CN114775786A - 一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构及制作方法，连接结构由梁柱节点连接件和梁柱模块单元构成，所述梁柱节点连接件包括承载板，所述承载板连接横截面为十字形的定位钢板，并设置有柱形钢构件，所述定位钢板连接有T型限位钢板；所述梁柱模块单元由框架柱和框架梁构成，所述框架柱为方管钢结构件，其端部居中开设槽口，所述框架梁为H型钢，其翼缘上开设有与所述柱形钢构件相匹配孔洞；所述框架柱的槽口套装在所述限位钢板上，所述框架梁的孔洞套装于所述柱形钢构件，实现一个梁柱连接节点连接八个模块单元，即“八柱十六梁”的梁柱连接结构。本发明具有组装速率高、绿色环保的优点，经截取还可适应多种形式的模块组装，适用性强。

Description

一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构
技术领域
本发明涉及模块化钢结构建筑领域，具体涉及一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构。
背景技术
现如今民用建筑多采用现浇钢筋混凝土建筑,这种结构形式自重大、现场施工周期长、人力成本高，且给周边环境带来污染、噪声等问题,建筑工业化是我国建筑业发展的必然选择。模块化建筑是建筑工业化发展的高级阶段，将传统房屋以房间为单元进行划分，模块单元在工厂预制完成，完成后运输至现场进行连接，组成完整的建筑。模块化建筑具备绿色环保、施工高效的优势，是一种新兴的、发展潜力巨大的建筑模式。
目前模块化建筑根据连接模块数量分类，可分为2模块节点，4模块节点，6模块节点，8模块节点，特珠情况下，还有2模块节点，5模块节点以及7模块节点。模块间节点以多柱多梁的方式构建，一般包括2模块角柱的两柱四梁、4模块边柱的“四柱八梁”、8模块中柱的“八柱十六梁”。构件层面装配节点指在工厂生产好各个构件，在现杨进行装配，通用于构件不耐颠簸而路况较差的情况。结构层面装配节点指在工厂内完成结构体系的装配(包括梁柱，墙板或承重墙体)，在观场完成围护体系等结构模块的装配，适用于大型、高层建筑和6、8模块节点的连接。
节点的设计是模块化建筑建设的关键环节，现有模块化钢结构节点由于缺乏施工空间，难以应用于中柱节点，只能采用模块平行布置的设计方案，极大地影响了模块化钢结构设计过程的平面布置灵活性，因此有必要提出一种能够应用于中柱节点的节点形式。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种应用于模块化钢结构建筑的中柱节点，能够实现“八柱十六梁”连接，加强模块化钢结构设计过程的平面布置灵活性。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，由梁柱节点连接件和梁柱模块单元构成，所述梁柱节点连接件包括承载板，所述承载板上下平面上镜像竖直连接有横截面为十字形的定位钢板，所述定位钢板拼排相向的两块钢板靠近所述承载板的一端均分别连接有T型限位钢板，每块所述定位钢板两侧的承载板上均分别设置有柱形钢构件；所述梁柱模块单元由框架柱和框架梁构成，所述框架柱为方管钢结构件，其一端或两端端部的一条边居中开设有一槽口，所述框架梁为H型钢，所述框架梁端面分别与所述框架柱开设有槽口相对立的一面和相邻的一面相连接，所述框架梁与所述柱形钢构件相对应的翼缘上开设有与所述柱形钢构件相匹配孔洞；所述梁柱模块单元的框架柱的槽口套装在所述梁柱连接节点的限位钢板上，所述框架梁的孔洞套装在所述梁柱连接节点的柱形钢构件上，实现一个梁柱节点连接件连接八个梁柱模块单元，即“八柱十六梁”的梁柱连接结构。
本发明的梁柱节点连接件具有组装速率高、绿色环保、适用性强等特点，不仅可实现八个梁柱模块单元中柱的连接，若将本发明的梁柱节点连接件沿对称轴截取一半，即适用于四个梁柱模块单元边柱的“四柱八梁”的连接，沿对称轴截取四分之一，即适用于两个梁柱模块单元角柱的“两柱四梁”的连接，可以通过合理截取完成八个梁柱模块单元及以下数量的任意模块之间的连接。
进一步优选方案，所述的承载板为方形钢板，其四个角均截去一方形缺口，所述方形缺口优选为正方形缺口。
进一步优选方案，所述的柱形钢构件为圆柱形钢柱。优选为上端设有圆台的圆柱形钢柱。
进一步优选方案，所述的连接为焊接连接。
进一步优选方案，所述的T型限位钢板，由一块长钢板和一块短钢板组成，所述短钢板垂直位于长钢板的中线固定连接，其板厚和长度与所述框架柱开设有的槽口宽度和长度相匹配。
进一步优选方案，所述的承载板的尺寸大于框架柱和框架梁拼接尺寸，便于提高节点连接处的承载力。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是:
本发明克服了现有技术中的不足，提供一种应用于模块化钢结构建筑的“八柱十六梁”连接节点，能够实现中柱连接，加强模块化钢结构设计过程的平面布置灵活性。梁柱模块单元组装时通过榫接进行，组装速率高，同时也避免了现场作业，具有绿色环保的优点。此外，本发明的适用性广，通过将本发明设计的节点沿对称轴和对称中心进行合理截取，可完成八个梁柱模块单元及以下数量的任意模块之间的连接，适应多种形式的模块拼装。
附图说明
图1是实施例1中八个梁柱模块单元的堆叠示意图。
图2是实施例1所涉及的模块化钢结构建筑的梁柱连接结构分解示意图。
图3(a)是实施例1所涉及的梁柱节点连接件结构示意图。
图3(b)是图3(a)的主视图。
图3(c)是图3(a)的俯视图。
图4(a)是实施例1所涉及的模块单元(上)的梁柱构造示意图。
图4(b)是实施例1所涉及的模块单元(下)的梁柱构造示意图。
图5(a)、(b)分别是实施例1所涉及的左部梁柱模块单元和右部梁柱模块单元半组装示意图。
图6是实施例1所涉及的8柱16梁的梁柱连接结构效果图。
图7是实施例2中4个模块单元的堆叠示意图。
图8(a)是实施例2所涉及的梁柱节点连接件结构示意图。
图8(b)是图3(a)的主视图。
图8(c)是图3(a)的俯视图。
图9(a)、(b)分别是实施例1所涉及的4柱8梁的底部节点、顶部节点连接效果图。
图10是实施例3中4个模块单元的堆叠示意图。
图11(a)是实施例3所涉及的梁柱节点连接件结构示意图。
图11(b)是图11(a)的主视图。
图11(c)是图11(a)的俯视图。
图12是实施例3所涉及的4柱8梁的梁柱连接结构效果图。
图13是实施例4中2个模块单元的堆叠示意图。
图14(a)是实施例4所涉及的梁柱节点连接件结构示意图。
图14(b)是图14(a)的主视图。
图14(c)是图14(a)的俯视图。
图15是实施例5中2个模块单元的堆叠示意图。
图16(a)是实施例5所涉及的梁柱节点连接件结构示意图。
图16(b)是图16(a)的主视图。
图16(c)是图16(a)的俯视图。
图中，1-定位钢板，2-限位钢板，3-承载板，4-柱形钢构件，5-框架柱，6-框架梁，7-槽口，8-孔洞。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例以8柱16梁的连接情况为例进行说明，如图1所示，模块单元建筑由8个紧密设置的模块单元，8个模块单元设有前后两组，每组设有4个模块，两两一排呈上下两层分布，中柱节点包括8根框架柱5和16根框架梁6。
基于上述8柱16梁的连接情况，本发明的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，由梁柱节点连接件和梁柱模块单元构成。具体实施方法如下：
图3所示为本发明的梁柱节点连接件的构造示意图，选用一块正方形钢板，将其四个角均截去一正方形缺口，制成承载板3；将2块完全相同的横截面为十字形的钢板作为定位钢板1，拼排在承载板3中心位置上下两侧并居中焊接；浇筑8个形状、大小完全相同的T型钢板作为限位钢板2，T型限位钢板2外观由一块长钢板和一块短钢板组成，短钢板垂直位于长钢板的中点，长板焊接固定于承载板3，短板焊接固定于定位钢板1，8个T型限位钢板2整体呈镜像布置；浇筑16个形状、大小完全相同的柱形钢构件4，柱形钢构件4为上端设有圆台的圆柱形钢柱，对称焊接固定在承载板3的上下两侧；
图4所示为本发明的梁柱模块单元的构造示意图，选用方管钢结构件作为框架柱5，选用H型钢作为框架梁6，在框架柱5的端部居中开设一槽口7，槽口7的宽度与T型限位钢板2的短板厚度一致，槽口的长度等于T型钢板的高度；在框架梁6与柱形钢构件4相对应的翼缘上开设孔洞8，孔洞8的尺寸与所述柱形钢构件4相匹配；框架柱5与框架梁6在工厂进行预制并组装，框架梁6端面分别与框架柱5开设有槽口7相对立的一面和相邻的一面相连接，形成梁柱模块单元；
图2、5、6所示为梁柱连接结构的组装，安装时，先吊装四个下层相邻模块单元置于地面，如图7所示，两个模块单元之间预留一定宽度缝隙，缝隙宽度等于节点连接件的定位钢板1的厚度，之后将梁柱节点连接件插入，插入过程中，节点连接件的定位钢板1沿缝隙竖直下落，T型限位钢板2的短板7顺势卡入框架柱5的槽口7，柱形钢构件4套装在框架梁6上的孔洞8中，梁柱节点连接件与下层模块单元的组装完成。再对上层梁柱模块单元逐一进行吊装，吊装过程中，先将一个上层梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的定位钢板1竖直下落，框架柱5的槽口7顺势卡入梁柱节点连接件的T型限位钢板2的短板，长板贴合框架柱5的内壁，继续沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落，上层梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落过程中，框架梁6上的孔洞8套装在梁柱节点连接件的柱形钢构件4上进行搭接，一个上层梁柱模块单元的装配完成。之后按照同样的方式依次吊装另外3个上层梁柱模块单元进行装配，节点安装完成。
实施例2
实施例2为本发明的另外一种使用情况，如图7所示，4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况1，即具有4个紧密设置的梁柱模块单元，4个梁柱模块单元设有前后两组，每组设有2个梁柱模块单元，单层“田”字形分布，节点处包含4根框架柱5和8根框架梁6。即本实施例的4柱8梁的连接结构为8柱16梁的梁柱模块单元的1/2的连接结构。
本实施例的原理与实例1相似，但本实施例与实施例1的区别在于，梁柱节点连接件由1个十字形的定位钢板1，4个限位钢板2，1个承载板3，8个柱形钢构件4构成。本实施例中的梁柱节点连接件对于4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况，以梁柱节点连接件的水平对称面为界，截取实施例1中梁柱节点连接件1/2的结构，形成4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况1的连接节点，其余多余的连接部件进行切除，结果如图8所示，进而能够良好适用于4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况。
而4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况1的连接节点也可按照以下方式进行安装连接：
(a)若为底部节点，则将梁柱模块单元逐一进行吊装，吊装过程中，先将一个梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的定位钢板1竖直下落，框架柱5的槽口7顺势卡入梁柱节点连接件的T型限位钢板2的短板，长板贴合框架柱5的内壁，继续沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落，梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落过程中，框架梁6上的孔洞8套装在梁柱节点连接件的柱形钢构件4上进行搭接，一个梁柱模块单元的装配完成。之后按照同样的方式依次吊装另外3个梁柱模块单元进行装配，节点安装完成。如图9(a)所示。
(b)若为顶部节点，安装时，吊装四个相邻模块单元置于地面，如图7所示，两个模块单元之间预留一定宽度缝隙，缝隙宽度等于梁柱节点连接件的定位钢板1的厚度，之后将梁柱节点连接件插入，插入过程中，梁柱节点连接件的定位钢板1沿缝隙竖直下落，T型限位钢板2的短板7顺势卡入框架柱5的槽口7，柱形钢构件4套装在框架梁6上的孔洞8中，梁柱节点连接件与梁柱模块单元的组装完成，如图9(b)所示。
实施例3
实施例3为本发明的另外一种使用情况，如图10所示，4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况2，即具有4个紧密设置的梁柱模块单元，4个梁柱模块单元设有前后两组，每组设有2个梁柱模块单元，每2个梁柱模块单元呈上下层分布，节点处包含4根框架柱5和8根框架梁6。即本实施例的4柱8梁的连接结构为8柱16梁的梁柱模块单元的1/2的连接结构。
本实施例的原理与实例1相似，但本实施例与实施例1的区别在于，梁柱节点连接件由2个T型定位钢板1，4个T型限位钢板2，1个承载板3，8个柱形钢构件4构成。本实施例中的梁柱节点连接件对于4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况2，以梁柱节点连接件的竖直对称面为界，截取实施例1中梁柱节点连接件1/2的结构，形成4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况2的连接节点，其余多余的连接部件进行切除，结果如图11所示，进而能够良好适用于4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况。
而4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况2的连接节点也可按照以下方式进行安装连接：先吊装两个下层相邻模块单元置于地面，如图13所示，两个模块单元之间预留一定宽度缝隙，缝隙宽度等于梁柱节点连接件的定位钢板1的厚度，之后将梁柱节点连接件插入，插入过程中，梁柱节点连接件的定位钢板1沿缝隙竖直下落，T型限位钢板2的短板7顺势卡入框架柱5的槽口7，柱形钢构件4套装在框架梁6上的孔洞8中，梁柱节点连接件与下层模块单元的组装完成。再对上层梁柱模块单元逐一进行吊装，吊装过程中，先将一个上层梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的定位钢板1竖直下落，框架柱5的槽口7顺势卡入梁柱节点连接件的T型限位钢板2的短板，长板贴合框架柱5的内壁，继续沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落，上层梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落过程中，框架梁6上的孔洞8套装在梁柱节点连接件的柱形钢构件4上进行搭接，一个上层梁柱模块单元的装配完成。之后按照同样的方式吊装另一个上层梁柱模块单元进行装配，节点安装完成，如图12所示。
实施例4
实施例4为本发明的另外一种使用情况，如图13所示，2柱4梁的集装箱模块的连接情况1，即具有2个紧密设置的梁柱模块单元，2个梁柱模块单元可以为左、右连接或前、后连接，节点处包含2根框架柱5和4根框架梁6。即本实施例的2柱4梁的连接结构为8柱16梁的梁柱模块单元的1/4的连接结构，同时也为4柱8梁的梁柱模块单元的1/2的连接结构。
本实施例的原理与实施例1相似，但本实施例与实施例1的区别在于，梁柱节点连接件由1个T型定位钢板1，2个T型限位钢板2，1个承载板3，4个柱形钢构件4构成。本实施例中的梁柱节点连接件对于2柱4梁的梁柱模块单元的连接情况，以梁柱节点连接件的竖直对称面为界，截取实施例2中梁柱节点连接件1/2的结构，形成2柱4梁的梁柱模块单元的连接情况1的连接节点，其余多余的连接部件进行切除，结果如图14所示，进而能够良好适用于2柱4梁的梁柱模块单元的连接情况1。
而2柱4梁的梁柱模块单元的连接情况1的连接节点也可按照以下方式进行安装连接：
(a)若为底部节点，则将梁柱模块单元逐一进行吊装，吊装过程中，先将一个梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的定位钢板1竖直下落，框架柱5的槽口7顺势卡入梁柱节点连接件的T型限位钢板2的短板，长板贴合框架柱5的内壁，继续沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落，梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落过程中，框架梁6上的孔洞8套装在梁柱节点连接件的柱形钢构件4上进行搭接，一个梁柱模块单元的装配完成。之后按照同样的方式依次吊装另外3个梁柱模块单元进行装配，节点安装完成。按照同样的方式依次吊装另一个梁柱模块单元进行装配，节点安装完成。
(b)若为顶部节点，安装时，吊装两个相邻模块单元置于地面，如图13所示，两个模块单元之间预留一定宽度缝隙，缝隙宽度等于梁柱节点连接件的定位钢板1的厚度，之后将梁柱节点连接件插入，插入过程中，梁柱节点连接件的定位钢板1沿缝隙竖直下落，T型限位钢板2的短板7顺势卡入框架柱5的槽口7，柱形钢构件4套装在框架梁6上的孔洞8中，梁柱节点连接件与下部模块单元的组装完成。
实施例5
实施例5为本发明的另外一种使用情况，如图15所示，2柱4梁的梁柱模块单元的连接情况2，即具有4个紧密设置的梁柱模块单元，2个梁柱模块单元上、下连接，节点处包含2根框架柱5和4根框架梁6。即本实施例的2柱4梁的连接结构为8柱16梁的梁柱模块单元的1/4的连接结构，同时也为4柱8梁的梁柱模块单元的1/2的连接结构。
本实施例的原理与实例1相似，但本实施例与实施例1的区别在于，梁柱节点连接件由2个L型定位钢板1，2个T型限位钢板2，1个承载板3，4个柱形钢构件4构成。本实施例中的梁柱节点连接件对于2柱4梁的梁柱模块单元的连接情况2，以梁柱节点连接件的竖直对称面为界，截取实施例3中梁柱节点连接件1/2的结构，形成4柱8梁的梁柱模块单元的连接情况2的连接节点，其余多余的连接部件进行切除，结果如图16所示，进而能够良好适用于2柱4梁的梁柱模块单元的连接情况2。
而2柱4梁的梁柱模块单元的连接情况2的连接节点也可按照以下方式进行安装连接：先吊装一个下层相邻模块单元置于地面，之后将梁柱节点连接件插入，插入过程中，梁柱节点连接件的定位钢板1沿框架柱5的直角边竖直下落，T型限位钢板2的短板7顺势卡入框架柱5的槽口7，柱形钢构件4套装在框架梁6上的孔洞8中，梁柱节点连接件与下部模块单元的组装完成。再对上层梁柱模块单元进行吊装，吊装过程中，将上层梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的定位钢板1竖直下落，框架柱5的槽口7顺势卡入梁柱节点连接件的T型限位钢板2的短板，长板贴合框架柱5的内壁，继续沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落，上层梁柱模块单元沿梁柱节点连接件的十字定位钢板1竖直下落过程中，框架梁6上的孔洞8套装在梁柱节点连接件的柱形钢构件4上进行搭接，节点安装完成。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，由梁柱节点连接件和梁柱模块单元构成，所述梁柱节点连接件包括承载板(3)，所述承载板(3)上下平面上镜像竖直连接有横截面为十字形的定位钢板(1)，所述定位钢板(1)拼排相向的两块钢板靠近所述承载板(3)的一端均分别连接有T型限位钢板(2)，每块所述定位钢板(1)两侧的承载板(3)上均分别设置有柱形钢构件(4)；所述梁柱模块单元由框架柱(5)和框架梁(6)构成，所述框架柱(5)为方管钢结构件，其一端或两端端部的一条边居中开设有一槽口(7)，所述框架梁(6)为H型钢，所述框架梁(6)端面分别与所述框架柱(5)开设有槽口(7)相对应的一面和相邻的一面相连接，所述框架梁(6)与所述柱形钢构件(4)相对应的翼缘上开设有与所述柱形钢构件(4)相匹配孔洞(8)；所述梁柱模块单元的框架柱(5)的槽口(7)套装在所述梁柱连接节点的限位钢板(2)上，所述框架梁(6)的孔洞(8)套装在所述梁柱连接节点的柱形钢构件(4)上，实现一个梁柱连接节点连接八个梁柱模块单元，即“八柱十六梁”的梁柱连接结构。
2.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，所述的梁柱节点连接件沿对称轴截取一半，用于四个梁柱模块单元边柱的“四柱八梁”的连接；沿对称轴截取四分之一，用于二个梁柱模块单元角柱的“两柱四梁”的连接；通过合理截取用于八个梁柱模块单元及以下数量的任意梁柱模块单元之间的连接。
3.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，所述的承载板(3)为方形钢板，其四个角均截去一方形缺口。
4.根据权利要求3所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，所述的承载板(3)为正方形钢板，其四个角均截去一正方形缺口。
5.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，所述的柱形钢构件(4)为圆柱形钢柱。
6.根据权利要求5所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，所述的柱形钢构件(4)为上端设有圆台的圆柱形钢柱。
7.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，所述的连接为焊接连接。
8.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，所述的T型限位钢板(2)，由一块长钢板和一块短钢板组成，所述短钢板垂直位于长钢板的中线固定连接，其板厚和高度与所述框架柱开设有的槽口的宽度和长度相匹配。
9.根据权利要求1所述的一种模块化钢结构建筑的梁柱连接结构，其特征在于，所述的承载板(3)的尺寸大于所述框架柱和框架梁的拼接尺寸。
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