CN112854451A - 一种用于模块化钢结构的水平自锁连接节点及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于模块化钢结构的水平自锁连接节点及施工方法。所述连接节点包括楼板连接组件和互锁卡件，其中所述楼板连接组件包括短梁、梁连接板、T型连接件、高强度螺栓。本发明的模块化钢结构的水平自锁连接节点，能有效增强模块单元之间的水平连接，提高结构板块拼缝处的截面刚度和截面承载力，保证模块化建筑在楼板平面内传力的可靠性，解决了现有模块角柱位置连接方式下由于楼板不连续造成模块钢结构在平面内变形过大，楼板平面内刚度不足的问题。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种用于模块化钢结构的水平自锁连接节点及施工方法。
背景技术
模块化钢结构是指在建筑工业化生产的基础上，采用模块化组装的方式来建造建筑物，该体系通常以整个房间作为基本模块单元在工厂进行预制，并可对房间内部空间进行布置与装修，之后运输到施工场地采用吊装使模块单元可靠的连接形成建筑整体结构，具有节能环保、施工速度快、工业化程度高等优点。
为了充分发挥模块钢结构现场快速安装的优势，基本模块单元中结构骨架、维护墙板和各类管线均在工厂预制完成，然后运至现场进行组装。由于现场模块拼接没有足够的空间，既有模块化钢结构相邻单元间通常只在角柱位置连接，相邻模块的梁、板之间均为独立工作的状态，导致楼板平面内不连续，结构平面内刚度的不足，模块化建筑结构的整体性无法得到保证。
随着国内对模块钢结构的应用范围逐步扩大，如何在保证现场快速装配的同时，尽可能增强模块单元的水平向联系，提高模块建筑平面内的刚度，从而使其在水平荷载下的变形及水平连接受力更均匀，是模块钢结构高层化发展亟待解决的一大关键问题。针对模块化建筑构件设计存在的问题，工程中需要提供一种施工便捷、能有效提高模块化钢结构楼板平面内刚度且综合成本低的全螺栓装配式连接节点，提高模块化钢结构的受力性能和整体性。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的技术问题而提供一种用于模块化钢结构的水平自锁连接节点，该构造能够在尽量发挥模块建筑装配化建筑优势的前提下，增强模块单元间的水平联系，提高模块化钢结构楼板面内刚度，提高模块化钢结构的整体性，充分适应高层模块化钢结构的发展。
在一方面，本发明提供了一种用于模块化钢结构的水平自锁连接节点，包括楼板连接组件和互锁卡件；
所述楼板连接组件包括短梁、梁连接板、T型连接件、高强度螺栓；
进一步，所述短梁预先焊接在天花板次梁上，梁连接板预先焊接在下模块单元的天花板梁和短梁之间，在所述梁连接板内侧预留螺栓孔处将螺母用固定装置固定；
进一步，所述T型连接件包括翼缘和腹板，位于水平对接的相邻模块单元天花板梁之间，所述T型连接件翼缘与梁连接盖板上对应位置预留相应的螺栓孔，将T型连接件翼缘和梁连接板采用高强螺栓连接在一起；
进一步，所述互锁卡件包括竖向延伸的突榫和凹槽，竖向延伸的突榫预先焊接在上模块单元的楼板梁上，竖向延伸的凹槽预先焊接在T型连接件腹板两侧，现场拼装施工时只需将对应位置的突榫和凹槽拼合，左右模块梁接触面机械咬合相互作用并成为整体楼板共同受力。
进一步，所述梁连接板、T型连接件经过规则截面尺寸的设计后，由钢板工厂预制而成。
在另一方面，本发明提供了上述用于模块化钢结构的水平自锁连接节点的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：工厂内制作构件，包括下模块单元、上模块单元、短梁、梁连接板、T型连接件、高强度螺栓和互锁卡件，梁连接板与T型连接件翼缘上预留相应的螺栓孔，梁连接板内侧预留螺栓孔处将螺母用固定装置固定，短梁预先焊接在天花板次梁上，梁连接板预先焊接在下模块单元的天花板梁和短梁之间；
步骤2：制作互锁卡件，包括所述突榫和凹槽构造通过折弯的钢板作为模板浇筑成型，竖向延伸的突榫预先焊接在上模块单元的楼板梁上，并且将竖向延伸的凹槽预先焊接在T型连接件腹板两侧；
步骤3：现场吊装下模块单元，将T型连接件放置于水平对接的天花板梁之间，采用高强螺栓穿过梁连接板与T型连接件翼缘上预留相应的螺栓孔，采用大六角高强度螺栓连接将所述梁连接板与T型连接件连接在一起。
步骤4：现场吊装上模块单元，在现有模块角柱位置连接后安装楼板连接组件下，现场将上模块单元楼板梁上的突榫和预先焊接T型连接件腹板上的凹槽拼合，左右模块梁接触面机械咬合相互作用并成为整体楼板共同受力。
所述施工方法，其中步骤1进一步包括，制作所述梁连接板、T型连接件、突榫和凹槽，其中：
经过规则截面尺寸的设计后，由矩形钢板裁剪形成矩形的连接板和T型连接件，其中在T型连接件翼缘上和相应梁连接板上均设有相应的螺栓孔，并且通过折弯的钢板作为模板浇筑成型制作互锁卡件中的突榫和凹槽。
所述施工方法，其中，所述高强螺栓可采用电动扭矩扳手装配和拆卸，当需要拆卸时，通过松开高强螺栓实现结构拆卸。
本发明的有益效果包括：
1.通过在相邻模块单元之间的接缝处设置楼板连接组件和互锁卡件，能有效增强模块单元之间的水平连接，提高结构板块拼缝处的平面内刚度和承载力，保证模块化建筑在楼板平面内传力的可靠性，解决了现有模块角柱位置连接方式下由于楼板不连续造成模块钢结构在平面内变形过大，楼板平面内刚度不足的问题。
2.结构构件全部为预制件，连接构造的焊接部分预先在工厂中完成，运输至现场后采用高强螺栓和机械摩擦咬合实现模块单元之间的连接，现场为全螺栓连接，可满足现场拼接简便、无焊接，大大提高了施工速度与质量，可在发挥模块建筑装配化优势的前提下提高模块化钢结构的整体受力性能，保证模块化钢结构的整体性、施工的便捷性和可拆卸性。
附图说明
图1是根据本发明一种实施方式的用于模块化钢结构的水平自锁连接节点的三维空间结构示意图；
图2是根据本发明一种实施方式的下模块单元拼接结构示意图；
图3是根据本发明一种实施方式的上模块单元结构示意图；
图4是根据本发明一种实施方式的楼板连接组件三维结构示意图；
图5为根据本发明一种实施方式的互锁卡件结构示意图；
图6为根据本发明一种实施方式的梁连接板结构示意图；
图7为根据本发明一种实施方式的T型连接件示意图；
附图标注：100.下模块单元，200.上模块单元，110.楼板连接组件，11.短梁，12.梁连接板，13.T型连接件，13a.翼缘，13b.腹板，14.高强度螺栓，15.天花板次梁，16.相邻模块单元天花板梁，17.螺栓孔，18.楼板梁，120.互锁卡件，21.突榫，22.凹槽。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
在本发明的一种实施方式中，如图1～图7所示，一种用于模块化钢结构的水平自锁连接节点，包括下模块单元100、上模块单元200、楼板连接组件110和互锁卡件120；
所述楼板连接组件包括短梁11、梁连接板12、T型连接件13、高强度螺栓14；
进一步，所述短梁11预先焊接在天花板次梁15上，梁连接板12预先焊接在下模块单元100的相邻模块单元天花板梁16和短梁11之间，在所述梁连接板12内侧预留螺栓孔17；
进一步，所述T型连接件13包括翼缘13a和腹板13b，位于水平对接的相邻模块单元天花板梁16之间，所述T型连接件13翼缘13a与梁连接盖板12上对应位置预留相应的螺栓孔17，将T型连接件翼缘13a和梁连接板12采用高强螺栓14连接在一起；
进一步，所述互锁卡件120包括竖向延伸的突榫21和凹槽22，竖向延伸的突榫21预先焊接在上模块单元200的楼板梁18上，竖向延伸的凹槽22预先焊接在T型连接件13腹板13b两侧，现场拼装施工时只需将对应位置的突榫21和凹槽22拼合，左右模块梁接触面机械咬合相互作用并成为整体楼板共同受力。
进一步，所述梁连接板12、T型连接件13经过规则截面尺寸的设计后，由钢板工厂预制而成；
在本发明的另一种实施方式中，上述用于模块化钢结构的水平自锁连接节点的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：工厂内制作构件，包括下模块单元100、上模块单元200、短梁11、梁连接板12、T型连接件13、高强度螺栓14、突榫21和凹槽22，其中梁连接板12与T型连接件13翼缘13a上预留相应的螺栓孔17，短梁11预先焊接在天花板次梁15上，梁连接板12预先焊接在下模块单元100的水平对接的相邻模块单元天花板梁16和短梁11之间；
步骤2：制作互锁卡件120，包括突榫21和凹槽22，通过折弯的钢板作为模板浇筑成型，并且将竖向延伸的突榫21预先焊接在上模块单元200的楼板梁18上，竖向延伸的凹槽22预先焊接在T型连接件13腹板13b两侧；
步骤3：现场吊装下模块单元100，将T型连接件13放置于水平对接的天花板梁16之间，采用高强螺栓14穿过梁连接板12与T型连接件13翼缘13a上预留相应的螺栓孔17，采用大六角高强度螺栓连接将所述梁连接板12与T型连接件13连接在一起。
步骤4：现场吊装上模块单元200，在现有模块角柱位置连接后安装楼板连接组件(110)，现场将上模块单元楼板梁上的突榫21和预先焊接T型连接件13腹板13b上的凹槽22拼合，左右模块梁接触面机械咬合相互作用并成为整体楼板共同受力。
在上述施工方法中，步骤1进一步包括制备所述梁连接板12、T型连接件13、突榫21和凹槽22，其中：
经过规则截面尺寸的设计后，由矩形钢板裁剪形成矩形的梁连接板12和T型连接件13，其中在T型连接件13翼缘13a上和相应梁连接板12上均设有相应的螺栓孔；并且通过折弯的钢板作为模板浇筑成型制作互锁卡件120中的突榫21和凹槽22。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于模块化钢结构的水平自锁连接节点，其特征在于包括楼板连接组件(110)和互锁卡件(120)，其中所述楼板连接组件(110)包括短梁(11)、梁连接板(12)、T型连接件(13)、高强度螺栓(14)。
2.根据权利要求1所述的连接节点，其中所述短梁(11)预先焊接在天花板次梁(15)上，梁连接板(12)预先焊接在下模块单元(100)的天花板梁(16)和短梁(11)之间，在所述梁连接板(12)内侧预留螺栓孔(17)处将螺母用固定装置固定。
3.根据权利要求1所述的连接节点，其中所述T型连接件(13)包括翼缘(13a)和腹板(13b)，位于水平对接的相邻模块单元天花板梁(16)之间，所述T型连接件翼缘(13a)与梁连接盖板(12)上对应位置预留相应的螺栓孔(17)，将T型连接件翼缘(13a)和梁连接板(12)采用高强螺栓(14)连接在一起。
4.根据权利要求1所述的连接节点，其中所述互锁卡件(120)包括竖向延伸的突榫(21)和凹槽(22)，竖向延伸的突榫(21)预先焊接在上模块单元(200)的楼板梁(18)上，竖向延伸的凹槽(22)预先焊接在T型连接件腹板(13b)两侧，现场拼装施工时只需将对应位置的突榫(21)和凹槽(22)拼合，左右模块梁接触面机械咬合相互作用并成为整体楼板共同受力。
5.根据权利要求1所述的连接节点，其中所述高强螺栓(14)可采用电动扭矩扳手装配和拆卸，当需要拆卸时，通过松开高强螺栓实现结构拆卸。
6.根据权利要求1所述的连接节点，其中所述梁连接板、T型连接件经过规则截面尺寸的设计后，由钢板工厂预制而成。
7.权利要求1至6任一项所述的用于模块化钢结构的水平自锁连接节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：工厂内制作构件，包括下模块单元(100)、上模块单元(200)、短梁(11)、梁连接板(12)、T型连接件(13)、高强度螺栓(14)和互锁卡件(120)，其中梁连接板(12)与T型连接件(13)翼缘(13a)上预留相应的螺栓孔(17)，梁连接板(12)内侧预留螺栓孔(17)处将螺母用固定装置固定，短梁(11)预先焊接在天花板次梁(15)上，梁连接板(12)预先焊接在下模块单元(100)的天花板梁(16)和短梁(11)之间；
步骤2：制作互锁卡件(120)，包括突榫(21)和凹槽(22)，通过折弯的钢板作为模板浇筑成型，并且将竖向延伸的突榫(21)预先焊接在上模块单元(200)的楼板梁(18)上，竖向延伸的凹槽(22)预先焊接在T型连接件(13)腹板(13b)两侧；
步骤3：现场吊装下模块单元(100)，将T型连接件(13)放置于水平对接的天花板梁(16)之间，采用高强螺栓(14)穿过梁连接板(12)与T型连接件(13)翼缘(13a)上预留相应的螺栓孔(17)，将所述梁连接板(12)与T型连接件(13)连接在一起。
步骤4：现场吊装上模块单元(200)，在现有模块角柱位置连接后安装楼板连接组件(110)，现场将上模块单元楼板梁上的突榫(21)和预先焊接T型连接件腹板(13b)上的凹槽(22)拼合，左右模块梁接触面机械咬合相互作用并成为整体楼板共同受力。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其中步骤1进一步包括，制作所述梁连接板(12)、T型连接件(13)、突榫(21)和凹槽(22)，其中：
经过规则截面尺寸的设计后，由矩形钢板裁剪形成矩形的连接板(12)和T型连接件(13)，其中在T型连接件(13)翼缘(13a)上和相应梁连接板(12)上均设有相应的螺栓孔，并且通过折弯的钢板作为模板浇筑成型制作互锁卡件(120)中的突榫(21)和凹槽(22)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述高强螺栓(14)可采用电动扭矩扳手装配和拆卸，当需要拆卸时，通过松开高强螺栓实现结构拆卸。
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