CN110820936A - 带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点及其安装方法，节点包括钢柱、钢梁、三维连接件和连接螺栓，水平连接螺栓将钢柱和三维连接件的竖向板固定连接，实现钢柱水平连接；竖向连接螺栓穿过钢梁翼缘板、加劲钢板和十字形钢板的水平板，实现钢柱和钢梁竖向连接。本发明在模块连接节点处设置三维连接件，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，可满足箱式房永久模块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

带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点及其安装方法

技术领域

本发明涉及装配式模块化建筑领域，具体涉及带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点及其安装方法。

背景技术

近年来，在装配式模块化建筑领域，箱式集成模块化房屋以建造质量高、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住宅的结构进行设计。众所周知，箱式集成模块化房屋常用于临时低层建筑，箱式集成模块化房屋的整体性和可靠性主要通过集成房屋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，集成的房屋模块间由标准配套角件连接，但连接方式只能实现单向连接，不能实现三维定位和固定，受力性能较差。因此，需要一种能满足永久性多层甚至高层建筑的模块间连接节点构造。

发明内容

本发明目的在于提供带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点及其安装方法，能够快速实现箱式集成模块化房屋的可靠性连接，针对目前集成模块化房屋常用于临时低层建筑、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的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，其特征在于：包括钢柱、钢梁、三维连接件和连接螺栓；

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；

所述钢柱和钢梁均为组合钢柱，由四根型钢呈田字格布置形成；

所述三维连接件设于本层柱和上层柱之间，包括十字形钢板和定位导头；所述十字形钢板包括水平板和对应垂直设于水平板上下两面的竖向板,所述水平板设于本层梁和上层梁之间的水平缝内，所述竖向板夹设于本层柱和上层柱左右型钢之间的内部接缝内；所述定位导头垂直焊接在水平板的上下两面，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贯穿钢柱和中间三维连接件的竖向板并固定，实现节点的水平连接；所述竖向连接螺栓穿过上层梁的下翼缘板、三维连接件的水平板和本层梁的上翼缘板后固定，实现节点的竖向连接。

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，两者分别与钢柱垂直焊接固定；所述三维连接件的竖向板设于短向钢梁中间连接缝内。

进一步的，所述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；所述短向钢梁由四根工字钢或H型钢呈田字格布置形成；所述长向钢梁由四根矩形钢管、工字钢或H型钢呈田字格布置形成。

进一步的，所述定位导头分为上导头和下导头，所述上导头为矩形钢管，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。

进一步的，所述上导头和下导头对称设于竖向板两侧的水平板上。

进一步的，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标准孔，所述竖向连接螺栓穿过两层加劲钢板、一层水平板和两层钢梁翼缘板后固定。

进一步的，所述钢梁在垂直中轴线方向上设有肋板，所述肋板在水平连接螺栓的对应穿设位置预留豁口。

进一步的，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，配备防松螺母。

更进一步的，所述十字形钢板的水平板在长度方向每侧伸出钢柱外200~400mm，宽度方向的跨度与钢柱对应方向的长度相适应；所述竖向板的竖向高度不小于钢梁的竖向高度，宽度与水平板相等；所述水平板和竖向板的板厚度均为16～18mm。

此外，本发明还提供上述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点的安装方法，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：在短向钢梁或长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、加工三维连接件：用钢板焊接或一次成型得到十字形钢板，十字形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、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，将三维连接件的底部的定位导头插入到本层柱顶端的定位封板内，使三维连接件与本层柱实现几何位置的装配；

步骤五、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三维连接件顶面的定位导头插接，并进行上层柱的吊装安放，使三维连接件与上层柱之间实现几何位置的装配；

步骤六、穿设水平连接螺栓：水平贯穿钢柱和中间三维连接件的竖向板并固定，实现节点的水平连接；

步骤七、穿设竖向连接螺栓：将竖向连接螺栓穿过两层加劲钢板、一层水平板和两层钢梁翼缘板后，拧紧螺帽固定；

步骤八、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，本发明的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，在模块连接节点处设置三维连接件，通过同层模块间横向和纵向连接及层间竖向连接，受力合理，传力路径明确，施工便捷，可满足永久性多层或高层箱式集成模块化房屋的结构设计需求，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是本发明三维连接件的整体结构示意图；

图4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、2.4-肋板、3-三维连接件、3.1-十字形钢板、3.11-水平板、3.12-竖向板、3.2-定位导头、3.21-上导头、3.22-下导头、4-连接螺栓、4.1-水平连接螺栓、4.2-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带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点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，本发明的箱式集成房屋模块节点三维连接构造，包括钢柱1、钢梁2、三维连接件3及螺栓4，三维连接即立面层高方向一、箱式集装模块平面纵向连接方向二及平面横向连接方向三共三个方向的连接，钢柱1平行于方向一布置，包括本层柱1.1及上层柱1.2。钢柱1为组合柱，每个三维连接节点共有八根柱，即包括本层柱1.1和上层柱1.2各四根。每个节点的相邻钢柱1之间留有2cm缝隙，平面呈田字格布置，可以选取方钢管或矩形钢管，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。本层柱1.1与上层柱1.2之间通过三维连接件3进行定位和连接。钢梁2平行于方向二或方向三布置，分别为长向钢梁和短向钢梁，两者均与钢柱1垂直焊接。

钢梁2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。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端部的定位封板1.3上预留孔洞，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的尺寸，以便于现场装配。钢梁也都为组合梁，由四根型钢呈田字格布置形成，其中平行于方向三布置的钢梁2一般为工字钢或H型钢，平行于方向二布置的钢梁2为矩形钢管、工字钢或H型钢，其截面尺寸应满足箱式集成房屋模块的受力要求。

如图3，三维连接件3包括十字形钢板3.1和定位导头3.2。十字形钢板3.1由一块水平板3.11及两块竖向板3.12焊接而成，在与钢柱1连接处焊接有定位导头3.2；在与钢梁2连接处预留螺栓标准孔。十字形钢板3.1包括水平板3.11和对应垂直设于水平板3.11上下两面的竖向板3.12,水平板3.12设于本层梁2.1和上层梁2.2之间的水平缝内，竖向板3.11夹设于本层柱1.1和上层柱1.2左右型钢之间的内部接缝内；定位导头3.2垂直焊接在水平板3.11的上下两面，对称设于竖向板3.12两侧，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，其中优选定位导头3.2分为上导头3.21和下导头3.22，上导头3.21为矩形或方形钢管，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。十字形钢板3.1竖向板对应螺栓穿设位置应预留螺栓孔，螺栓孔为螺栓大孔，便于现场装配。十字形钢板3.1的水平板3.11的长度每侧距钢柱外侧200~400mm，宽度与钢柱1的长度相适应；竖向板3.12的高度不低于钢梁2，宽度与钢柱1宽度相适应；所述水平板3.11和竖向板3.12的板厚度均为16～18mm。

其中的连接螺栓4为高强螺栓，配备防松螺母，包括水平连接螺栓4.1和竖向连接螺栓4.2，钢柱1水平向与三维连接件3通过水平连接螺栓4.1连接，水平连接螺栓4.1为全丝长螺杆螺栓，依次穿过钢柱1及三维连接件3的十字形钢板3.1，实现钢柱1与三维连接件在方向三的有效连接与紧固。为便于水平连接螺栓4.1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。钢梁2上设有肋板2.4，为便于水平连接螺栓4.1的穿设，肋板2.4在对应位置预留豁口。竖向连接螺栓4.2穿过上层梁2.2的下翼缘板、三维连接件3的水平板3.11和本层梁2.1的上翼缘板后固定，实现节点的竖向连接。平行于方向三布置的钢梁2与三维连接件3对应连接位置处预留螺栓孔。考虑到钢梁2翼缘较薄弱，在钢梁2翼缘处焊接加劲钢板2.3进行加强，且钢板对应位置预留螺栓标准孔。钢梁2通过螺栓4.2与三维连接件3实现竖向连接与固定，保证本层梁2.1和上层梁2.2的整体性和可靠性。

综上，如图4，三维连接件3与钢柱1通过水平连接螺栓4.1实现方向三的水平连接，与钢梁2通过竖向连接螺栓4.2实现本层梁2.1和上层梁2.2的竖向连接，保证节点连接的整体性和可靠性，最终实现集成房屋模块方向一、方向二及方向三的有效连接。本层柱1.1和上层柱1.2之间受力连接是通过三维连接件3实现的，其连接界面处的抗剪能力通过三维连接件3实现，抗弯能力通过三维连接件3和连接螺栓4实现。本层梁2.1和上层梁2.2之间连接和受力是通过三维连接件3和连接螺栓4实现。

在具体施工中，本发明的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点可按以下步骤进行安装：

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：在与方向三平行布置的本层梁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钢板。

加工三维连接件3：将两块竖向钢板与水平板焊接成十字形钢板3.1，在水平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3.2。在竖向板对应位置开设螺栓大孔；

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，将三维连接件3的圆钢棒定位导头3.3一端插入到本层柱顶端部钢板内，使三维连接件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插入三维连接件3的矩形钢管定位导头3.2，并进行吊装安放，使三维连接件3与上层柱1.2之间实现几何位置的装配；

步骤四、在钢柱1与三维连接件3的连接定位钢板3.1之间，对穿全丝长螺杆螺栓4.1；

步骤五、将本层梁2.1与上层梁2.2通过三维连接件3的连接定位钢板3.1实现竖向螺栓4.2的连接和固定；

步骤六、用防松螺帽拧紧水平连接螺栓4.1，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。

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)

1.一种带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，其特征在于：包括钢柱（1）、钢梁（2）、三维连接件（3）和连接螺栓（4）；

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）；

所述钢柱（1）和钢梁（2）均为组合钢柱，由四根型钢呈田字格布置形成；

所述三维连接件（3）设于本层柱（1.1）和上层柱（1.2）之间，包括十字形钢板（3.1）和定位导头（3.2）；所述十字形钢板（3.1）包括水平板（3.11）和对应垂直设于水平板（3.11）上下两面的竖向板（3.12）,所述水平板（3.12）设于本层梁（2.1）和上层梁（2.2）之间的水平缝内，所述竖向板（3.11）夹设于本层柱（1.1）和上层柱（1.2）左右型钢之间的内部接缝内；所述定位导头（3.2）垂直焊接在水平板（3.11）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；

所述连接螺栓（4）包括水平连接螺栓（4.1）和竖向连接螺栓（4.2），所述水平连接螺栓（4.1）水平贯穿钢柱（1）和中间三维连接件（3）的竖向板（3.12）并固定，实现节点的水平连接；所述竖向连接螺栓（4.2）穿过上层梁（2.2）的下翼缘板、三维连接件（3）的水平板（3.11）和本层梁（2.1）的上翼缘板后固定，实现节点的竖向连接。

2.根据权利要求1所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，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，两者分别与钢柱（1）垂直焊接固定；所述三维连接件（3）的竖向板（3.12）设于短向钢梁的中间连接缝内。

3.根据权利要求1所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，其特征在于：所述钢柱（1）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；所述短向钢梁由四根工字钢或H型钢呈田字格布置形成；所述长向钢梁由四根矩形钢管、工字钢或H型钢呈田字格布置形成。

4.根据权利要求1所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，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）为矩形钢管，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4所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，其特征在于：所述上导头（3.21）和下导头（3.22）对称设于竖向板（3.12）两侧的水平板（3.11）上。

6.根据权利要求1所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，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）上对应开设螺栓标准孔，所述竖向连接螺栓（4.2）穿过两层加劲钢板（2.3）、一层水平板（3.11）和两层钢梁翼缘板后固定。

7.根据权利要求1所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，其特征在于：所述钢梁（2）在垂直中轴线方向上设有肋板（2.4），所述肋板（2.4）在水平连接螺栓（4.1）的穿设位置对应预留豁口。

8.根据权利要求1所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，其特征在于：所述连接螺栓（4）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（4.1）为全丝长螺杆螺栓，配备防松螺母。

9.根据权利要求1所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点，其特征在于：所述十字形钢板（3.1）的水平板（3.11）在长度方向每侧伸出钢柱（1）外200~400mm，宽度方向的跨度与钢柱（1）对应方向的长度相适应；所述竖向板（3.12）的竖向高度不小于钢梁（2）的竖向高度，宽度与水平板（3.11）相等；所述水平板（3.11）和竖向板（3.12）的板厚度均为16～18mm。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的带十字形钢板的箱式房永久模块梁柱节点的安装方法，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、加工三维连接件（3）：用钢板焊接或者一次成型得到十字形钢板（3.1），十字形钢板（3.1）对应位置开设螺栓标准孔，并在水平板（3.11）顶面和底面焊接定位导头（3.2）；

步骤四、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，将三维连接件（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，使三维连接件（3）与本层柱（1.1）实现几何位置的装配；

步骤五、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）与三维连接件（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，使三维连接件（3）与上层柱（1.2）之间实现几何位置的装配；

步骤六、穿设水平连接螺栓（4.1）：水平贯穿钢柱（1）和中间三维连接件（3）的竖向板（3.12）并固定，实现节点的水平连接；

步骤七、穿设竖向连接螺栓（4.2）：将竖向连接螺栓（4.2）穿过两层加劲钢板（2.3）、一层水平板（3.11）和两层钢梁翼缘板后，拧紧螺帽固定；

步骤八、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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