CN112012338A - 一种榫卯式模块化钢结构连接节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种榫卯式模块化钢结构连接节点，该连接节点包括上榫卯件、下榫卯件、榫卯杆和套筒连接件，上榫卯件与下榫卯件榫卯连接为柱形榫卯体；所述上层模块单元n个上模块柱，所述下层模块单元包括n个下模块柱，所述每个上榫卯件与每个上模块柱底部连接，所述每个下榫卯件与每个下模块柱顶部连接，所述上榫卯件和下榫卯件均周向布设有榫头和榫眼；n个榫卯体通过套筒连接件连接。本发明公开的一种榫卯式模块化钢结构连接节点，该榫卯式模块化钢结构连接节点通过榫卯结构将上、下单元模块连接起来，并且通过套筒连接件将榫卯结构固定，现场无焊接工艺，既能达到结构安全、可靠的受力性能要求，又能方便快速地完成现场施工。

Description

一种榫卯式模块化钢结构连接节点
技术领域
本发明属于土木工程的模块化建筑技术领域，公开了一种模块化建筑连接节点，具体涉及一种榫卯式模块化钢结构连接节点。
背景技术
模块化建筑是一种高度装配式建筑，是将传统的房屋以单个房间或者一定的三维建筑空间为建筑模块单元进行划分，可以提前在工厂预制加工，完成后运输至现场进行安装连接，具有施工速度快、绿色环保、节约人力物力等优点，是一种新兴的、发展前景广阔的建筑形式。模块化建筑与传统建筑建造方式不同，模块化建筑由于其模块单元都是在工厂加工完毕，运输到现场组装，因此其连接节点关系到整体结构的可靠性。
在现有技术“ 一种应用于模块化钢结构建筑的连接节点”（申请号为201710298035.1）中，通过水平板和竖向板组成的十字节点板、高强螺栓相互配合，实现连接上、下两层模块单元的目的，但是该连接方式存在的大量螺栓孔对位要求高，现场施工困难，尤其是节点域封板需要在螺栓安装完成后于工地现场焊接，增加了现场焊接连接工作量，尤其是并不适合六个或八个箱体连接时内部节点的情况。
因此设计一种新型的钢结构模块连接节点，既能达到现场安装快速方便、尽量少焊接乃至无焊接，又能达到结构安全、可靠的受力性能要求，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种榫卯式模块化钢结构连接节点，该榫卯式模块化钢结构连接节点通过榫卯结构将上、下单元模块连接起来，并且通过套筒连接件将榫卯结构固定，现场无焊接工艺，既能达到结构安全、可靠的受力性能要求，又能方便快速地完成现场施工。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种榫卯式模块化钢结构连接节点，该连接节点用于连接用于上、下两层模块单元，该连接节点包括上榫卯件、下榫卯件、榫卯杆和套筒连接件，上榫卯件与下榫卯件榫卯连接为柱形榫卯体；其中，所述上层模块单元包括n个上模块柱，所述下层模块单元包括n个下模块柱，所述每个上榫卯件与每个上模块柱底部连接，所述每个下榫卯件与每个下模块柱顶部连接，所述上榫卯件和下榫卯件均周向布设有榫头和榫眼，所述上榫卯件的榫头与下榫卯件的榫眼相互匹配，所述上榫卯件的榫眼与下榫卯件的榫头相互匹配；n个榫卯体通过套筒连接件连接。
进一步地，还包括横向和纵向分别穿过套筒连接件的榫卯杆；在相互匹配设置的榫头和榫眼连接处设有半圆弧孔，上榫卯件和下榫卯件榫卯后，所述上榫卯件的半圆弧孔和下榫卯件的半圆弧孔形成榫卯孔，在套筒连接件上开设与榫卯孔相对应的孔洞，所述榫卯杆依次穿过套筒连接件的空洞和榫卯孔后，榫卯杆通过螺母固定连接套筒连接件和榫卯体。
进一步地，在所述套筒连接件中设置n个容纳榫卯体的n个榫卯体槽，所述榫卯体槽与榫卯体一一对应设置，且榫卯体完全卡入榫卯体槽中。
进一步地，所述数量n的范围是1≤n≤4。
进一步地，所述榫卯体的相反的两个侧面的榫头和榫眼关于榫卯体的轴对称。
进一步地，所述上榫卯件和下榫卯件均周向布设有一个榫头和一个榫眼，所述榫头和榫眼的高度相同。
进一步地，所述榫头和榫眼的形状均为柱体。
进一步的，所述上榫卯件焊接于上模块柱底部，所述下榫卯件焊接于下模块柱顶部。
本发明具有如下有益效果：
本发明榫卯式模块化钢结构连接通过榫卯式构造将各模块之间可靠连接，有效传递拉力、压力、弯矩、剪力、扭矩的作用；节点构造简单，施工方便，只需通过两根榫卯杆连接；加长榫卯杆后可用于连接上下两个模块单元含有两柱四梁的模块角柱，也可用于连接含有四柱八梁的模块边柱和八柱十六梁的模块中柱，一般只需要在套筒连接件的侧面紧固螺栓就可以实现连接，不会破坏建筑的内部装修。
附图说明
图1是利用本发明榫卯式模块化钢结构连接节点形成的两柱四梁模块角柱的立体图。
图2是两柱四梁模块角柱的结构分解图。
图3是榫卯体的分解示意图。
图4是榫卯体的结构示意图。
图5是四柱八梁的模块边柱的立体图。
图6是四柱八梁的模块边柱中的榫卯体安装在套筒连接件后的立体图。
图7是四柱八梁的模块边柱中，榫卯体与套筒连接件的分解示意图。
图8是八柱十六梁的模块中柱的立体图。
图9是八柱十六梁的模块中柱的结构分解图。
其中有：1-上榫卯件；2-下榫卯件；3-榫卯杆； 4-套筒连接件；5-上模块柱；6-下模块柱；7-榫头；8-榫眼；9-榫卯孔； 10-螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
一种榫卯式模块化钢结构连接节点，该连接节点用于连接用于上、下两层模块单元，该连接节点包括上榫卯件1、下榫卯件2、榫卯杆3和套筒连接件4，上榫卯件1与下榫卯件2榫卯连接为柱形榫卯体，其中，上榫卯件1和下榫卯件2的每个侧面均交替设有榫头7和榫眼8，所述上榫卯件1的榫头7与下榫卯件2的榫眼8榫卯连接，所述上榫卯件1的榫眼8与下榫卯件2的榫头7榫卯连接。
实施例1
如图1所示，在施工设计过程中，需要两柱四梁的模块角柱时，此时上层模块单元包括一个上模块柱5，下层模块单元包括一个下模块柱6，上榫卯件1与上模块柱5的底部连接，下榫卯件2与下模块的柱顶部连接，而上榫卯件1与下榫卯件2榫卯连接为柱形榫卯体，所述套筒连接件4上开设有容纳榫卯体的榫卯体槽，将套筒连接件4套设在下榫卯件2上，上榫卯件1再插入套筒连接件4后，上榫卯件1与下榫卯件2榫卯配合形成榫卯体。
为了增加上榫卯件1与上模块柱5的连接稳定性、下榫卯件2与下模块柱6的连接稳定性，将上榫卯件1焊接于上模块柱5底部，将下榫卯件2焊接于下模块柱6顶部。
在本实施例中，所述套筒连接件4能够传递上、下两层模块单元之间的水平力和竖向剪力。为了更好的将套筒连接件4和榫卯体更好的紧固，在相互匹配设置的榫头7和榫眼8连接处设有半圆弧孔，上榫卯件1和下榫卯件2榫卯后，所述上榫卯件1的半圆弧孔和下榫卯件2的半圆弧孔形成榫卯孔9，在套筒连接件4上开设与榫卯孔9相对应的孔洞，所述榫卯杆3依次穿过套筒连接件4的空洞和榫卯孔9后，榫卯杆3通过螺母10固定连接套筒连接件4和榫卯体的同时，使榫卯体无法再分解为上榫卯件1和下榫卯件2，使上模块柱5与下模块柱6的连接更加稳固。
在本实施例中，为了在现场施工时，更加方便快速的完成榫卯体的装配工作，将榫卯体的相反的两个侧面的榫头7和榫眼8设计为关于榫卯体的轴对称；这样在装配榫卯体时候，上榫卯件1与下榫卯件2的装配方向为多个方向，其中任意一个装配方向均能完成榫卯体的装配工作，降低现场的施工难度，提高现场施工效率。
实施例2
在施工设计过程中，有时候会需要四柱八梁的模块边柱时，此时上层模块单元包括两个上模块柱5，下层模块单元包括两个下模块柱6，此时就需要一个套筒连接件4连接两个榫卯体，此时，套筒连接件4成日字型，所述套筒连接件4中设有两个容纳榫卯体的榫卯体槽，通过日字型的套筒连接件4将两个榫卯体连接起来，实现四柱八梁的模块角柱。
在实施设计过程中，有时候也会需要六柱十二梁的模块边柱时，利用上述方法，将套筒连接件4设计为L型，在所述套筒连接件4中设有三个容纳榫卯体的榫卯体槽，通过L型的套筒连接件4将两个榫卯体连接起来，实现六柱十二梁的模块边柱。
实施例3
在施工设计过程中，有时候会需要八柱十六梁的模块中柱，此时上层模块单元包括四个上模块柱5，下层模块单元包括四个下模块柱6，此时就需要一个套筒连接件4连接四个榫卯体，此时，套筒连接件4成田字型，所述套筒连接件4中设有四个容纳榫卯体的榫卯体槽，通过田字型的套筒连接件4将四个榫卯体连接起来，实现八柱十六梁的模块中柱。
利用本发明所设计的榫卯式模块化钢结构连接节点，在模块化建筑设计中，为了达到最佳的连接安全性能，一个模块节点选择连接使用的榫卯体的数量不超过4个。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种榫卯式模块化钢结构连接节点，该连接节点用于连接上、下两层模块单元，
其特征在于：该连接节点包括上榫卯件、下榫卯件、榫卯杆和套筒连接件，上榫卯件与下榫卯件榫卯连接为柱形榫卯体；
其中，所述上层模块单元包括n个上模块柱，所述下层模块单元包括n个下模块柱，所述每个上榫卯件与每个上模块柱底部连接，所述每个下榫卯件与每个下模块柱顶部连接，所述上榫卯件和下榫卯件均周向布设有榫头和榫眼，所述上榫卯件的榫头与下榫卯件的榫眼相互匹配，所述上榫卯件的榫眼与下榫卯件的榫头相互匹配；n个榫卯体通过套筒连接件连接。
2.一种榫卯式模块化钢结构连接节点，其特征在于：还包括横向和纵向分别穿过套筒连接件的榫卯杆；
在相互匹配设置的榫头和榫眼连接处设有半圆弧孔，上榫卯件和下榫卯件榫卯后，所述上榫卯件的半圆弧孔和下榫卯件的半圆弧孔形成榫卯孔，在套筒连接件上开设与榫卯孔相对应的孔洞，所述榫卯杆依次穿过套筒连接件的空洞和榫卯孔后，榫卯杆通过螺母固定连接套筒连接件和榫卯体。
3.根据权利要求1所述的榫卯式模块化钢结构连接节点，其特征在于：在所述套筒连接件中设置n个容纳榫卯体的n个榫卯体槽，所述榫卯体槽与榫卯体一一对应设置，且榫卯体完全卡入榫卯体槽中。
4.根据权利要求1所述的榫卯式模块化钢结构连接节点，其特征在于：所述数量n的范围是1≤n≤4。
5.根据权利要求1所述的榫卯式模块化钢结构连接节点，其特征在于：所述榫卯体的相反的两个侧面的榫头和榫眼关于榫卯体的轴对称。
6.根据权利要求1所述的榫卯式模块化钢结构连接节点，其特征在于：所述上榫卯件和下榫卯件均周向布设有一个榫头和一个榫眼，所述榫头和榫眼的高度相同。
7.根据权利要求1所述的榫卯式模块化钢结构连接节点，其特征在于：所述榫头和榫眼的形状均为柱体。
8.根据权利要求1所述的榫卯式模块化钢结构连接节点，其特征在于：所述上榫卯件焊接于上模块柱底部，所述下榫卯件焊接于下模块柱顶部。
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