CN110258797A - 一种钢结构盒式模块间连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构盒式模块间连接节点，其中，内套方钢管套筒上端插入上方钢管框架柱下端内，并通过对应的铆钉孔由单面拉铆钉固定连接，内套方钢管套筒下端插入下方钢管框架柱上端内，并通过对应的铆钉孔由单面拉铆钉固定连接。H型框架梁梁端横截面与上方钢管框架柱或下方钢管框架柱焊接连接，上柱H型钢框架梁上翼缘和下柱H型钢框架梁上翼缘通过设置梁间垫板由高强螺栓固定连接。本发明内套方钢管套筒和上下方钢管框架柱连接简便、有效、整体性好、预制比例高、绿色环保、可以多个组合形成盒式模块建筑边柱和中柱，实现建筑工业化。相比于普通单面螺栓连接，单面拉铆钉具有优异的防松性能、疲劳性能优良、抗振、耐冲击、传力均匀等优点。

Description

一种钢结构盒式模块间连接节点

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，涉及到钢结构模块化、装配式钢结构模块之间连接节点结构，特别是一种钢结构盒式模块间连接节点。

背景技术

当前建筑业所面临的能源消耗大，资源浪费严重，质量参差不齐等问题，可以采用工业化建造的模式实现产业升级，从而逐渐解决这些矛盾。近年来，我国大力发展装配式建筑，推动建筑工业化，盒式模块化建筑因其装配率高、绿色环保、可拆卸等优点，受到越来越多的学者关注。国内外已有研究成果主要针对模块化建筑的整体性能，对模块化建筑连接节点的受力性能研究甚少。虽然国内外学者已经提出多种模块化钢结构建筑连接节点，但是这些节点形式难以用于成品功能模块之间的连接。

模块化建筑是当前建设部比较推荐的一种新兴建筑体系，具有很高的预制化，工业化比例，可以提高工程质量、减少工期、不浪费人力物力财力、环境友好、受外界环境影响小等诸多优势。

盒式模块化建筑结构体系在工程预制整个房间，并对单个模块单元的内部空间进行布置和装修，然后通过运输机械车辆运输到工地后进行吊装，通过节点可靠的拼接成整体建筑。由于钢结构盒式模块化在中国发展较晚，各种研究成果相对比较缺乏，因此在应用上存在很多困难，尤其是各个模块之间的有效连接是决定建筑工程质量的一个关键因素。我国现在应用比较多的模块化建筑主要有：(一)集装箱改造成集装箱房；(二)冷弯薄壁型钢构成的模块体系；(三)型钢焊接，螺栓连接，铆接而成的模块建筑。因为(三)承载力高，应用灵活，将来的模块化建筑主要以第三种形式发展。但不针对采用型钢制成的模块化建筑，最重要的一个问题就是节点的连接装置。当前的节点连接主要存在以下问题：当选用封闭的方钢管或者圆钢管柱时，高强螺栓或普通螺栓无法施工。

发明内容

本发明针对于上述技术问题，提出一种钢结构盒式模块间连接节点，构造简单、使得施工方便快捷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢结构盒式模块间连接节点，包括立柱、内套方钢管套筒、钢框架梁和梁间垫板，立柱包括上方钢管框架柱和下方钢管框架柱，所述的上方钢管框架柱位于所述的下方钢管框架柱上方，钢框架梁包括上H型钢框架梁和下H型钢框架梁，上H型钢框架梁位于下H型钢框架梁的上方，所述的内套方钢管柱的上端内置于所述上方钢管框架柱的下端内并通过单向拉铆钉与所述上方钢管框架柱固定连接；所述的内套方钢管套筒下端内置于下方钢管框架柱的上端内并通过单向拉铆钉与所述上方钢管框架柱固定连接；上方钢管框架柱下端的外壁通过焊接等强连接有上H型钢框架梁，下方钢管框架柱上端的外壁通过焊接等强连接有下H型钢框架梁，上H型钢框架梁与下H型钢框架梁之间设有通过梁间垫板，上H型钢框架梁、梁间垫板以及下H型钢框架梁通过高强螺栓固定连接。

所述的内套方钢管上端外壁与上方钢管框架柱下端内壁之间间隙配合，所述的内套方钢管下端外壁与下方钢管框架柱上端内壁之间间隙配合。

所述上方钢管框架柱下端内壁和所述内套方钢管柱套筒上端外壁间隙满足施工装配，所述下方钢管框架柱上端内壁与内套方钢管柱下端外壁满足施工装配要求。

所述内套方钢管套筒上端四壁上设有可以穿过多个所述的单向拉铆钉的第一铆钉孔，所述的上方钢管框架柱下端四壁设置与第一铆钉孔对应的第二铆钉孔，单向拉铆钉贯穿第一铆钉孔和第二铆钉孔将内套方钢管套筒与上方钢管框架柱固定连接。

所述内套方钢管套筒下端四壁上设有可以穿过多个所述的单向拉铆钉的第三铆钉孔，所述的下方钢管框架柱上端四壁设置与第三铆钉孔对应的第四铆钉孔，单向拉铆钉贯穿第三铆钉孔和第四铆钉孔将内套方钢管套筒与下方钢管框架柱固定连接。

所述的上H型钢框架梁的翼缘和腹板端部和所述的上方钢管框架柱焊接，所述的下H型钢框架梁的翼缘和腹板端部和所述的下方钢管框架柱焊接。

所述的上H型钢框架梁的下翼缘设置多个第一螺栓孔，所述的下H型钢框架梁的上翼缘设置多个与第一螺栓孔位置相对的第二螺栓孔，所述的梁间垫板设置多个与第一螺栓孔以及第二螺栓孔位置相对的第三螺栓孔，第一螺栓孔、第二螺栓孔和第三螺栓孔同轴，高强螺栓贯穿第一螺栓孔、第二螺栓孔和第三螺栓孔将上H型钢框架梁、梁间垫板和下H型钢框架梁固定连接。

所述的上H型钢框架梁下翼缘和下H型钢框架梁上翼缘与梁间垫板间隙配合满足施工要求，并通过高强螺栓固定连接。

当立柱连接为边柱时，两个立柱并排设置，两个立柱的上方钢管框架柱之间通过缀板以及单向拉铆钉固定连接，两个立柱的下方钢管框架柱之间通过缀板以及单向拉铆钉固定连接。

当立柱连接为中柱时，设置四个两两并排的立柱，四个立柱在上方钢管框架柱的四周通过缀板和单向拉铆钉固定连接，四个立柱在下方钢管框架柱的四周通过缀板和单向拉铆钉固定连接。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：

本发明的钢结构盒式模块间连接节点中，立柱包括上方钢管框架柱和下方钢管框架柱，内套方钢管柱的上端内置于上方钢管框架柱的下端内并通过单向拉铆钉与上方钢管框架柱固定连接，内套方钢管套筒下端内置于下方钢管框架柱的上端内并通过单向拉铆钉与上方钢管框架柱固定连接，因此本发明的上方钢管框架柱和下方钢管框架柱在相互连接时，通过单面拉铆钉在框架柱外侧施工，不受施工空间的限制，施工高效便捷，同时本发明的钢结构盒式模块间连接节点构造简单。

附图说明

图1为本发明实施例的采用的单面拉铆钉及施工过程示意图；

图2为本发明上、下方钢管框架柱与内套方钢管套筒单面拉铆钉连接爆炸示意图；

图3为本发明上、下方钢管框架柱连接后角柱示意图；

图4为本发明上、下方钢管框架柱连接后边柱示意图；

图5为本发明上、下方钢管框架柱连接后中柱示意图；

图6为本发明角柱与H型框架梁连接示意图；

图7为本发明边柱与H型框架梁连接示意图；

图8为本发明中柱与H型框架梁连接示意图。

其中，1为上方钢管框架柱，2为下方钢管框架柱，3为内套方钢管套筒，4为第一铆钉孔，5为第二铆钉孔，6为第三铆钉孔，7为第四铆钉孔，8为单面拉铆钉，9为上H型钢框架梁，9-1为下H型钢框架梁，10为缀板，11为高强螺栓，12为梁间垫板，13为第一螺栓孔，14为第二螺栓孔，15为第三螺栓孔。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进行具体说明，但是应当理解为，在没有进一步叙述的情况下，本实施例的中的组件、结构和特征可以有益的结合应用到其他的实施方式中。

在本发明的描述过程中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等表示方位和位置关系为附图2的位置关系，为了方便描述本发明，并不是认为装置和元件必须具有的特定的位置关系。另外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”、“第八”、“第九”仅仅表示描述目的，不能理解为暗示相对重要性的意思。参考图1为单向拉铆钉8的型式和施工安装过程。参考如图2和如图8所示，本发明涉及到钢结构盒式模块间连接节点，包括上方钢管框架柱1、下方钢管框架柱2、内套方钢管套筒3、单向拉铆钉8、上H型钢框架梁9、下H型钢框架梁9-1、缀板10、梁间垫板12、高强螺栓11。其中，上方钢管框架柱1和下方钢管框架柱2与内套方钢管套筒3同轴设置，参考图2下方钢管框架柱2位于上方钢管框架柱1下方，内套方钢管套筒3与上方钢管框架柱1和下方钢管框架柱2之间间隙配合，满足安装要求，并通过单向拉铆钉8使得上方钢管框架柱1下端与内套方钢管套筒3上端固定连接，使得下方钢管框架柱2上端与内套方钢管套筒3下端固定连接。铆钉的尺寸和数目应该根据《钢结构设计标准》GB 50017-2017满足设计强度，构造等全部要求。参考图3、图4、图5分别为角柱、边柱、中柱安装排列方式。参考图6角柱节点中上H型钢框架梁9的翼缘与腹板的端面和上方钢管框架柱1侧壁、下H型钢框架梁9-1的翼缘与腹板的端面和下方钢管框架柱2侧壁通过等强焊接连接，上H型钢框架梁9下翼缘和下H型钢框架梁9-1上翼缘之间设置梁间垫板12，上H型钢框架梁9下翼缘、梁间垫板12以及下H型钢框架梁9-1上翼缘通过高强螺栓9固定连接，上H型钢框架梁9与下H型钢框架梁9-1之间的空间与梁间垫板12之间间隙配合。图7所示边柱节点中上、下H型钢梁(9，9-1)与立柱的装配要求与图6所示的角柱中上、下H型钢梁(9，9-1)与立柱的装配要求相同，图7中两个并列方向的立柱外侧通过缀板10和单向拉铆钉8分别在上方钢管框架柱1和下方钢管框架柱2上固定连接，缀板10的尺寸、数量以及单向拉铆钉8的尺寸和数量根据《钢结构设计标准》GB50017-2017设计，需要满足强度、构造要求，边柱通过如此设置，提高了整个节点的整体性和刚度，使得盒式模块化建筑整体性满足要求。参考图8，中柱节点中上、下H型钢梁与立柱的装配要求与角柱中上、下H型钢梁与立柱的装配要求相同，四个由立柱整体的外侧通过缀板10在四边以及单向拉铆钉8分别在上方钢管框架柱1和下方钢管框架柱2固定连接，缀板的尺寸、数量以及单向拉铆钉8的尺寸和数量根据《钢结构设计标准》GB 50017-2017设计满足强度、构造等要求，中柱通过如此设置，提高整个节点的整体性和刚度，使得盒式模块化建筑整体性满足要求。

本发明的钢结构盒式模块间连接节点具有以下特点：

本发明提供的模块化节点，上、下方钢管框架柱分别通过单面拉铆钉在框架柱外侧施工，不受施工空间的限制，施工高效便捷。

本发明采用的单面拉铆钉施工方便，与高强螺栓相比具有优异的防松性能、疲劳性能优良、抗振、耐冲击、防腐性能好、传力均匀、牢固可靠和不需要维护等优点。

在整体盒式模块化钢框架中，边柱由两个角柱通过缀板在外侧通过单面拉铆钉连接，中柱由四个角柱通过缀板在外侧通过单面拉铆钉连接，整体性好，稳定性高，可装配化高。节点的各个组件尺寸和形状统一，工业化程度高。

该钢结构盒式模块间连接节点内套方钢管套筒和上下方钢管框架柱连接简便、有效、整体性好、预制比例高、绿色环保、可以多个组合形成盒式模块建筑边柱和中柱，实现建筑工业化。相比于普通单面螺栓连接，单面拉铆钉具有优异的防松性能、疲劳性能优良、抗振、耐冲击、传力均匀等优点。

Claims (8)

1.一种钢结构盒式模块间连接节点，其特征在于：包括立柱、内套方钢管套筒(3)、钢框架梁和梁间垫板(12)，立柱包括上方钢管框架柱(1)和下方钢管框架柱(2)，所述的上方钢管框架柱(1)位于所述的下方钢管框架柱(2)上方，钢框架梁包括上H型钢框架梁(9)和下H型钢框架梁(9-1)，上H型钢框架梁(9)位于下H型钢框架梁(9-1)的上方，所述的内套方钢管柱(3)的上端内置于所述上方钢管框架柱(1)的下端内并通过单向拉铆钉(8)与所述上方钢管框架柱(1)固定连接；所述的内套方钢管套筒(3)下端内置于下方钢管框架柱(2)的上端内并通过单向拉铆钉(8)与所述上方钢管框架柱(2)固定连接；上方钢管框架柱(1)下端的外壁通过焊接等强连接有上H型钢框架梁(9)，下方钢管框架柱(2)上端的外壁通过焊接等强连接有下H型钢框架梁(9-1)，上H型钢框架梁(9)与下H型钢框架梁(9-1)之间设有通过梁间垫板(12)，上H型钢框架梁(9)、梁间垫板(12)以及下H型钢框架梁(9-1)通过高强螺栓(11)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构盒式模块间连接节点，其特征在于：所述的内套方钢管(3)上端外壁与上方钢管框架柱(1)下端内壁之间间隙配合，所述的内套方钢管(3)下端外壁与下方钢管框架柱(2)上端内壁之间间隙配合。

3.根据权利要求1所述的一种钢结构盒式模块间连接节点，其特征在于：所述内套方钢管套筒(3)上端四壁上设有可以穿过多个所述的单向拉铆钉(8)的第一铆钉孔(4)，所述的上方钢管框架柱(1)下端四壁设置与第一铆钉孔(4)对应的第二铆钉孔(5)，单向拉铆钉(8)贯穿第一铆钉孔(4)和第二铆钉孔(5)将内套方钢管套筒(3)与上方钢管框架柱(1)固定连接。

4.根据权利要求1所述一种钢结构盒式模块间连接节点，其特征在于，所述内套方钢管套筒(3)下端四壁上设有可以穿过多个所述的单向拉铆钉(8)的第三铆钉孔(6)，所述的下方钢管框架柱(2)上端四壁设置与第三铆钉孔(6)对应的第四铆钉孔(7)，单向拉铆钉(8)贯穿第三铆钉孔(6)和第四铆钉孔(7)将内套方钢管套筒(3)与下方钢管框架柱(2)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种钢结构盒式模块间连接节点，其特征在于，所述的上H型钢框架梁(9)的翼缘和腹板端部和所述的上方钢管框架柱(1)焊接，所述的下H型钢框架梁(9-1)的翼缘和腹板端部和所述的下方钢管框架柱(2)焊接。

6.根据权利要求1或权利要求5所述的一种钢结构盒式模块间连接节点，其特征在于，所述的上H型钢框架梁(9)的下翼缘设置多个第一螺栓孔(13)，所述的下H型钢框架梁(9-1)的上翼缘设置多个与第一螺栓孔(13)位置相对的第二螺栓孔(15)，所述的梁间垫板(12)设置多个与第一螺栓孔(13)以及第二螺栓孔(15)位置相对的第三螺栓孔(13)，第一螺栓孔(13)、第二螺栓孔(15)和第三螺栓孔(13)同轴，高强螺栓(11)贯穿第一螺栓孔(13)、第二螺栓孔(15)和第三螺栓孔(13)将上H型钢框架梁(9)、梁间垫板(12)和下H型钢框架梁(9-1)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种钢结构盒式模块间连接节点，其特征在于，当立柱连接为边柱时，两个立柱并排设置，两个立柱的上方钢管框架柱(1)之间通过缀板(10)以及单向拉铆钉(8)固定连接，两个立柱的下方钢管框架柱(2)之间通过缀板(10)以及单向拉铆钉(8)固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种钢结构盒式模块间连接节点，其特征在于，当立柱连接为中柱时，设置四个两两并排的立柱，四个立柱在上方钢管框架柱(1)的四周通过缀板(10)和单向拉铆钉(8)固定连接，四个立柱在下方钢管框架柱(2)的四周通过缀板(10)和单向拉铆钉(8)固定连接。