外部固定有外包耗能件800,该外包耗能件800至少覆盖相邻模块柱300的连接缝,外包耗能件800与构成连接缝的模块柱300固定连接且连接部位远离该连接缝。外包耗能件800的连接部位之间形成预留的可变形区域,当组装框架受到水平作用导致相邻模块单元100的模块柱300错动时,该可变形区域能够在模块柱300变形前首先变形,起到耗能的作用。外包耗能件800可以是钢板、型钢、合金板、碳纤维布等,本实施例中采用钢板。如附图8所示,钢板包括矩形的四片,每片钢板分别对应铺设于组合柱的一个侧立面且覆盖一个竖向的连接缝,钢板的两个竖向边缘固定连接模块柱300,其余部位与组合柱贴近且分离。钢板的宽度可以在其对应的连接缝宽度与组合柱边长之间变化。参见图8,钢板的宽度大致等于其对应的组合柱的边长,四片钢板合围在组合柱周围,钢板的竖向边缘与组合柱的固定方式:可以是现场焊接固定,还可以是采用AB胶等高强度粘合剂粘结固定,还可以是采用螺栓连接,或者也可以是其他可以实现的方式。
上述的外包耗能件800至少在组合柱的中段位置和靠近组合柱两端的节点位置设置。外包耗能件800对形成组合柱的各模块柱300进行约束,其一是提高模块柱300抵抗错动能力,提高模块柱300整体性,其二是提高组合柱抗扭、抗弯、抗剪的能力。
示例性地,参见附图8中所示,钢板沿柱长度方向布置,即在组合柱的中段和靠近组合柱两端的节点位置设置,以在不同位置加强模块柱300之间的组合联系。在组合柱受到水平荷载或不均衡的柱顶轴压荷载时,外包的钢板受剪而具有产生变形的趋势,钢板对模块柱300施加抵抗外力作用的反作用力,提高构件的承载能力;若组合柱在此情况下继续受到更大的荷载,外包耗能件800作为一道抗震防线,处于最外层的钢板首先进入塑性变形耗能状态,替代模块柱300构件耗能,此时构成组装框架主体的组合柱或模块柱300仍然处于弹性变形阶段。外包耗能件800提升组合柱的整体性,降低主体结构的梁柱受损,而外包耗能件800在损坏后可以更换,使组装框架大震不倒、小震可修。
可选地,请参照附图17,附图17示出了一榀设置有外包耗能件800的组装框架立面图,附图18示出了附图17中的组装框架的模拟杆件图以及其受水平作用的塑性变形发展顺序图,其中图例a表示水平荷载,图例b表示构件处于弹性变形状态,图例c表示构件处于塑性变形状态:
水平荷载加载初期,组装框架由不受水平力状态进入弹性变形阶段,刚度保持不变,组合柱及其外包耗能件800一起协调变形;
水平荷载继续加载并增大时,外包耗能件800受到模块柱300错动位移作用先产生塑性变形开始耗能,此时组合梁和组合柱仍然处于弹性阶段;
水平荷载继续增大时,外包钢板屈服,组合梁和组合柱进入塑性变形阶段。
示例性的,竖向耗能装置设置于模块单元100的侧立面,其连接侧立面上的两根模块梁200,竖向耗能装置可以是附图9和附图10所示的杆式耗能件600,也可以是附图13和附图14所示的板式耗能件700。杆式耗能件600具有自重小、提升结构抗剪强度的特点;板式耗能件700具有整体性好,提升结构抗剪强度的特点。
请参照附图11,杆式耗能件600包括支撑件610和套设在支撑件610外部的约束管620,支撑件610与模块梁200通过节点板630连接,约束管620与支撑件610之间填充胶凝材料。其中胶凝材料为水泥砂浆、混凝土材料或环氧树脂等,本实施例中采用混凝土材料。通过将杆式耗能件600设置为支撑件610和约束管620套接的结构,并在其间填充胶凝材料,支撑件610连接模块梁200,约束管620将胶凝材料约束在内部,杆式耗能件600总的截面面积增大,抗剪切变形能力提高。支撑件610提升抵抗弯曲变形的能力,胶凝材料对支撑件610起到保护作用,二者相互配合;约束管620的管壁可以对胶凝材料提供侧向约束,缓解胶凝材料由于受力而致使内部发生微裂纹或裂纹发展的情况。支撑件610、胶凝材料、约束管620三者结合提高抗剪切、弯曲变形的能力。
请参照附图10,上述的杆式耗能件600沿模块单元100侧立面的对角线设置,结合附图12,模块单元100的梁柱节点处固定有节点板630,支撑件610的端部具有连接板,连接板与节点板630通过螺栓连接。节点板630可以是焊接于模块梁200;也可以是由螺栓将节点板630与模块梁200的腹板220固定。
进一步地,节点板630还设置有加强肋,加强肋突出节点板630的板面,并平行于杆式耗能件600的轴向,以加强节点板630处的抗弯剪强度。
进一步地,节点板630还设置有平行于模块梁200翼部210的连接板,在该连接板上设置对应第二贯穿孔211的通孔,使用螺栓穿过第二贯穿孔211及连接板的通孔固定,从而节点板630与模块梁200之间的传力途径增加,连接更为可靠,整体性强,一个连接部位损坏后还具有另一连接部位,进一步提高了结构强度和连接强度。
请参照附图14、15,板式耗能件700包括耗能板710,耗能板710填充在模块单元100侧立面的空档处,耗能板710伸入模块梁200的腹板220位置,耗能板710对应第一贯穿孔221设置通孔,耗能板710与侧立面的上下模块梁200通过第一连接件222连接。或者,耗能板710与模块梁200之间还可以通过角钢连接,如附图16,角钢的一边贴合耗能板710并与耗能板710相对固定,角钢的另一边贴合模块梁200并与模块梁200相对固定,固定方式可以是焊接或螺栓连接,本实施例中采用螺栓连接。进一步地,角钢与模块梁200的贴合处夹设有垫板。
板式耗能件700不仅能够提升抗震性能和整体性,还能够填充侧立面空档,在构造上起到分隔空间等功能性的作用,进一步地,如附图14和15所示,耗能板710表面固定设置功能层720,该功能层720可以是保温层、防水层、隔音层等。
耗能板710和功能层720均设置沿厚度方向设置通孔,成型的功能层720通过对穿螺杆固定在耗能板710表面;或者耗能板710上固定有凸起的螺栓,成型的功能层720沿厚度方向设置通孔,耗能板710表面的螺栓与功能层720适配;或者,耗能板710上固定有凸杆,凸杆端部设置防脱件,制作功能层720的胶凝材料,如水泥砂浆等直接倒在耗能板710平面上,待功能层720凝固成型后,形成包括耗能板710和功能层720在内的板式耗能件700。
在组装框架中,板式耗能件700、杆式耗能件600可以是设置于一个模块单元100,也可以是设置于相邻模块单元100之间。可以是预先在工业化生产出具有板式耗能件700、杆式耗能件600的模块单元100,将成型的模块单元100运输至现场装配,也可以是将板式耗能件700、杆式耗能件600单独运送至现场并装配在组装框架上。
在组装框架整体中,外包耗能件800、板式耗能件700、杆式耗能件600的布置可以依照需要设置,只要组装框架整体上自重和承载能力均衡即可。
可选地,组装框架可以仅设置外包耗能件800,如附图17所示。
可选地,组装框架可以仅设置杆式耗能件600,如附图19所示。
可选地,组装框架可以仅设置板式耗能件700,如附图20所示。
本实施例中,除已经说明的以外,其余结构构件的材料均采用钢材料,在其他实施例中,上述的结构构件也可以采用其他材料,例如钢筋混凝土材料等。
本实施例中提供的模块化组装框架,其模块单元100独立状态下能够满足承载要求并提供建筑功能空间,多个模块单元100装配一体形成组装框架后,组合柱、组合梁的强度高,连接节点可靠,组装框架及其梁柱的传力途径明确,承载能力进一步提高,整体性好。组装框架具有多种耗能抗震防线,提升结构耗能减振能力。从模块单元100到组装框架,从组装框架整体到模块单元100,无需现场焊接,拆装方便、迅速。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模块化组装框架,其特征在于:包括多个模块单元、第一连接件和第二连接件;
所述模块单元包括第一承重构件和第二承重构件;所述第一承重构件包括多根模块柱;所述第二承重构件包括模块梁,所述模块梁包括腹板和设置在所述腹板两侧的翼部;
多根所述模块柱的端部通过所述模块梁连接成立体框架;所述模块梁靠近所述模块柱的位置为连接段,所述翼部在所述连接段设有与所述第二连接件适配的第二贯穿孔,所述腹板在所述连接段设有与所述第一连接件适配的第一贯穿孔;
相邻所述模块单元拼接时,相邻所述模块单元的模块柱对齐排列,横向方向,相邻所述模块单元的腹板贴合并通过所述第一连接件固定连接;纵向方向,相邻所述模块单元的翼部贴合并通过所述第二连接件固定连接。
2.根据权利要求1所述的模块化组装框架,其特征在于:还包括插接件,所述插接件至少包括一个插销,所述插销包括伸入段和位于所述伸入段中间部位的固定部;
所述插接件包括多个插销时,多个所述插销的伸入段对齐排列且之间预留有间隙,多个所述插销的固定部固定连接;所述模块柱的两端分别设有与所述伸入段适配的插口,所述插口的侧壁厚度小于等于所述间隙的宽度。
3.根据权利要求2所述的模块化组装框架,其特征在于:所述插接件还包括设置于所述固定部的第一垫板,所述第一垫板覆盖所述模块梁的翼部,所述第一垫板对应所述第二贯穿孔设有通孔。
4.根据权利要求1所述的模块化组装框架,其特征在于:还包括第二垫板,所述第二垫板设有与所述第二贯穿孔对应的通孔;
横向方向,所述第二垫板覆盖所述腹板贴合的相邻模块梁的翼部;纵向方向,所述第二垫板位于相邻所述模块单元的翼部之间。
5.根据权利要求1所述的模块化组装框架,其特征在于:相邻所述模块单元在横向方向上对齐排列且邻接的模块柱构成组合柱,所述组合柱设有至少覆盖连接缝的外包耗能件,所述外包耗能件与构成所述连接缝的模块柱固定连接且连接部位远离所述连接缝。
6.根据权利要求1所述的模块化组装框架,其特征在于:所述模块单元的侧立面设有竖向耗能装置,所述竖向耗能装置固定连接于两根所述模块梁之间。
7.根据权利要求6所述的模块化组装框架,其特征在于:所述耗能构件包括杆式耗能件,所述杆式耗能件沿所述模块单元侧立面的对角线设置。
8.根据权利要求6所述的模块化组装框架,其特征在于:所述耗能构件包括板式耗能件,所述板式耗能件填充所述模块单元的侧立面空档。
9.根据权利要求7所述的模块化组装框架,其特征在于:所述杆式耗能件包括支撑件和套设在所述支撑件外部的约束管,所述支撑件与所述模块梁通过节点板连接,所述约束管与所述支撑件之间填充胶凝材料。
10.根据权利要求8所述的模块化组装框架,其特征在于:所述板式耗能件包括功能层和夹设于所述功能层之间的耗能板,所述耗能板伸出所述功能层与所述模块梁通过第一连接件固定连接,所述功能层包括保温层和/或防水层。
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