CN110541484A - 建筑用装配式集成框架 - Google Patents

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Abstract

建筑用装配式集成框架，包括：立柱、横梁、斜支撑、节点构件，其改进是：梁柱节点构件由一组十字形主板、贯穿十字形主板组的一字形插板组构成三维十字体，主板组上、下端作为立柱连接端，主板组左右端及插板组两端为横梁连接端；横梁端部方筒形端头套在节点构件梁连接端用螺栓连接，立柱对接或套在节点构件的连接端。梁柱节点构件上安装铰轴和拉梁部件；横梁端头有铰接部件，横梁上有梁、柱对折后与拉梁部件对应对拉部件；斜支撑节点构件两个紧固箍，紧固箍侧向连接轴组成。积极效果是：梁柱节点构件强度高，柱及梁与节点构件连接受力均衡，框架的整体强度高。框架在部分拆解后能形成并拢组合体，便于转运重建，实现了集成框架的技术升级，拓宽了使用领域。

Description

建筑用装配式集成框架
技术领域
本发明属于建筑领域，具体涉及建筑施工及作为固定建筑物组成部分的框架。
背景技术
现有的建设用装配式集成框架，包括建筑施工中的脚手架、建筑工程施工支撑架、大型设备制造支撑平台架、设备安装作业框架等。
集成框架中，除少数作为构建物的组成部分永久性使用外，多为临时框架。临时框架中以钢结构框架为主。除少数通过焊接梁、柱交汇的节点形成整体框架外，多数都是用可拆卸的梁、柱交汇处的锁附构件连接梁、柱形成整体框架。
焊接成的框架，互换性差、规格受限、梁柱密度高、构件重复使用率低，焊点出现区域瑕疵、材料局部强度下降，焊缝易产生应力集中区，引起框架变形，焊缝开裂、安全性能低，建造中人力投入多、成本高。
用可装、拆的连接紧固件锁附型材梁柱组成集成框架，最常见的应属脚手架。所使用的可拆卸的梁、柱连接锁附件在业内称“扣件”通过螺栓使扣件夹紧圆管形梁、柱或斜支撑，实现梁、柱、斜支撑之间的紧固连接，形成整体框架。用扣件夹紧连接管材的框架材料，由于管壁易变形，节点属于半刚性连接，且节点刚性大小与扣件质量、安装质量诸多因素有关，各节点的连接性能差异较大。产生初始建造缺陷和使用中次生缺陷。表现为：杆件的初弯曲、锈蚀，搭设尺寸误差、受荷偏心、屈曲值加大、形成短腿，变形位移导致的偏心失稳。
基于以脚手架为代表的集成框架的扣件及管材梁、柱的商品化生产，为降低建设成本，脚手架的流转使用已为常态，流转使用脚手架，在流转中要重复拆、装，而且涉及每个构件，转运中构件易散失。
现有的装配式集成框架用材及节点处的连接结构，约束了集成框架的换代、升级及应用领域的拓展。在提升装配式集成框架的结构性能、扩大其使用范围的技术进程中，对于梁、柱来说，仅仅是个选材问题，技术难点在于节点构件的构造创新。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑用装配式集成框架，作为楼房、桥梁、隧道、船舶、城市高架路等建筑设施的施工用框架或者作为建筑物的整体组成部分，克服现有的装配式集成框架存在的上述不足。
发明的集成框架包括：立柱、横梁、斜支撑、梁与柱交汇处连接梁柱的梁柱节点构件、斜支撑与梁或柱的交汇点连接斜支撑与梁或柱的斜支撑节点构件，所作的改进是：
所述的梁柱节点构件由一组十字形主板、贯穿十字形主板组的一组一字形插板构成三维十字体，其中，主板上装配插板的条形孔长度方向在其十字形的竖向上，在主板与插板的交汇处焊接连接，主板组的十字形上、下端作为立柱连接端，主板组十字形的左右端及插板组的两端作为横梁连接端；在主板组及插板组上分布贯通板组的螺杆孔，在螺杆孔处的各板之间有支撑柱，支撑柱上有轴心孔，支撑柱的轴心孔与板组上的贯通孔重叠，用贯通板组及板组间支撑柱的螺杆使板组紧固成一体，在板组的各板间隙的周面焊接覆盖板间隙的板组侧面板，形成节点构件上的方筒形梁、柱连接端；
所述的横梁的端部为方筒形，梁端方筒周面空缺一段下侧面，梁端空缺下侧面的长度对应梁柱节点构件上梁连接端的长度，梁端头的两侧面有与节点构件的梁连接端连接的螺栓孔，梁端头在组成框架时套在节点构件的梁连接端上，用穿过梁端头上的螺栓孔和节点构件梁连接端上的螺栓孔的螺栓将横梁紧固在节点构件上；
所述的立柱的端头为与梁柱节点构件上方筒形柱连接端对接或套接的方筒形，立柱对接或套在节点构件的柱连接端上；
在立柱端头套在节点构件的柱连接端的连接结构中，用穿过立柱与节点构件上柱连接端的螺杆将立柱紧固在节点主体上；立柱与节点主体上柱连接端对接的结构中，对接处内部有立柱与节点构件相互插接的连接构件。
为提高节点构件的整体强度，所述的组成梁柱节点构件的主板组上的侧面板及插板组上的侧面板的两边与板组外层板的边缘焊接连接，侧面板的板面中部通过透焊孔与板组里层板边缘点焊连接；相邻的主板侧面板与插板侧面板连成整体；相对主板板面的插板侧面板，位于主板的一端，有直角弯折出的和主板板面连接的一段。
为提高节点构件梁连接端的强度和梁与节点主体的连接强度，梁柱节点构件的梁连接端上表面的板组侧面板延伸至覆盖梁连接端的端头，梁连接端下表面的板组侧面板延伸过板组端头，延伸部分作为托梁板，在托梁板的前端有螺杆孔，托梁板与梁的下侧面螺杆连接，在节点构件梁连接端上侧面的板组侧面板上有螺杆孔，螺杆孔下端焊接螺帽或有内螺纹的套管，穿过梁端上侧面板的螺杆装配在有内螺纹的套管上。
为便于横梁在节点主体上的梁连接端的衔接，并根据节点主体中梁连接端的受力状态，梁柱节点主体中梁连接端的端头为向端部逐渐降低的斜面，斜面与梁连接端纵向夹角优选45度。
为提高立柱与梁柱节点构件的连接强度，在柱与梁柱节点构件对接的结构中，在柱的端头伸出一段插榫，并在梁柱节点构件中的主板组上下端通过外层板和内层板的高度差形成套筒，柱端头的插榫插入套筒中，在插榫端头焊接套管，在内层中间位置的主板端头焊接插入套管的插柱。
为提高立柱、横梁、斜支撑用材的自身强度，所述的立柱、横梁、斜支撑选用由矩形外管、矩形芯管、矩形芯管四角与外管四角之间的连接肋板组成的型材。
为实现梁与立柱不完全拆解的情况下的相互并拢，方便集成框架在不同地点流转使用的转运及装配组合，避免构件的散失。本发明进一步优化是：在节点构件梁连接端上侧与柱连接端交角区域有铰轴座，铰轴座上安装平行于节点主体的柱连接端表面和梁连接端表面的较轴，在节点构件上方立柱的柱连接端的上部或在立柱上，有带孔的拉梁部件；横梁端头有与节点构件上的铰轴配合的铰接部件，在横梁的上表面有梁、柱对折后与节点构件上或立柱上的拉梁部件相对应的带孔对拉部件，在横梁上扬靠近立柱后，在拉梁部件与对拉部件之间穿销或拉索。
上述的较轴座安装在节点构件梁连接端上方的柱连接端侧面，横梁端头上的铰接部件优选固定在横梁端头的两侧轴孔板，轴孔板在梁上表面的上方位置开有铰轴孔；梁柱节点构件上或立柱上拉梁部件为拉梁座或拉梁耳片，在横梁上的对拉部件为对拉座或对拉耳片。
为确保斜支撑与梁或柱的连接强度，所述的斜支撑节点构件由钢板围成的两个矩形紧固箍，和两个矩形紧固箍侧向连接轴组成，所述的紧固箍以对角线对称分成各含一个直角空间的两部分，两部分相对接处的紧固箍壁板有相对应的延伸折角的翼片，翼片上有螺杆孔，紧固箍收紧螺杆穿过两部分紧固箍相对的翼，所述的两个紧固箍连接轴穿过紧固箍的侧壁，伸入紧固箍内的连接轴端头有径向凸缘，两个紧固箍之间的连接轴上套分隔环。
为在紧固箍与被夹固构件之间有柔性弹性夹持力，在斜支撑节点构件有连接轴伸入的紧固箍壁板平面的内表面附有橡胶垫。
发明的积极效果是：插板式节点构件，使节点构件有较高的强度，立柱及横梁与节点构件的连接紧固连接关系，受力均衡，保证梁框架的整体强度，能满足大跨度、抗强震、抗飓风的框架装配要求，横梁与节点构件之间的铰接关系及横梁与立柱并拢后的互连结构，框架分拆后能形成节点构件、立柱、一组横梁的并拢组合体，减少了异地重新建框架的组配工作量，便于转运、避免构件的散失，降低重复使用成本。实现了集成框架的技术升级，拓宽了集成框架的使用领域，满足当今建设中的建筑施工，高大建筑物主体结构，海洋钻井平台、高架设施等结构支撑、承重支撑，可移动式营房等任何需要框架结构的地方。
附图说明
图1为本发明的集成框架整体结构图。
图2为本发明中十字形主板组与一字形插板组组成的节点十字三维体立体图。
图3为装配在一个节点构件上的节点、梁、柱分解图。
图4为装配在一个节点构件上的节点、梁、柱详细分解图。
图5为本发明中节点主体上的覆盖板间隙的板组侧表面板图。
图6为装配在一个节点构件上的节点、梁、柱整体主视图。
图7为四根横梁与节点构件的连接件一部分拆下后，梁、柱对折靠拢图。
图8为三根横梁与节点构件的连接件一部分拆下后，梁、柱对折靠拢图。
图9为装配在一个节点构件上的节点、四梁、二柱整体立体图。
图10为框架顶层中间一个节点构件上的节点、四梁、一柱组合立体图。
图11为框架顶层边角一个节点构件上的节点、二梁、一柱组合立体图。
图12为本发明中斜撑节点构件立体图。
图13为本发明中斜撑节点构件分解图。
具体实施方式
参阅图1， 发明的集成框架包括：立柱1、横梁2、斜支撑3、梁与柱的交汇点连接梁柱的梁柱节点构件4、斜支撑与梁或柱的交汇点连接斜支撑与梁或柱的斜支撑节点构件5。
参阅图2 ，所述的梁柱节点构件4由一组（三片）十字形主板4-1、贯穿十字形主板组的一组（三片）一字形插板4-2构成节点十字三维体，其中，主板4-1上装配插板4-2的条形孔长度方向在十字形的竖向上，在能实施焊接的主板4-1与插板4-2的交汇处焊接连接主板与插板，主板组的十字形上、下端作为立柱连接端，主板组十字形的左右端及插板组的两端作为横梁连接端；横梁连接端的端头为向端部逐渐降低的斜面，斜面与梁连接端纵向夹角优选45度。
在主板组及插板组上分布贯通板组的螺杆孔，在螺杆孔处的各板之间有板面相互位置定位支撑柱4-3，支撑柱上有轴心孔，支撑柱4-3的轴心孔与板组上的贯通孔重叠，支撑柱4-3通过与板面的点焊的焊点固定在板之间，通过贯通板组及板组件的支撑住的螺杆使板组紧固成一体，
参阅图图3、图4、图5、图6、图7、图8，在板组4-1及4-2上各板间隙的周面焊接上覆盖板间隙的板组侧面板4-4及4-5（梁连接端上侧面的侧面板及其上方的柱连接端的侧面板为4-4，梁连接端下侧面的侧面板及其下方的柱连接端的侧面板为4-5），形成节点主构件梁连接端及梁连接端的方筒形结构，十字形主板组在四个夹角范围内侧面板连成一体，覆盖插板组间隙的侧面板朝向十字形主板的一端，有直角折出的与主板的板面贴靠连接的一段，梁连接端上侧的表面板4-4延伸至覆盖梁连接端的端头（图5），梁连接端下侧的表面板4-5延伸过板组端头，延伸部分作为梁的托板，在梁托板的前端有与梁下侧面连接装配的螺杆孔。在梁连接端上侧面的侧面板上有螺杆孔，梁连接端上侧面的侧面板孔的下端焊接有内螺纹的套管，侧面板4-4及4-5的两边与板组外层板的边缘焊接，侧面板4-4及4-5的板面中部通过透焊孔点焊在板组里层板的边缘。
在节点构件的梁连接端上方的柱连接端的侧面固定铰轴座4-6，铰轴座上安装平行于节点构件的柱连接端上表面和梁连接端侧面的较轴4-7，在节点构件的上方立柱的柱连接端的上部侧面有带孔的拉梁耳片4-8；
参阅图3、图4、图7、图8、所述的横梁2的端部为方筒形，梁端方筒周面空缺一段下侧面2-1，梁端空缺下侧面的长度对应节点构件上梁连接端的长度，梁端头两侧螺栓固定与节点构件上的铰轴配合的轴孔板2-2，轴孔板2-2在梁的上表面上方位置有铰轴孔；梁端头的两侧面有与节点构件上梁连接端连接的螺栓孔，梁端头在组成框架时套在节点构件的梁连接端，用穿过梁端头上的螺栓孔和节点主体梁连接端上的螺栓孔的螺栓将横梁紧固在节点构件上，在靠近梁端梁的上表面有横梁绕节点上铰轴转动靠至立柱时与节点构件上的拉梁耳片4-8相对应的带孔对拉耳片2-3
参阅图3、图4，所述的立柱1端头为与节点构件上方筒形柱连接端对接的方筒形，在立柱1的方筒形端头伸出一段插榫1-1，并在节点构件的柱连接端通过外层板和内层板的高度差形成套筒，柱端头的插榫1-1插入套筒中，在插榫1-1端头焊接套管，在内层中间位置的主板端头焊接与插榫1-1上的套管插套的插柱。
参阅图3、图4，为提高立柱、横梁、斜撑的自身强度，所述的立柱、横梁、斜撑采用由矩形外管、矩形芯管、矩形芯管四角与外管四角之间的连接肋板组成的型材。
参阅图12、图13，所述的斜支撑节点构件5包括钢板围成的两个矩形紧固箍5-1，和两个矩形紧固箍侧向连接轴5-2，所述的紧固箍以对角线对称分成各含一个直角空间的两部分，两部分相对接处的紧固箍壁板有相对应的延伸折角翼片5-3，翼片上有螺杆孔，紧固箍收紧螺杆穿过两部分紧固箍相对的翼片5-3上，所述的两个紧固箍连接轴5-2穿过紧固箍5-1的侧壁，伸入紧固箍内的连接轴5-2端头有径向凸缘，有连接轴伸入的紧固箍壁板平面的内表面附有橡胶垫5-4，橡胶垫5-4粘接或用短螺钉固定在紧固箍内，两个紧固箍之间的连接轴上有分隔环5-5。

Claims (10)

1.建筑用装配式集成框架，包括：立柱、横梁、斜支撑、梁与柱交汇处连接梁柱的梁柱节点构件、斜支撑与梁或柱的交汇点连接斜支撑与梁或柱的斜支撑节点构件，其特征是：
所述的梁柱节点构件由一组十字形主板、贯穿十字形主板组的一组一字形插板构成三维十字体，其中，主板上装配插板的条形孔长度方向在其十字形的竖向上，在主板与插板的交汇处焊接连接，主板组的十字形上、下端作为立柱连接端，主板组十字形的左右端及插板组的两端作为横梁连接端；在主板组及插板组上分布贯通板组的螺杆孔，在螺杆孔处的各板之间有支撑柱，支撑柱上有轴心孔，支撑柱的轴心孔与板组上的贯通孔重叠，用贯通板组及板组间支撑柱的螺杆使板组紧固成一体，在板组的各板间隙的周面焊接覆盖板间隙的板组侧面板，形成节点构件上的方筒形梁、柱连接端；
所述的横梁的端部为方筒形，梁端方筒周面空缺一段下侧面，梁端空缺下侧面的长度对应梁柱节点构件上梁连接端的长度，梁端头的两侧面有与节点构件的梁连接端连接的螺栓孔，梁端头在组成框架时套在节点构件的梁连接端上，用穿过梁端头上的螺栓孔和节点构件梁连接端上的螺栓孔的螺栓将横梁紧固在节点构件上；
所述的立柱的端头为与梁柱节点构件上方筒形柱连接端对接或套接的方筒形，立柱对接或套在节点构件的柱连接端上；
在立柱端头套在节点构件的柱连接端的连接结构中，用穿过立柱与节点构件上柱连接端的螺杆将立柱紧固在节点主体上；立柱与节点主体上柱连接端对接的结构中，对接处内部有立柱与节点构件相互插接的连接构件。
2.根据权利要求1所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：所述的组成梁柱节点构件的主板组上的侧面板及插板组上的侧面板的两边与板组外层板的边缘焊接连接，侧面板的板面中部通过透焊孔与板组里层板边缘点焊连接；相邻的主板侧面板与插板侧面板连成整体；相对主板板面的插板侧面板，位于主板的一端，有直角弯折出的和主板板面连接的一段。
3.根据权利要求1所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：梁柱节点构件的梁连接端上表面的板组侧面板延伸至覆盖梁连接端的端头，梁连接端下表面的板组侧面板延伸过板组端头，延伸部分作为托梁板，在托梁板的前端有螺杆孔，托梁板与梁的下侧面螺杆连接，在节点构件梁连接端上侧面的板组侧面板上有螺杆孔，螺杆孔下端焊接螺帽或有内螺纹的套管，穿过梁端上侧面板的螺杆装配在有内螺纹的套管上。
4.根据权利要求1所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：梁柱节点构件中梁连接端的端头为向端部逐渐降低的斜面，斜面与梁连接端纵向夹角优选45度。
5.根据权利要求1所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：在柱与梁柱节点构件对接的结构中，在柱的端头伸出一段插榫，并在梁柱节点构件中的主板组上下端通过外层板和内层板的高度差形成套筒，柱端头的插榫插入套筒中，在插榫端头焊接套管，在内层中间位置的主板端头焊接插入套管的插柱。
6.根据权利要求1所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：所述的立柱、横梁、斜支撑选用由矩形外管、矩形芯管、矩形芯管四角与外管四角之间的连接肋板组成的型材。
7.根据权利要求1所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：在梁柱节点构件梁连接端上侧与柱连接端交角区域有铰轴座，铰轴座上安装平行于节点主体的柱连接端表面和梁连接端表面的较轴，在节点构件上方立柱的柱连接端的上部或在立柱上，有带孔的拉梁部件；横梁端头有与节点构件上的铰轴配合的铰接部件，在横梁的上表面有梁、柱对折后与节点构件上或立柱上的拉梁座或拉梁部件相对应的带孔对拉部件，在横梁上扬靠近立柱后，在拉梁部件与对拉部件之间穿销或拉索。
8.根据权利要求7所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：上述的较轴座安装在节点构件梁连接端上方的柱连接端侧面，横梁端头上的铰接部件为固定在横梁端头的两侧轴孔板，轴孔板在梁上表面的上方位置开有铰轴孔，节点构件上或立柱上的拉梁部件为拉梁座或拉梁耳板，横梁上的对拉部件为对拉座或对拉耳板。
9.根据权利要求1所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：所述的斜支撑节点构件由钢板围成的两个矩形紧固箍，和两个矩形紧固箍侧向连接轴组成，所述的紧固箍以对角线对称分成各含一个直角空间的两部分，两部分相对接处的紧固箍壁板有相对应的延伸折角的翼片，翼片上有螺杆孔，紧固箍收紧螺杆穿过两部分紧固箍相对的翼，所述的两个紧固箍连接轴穿过紧固箍的侧壁，伸入紧固箍内的连接轴端头有径向凸缘，两个紧固箍之间的连接轴上套分隔环。
10.根据权利要求9所述的建筑用装配式集成框架，其特征是：斜支撑节点构件中有连接轴伸入的紧固箍壁板平面的内表面附有橡胶垫。
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EP0236250A1 (fr) * 1986-02-17 1987-09-09 Etablissements Lucien WALTER Société Anonyme dite, Jarret de portique métallique
CN102844507A (zh) * 2010-04-16 2012-12-26 罗德里戈·格拉夫费尔南德斯 用于建筑物的可折叠结构
CN106245789A (zh) * 2016-09-13 2016-12-21 罗大威 装配式建筑用板组形外接头梁、柱节点构件
CN207405780U (zh) * 2017-10-20 2018-05-25 湖北鑫泰钢构工程有限公司 一种钢结构梁柱
CN207863168U (zh) * 2018-05-29 2018-09-14 罗大威 建筑用装配式集成框架

Patent Citations (6)

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