CN113309239B - 一种带t形抗剪键的灌浆套管连接节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，包括上层模块角柱、节点板、内套管和下层模块角柱，节点板连接至内套管外壁的中部，内套管嵌套于上层模块角柱和下层模块角柱内，内套管内部、内套管与上层模块角柱和下层模块角柱之间均浇筑有灌浆料；上层模块角柱和下层模块角柱内壁设有多个第一抗剪键，内套管外壁设有多个第二抗剪键，第一抗剪键和第二抗剪键由T形抗剪键拼接得到。与现有技术相比，本发明以一体化浇筑的方式通过内嵌的内套管连接上层模块角柱和下层模块角柱，实现了模块角柱间的稳固连接，具有更好的刚度和强度，内套管外壁和模块角柱内壁的抗剪键能在连接节点受拉时形成环向受压带，提高节点的受压性能。

Description

一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，尤其是涉及一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点。
背景技术
作为集成度最高的装配钢结构建筑，模块化钢结构建筑是工厂预制，运输到现场进行搭建的。依靠其建造速度快、环境污染小、对天气等施工环境要求低等优势，模块化钢结构建筑在各国得到广泛的研究和应用。
与传统建筑相比，模块化钢结构建筑的不同之处在于结构由模块组合而成，模块之间都通过模块间节点连接。为了标准化生产，目前模块的种类相对单一，形状大多为立方体、圆柱体等。而模块间节点则种类形式各异，包括螺栓连接节点、焊接连接节点和预拉力连接节点等。中国专利CN105672494A公开了一种钢管混凝土柱和钢梁之间灌浆连接节点及连接方法，适用于装配式结构的钢管混凝土柱和钢梁，在钢管混凝土柱外套设钢套管，钢套管与钢梁焊接，在钢管套内侧面和钢管混凝土柱外侧面设有抗剪键，钢套管与钢管混凝土柱之间设置有高强度灌浆层。该方法一定程度上保证了连接部位的承载性能和刚度，但是，施工步骤仍然有待简化，而且抗剪键的设置不能在节点受拉时形成良好的受压带，受拉性能不可靠。目前仍缺乏施工便捷、受力性能可靠，尤其是能应用于高烈度地区、高层模块化钢结构建筑的模块间连接节点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，以一体化浇筑的方式通过内嵌的内套管连接上层模块角柱和下层模块角柱，实现了模块角柱间的稳固连接，具有更好的刚度和强度，内套管外壁和模块角柱内壁的抗剪键能在连接节点受拉时在灌浆料内形成环向受压带，提高节点的受压性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，包括上层模块角柱、节点板、内套管和下层模块角柱，所述节点板连接至内套管的外壁，内套管嵌套于上层模块角柱和下层模块角柱内，节点板位于上层模块角柱和下层模块角柱之间，内套管的内部、内套管与上层模块角柱和下层模块角柱之间均浇筑有灌浆料；所述上层模块角柱的内壁设有多个第一抗剪键，所述下层模块角柱的内壁设有多个第一抗剪键，所述内套管的外壁设有多个第二抗剪键，所述第一抗剪键和第二抗剪键是由T形抗剪键拼接得到的，所述T形抗剪键包括横板和与横板垂直连接的竖板。
进一步的，节点板连接至内套管外壁的中间位置，节点板位于上层模块角柱和下层模块角柱的中间位置。
进一步的，上层模块角柱靠近节点板方向的端部焊接有底梁，底梁与上层模块角柱垂直；下层模块角柱靠近节点板方向的端部焊接有顶梁，顶梁与下层模块角柱垂直。
进一步的，上层模块角柱的数量为1～4个，节点板最多与4个内套管连接。
进一步的，所述第一抗剪键设于上层模块角柱靠近节点板方向的端部，所述第一抗剪键设于下层模块角柱靠近节点板方向的端部，所述第二抗剪键分别设于节点板上方的内套管外壁和节点板下方的内套管外壁，第二抗剪键与节点板固定连接，第二抗剪键的长度大于第一抗剪键的长度，第一抗剪键和第二抗剪键之间沿连接节点的环向形成受压带，从而给连接节点提供足够的抗拉承载力。
更进一步的，所述上层模块角柱的四角分别焊接有1个第一抗剪键，所述下层模块角柱的四角分别焊接有1个第一抗剪键，所述第一抗剪键包括2个T形抗剪键，2个T形抗剪键的横板在水平面上垂直拼接形成第一抗剪键，T形抗剪键的横板设置在上层模块角柱的端部。
更进一步的，所述T形抗剪键的横板的形状为底角45°的等腰梯形。
更进一步的，所述内套管外壁的四侧分别设有2个第二抗剪键，2个第二抗剪键分别设于节点板的上方和下方，所述第二抗剪键包括2个T形抗剪键，2个T形抗剪键在竖直方向上拼接形成第二抗剪键，一个T形抗剪键的竖板连接至节点板，该T形抗剪键的横板连接至另一个T形抗剪键的的竖板。
进一步的，所述T形抗剪键的竖板上设有开孔，可以保证连接节点受拉时，在灌浆料区形成受压带，同时可以节省材料。
更进一步的，所述开孔为长条孔。
进一步的，内套管外壁的第二抗剪键与上层模块角柱和下层模块角柱的内壁之间存在空隙，当内套管与上层模块角柱和下层模块角柱没有完全中心对齐时也能进行安装和浇筑工作，保证了连接节点的容差性。
进一步的，所述下层模块角柱内焊接有用于封闭灌浆料的内隔板，内隔板至下层模块角柱靠近节点板方向的端部的距离大于0.5×L，L是内套管的长度，所述上层模块角柱上设有用于浇筑灌浆料的灌浆孔，灌浆料的浇筑成形面高于内套管。
进一步的，所述节点板上开有气孔，保证灌浆料可以一次性浇筑完毕，防止溢出并保证灌浆区的气密性和连续性。
进一步的，所述内套管的外壁与节点板焊接，所述第一抗剪键焊接在上层模块角柱和下层模块角柱上，所述第二抗剪键焊接在内套管上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)以一体化浇筑的方式通过内嵌的内套管连接上层模块角柱和下层模块角柱，实现了模块角柱间的稳固连接，具有更好的刚度和强度，内套管外壁和模块角柱内壁的抗剪键能在连接节点受拉时在灌浆料内形成环向受压带，提高节点的受压性能。
(2)内套管外壁的第二抗剪键与模块角柱的内壁之间存在空隙，当内套管与模块角柱没有完全中心对齐时也能进行安装和浇筑工作，保证了连接节点的容差性，避免模块安装误差过大无法连接的问题。
(3)第一抗剪键布置在模块角柱内壁端部的四角，第二抗剪键布置在内套管外壁的四侧，不同位置、不同长度的抗剪键布置方式能在连接节点受拉时形成环向受压带，充分发挥灌浆料优良的受压性能，提高节点的受拉性能，降低材料用量。
(4)节点板上开有气孔，保证灌浆料可以一次性浇筑完毕，防止溢出并保证灌浆区的气密性和连续性，T形抗剪键的竖板上设有长条孔，保证连接节点受拉时，在灌浆料区形成受压带。
附图说明
图1为带T形抗剪键的灌浆套管连接节点的等轴测图；
图2为模块角柱的正视图和俯视图；
图3为内套管及节点板的正视图和俯视图；
图4为带T形抗剪键的灌浆套管连接节点的正视图；
图5为带T形抗剪键的灌浆套管连接节点的俯视图；
图6为图5中的1-1剖面图；
图7为带T形抗剪键的灌浆套管连接节点的受压带示意图；
附图标记：1、上层模块角柱，2、节点板，3、内套管，4、下层模块角柱，5、底梁，6、顶梁，7、第一抗剪键，8、第二抗剪键，9、气孔，10、灌浆料，11、受压带。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。
实施例1：
一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，如图1-图6所示，包括上层模块角柱1、节点板2、内套管3和下层模块角柱4，节点板2连接至内套管3的外壁，内套管3嵌套于上层模块角柱1和下层模块角柱4内，节点板2位于上层模块角柱1和下层模块角柱4之间，如图6所示，内套管3为两端开口的空心方管，内套管3的内部、内套管3与上层模块角柱1和下层模块角柱4之间均浇筑有灌浆料10，如混凝土灌浆等。
如图1、图4所示，节点板2连接至内套管3外壁的中间位置，节点板2位于上层模块角柱1和下层模块角柱4的中间位置，便于标准化生产和安装。上层模块角柱1的内壁设有多个第一抗剪键7，下层模块角柱4的内壁设有多个第一抗剪键7，内套管3的外壁设有多个第二抗剪键8。第一抗剪键7和第二抗剪键8是由T形抗剪键拼接得到的，T形抗剪键包括横板和与横板垂直连接的竖板。横板和竖板可以是钢板，内套管3的外壁与节点板2焊接，第一抗剪键7焊接在上层模块角柱1和下层模块角柱4上，第二抗剪键8焊接在内套管3上。
如图4所示，上层模块角柱1靠近节点板2方向的端部焊接有底梁5，底梁5与上层模块角柱1垂直；下层模块角柱4靠近节点板2方向的端部焊接有顶梁6，顶梁6与下层模块角柱4垂直，底梁5和顶梁6不参与模块间连接，本申请适用于柱承重模块和高层模块化建筑。本申请提供的连接节点应用于模块化钢结构建筑，能实现模块角柱间的稳固连接，灌浆料10填充整个节点区域，稳固连接上层模块角柱1、内套管3和下层模块角柱4。
上层模块角柱1、内套管3和下层模块角柱4的数量相同，上层模块角柱1的数量为1～4个，节点板2最多与4个内套管3连接，如图1所示，本实施例中上层模块角柱1的数量为2个，节点板2与2个内套管3连接。
第一抗剪键7设于上层模块角柱1靠近节点板2方向的端部，第一抗剪键7设于下层模块角柱4靠近节点板2方向的端部，第二抗剪键8分别设于节点板2上方的内套管3外壁和节点板2下方的内套管3外壁，而且第二抗剪键8与节点板2固定连接，第二抗剪键8的长度大于第一抗剪键7的长度，如图7所示，连接节点拼装浇筑完成后，模块角柱内壁的第一抗剪键7和内套管3外壁的第二抗剪键8之间会沿的环向形成受压带11，受压性能可靠，从而给连接节点提供足够的抗拉承载力。
参见图5和图7，第一抗剪键7布置在模块角柱内壁端部的四角，第二抗剪键8布置在内套管3外壁的四侧，与节点板2焊接，不同位置、不同长度的抗剪键布置方式能在连接节点受拉时形成环向受压带11，充分发挥灌浆料10优良的受压性能，提高节点的受拉性能，降低材料用量。
如图2所示，上层模块角柱1的四角分别焊接有1个第一抗剪键7，下层模块角柱4的四角分别焊接有1个第一抗剪键7，第一抗剪键7包括2个T形抗剪键，2个T形抗剪键的横板在水平面上垂直拼接形成第一抗剪键7，T形抗剪键的横板设置在上层模块角柱1的端部，T形抗剪键的横板的形状为底角45°的等腰梯形，恰好能在方形模块角柱的四角拼接。在其他实施方式中，横板的形状也可以灵活改变。
如图3所示，内套管3外壁的四侧分别设有2个第二抗剪键8，2个第二抗剪键8分别设于节点板2的上方和下方，第二抗剪键8包括2个T形抗剪键，2个T形抗剪键在竖直方向上拼接形成第二抗剪键8，一个T形抗剪键的竖板连接至节点板2，该T形抗剪键的横板连接至另一个T形抗剪键的的竖板。
如图2、图3所示，T形抗剪键的竖板上设有开孔，开孔为长条孔，保证连接节点受拉时，在灌浆料区形成受压带11。
如图5所示，内套管3外壁的第二抗剪键8与上层模块角柱1和下层模块角柱4的内壁之间存在空隙，当内套管3与上层模块角柱1和下层模块角柱4没有完全中心对齐时也能进行安装和浇筑工作，保证了连接节点的容差性，降低了施工难度，施工更加便捷，从而提高了施工速度。
下层模块角柱4内焊接有用于封闭灌浆料10的内隔板，内隔板至下层模块角柱4靠近节点板2方向的端部的距离大于0.5×L，L是内套管3的长度，上层模块角柱1上设有用于浇筑灌浆料10的灌浆孔，灌浆料10的浇筑成形面高于内套管3。
节点板2上开有气孔9，保证灌浆料10可以一次性浇筑完毕，防止溢出并保证灌浆区的气密性和连续性。
带T形抗剪键的灌浆套管连接节点的制作过程说明如下：
根据建筑布置和结构受力要求，首先确定上层模块角柱1、下层模块角柱4的截面尺寸、第一抗剪键7的截面尺寸和灌浆料10的浇筑高度。在工厂预制结构模块时，在上层模块角柱1的端部焊接第一抗剪键7，并根据施工要求选择开设灌浆孔，在下层模块角柱4的端部焊接第一抗剪键7和内隔板，内隔板用于封闭灌浆料区。加工内套管3和节点板2，内套管3截面尺寸应小于上层模块角柱1和下层模块角柱4，满足容差性要求，内套管3的高度低于灌浆料10的浇筑高度，从而保证浇筑的一体性。节点板2上预留方孔和气孔9，内套管3插入方孔，内套管3和节点板2通过角缝焊接连接，最后在内套管3外壁和节点板2上焊接第二抗剪键8。
带T形抗剪键的灌浆套管连接节点的施工过程说明如下：
首先吊装好首层的模块单元，即下层模块角柱4，尽量保证模块底面平整、间隔均匀。然后将内套管3连带节点板2插入到首层模块角柱内。再按一定顺序装配好第二层模块，即上层模块角柱1，定位后将第二层模块角柱分别套入对应的内套管3，此时上下模块的角柱不完全对中也可以安装，但要保证安装后内套管3与模块角柱的内壁存在间隙。最后自第二层模块角柱预留的灌浆孔浇筑灌浆料10至预计高度，如图6所示，一体浇筑的方式保证了连接节点的刚度和强度。依次类推，进行更高层模块的搭建和连接工作。
本申请提供了一种全新的适用于柱承重式钢结构模块的带T形抗剪键套管灌浆连接节点。它具有钢材用量省、构件制备方便、现场连接节点简单、容差性能好、施工速度快等优点。该节点能够应用于高层模块化建筑、地震高烈度地区模块化建筑和永久性模块化建筑。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，其特征在于，包括上层模块角柱(1)、节点板(2)、内套管(3)和下层模块角柱(4)，所述节点板(2)连接至内套管(3)的外壁，内套管(3)嵌套于上层模块角柱(1)和下层模块角柱(4)内，节点板(2)位于上层模块角柱(1)和下层模块角柱(4)之间，内套管(3)的内部、内套管(3)与上层模块角柱(1)和下层模块角柱(4)之间均浇筑有灌浆料(10)；所述上层模块角柱(1)的内壁设有多个第一抗剪键(7)，所述下层模块角柱(4)的内壁设有多个第一抗剪键(7)，所述内套管(3)的外壁设有多个第二抗剪键(8)，所述第一抗剪键(7)和第二抗剪键(8)是由T形抗剪键拼接得到的，所述T形抗剪键包括横板和与横板垂直连接的竖板；
所述第一抗剪键(7)设于上层模块角柱(1)靠近节点板(2)方向的端部，所述第一抗剪键(7)设于下层模块角柱(4)靠近节点板(2)方向的端部，所述第二抗剪键(8)分别设于节点板(2)上方的内套管(3)外壁和节点板(2)下方的内套管(3)外壁，第二抗剪键(8)与节点板(2)固定连接，第二抗剪键(8)的长度大于第一抗剪键(7)的长度；
所述上层模块角柱(1)的四角分别焊接有1个第一抗剪键(7)，所述下层模块角柱(4)的四角分别焊接有1个第一抗剪键(7)，所述第一抗剪键(7)包括2个T形抗剪键，2个T形抗剪键的横板在水平面上垂直拼接形成第一抗剪键(7)；
所述内套管(3)外壁的四侧分别设有2个第二抗剪键(8)，2个第二抗剪键(8)分别设于节点板(2)的上方和下方，所述第二抗剪键(8)包括2个T形抗剪键，2个T形抗剪键在竖直方向上拼接形成第二抗剪键(8)。
2.根据权利要求1所述的一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，其特征在于，所述T形抗剪键的横板的形状为底角45°的等腰梯形。
3.根据权利要求1所述的一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，其特征在于，所述T形抗剪键的竖板上设有开孔。
4.根据权利要求1所述的一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，其特征在于，内套管(3)外壁的第二抗剪键(8)与上层模块角柱(1)和下层模块角柱(4)的内壁之间存在空隙。
5.根据权利要求1所述的一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，其特征在于，所述下层模块角柱(4)内焊接有用于封闭灌浆料(10)的内隔板，内隔板至下层模块角柱(4)靠近节点板(2)方向的端部的距离大于0.5×L，L是内套管(3)的长度，所述上层模块角柱(1)上设有用于浇筑灌浆料(10)的灌浆孔，灌浆料(10)的浇筑成形面高于内套管(3)。
6.根据权利要求1所述的一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，其特征在于，所述节点板(2)上开有气孔(9)。
7.根据权利要求1所述的一种带T形抗剪键的灌浆套管连接节点，其特征在于，所述内套管(3)的外壁与节点板(2)焊接，所述第一抗剪键(7)焊接在上层模块角柱(1)和下层模块角柱(4)上，所述第二抗剪键(8)焊接在内套管(3)上。
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