CN114411958A - 一种钢柱连接结构及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢柱连接结构，包括组合件，组合件包括若干直角片、若干F形片，直角片用于配合钢柱的四角处的位置，连接钢柱和F形片，直角片包括垂直的、相同的两个安装片，每个安装片上均设置有上下对齐的两个腰形通槽，且两个安装片上的腰形通槽成对称状态，F形片用于连接钢柱同侧的两个直角片和横梁，且钢柱同侧的两个直角片上设置上下两个镜像对称的F形片，F形片包括竖直片一、竖直片二、水平片，竖直片一和竖直片二之间的间距等于直角片的厚度，竖直片一上设置有两个通孔一，竖直片二上设置有和通孔一对齐的两个通孔二，水平片上设置有两处用于连接横梁的连接孔位，组合件通过不同的组合方式，可以完全适用于1‑4个横梁结合不同位置，组合出的各种情况。

Description

一种钢柱连接结构及其安装方法
技术领域
本发明涉及钢材建筑的结构连接，特别涉及一种钢柱连接结构及其安装方法。
背景技术
钢结构在建筑中已经得到越来越多的应用，相比传统钢筋混凝土的浇筑模式，钢结构可以通过搭建快速完成，提高效率，缩短工期。并且钢结构还可以拆卸，对于一些临时性建筑，如工地的临时宿舍、公共场合的临时厕所等，是非常合适的选择。钢柱和横梁之间的连接结构，是钢结构中非常重要的一种，在保证稳固和承重能力的同时还需要连接方便。一般钢柱呈口字形，四个侧面均可以连接横梁，即在整个钢结构中，不同钢柱上连接横梁的数量、连接位置是不同的，具有多种连接结构。目前，钢柱和横梁之间的连接结构一般是采用一套多种外形的连接件，用不同外形的连接件去对应横梁和钢柱的不同连接结构，再通过螺栓螺母紧固件进行连接。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢柱连接结构及其安装方法，通过一套组合件，通过不同的组合方式，可以完全适用于1-4个横梁结合不同位置，组合出的各种情况，具有提高适用范围、方便操作的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种钢柱连接结构，包括组合件，所述组合件用于连接口字形的钢柱和口字形的横梁，所述组合件包括若干直角片、若干F形片，所述直角片用于配合钢柱的四角处的位置，连接钢柱和F形片，直角片包括垂直的、相同的两个安装片，每个安装片上均设置有上下对齐的两个腰形通槽，且两个安装片上的腰形通槽成对称状态，所述F形片用于连接钢柱同侧的两个直角片和横梁，且钢柱同侧的两个直角片上设置上下两个镜像对称的F形片，F形片包括竖直片一、竖直片二、水平片，竖直片一和竖直片二之间的间距等于直角片的厚度，竖直片一上设置有两个通孔一，竖直片二上设置有和通孔一对齐的两个通孔二，水平片上设置有两处用于连接横梁的连接孔位。
采用上述技术方案，以一个横梁作为示例，将该横梁需要连接到的钢柱的侧面设定为侧面一，将两个直角片的一个安装片分别贴合到垂直于侧面一的两个侧面，腰形通槽和对应的安装孔位一对齐，两个直角片的另一安装片均处于侧面一的前侧，且和侧面一之间留出间距，将两个F形片一上一下插入到侧面一前侧的两个直角片之间，此时，通孔一、通孔二与对应的腰形通槽、安装孔位一对齐，调整位置，使竖直片一贴合侧面一，通过紧固件（螺栓和螺母），将两个直角片、两个F形片固定连接到钢柱，如果横梁的数量为两个，并且呈180度时，按照上述过程，再将两个直角片、两个F形片对称地固定连接到钢柱即可，如果横梁的数量为两个，并且呈90度时，将另一个横梁的安装侧面设定为侧面二，在侧面二上再设置一个直角片，同时调整侧面二对应的两个直角片和侧面二之间的间距，并将两个F形片一上一下插入，结合上述两种情况，很容易可以得出横梁的数量为三个、四个时的连接方式。即组合件通过不同的组合方式，可以完全适用于1-4个横梁结合不同位置，组合出的各种情况
作为优选，所述F形片的水平片的两侧均弯折有朝向竖直片一和竖直片二的弯折片，每个所述弯折片上也设置有一处用于连接横梁的连接孔位。
采用上述技术方案，两个F形片的水平片，只能连接横梁的上壁、下壁，设置弯折片并在弯折片上也设置连接孔位，进一步提高F形片和连接横梁之间的稳固性。
作为优选，所述连接孔位为螺母，水平片、弯折片的外侧面均设置有通孔三，内侧面对应通孔三的位置设置有一圈六边环形凸起，螺母卡于六边环形凸起内。
采用上述技术方案，达到了“连接孔位一设计为螺纹孔”的效果，又避免了在F形片上开设螺纹孔。
作为优选，在两个F形片之间还设置有矩形框状的限位挡块，所述限位挡块的四个侧面分别和同侧的六边环形凸起贴合，且对应六边环形凸起的位置还设置有通孔五，限位挡块靠近竖直片二的端部和竖直片二贴合，限位挡块上还设置有上下两个凸起条，六边环形凸起靠近竖直片二的边缘和竖直片二平行，凸起条抵住六边环形凸起的该边缘。
采用上述技术方案，设置限位挡块，配合六边环形凸起，完全固定螺母，避免螺栓和螺母配合的过程中，有可能将螺母顶出六边环形凸起。
作为优选，所述F形片由L形片一、L形片二叠加组成，L形片一处于外侧，其竖直部分一为所述竖直片一，L形片二处于内侧，其竖直部分二为所述竖直片二，对于L形片一的水平部分一，两侧边缘设置有朝向其竖直部分一的弯折部分一，对于L形片二的水平部分二，两侧边缘设置有朝向其竖直部分二的弯折片部分二，弯折部分一、弯折部分二组成所述弯折片，所述通孔三设置于L形片一的水平部分一、弯折部分一，所述六边环形凸起设置于L形片二的水平部分二、弯折部分二。
采用上述技术方案，F形片很难直接通过钣金加工获得，将其分解为L形片一、L形片二之后，对钢板切割出相应的外形，再通过钣金和冲压加工即可，在生产加工上更加方便。
作为优选，对于L形片二，其弯折部分二贴合自身的竖直部分二。
采用上述技术方案，增加L形片二自身的抗形变能力。
作为优选，当两个F形片呈上下镜像对称设置于两个直角片上后，L形片一的弯折部分一也贴合L形片二的竖直部分二，同时上侧的弯折部分一、弯折部分二还抵住下侧的弯折部分一、弯折部分二。
采用上述技术方案，完成连接后，增加L形片一、L形片二的抗形变能力。
一种钢柱连接结构的安装方法，包括：
S1、根据实际情况，确定钢柱上需要连接的横梁的数量，横梁的数量至少1个，最多4个，确定每个横梁对应钢柱的侧面，将钢柱上需要连接横梁的侧面标记为连接侧面；
S2、根据S1中连接侧面的位置，选出对应的直角片和F形片，直角片数量至少2个，最多4个，对于任意一个连接侧面，需要对应两个直角片，对于任意一个连接侧面，还需要两个F形片；
S3、对于任意一个连接侧面，通过紧固件，配合通孔一、通孔二、腰形通槽、安装孔位一，先将两个直角片、下侧的F形片安装到钢柱；
S4、将合适数量的螺母卡入到S3中安装到钢柱的两个直角片、下侧F形片上的各个六边环形凸起内，限位挡片先处于六边环形凸的前侧，调整高度，使下方的凸起条高于下侧F形片的水平片上的六边环形凸起，同时，固定下侧F形片的紧固件在限位挡片内，后移限位挡片，使限位挡片靠近竖直片二的侧面抵住竖直片二，在下移限位挡片至抵住水片片，凸起条也同时抵住六边环形凸起；
S5、将合适数量的螺母卡入S3中少安装的F形片上的各个六边环形凸起内，将该F形片安装到钢柱；
S6、将横梁端部套入到对应连接侧面的两个F形片中，横梁端部的四个侧面均设置有安装孔位二，螺栓穿过安装孔位二、对应的通孔三，和对应的螺母连接。
采用上述技术方案，方便地利用组合件，完成钢柱和横梁的连接。
附图说明
图1为实施例钢柱和一个横梁的连接示意图；
图2为实施例钢柱和横梁在主视方向上的剖视图；
图3为实施例A部分放大示意图；
图4为实施例两个直角片和两个F形片安装于钢柱的示意图；
图5为实施例L形片二的示意图；
图6为实施例L形片一的示意图；
图7为实施例L形片一、L形片二组成F形片的示意图；
图8为实施例先连接固定完下侧F形片的示意图；
图9为实施例限位挡块的示意图；
图10为实施例限位挡块开始装入下侧F形片时的位置示意图；
图11为实施例钢柱和两个180度横梁的示意图；
图12为实施例钢柱和两个90度横梁的示意图；
图13为实施例钢柱和三个横梁的示意图；
图14为实施例钢柱和三个横梁连接过程中，先连接固定完所有下侧F形片的俯视图；
图15为实施例钢柱和四个横梁的示意图；
图16为实施例钢柱和四个横梁连接过程中，先连接固定完所有下侧F形片的俯视图。
附图标记：1、钢柱；11、安装孔位一；2、横梁；21、安装孔位二；3、直角片；31、安装片；311、腰形通槽；4、F形片；41、通孔三；42、六边环形凸起；5、L形片一；51、竖直部分一；511、通孔一；52、水平部分一；53、弯折部分一；6、L形片二；61、竖直部分二；611、通孔二；62、水平部分二；63、弯折部分二；7、螺母；8、限位挡块；81、通孔五；82、凸起条；9、紧固件；10、螺栓。
具体实施方式
以下所述仅是本发明的优选实施方式，保护范围并不仅局限于该实施例，凡属于本发明思路下的技术方案应当属于本发明的保护范围。同时应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
如图1到图3所示，一种钢柱连接结构，包括组合件，组合件用于连接口字形的钢柱1和口字形的横梁2。根据钢柱1的截面结构，钢柱1的四个侧面均可以连接横梁2，即一个钢柱1连接横梁2的数量为至少1个，最多4个。组合件通过不同的组合方式，可以完全适用于1-4个横梁2结合不同位置，组合出的各种情况。
组合件包括若干直角片3、若干F形片4。直角片3用于配合钢柱1的四角处的位置，连接钢柱1和F形片4。直角片3包括垂直的、相同的两个安装片31，每个安装片31上均设置有上下对齐的两个腰形通槽311，且两个安装片31上的腰形通槽311成对称状态。对应的，钢柱1顶部的四个侧面上均设置有安装孔位一11，安装孔位一11用于配合腰形通槽311，共计有四个，并刚好处于一个矩形的四个角位置。
如图4和图8所示，F形片4用于连接钢柱1同侧的两个直角片3和横梁2，且钢柱1同侧的两个直角片3上设置上下两个镜像对称的F形片4，即一个横梁2配合两个F形片4。F形片4包括竖直片一、竖直片二、水平片，竖直片一和竖直片二之间的间距等于直角片3的厚度。竖直片一上设置有两个通孔一511，竖直片二上设置有和通孔一511对齐的两个通孔二611。
如图4和图8所示，先以一个横梁2作为示例，将该横梁2需要连接到的钢柱1的侧面设定为侧面一。将两个直角片3的一个安装片31分别贴合到垂直于侧面一的两个侧面，腰形通槽311和对应的安装孔位一11对齐。两个直角片3的另一安装片31均处于侧面一的前侧，且和侧面一之间留出间距。将两个F形片4一上一下插入到侧面一前侧的两个直角片3之间，此时，通孔一511、通孔二611与对应的腰形通槽311、安装孔位一11对齐。调整位置，使竖直片一贴合侧面一。通过紧固件9（螺栓10和螺母7），将两个直角片3、两个F形片4固定连接到钢柱1。
另外，将两个安装片31设定为安装片31一、安装片31二，其腰形通槽311设定为腰形通槽311一、腰形通槽311二。当腰形通槽311一远离安装片31二的端部和钢柱1的安装孔位一11配合时，安装片31二和钢柱1对应侧面之间的间距等于竖直片一的厚度；同理，当腰形通槽311二远离安装片31一的端部和钢柱1的安装孔位一11配合时，安装片31一和钢柱1对应侧面之间的间距也等于竖直片一的厚度。这样，直角片3、F形片4一起固定连接到钢柱1后，提高直角片3、F形片4的连接稳定性。
如图11所示，如果横梁2的数量为两个，并且呈180度时，按照上述过程，再将两个直角片3、两个F形片4对称地固定连接到钢柱1即可。如图12所示，如果横梁2的数量为两个，并且呈90度时，将另一个横梁2的安装侧面设定为侧面二，在侧面二上再设置一个直角片3，同时调整侧面二对应的两个直角片3和侧面二之间的间距，并将两个F形片4一上一下插入。结合上述两种情况，很容易可以得出如图13到图16所示，横梁2的数量为三个、四个时的连接方式。
每个F形片4的水平片上设置有两处用于连接横梁2的连接孔位一。可以发现，两个F形片4的水平片，只能连接横梁2的上壁、下壁，为了进一步提高F形片4和连接横梁2之间的稳固性，水平片的两侧均弯折有朝向竖直片一和竖直片二的弯折片，每个弯折片上也设置有一处用于连接横梁2的连接孔位一。
F形片4和横梁2之间的连接方式可以参考直角片3和钢柱1，通过紧固件9进行连接。但是可以发现，因为已经将F形片4固定到钢柱1上，横梁2一般较长，所以结合这两点，通过紧固件9连接F形片4和横梁2，在实际操作上具有很大的难度，非常不方便。如果直接将连接孔位一设计为螺纹孔，则可以直接使用螺栓10，从外侧完成连接，而为了稳定性，一般螺纹孔需要有一定深度。上述的直角片3、F形片4都为钢材质，在钢材质上开设多处具有一定深度要求的螺纹孔，降低整个F形片4的生产效率，提高废品率，提高成本。
结合上述的情况，F形片4和横梁2之间的连接方式具体设计为：如图4和图8所示，连接孔位一为螺母7，水平片、弯折片的外侧面均设置有通孔三41，内侧面对应通孔三41的位置设置有一圈六边环形凸起42，螺母7卡于六边环形凸起42内，六边环形凸起42的深度等于螺母7的厚度。这样设计，达到了“连接孔位一设计为螺纹孔”的效果，又避免了在F形片4上开设螺纹孔。可以直接从外侧，将螺栓10穿过横梁2上的安装孔位二21、通孔三41，最后和螺母7连接（为了方便表示，图中的紧固件9、螺栓10、螺母7均未示出螺纹部分）。
另外，考虑到在螺栓10和螺母7配合的过程中，有可能将螺母7顶出六边环形凸起42，特别是上方F形片4的水平片上的螺母7。因此，在两个F形片4之间还设置有矩形框状的限位挡块8。如图5和9所示，限位挡块8的四个侧面分别和同侧的六边环形凸起42贴合，且对应六边环形凸起42的位置还设置有通孔五81，通孔五81供螺栓10穿出。限位挡块8靠近竖直片二的端部和竖直片二贴合，限位挡块8上还设置有上下两个凸起条82。六边环形凸起42靠近竖直片二的边缘和竖直片二平行，凸起条82抵住六边环形凸起42的该边缘。通过限位挡块8，配合六边环形凸起42，完全固定螺母7。
另外，如图5、图6和图7所示，F形片4由L形片一5、L形片二6叠加组成。当L形片一5、L形片二6一起连接到直角片3和钢柱1上后，就组成了F形片4。L形片一5处于外侧，其竖直部分一51即为竖直片一，L形片二6处于内侧，其竖直部分二61即为竖直片二。对于L形片一5的水平部分一52，两侧边缘设置有朝向其竖直部分一51的弯折部分一53，对于L形片二6的水平部分二62，两侧边缘设置有朝向其竖直部分二61的弯折片部分二。弯折部分一53、弯折部分二63组成上述的弯折片。即上述的通孔三41设置于L形片一5的水平部分一52、弯折部分一53，上述的六边环形凸起42设置于L形片二6的水平部分二62、弯折部分二63。F形片4很难直接通过钣金加工获得，将其分解为L形片一5、L形片二6之后，对钢板切割出相应的外形，再通过钣金和冲压加工即可，在生产加工上更加方便。
另外，如图5所示，对于L形片二6，其弯折部分二63贴合自身的竖直部分二61。如图3和图4所示，当两个F形片4呈上下镜像对称设置于两个直角片3上后，L形片一5的弯折部分一53也贴合L形片二6的竖直部分二61，同时上侧的弯折部分一53、弯折部分二63还抵住下侧的弯折部分一53、弯折部分二63。这样，提高L形片一5、L形片二6的抗形变能力。
一种钢柱连接结构的安装方法，包括如下步骤：
S1、根据实际情况，确定钢柱1上需要连接的横梁2的数量，横梁2的数量至少1个，最多4个，确定每个横梁2对应钢柱1的侧面，将钢柱1上需要连接横梁2的侧面标记为连接侧面；
S2、根据S1中连接侧面的位置，选出对应的直角片3和F形片4，直角片3数量至少2个，最多4个，对于任意一个连接侧面，需要对应两个直角片3，对于任意一个连接侧面，还需要两个F形片4；
S3、对于任意一个连接侧面，通过紧固件9，配合通孔一511、通孔二611、腰形通槽311、安装孔位一11，先将两个直角片3、下侧的F形片4安装到钢柱1；
S4、将合适数量的螺母7卡入到S3中安装到钢柱1的两个直角片3、下侧F形片4上的各个六边环形凸起42内，限位挡片先处于六边环形凸的前侧，如图10所示，调整高度，使下方的凸起条82高于下侧F形片4的水平片上的六边环形凸起42，同时，固定下侧F形片4的紧固件9在限位挡片内，后移限位挡片，使限位挡片靠近竖直片二的侧面抵住竖直片二，在下移限位挡片至抵住水片片，凸起条82也同时抵住六边环形凸起42；
S5、将合适数量的螺母7卡入S3中少安装的F形片4上的各个六边环形凸起42内，将该F形片4安装到钢柱1；
S6、将横梁2端部套入到对应连接侧面的两个F形片4中，横梁2端部的四个侧面均设置有安装孔位二21，螺栓10穿过安装孔位二21、对应的通孔三41，和对应的螺母7连接。

Claims (8)

1.一种钢柱连接结构，包括组合件，所述组合件用于连接口字形的钢柱(1)和口字形的横梁(2)，其特征在于，所述组合件包括若干直角片(3)、若干F形片(4)，所述直角片(3)用于配合钢柱(1)的四角处的位置，连接钢柱(1)和F形片(4)，直角片(3)包括垂直的、相同的两个安装片(31)，每个安装片(31)上均设置有上下对齐的两个腰形通槽(311)，且两个安装片(31)上的腰形通槽(311)成对称状态，所述F形片(4)用于连接钢柱(1)同侧的两个直角片(3)和横梁(2)，且钢柱(1)同侧的两个直角片(3)上设置上下两个镜像对称的F形片(4)，F形片(4)包括竖直片一、竖直片二、水平片，竖直片一和竖直片二之间的间距等于直角片(3)的厚度，竖直片一上设置有两个通孔一(511)，竖直片二上设置有和通孔一(511)对齐的两个通孔二(611)，水平片上设置有两处用于连接横梁(2)的连接孔位。
2.根据权利要求1所述的一种钢柱连接结构，其特征在于，所述F形片(4)的水平片的两侧均弯折有朝向竖直片一和竖直片二的弯折片，每个所述弯折片上也设置有一处用于连接横梁(2)的连接孔位。
3.根据权利要求2所述的一种钢柱连接结构，其特征在于，所述连接孔位为螺母(7)，水平片、弯折片的外侧面均设置有通孔三(41)，内侧面对应通孔三(41)的位置设置有一圈六边环形凸起(42)，螺母(7)卡于六边环形凸起(42)内。
4.根据权利要求3所述的一种钢柱连接结构，其特征在于，在两个F形片(4)之间还设置有矩形框状的限位挡块(8)，所述限位挡块(8)的四个侧面分别和同侧的六边环形凸起(42)贴合，且对应六边环形凸起(42)的位置还设置有通孔五(81)，限位挡块(8)靠近竖直片二的端部和竖直片二贴合，限位挡块(8)上还设置有上下两个凸起条(82)，六边环形凸起(42)靠近竖直片二的边缘和竖直片二平行，凸起条(82)抵住六边环形凸起(42)的该边缘。
5.根据权利要求3所述的一种钢柱连接结构，其特征在于，所述F形片(4)由L形片一(5)、L形片二(6)叠加组成，L形片一(5)处于外侧，其竖直部分一(51)为所述竖直片一，L形片二(6)处于内侧，其竖直部分二(61)为所述竖直片二，对于L形片一(5)的水平部分一(52)，两侧边缘设置有朝向其竖直部分一(51)的弯折部分一(53)，对于L形片二(6)的水平部分二(62)，两侧边缘设置有朝向其竖直部分二(61)的弯折片部分二，弯折部分一(53)、弯折部分二(63)组成所述弯折片，所述通孔三(41)设置于L形片一(5)的水平部分一(52)、弯折部分一(53)，所述六边环形凸起(42)设置于L形片二(6)的水平部分二(62)、弯折部分二(63)。
6.根据权利要求5所述的一种钢柱连接结构，其特征在于，对于L形片二(6)，其弯折部分二(63)贴合自身的竖直部分二(61)。
7.根据权利要求5所述的一种钢柱连接结构，其特征在于，当两个F形片(4)呈上下镜像对称设置于两个直角片(3)上后，L形片一(5)的弯折部分一(53)也贴合L形片二(6)的竖直部分二(61)，同时上侧的弯折部分一(53)、弯折部分二(63)还抵住下侧的弯折部分一(53)、弯折部分二(63)。
8.一种基于权利要求5所述的钢柱连接结构的安装方法，其特征在于，包括：S1、根据实际情况，确定钢柱(1)上需要连接的横梁(2)的数量，横梁(2)的数量至少1个，最多4个，确定每个横梁(2)对应钢柱(1)的侧面，将钢柱(1)上需要连接横梁(2)的侧面标记为连接侧面；
S2、根据S1中连接侧面的位置，选出对应的直角片(3)和F形片(4)，直角片(3)数量至少2个，最多4个，对于任意一个连接侧面，需要对应两个直角片(3)，对于任意一个连接侧面，还需要两个F形片(4)；
S3、对于任意一个连接侧面，通过紧固件(9)，配合通孔一(511)、通孔二(611)、腰形通槽(311)、安装孔位一(11)，先将两个直角片(3)、下侧的F形片(4)安装到钢柱(1)；
S4、将合适数量的螺母(7)卡入到S3中安装到钢柱(1)的两个直角片(3)、下侧F形片(4)上的各个六边环形凸起(42)内，限位挡片先处于六边环形凸的前侧，调整高度，使下方的凸起条(82)高于下侧F形片(4)的水平片上的六边环形凸起(42)，同时，固定下侧F形片(4)的紧固件(9)在限位挡片内，后移限位挡片，使限位挡片靠近竖直片二的侧面抵住竖直片二，在下移限位挡片至抵住水片片，凸起条(82)也同时抵住六边环形凸起(42)；
S5、将合适数量的螺母(7)卡入S3中少安装的F形片(4)上的各个六边环形凸起(42)内，将该F形片(4)安装到钢柱(1)；
S6、将横梁(2)端部套入到对应连接侧面的两个F形片(4)中，横梁(2)端部的四个侧面均设置有安装孔位二(21)，螺栓(10)穿过安装孔位二(21)、对应的通孔三(41)，和对应的螺母(7)连接。
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