CN110792170A - 一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造及其安装方法 - Google Patents

一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造及其安装方法 Download PDF

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Abstract

一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造及其安装方法，节点包括钢柱、钢梁、连接定位件、加强连接件和连接螺栓，水平连接螺栓穿过钢柱将左右两加强连接件对拉连接，实现钢柱和钢梁水平连接；竖向连接螺栓穿过钢梁翼缘板、加劲钢板和水平钢板将上下两个加强连接件对拉连接，实现钢柱和钢梁竖向连接。本发明在模块连接节点处设置连接定位件和加强连接件，通过螺栓连接实现同层模块间水平连接及层间竖向连接，受力合理，梁柱节点整体性更好，节点处刚度更大，实现“强节点弱构件”的设计理念，便于现场装配操作，可满足永久性多层或高层箱式集成模块化建筑的结构设计需求，节点设计简易可行、便于高效生产，可实现高效装配。

Description

一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造及其安装方法，属于装配式模块化建筑领域。
背景技术
箱式集成模块常用于临时低层建筑，模块间由标准配套角件连接。近年来，箱式集成模块建筑以建造质量高、施工速度快、绿色环保等优点逐渐应用于永久性多层甚至高层建筑中，因此，有必要对箱式集成模块化建筑进行结构设计。箱式集成模块化建筑的整体性和可靠性主要通过模块之间的有效连接来实现，因此各模块之间的连接节点结构设计尤为关键。
目前用于模块间的连接节点为临时固定构造可实现单向连接，无法实现空间定位和固定，且受力性能差。因此，需要一种新型的箱式集成建筑模块加强连接节点构造。
发明内容
本发明目的在于提供一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造及其安装方法，快速实现箱式集成模块化建筑的可靠性连接，解决目前集成模块化房屋常用于临时低层建筑和集成房屋模块间由标准配套的角件进行连接、仅能起到单方向的连接、无法实现三维立体的定位及固定、受力性能差的技术难题。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：包括钢柱、钢梁、连接定位件、加强连接件和连接螺栓；
所述钢柱竖向设置，包括本层柱和上层柱，所述本层柱的顶端和上层柱的底端分别封口形成定位封板，所述定位封板上开设有定位孔；
所述钢梁垂直钢柱设置，包括与本层柱连接的本层梁和与上层柱连接的上层梁；
所述连接定位件水平设于本层柱和上层柱之间，包括水平钢板和定位导头，所述定位导头垂直焊接在水平钢板的上下面，与定位封板上的定位孔对应设置并插入定位孔内，实现本层柱和上层柱的竖向定位；
所述加强连接件固定在钢梁上，为矩形框结构，所述矩形框结构焊接固定在钢梁靠近钢柱一端，其中一侧壁面紧贴钢柱设置，靠近节点水平接缝的一侧壁面紧贴钢梁对应的翼缘板设置；
所述连接螺栓包括水平连接螺栓和竖向连接螺栓，所述水平连接螺栓水平穿过钢柱将左右对应的两个加强连接件对拉连接，实现钢柱和钢梁的水平连接；所述竖向连接螺栓穿过钢梁的翼缘板、加劲钢板和连接定位件的水平钢板后，将上下对应的两个加强连接件对拉连接，实现钢柱和钢梁的竖向连接。
其中，所述钢梁包括在水平面内互相垂直设置的短向钢梁和长向钢梁，所述长向钢梁与钢柱直接垂直焊接固定；所述短向钢梁通过加强连接件和连接螺栓与钢柱垂直固定。
进一步的，所述钢柱为组合钢柱，由四根方钢或矩形钢管呈田字格布置形成，相邻钢柱之间留有2cm缝隙；所述钢梁也为组合钢梁，由四根型钢呈田字格布置形成，其中，短向钢梁的型钢为工字钢或H型钢；长向钢梁的型钢为矩形钢管、工字钢或H型钢。
优选的，所述定位导头分为上导头和下导头，所述上导头为矩形，与上层钢柱定位封板上的矩形定位孔对应；所述下导头为圆形钢棒，与本层钢柱定位封板上的圆形定位孔相对应。
所述上导头和下导头数量相同，且位置对应设置。
优选的，所述加强连接件的矩形高度与短向钢梁的腹板高度相适应，其上下两侧板分别与短向钢梁的上下翼缘板焊接固定，左右两侧板靠近钢柱的一侧板外侧面与长向钢梁的端部平齐设置且其上预留螺栓标准孔，远离钢柱的一侧板在对应位置预留豁口。
优选的，所述加强连接件靠近钢梁腹板的一侧可设斜向加劲板，并与短向钢梁腹板焊接固定。
优选的，所述水平连接螺栓将左右对应的两个加强连接件紧贴钢柱的两侧壁对拉连接；所述竖向连接螺栓将上下对应的两个加强连接件靠近节点水平接缝的两个侧壁对拉连接。
优选的，所述连接螺栓为高强螺栓，其穿过的板材对应位置均预留螺栓孔；所述水平连接螺栓为全丝长螺杆螺栓。
更优选的，所述本层梁的顶面和上层梁的底面在靠近钢柱的一侧分别设置有加劲钢板，所述加劲钢板上对应开设螺栓孔，所述竖向连接螺栓穿过两层加劲钢板、一层水平钢板、两层钢梁翼缘板和两层加强连接件的侧壁后固定。
此外，本发明还提供上述的箱式集成建筑模块加强连接节点构造的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、加工钢柱：分别在本层柱顶端和上层柱底端部焊接预留定位孔的定位封板，且在钢柱穿设螺栓位置预留螺栓标准孔；
步骤二、加工钢梁：在短向钢梁的本层梁上翼缘及上层梁下翼缘开设螺栓标准孔，并焊接预留螺栓标准孔的加劲钢板；
步骤三、加工连接定位件：在水平钢板对应位置开设螺栓标准孔，并在水平板顶面和底面焊接定位导头；
步骤四、加工加强连接件：用钢板焊接或一次加工成型形成加强连接件，在其与钢柱紧贴的竖向板预留螺栓标准孔，另一竖向板预留豁口；
步骤五、布置本层箱式集成房屋模块：布置本层箱式集成房屋模块，使其几何位置满足设计要求，将连接定位件的底部的定位导头插入到本层柱顶端的定位封板内，使连接定位件与本层柱实现几何位置的装配；
步骤六、上层柱就位：将上层箱式集成房屋模块上层柱的定位封板与连接定位件顶面的定位导头插接，并进行上层柱的吊装安放；
步骤七、穿设水平连接螺栓：将水平连接螺栓水平穿过钢柱将左右对应的两个加强连接件对拉连接；
步骤八、穿设竖向连接螺栓：将竖向连接螺栓穿过本层梁、加劲钢板、连接定位件、加强连接件及钢层梁后，拧紧螺帽固定；
步骤九、整体质检：检查所有螺栓确保螺栓的有效连接，至此，箱式集成房屋模块加强连接节点现场装配完成。
与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：
1、构造简易可行，加工方便，能够实现高效生产；
2、梁柱整体性好，节点刚度增大；
3、施工简便，便于现场装配操作；
4、传力路径明确，受力合理，能够实现有效装配。
综上，本发明提出一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，在模块连接节点处设置连接定位件和加强连接件，通过螺栓连接实现同层模块间水平连接及层间竖向连接，受力合理，梁柱节点整体性更好，节点处刚度更大，实现“强节点弱构件”的设计理念，便于现场装配操作，可满足永久性多层或高层箱式集成模块化建筑的结构设计需求，同时连接节点设计简易可行、便于高效生产，可实现高效装配。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1是本发明的节点构造的组成示意图；
图2是图1的正视图；
图3是本发明连接定位件的整体结构示意图；
图4是本发明加强连接件的整体结构示意图；
图5为本发明节点构造的装配图。
附图标记：1-钢柱、1.1-本层柱、1.2-上层柱、1.3-定位封板、2-钢梁、2.1-本层梁、2.2-上层梁、2.3-加劲钢板、3-连接定位件、3.1-水平钢板、3.2-定位导头、3.21-上导头、3.22-下导头、4-加强连接件、5-连接螺栓、5.1-水平连接螺栓、5.2-竖向连接螺栓。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造及其安装方法的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。具体的，如图1和2所示，一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，包括钢柱1、钢梁2、连接定位件3、加强连接件4及连接螺栓5，钢柱1包括本层柱1.1及上层柱1.2，节点处共有8根柱，本层柱1.1及上层柱1.2各4根，节点的相邻钢柱1之间留有2cm缝隙，平面呈田字格布置。本层柱1.1顶及上层柱1.2底设有定位封板1.3，钢板尺寸小于钢柱1内截面尺寸1-2cm。钢板表面与柱端面齐平。设于钢柱1端部的钢板应预留孔洞，孔洞的位置与定位导头3.2对应，孔洞的尺寸略大于对应定位导头3.2尺寸，以便于现场装配。
钢梁2垂直于钢柱1布置，包括在水平面内互相垂直设置的短向钢梁和长向钢梁，长向钢梁与钢柱1直接垂直焊接固定；短向钢梁通过加强连接件4和连接螺栓5与钢柱1垂直固定，短向钢梁和长向钢梁均包括与本层柱1.1连接的本层梁2.1和与上层柱1.2连接的上层梁2.2，上层柱1.2与本层柱1.1通过连接定位件3实现竖向连接；上层梁2.2与本层梁2.1通过竖向连接螺栓5.2与连接定位件3实现竖向连接；加强连接件4与钢柱1通过水平连接螺栓5.1实现钢柱1和钢梁2的水平连接，短向钢梁的本层梁2.1上翼缘顶和上层梁2.2下翼缘底焊接有加劲钢板2.3，且加劲钢板2.3对应位置预留螺栓标准孔用于钢梁2与连接定位件3的竖向螺栓连接。
其中，钢柱1为组合钢柱，由四根方钢或矩形钢管呈田字格布置形成，相邻钢柱1之间留有2cm缝隙；钢梁2也为组合钢梁，由四根型钢呈田字格布置形成，其中，短向钢梁的型钢为工字钢或H型钢；长向钢梁的型钢为矩形钢管、工字钢或H型钢。本实施例的钢柱1为方钢管，短向钢梁2为H型钢，长向钢梁2为方钢管其截面尺寸应满足受力要求。
如图3，连接定位件3包括水平钢板3.1和定位导头3.2。水平板与钢柱1连接处焊接有定位导头，且与钢梁2连接处预留螺栓标准孔。定位导头分为上导头3.21和下导头3.22，上导头3.21为方形钢管，与上层钢柱1.2中心位置相对应；下导头3.22为圆形钢棒，与本层钢柱1.1中心位置相对应，上导头3.21和下导头3.22数量相同，且位置对应设置，本实施例中均设有矩形排布的两对儿。为了保证连接的紧固，定位导头3.2尽可能与钢柱1紧密的连接，要求构件制作精度较高。
如图4，钢梁2与钢柱1连接端设置有加强连接件4，加强连接件4为钢板焊接形成或直接一次成型的矩形框结构，本实施例为钢管，其矩形高度与短向钢梁的腹板高度相适应，其上下两侧板分别与短向钢梁的上下翼缘板焊接固定，左右两侧板靠近钢柱2的一侧板外侧面与短向钢梁的端部平齐设置且其上预留螺栓标准孔，远离钢柱2的一侧板在对应位置预留豁口。加强连接件4上下板与钢梁2上下翼缘紧贴，左右两块竖向钢板与钢梁腹板焊接，且左右两块竖向板其中一块与钢柱1紧贴。一个节点共有8个加强连接件4，形成四对，如图4示意的为同一侧的四个加强连接件4。
连接螺栓5包括水平连接螺栓5.1和竖向连接螺栓5.2，水平连接螺栓5.1水平穿过钢柱1将左右对应的两个加强连接件4对拉连接，实现钢柱1和钢梁2的水平连接；竖向连接螺栓5.2穿过钢梁2的翼缘板、加劲钢板2.3和连接定位件3的水平钢板3.1后，将上下对应的两个加强连接件4对拉连接，实现钢柱1和钢梁2的竖向连接。优选水平连接螺栓5.1将左右对应的两个加强连接件4紧贴钢柱1的两侧壁对拉连接；竖向连接螺栓5.2将上下对应的两个加强连接件4靠近节点水平接缝的两个侧壁对拉连接，竖向连接螺栓5.2穿过两层加劲钢板2.3、一层水平钢板3.1、两层钢梁翼缘板和两层加强连接件4的侧壁后固定。
平行于短向钢梁2设置的水平连接螺栓5.1穿过与加强连接件4与钢柱1，将钢柱1与钢梁2水平连接成整体；竖向设置的竖向连接螺栓5.1螺栓穿过加强连接件4、钢梁2翼缘及翼缘上的加劲钢板2.3和连接定位件，将钢柱1与钢梁2竖向连接成整体。
钢柱1和钢梁2水平连接用的水平连接螺栓5.1为长螺杆螺栓，螺杆为全丝长螺杆。为便于水平连接螺栓5.1的穿设，钢柱1应预留穿设螺栓用的螺栓孔，且两柱相接面预留螺栓大孔。加强连接板4与钢柱1紧贴的钢板应预留螺栓标准孔，另一块竖向板在对应位置预留豁口。连接螺栓5为高强螺栓，并配备防松螺母。其穿过的板材对应位置均预留螺栓孔；水平连接螺栓5.1为全丝长螺杆螺栓。
如图5，本发明节点通过在节点处设置连接定位件3和加强连接件4，采用连接螺栓5实现钢梁1与钢柱1的水平及竖向连接。形成强节点共同承受剪力和弯矩。
实际施工中，本发明的箱式集成建筑模块加强连接节点构造，包括以下安装步骤：
步骤一、加工钢柱1：在本层柱1.1顶端部焊接预留圆孔的钢板，在上层柱1.2底端部焊接预留矩形洞口的钢板，且在钢柱穿设螺栓位置预留螺栓标准孔。
加工钢梁2：在短向钢梁2本层梁2.1上翼缘及上层梁2.2下翼缘开设螺栓标准孔，并焊接预留螺栓标准孔的加劲钢板2.3。
加工定位接件3：在水平钢板3.1对应位置开设螺栓标准孔，并在水平板顶面和底面焊接定位导头3.2。
加工加强连接板4：将4块钢板焊接成短矩形钢管或一次形加工成型，并在与钢柱1紧贴的竖向板预留螺栓标准孔，另一竖向板预留豁口；
步骤二、布置本层箱式集成房屋模块，使其几何位置满足设计要求，将加强连接件3的圆钢棒定位导头3.22一端插入到本层柱顶端部钢板内，使连接定位件3与本层柱1.1实现几何位置的装配；
步骤三、将上层箱式集成房屋模块的上层柱1.2插入连接定位件3的矩形钢管定位导头3.2，并进行吊装安放；
步骤四、穿设水平长螺杆水平连接螺栓5.1：长螺杆螺栓穿过加强连接件4、钢柱1，并螺帽。
步骤五、穿设竖向连接螺栓5.2：竖向连接螺栓5.2的螺栓穿过本层梁2.1、加劲钢板、加强连接件、连接定位件及上层梁2.2，并拧螺帽。
步骤六、用防松螺帽拧紧水平连接螺栓5.1的螺栓，并检查所有螺栓确保螺栓的有效连接，完成箱式集成房屋模块现场装配。
本发明通过在节点处设置连接定位件3和加强连接件4，实现模块间水平连接及层间竖向连接，节点整体性好，刚度大，满足“强节点弱构件”的设计理念。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：包括钢柱（1）、钢梁（2）、连接定位件（3）、加强连接件（4）和连接螺栓（5）；
所述钢柱（1）竖向设置，包括本层柱（1.1）和上层柱（1.2），所述本层柱（1.1）的顶端和上层柱（1.2）的底端分别封口形成定位封板（1.3），所述定位封板（1.3）上开设有定位孔；
所述钢梁（2）垂直钢柱（1）设置，包括与本层柱（1.1）连接的本层梁（2.1）和与上层柱（1.2）连接的上层梁（2.2）；
所述连接定位件（3）水平设于本层柱（1.1）和上层柱（1.2）之间，包括水平钢板（3.1）和定位导头（3.2），所述定位导头（3.2）垂直焊接在水平钢板（3.1）的上下两面，与定位封板（1.3）上的定位孔对应设置并插入定位孔内，实现本层柱（1.1）和上层柱（1.2）的竖向定位；
所述加强连接件（4）固定在钢梁（2）上，为矩形框结构，所述矩形框结构焊接固定在钢梁（2）靠近钢柱（1）一端，其中一侧壁面紧贴钢柱（1）设置，靠近节点水平接缝的一侧壁面紧贴钢梁（2）对应的翼缘板设置；
所述连接螺栓（5）包括水平连接螺栓（5.1）和竖向连接螺栓（5.2），所述水平连接螺栓（5.1）水平穿过钢柱（1）将左右对应的两个加强连接件（4）对拉连接，实现钢柱（1）和钢梁（2）的水平连接；所述竖向连接螺栓（5.2）穿过钢梁（2）的翼缘板、加劲钢板（2.3）和连接定位件（3）的水平钢板（3.1）后，将上下对应的两个加强连接件（4）对拉连接，实现钢柱（1）和钢梁（2）的竖向连接。
2.根据权利要求1所述的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：所述钢梁（2）包括在水平面内互相垂直设置的短向钢梁和长向钢梁，所述长向钢梁与钢柱（1）直接垂直焊接固定；所述短向钢梁通过加强连接件（4）和连接件（5）与钢柱（1）垂直固定。
3.根据权利要求1所述的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：所述钢柱（1）为组合钢柱，由四根方钢或矩形钢管呈田字格布置形成，相邻钢柱（1）之间留有2cm缝隙；所述钢梁（2）也为组合钢梁，由四根型钢呈田字格布置形成，其中，短向钢梁的型钢为工字钢或H型钢；长向钢梁的型钢为矩形钢管、工字钢或H型钢。
4.根据权利要求1所述的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：所述定位导头（3.2）分为上导头（3.21）和下导头（3.22），所述上导头（3.21）为矩形，与上层钢柱（1.2）定位封板（1.3）上的矩形定位孔对应；所述下导头（3.22）为圆形钢棒，与本层钢柱（1.1）定位封板（1.3）上的圆形定位孔相对应；所述上导头（3.21）和下导头（3.22）数量相同，且位置对应设置。
5.根据权利要求1所述的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：所述加强连接件（4）的矩形高度与短向钢梁的腹板高度相适应，其上下两侧板分别与短向钢梁的上下翼缘板焊接固定，左右两侧板靠近钢柱（2）的一侧板外侧面与短向钢梁的端部平齐设置且其上预留螺栓标准孔，远离钢柱（2）的一侧板在对应位置预留豁口。
6.根据权利要求5所述的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：所述加强连接件（4）靠近短向钢梁腹板的一侧设有斜向加劲板，并与钢梁腹板焊接固定。
7.根据权利要求1所述的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：所述水平连接螺栓（5.1）将左右对应的两个加强连接件（4）紧贴钢柱（1）的两侧壁对拉连接；所述竖向连接螺栓（5.2）将上下对应的两个加强连接件（4）靠近节点水平接缝的两个侧壁对拉连接。
8.根据权利要求1所述的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：所述连接螺栓（5）为高强螺栓，其穿过的板材对应位置均预留螺栓孔；所述水平连接螺栓（5.1）为全丝长螺杆螺栓。
9.根据权利要求1所述的一种箱式集成建筑模块加强连接节点构造，其特征在于：所述本层梁（2.1）的顶面和上层梁（2.2）的底面在靠近钢柱的一侧分别设置有加劲钢板（2.3），所述加劲钢板（2.3）上对应开设螺栓孔，所述竖向连接螺栓（5.2）穿过两层加劲钢板（2.3）、一层水平钢板（3.1）、两层钢梁翼缘板和两层加强连接件（4）的侧壁后固定。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的箱式集成建筑模块加强连接节点构造的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、加工钢柱（1）：分别在本层柱（1.1）顶端和上层柱（1.2）底端部焊接预留定位孔的定位封板（1.3），且在钢柱穿设螺栓位置预留螺栓标准孔；
步骤二、加工钢梁（2）：在短向钢梁的本层梁（2.1）上翼缘及上层梁（2.2）下翼缘开设螺栓标准孔，并焊接预留螺栓标准孔的加劲钢板（2.3）；
步骤三、加工连接定位件（3）：在水平钢板（3.1）对应位置开设螺栓标准孔，并在水平板顶面和底面焊接定位导头（3.2）；
步骤四、加工加强连接件（4）：用钢板焊接或一次加工成型形成加强连接件（4），在其与钢柱（1）紧贴的竖向板预留螺栓标准孔，另一竖向板预留豁口；
步骤五、布置本层箱式集成房屋模块：布置本层箱式集成房屋模块，使其几何位置满足设计要求，将连接定位件（3）的底部的定位导头（3.2）插入到本层柱（1.1）顶端的定位封板（1.3）内，使连接定位件（3）与本层柱（1.1）实现几何位置的装配；
步骤六、上层柱（1.2）就位：将上层箱式集成房屋模块上层柱（1.2）的定位封板（1.3）与连接定位件（3）顶面的定位导头（3.2）插接，并进行上层柱（1.2）的吊装安放；
步骤七、穿设水平连接螺栓（5.1）：将水平连接螺栓（5.1）水平穿过钢柱（1）将左右对应的两个加强连接件（4）对拉连接；
步骤八、穿设竖向连接螺栓（5.2）：将竖向连接螺栓（5.2）穿过本层梁（2.1）、加劲钢板（2.3）、连接定位件（3）、加强连接件（4）及钢层梁（2）后，拧紧螺帽固定；
步骤九、整体质检：检查所有螺栓确保螺栓的有效连接，至此，箱式集成房屋模块加强连接节点现场装配完成。
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