CN217896781U - 一种模块化钢管混凝土柱连接结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及装配式建筑领域，涉及一种模块化钢管混凝土柱连接结构，包括模块柱、连接横向相邻模块柱的抗剪连接件以及连接纵向相邻模块柱和抗剪连接件的连接组件，模块柱为钢管混凝土模块柱，抗剪连接件包括抗剪件和连接板，抗剪件固定于连接板的中间，连接板与相邻模块柱接触。通过连接组件和抗剪连接件将模块柱以模块化的方式连接在一起，从而构成建筑的框架，模块化提高了建筑施工的效率，钢管混凝土柱提高了模块化结构的承重性能。在模块柱相连接的位置应力集中更显著，从而导致模块柱间的剪切力强，在纵向相邻所述模块柱之间设置抗剪连接件，通过抗剪连接件抵抗剪切力，提高钢管混凝土柱的承载能力。

Description

一种模块化钢管混凝土柱连接结构

技术领域

本申请涉及装配式建筑领域，尤其是涉及一种模块化钢管混凝土柱连接结构。

背景技术

模块化建筑是一种新兴的建筑结构体系，用工业化的生产方式来建造建筑，该体系是以每个房间作为一个模块单元，均在工厂中进行预制生产。将模块单元运输至施工现场，通过可靠的连接方式对各个模块单元进行组装，从而形成建筑整体。

现有的模块化建筑中，存在模块之间的连接不稳定问题，进而出现建筑整体的承重性、抗倾倒性及抗剪性能力较差的现象。

发明内容

为了改善钢管混凝土模块柱连接结构的抗剪性，提高模块间连接的稳定性，亟需要一种能可靠连接、抗剪性强的钢管混凝土柱连接结构，提高模块化建筑的整体性能。

本申请提供的一种模块化钢管混凝土柱连接结构采用如下的技术方案：

一种模块化钢管混凝土柱连接结构，包括模块柱、连接相邻所述模块柱的抗剪连接件以及连接相邻所述模块柱和抗剪连接件的连接组件，所述抗剪连接件包括连接板及设置于所述连接板上的抗剪件，所述连接板抵接于相邻所述模块柱之间。

通过采用上述技术方案，模块柱为钢管混凝土柱的基本结构，由于钢管混凝土模块柱相连接的位置存在应力集中的现象，从而导致模块柱间的剪切力强，在纵向相邻所述模块柱之间设置抗剪连接件，抗剪连接件用于抵抗钢管混凝土柱内因水平荷载而产生的剪力，通过抗剪连接件抵抗剪切力，提高钢管混凝土柱的承载能力。连接组件将多根模块柱和多个抗剪连接件在竖直方向上进行连接，抗剪连接件和连接组件将模块柱以模块化的方式连接在一起，从而构成建筑的基础框架，进一步提高了模块化结构建筑的承重性能。

在其中一个实施例中，所述模块柱包括外支撑管以及穿设于所述外支撑管内的内支撑管，所述外支撑管及所述内支撑管之间形成浇筑腔。

通过采用上述技术方案，模块柱为钢管混凝土柱的主要支撑结构，模块柱由外支撑管以及内支撑管形成封闭的浇筑腔，其内浇筑混凝土，以形成具有足够强度的整体结构。建筑施工时将模块柱通过抗剪连接件和连接组件固定在一起，即可完成整个建筑框架的搭建。

在其中一个实施例中，所述外支撑管的端面和所述内支撑管的端面之间设置有孔径扩大器，所述孔径扩大器的形状及规格被构造为与所述抗剪件相适配。

通过采用上述技术方案，在外支撑管和内支撑管的端面之间设置孔径扩大器，便于建筑模块间的抗剪连接件进行装配并提高连接的稳定性。

在其中一个实施例中，所述抗剪连接件为多个，多个所述抗剪连接件沿所述模块柱轴向方向设置。

通过采用上述技术方案，模块柱连接后，钢管混凝土模块柱的各个连接部均存在剪切力，将多个抗剪连接件沿轴向方向设置于模块柱上，能够抵抗模块柱上各处产生的剪切力，从整体上减小了对模块柱的影响，提高建筑整体的稳定性。

在其中一个实施例中，至少一个所述抗剪连接件设置于所述模块柱的端面。

通过采用上述技术方案，由于模块柱的端面会与建筑顶面和/或底面连接，仍然会支撑其他的建筑结构，所以在模块柱端面上设置抗剪连接件能够减小模块柱与其他建筑连接所产生的剪切力，进而起到保护模块柱的作用。

在其中一个实施例中，所述抗剪件穿设于相邻所述模块柱之间且所述抗剪件为刚性材料制成。

通过采用上述技术方案，抗剪件设置于相邻模块柱之间能够使抗剪件承接相邻模块柱之间产生的剪切力，抗剪件为刚性材料制成能够抵御剪切力而不产生较大形变被破坏。

在其中一个实施例中，所述抗剪件的径向尺寸沿朝向所述模块柱的方向逐渐减小。

通过采用上述技术方案，将抗剪件的径向尺寸设置为沿朝向模块柱的方向逐渐减小，即靠近模块柱连接处的径向尺寸大于远离模块柱连接处的径向尺寸，能够根据抗剪件上各处所承受的载荷设置尺寸，使得抗剪件在满足抵抗剪切力的同时，降低剪切件材料成本，同时也方便剪切件的装配。

在其中一个实施例中，所述连接组件包括与相邻所述内支撑管内径相配合的连接杆，所述连接杆贯穿所述抗剪连接件设置。

通过采用上述技术方案，连接杆穿设于模块柱及抗剪连接件之间，将相邻的模块柱以及抗剪连接件从内部串联，进一步提高了模块柱与抗剪连接件之间的连接稳定性以及提高了抗剪连接件抵抗剪切力的性能。

在其中一个实施例中，所述连接组件包括多根所述连接杆，多根所述连接杆分别连接不同所述抗剪连接件，相邻所述连接杆之间还设置有套筒，所述套筒套设于相邻的所述连接杆的相邻两端上。

通过采用上述技术方案，设置套筒连接相邻的连接杆，使得相邻的模块柱之间的贴合更为紧密，进一步提高了相邻模块柱之间的连接稳定性，并且从整体上提高模块化钢管混凝土柱连接结构的稳定性。

在其中一个实施例中，所述连接板上设置有多个抗剪件，每个抗剪件对应单独的模块柱设置。

通过采用上述技术方案，连接板上设置有多个抗剪件，且每个抗剪件对应单独的模块柱设置，使得多组模块柱在连接板的水平方向上连接，在另一个方向上对模块柱进行限位，进一步提高模块化钢管混凝土柱连接结构的整体稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.模块柱为钢管混凝土柱的基本结构，由于钢管混凝土模块柱相连接的位置存在应力集中的现象，从而导致模块柱间的剪切力强，在纵向相邻所述模块柱之间设置抗剪连接件，抗剪连接件用于抵抗钢管混凝土柱内因水平荷载而产生的剪力，通过抗剪连接件抵抗剪切力，提高钢管混凝土柱的承载能力。连接组件将多根模块柱和多个抗剪连接件在竖直方向上进行连接，抗剪连接件和连接组件将模块柱以模块化的方式连接在一起，从而构成建筑的基础框架，进一步提高了模块化结构建筑的承重性能。

2.模块柱连接后，钢管混凝土模块柱的各个连接部均存在剪切力，将多个抗剪连接件沿轴向方向设置于模块柱上，能够抵抗模块柱上各处产生的剪切力，从整体上减小了对模块柱的影响，提高建筑整体的稳定性。

3.连接板上设置有多个抗剪件，且每个抗剪件对应单独的模块柱设置，使得多组模块柱在连接板的水平方向上连接，在另一个方向上对模块柱进行限位，进一步提高模块化钢管混凝土柱连接结构的整体稳定性。

附图说明

图1示出了本申请一实施例的模块化钢管混凝土柱连接结构的整体剖视图。

图2示出了本申请一实施例的模块柱的剖视图。

图3示出了图1中A处的局部放大示意图。

图4示出了图1中B处的局部放大示意图。

图5示出了图1中C处的局部放大示意图。

附图标记说明：1、模块柱；2、抗剪连接件；3、连接组件；11、外支撑管；12、内支撑管；13、柱端板；131、端板通孔；14、孔径扩大器；21、底抗剪连接件；211、底抗剪件；2111、底抗剪件通孔；212、底连接板；2121、底连接板通孔；22、中抗剪连接件；221、中抗剪件；2211、中抗剪件通孔；222、中连接板；2221、中连接板通孔；23、顶抗剪连接件；231、顶抗剪件；2311、顶抗剪件通孔；232、顶连接板；2321、顶连接板通孔；31、底连接杆；32、中连接杆；33、顶连接杆；34、套筒；35、固定螺母。

具体实施方式

本申请实施例公开了一种模块化钢管混凝土柱连接结构。请参阅图1，图1示出了本申请一实施例的模块化钢管混凝土柱连接结构的整体剖视图。模块化钢管混凝土柱连接结构包括模块柱1、连接相邻模块柱1的抗剪连接件2以及连接相邻模块柱1和抗剪连接件2的连接组件3。其中，抗剪连接件2用于抵抗相邻模块柱1之间产生的剪切力，连接组件3用于将相邻的模块柱1和抗剪连接件2连接为一个整体，从而提高建筑结构的整体抗倾倒性及承重性能。

请参阅图2，图2示出了本申请一实施例的模块柱1的剖视图。模块柱1由外支撑管11以及内支撑管12组成支撑结构主体，以承担建筑模块的主要受力。具体地，模块柱1还包括设置于外支撑管11端面上的柱端板13，柱端板13、外支撑管11的内壁以及内支撑管12的外壁之间形成封闭的浇筑腔，浇筑腔内用于提供浇筑材料的浇筑空间，以使模块柱1形成一个整体结构，并进一步提高模块柱1的承重性能。具体到本实施例中，浇筑材料优选为混凝土浆料，以在保证模块柱1结构强度的同时，降低建筑材料成本。

在其他一些实施例中，模块柱1在外支撑管11的端面及内支撑管12的端面之间设置有孔径扩大器14。具体地，孔径扩大器14的形状及规格被构造为与抗剪连接件2相适配，以使模块柱1能够与抗剪连接件2进行对接。具体到本实施例中，孔径扩大器14被构造为漏斗状，孔径扩大器14径向尺寸较大的一端设置于外支撑管11的端面上，孔径扩大器14径向尺寸较小的一端则设置于内支撑管12的端面上，以方便抗剪连接件2插接于模块柱1中。

抗剪连接件2包括连接板及设置于连接板上的抗剪件。具体地，由于模块柱1的各个连接处均能够产生剪切力，为了提高模块柱1整体的抗剪切能力，模块柱1在沿其轴向方向设置有多个抗剪连接件2。进一步地，由于模块柱1的端面需要与地面或房顶等其他建筑模块进行连接，在连接处同样存在剪切力，因此在模块柱1的顶面和/或底面需要设置抗剪连接件2。

具体到实施例中，抗剪连接件2包括设置于模块柱1底面的底抗剪连接件21、连接纵向相邻模块柱1的中抗剪连接件22以及设置于模块柱1顶面的顶抗剪连接件23。

请参阅图3，图3示出了图1中A处的局部放大示意图，以展示中抗剪连接件22的详细结构。具体地，中抗剪连接件22分为中抗剪件221和中连接板222，中抗剪件221固定在中连接板222中间。中连接板222上开设有多个中连接板通孔2221，分别用于设置多个中抗剪件221，每个中抗剪件221对应于单独的模块柱1，多个横向设置的模块柱1通过中连接板222连接，以提高建筑结构整体的稳定性。

中抗剪件221设置于纵向两个相邻的模块柱1之间以使中抗剪件221能够承接相邻模块柱1之间产生的剪切力。中抗剪件221为刚性材料制成，以使中抗剪件221能够御剪切力而不产生较大形变被破坏。具体到实施例中，中抗剪件221优选为高强度不锈钢材料制成。

中抗剪件221的中心轴线方向开设有中抗剪件通孔2211，中抗剪件221上的通孔的直径与中连接板222上的通孔直径对应，且底抗剪连接件21及顶抗剪连接件23上设置有相应的通孔，以使连接组件3将中抗剪件221、底抗剪件211及顶抗剪件231连接。

连接组件3包括多根连接杆，连接杆穿设于模块柱1内并连接于相邻抗剪件的通孔。具体地，连接杆包括多根，分别用于连接不同的相邻抗剪连接件2。具体到本实施例中，连接杆包括顶连接杆33、中连接杆32以及底连接杆31，分别对应于顶抗剪连接件23、中抗剪连接件22以及底抗剪连接件21设置，从而实现以模块化的方式将模块柱1连接在一起，构成建筑的基础框架，提高建筑施工的效率。

中连接杆32与中抗剪连接件22插接配合，中连接杆32两端设置有套筒34，套筒34连接相邻的顶连接杆33及底连接杆31，从而提高中抗剪连接件22与上下两个相邻的模块柱1的连接性。进一步的，中连接杆32两端的套筒34拧紧，使上下两个相邻的模块柱1与中抗剪连接件22的贴合更紧密。

中连接杆32远离底连接板212的一端穿过中抗剪件通孔2211，并通过套筒34固定连接。中连接杆32用于对中抗剪件221进行进一步水平方向的限位，中抗剪件221在将纵向的模块柱1在水平方向连接起来的同时，也对模块柱1竖直方向上进行限位，提高了模块化钢管混凝土柱连接结构的抗剪性。

模块柱1套设在中抗剪连接件22上，模块柱1中的柱端板13为长方形板状结构，柱端板13中心开设有端板通孔131，端板通孔131与中抗剪件221插接配合，且柱端板13与中连接板222接触。具体到本实施例中，外支撑管11与柱端板13固定连接，外支撑管11为长方形筒状结构，且外支撑管11的两端由柱端板13封闭。模块柱1内设有孔径扩大器14，方便模块间的抗剪连接件2穿进模块柱1内部，同时，孔径扩大器14的口径由内钢管向下方钢管变大，为中抗剪连接件22提供容纳的腔室。孔径扩大器14为圆台状罩结构，其大口径一端的直径与端板通孔131的直径相等，且该端与柱端板13固定连接；其小口径一端的直径与内支撑管12的直径相等，且该端与内支撑管12的端部固定连接。内支撑管12为圆柱形筒结构，内支撑管12的一端与另一个孔径扩大器14的小口径端固定连接，该孔径扩大器14的大口径一端与外支撑管11的一端之间固定连接，外支撑管11和内支撑管12、柱端板13之间浇筑有混凝土，从而构成模块柱1的最基本结构。

请参阅图4，图4示出了图1中B处的局部放大示意图，以展示底抗剪连接件21的详细结构。底抗剪连接件21包括底抗剪件211和底连接板212，底抗剪件211固定在底连接板212上，底抗剪件211用于抵抗钢筋混凝土柱底部的剪切力，底抗剪件211的中心轴线方向开设有底抗剪件通孔2111，并正对底连接板212上的底连接板通孔2121，底抗剪件通孔2111直径略大于底连接板通孔2121。底连接杆31的一端与底连接板通孔2121螺纹连接，底连接杆31用于对底抗剪件211进一步进行水平方向的限位，由于钢管混凝土柱底部的应力较大，底连接杆31设置较短，以提高底连接杆31的刚性，进而提高了底抗剪连接件21位置的抗剪切性。

底抗剪连接件21与中抗剪连接件22基于相同原理进行构造，仅在位置上区别设置以及根据设置位置不同有相应的结构调整，故在此不作过多赘述。

请参阅图5，图5示出了图1中C处的局部放大示意图，以展示顶抗剪连接件23的详细结构。顶抗剪连接件23包括顶抗剪件231和顶连接板232，顶连接板232位于钢管混凝土柱的顶部的模块柱1的端面处，顶连接板232与连接杆插接配合，且顶连接杆33上螺纹连接有固定螺母35，固定螺母35将顶连接板232与模块柱1固定，抗剪连接件2将多组模块柱1在水平方向上连接在一起，提高建筑的整体性，进而提高建筑的抗倾倒性。

顶连接板232上固定连接有顶抗剪件231，由于模块柱1的顶部会与屋顶连接，仍然会产生剪切力，所以顶抗剪件231用于抵抗模块柱1与屋顶连接所产生的剪切力，进而起到保护模块柱1的作用。

本申请实施例一种模块化钢管混凝土柱连接结构的使用原理为：施工人员将底抗剪件211焊接在底连接板212上，形成底抗剪连接件21，将中抗剪件221焊接在中连接板222上，形成中抗剪连接件22，顶抗剪件231焊接在顶连接板232上，形成顶抗剪连接件23。将底抗剪连接件21固定在基础或首层钢结构上，再将底连接杆31一端插入底抗剪件通孔2111内，穿过底抗剪件通孔2111，通过螺纹连接固定在底连接板通孔2121上。在底连接杆31另一端拧上套筒34并拧紧，将模块柱1套设在底抗剪连接件21上，之后在模块柱1上放中抗剪连接件22，将中连接杆32一端插入并穿过中抗剪件通孔2211，通过螺纹连接固定在套筒34上，将中连接杆32另一端拧上另一套筒34并拧紧。在将中部的模块柱1以上述方式安装好后，达到所需建筑的高度时，将顶部的模块柱1再套设在中抗剪连接件22上，然后将顶抗剪连接件23放在远离基础/首层钢结构的一端，将顶连接杆33一端插入并穿过顶连接板通孔2121、顶抗剪件通孔2311、插入内钢管，通过螺纹连接固定在套筒34上，顶连接杆33另一端通过固定螺母35拧紧，从而完成整个建筑框架的安装。本申请以模块柱1为基础，以模块化的方式提高了建筑施工的效率，同时，使用抗剪件抵抗模块柱1之间连接产生的剪切力，施工方便快捷，抗剪性优良。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，包括：模块柱(1)、连接相邻所述模块柱(1)的抗剪连接件(2)以及连接相邻所述模块柱(1)和抗剪连接件(2)的连接组件(3)，所述抗剪连接件(2)包括连接板及设置于所述连接板上的抗剪件，所述连接板抵接于相邻所述模块柱(1)之间。

2.根据权利要求1所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于：所述模块柱(1)包括外支撑管(11)以及穿设于所述外支撑管(11)内的内支撑管(12)，所述外支撑管(11)及所述内支撑管(12)之间形成浇筑腔。

3.根据权利要求2所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，所述外支撑管(11)的端面和所述内支撑管(12)的端面之间设置有孔径扩大器(14)，所述孔径扩大器(14)的形状及规格被构造为与所述抗剪件相适配。

4.根据权利要求1所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，所述抗剪连接件(2)为多个，多个所述抗剪连接件(2)沿所述模块柱(1)轴向方向设置。

5.根据权利要求4所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，至少一个所述抗剪连接件(2)设置于所述模块柱(1)的端面。

6.根据权利要求1所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，所述抗剪件穿设于相邻所述模块柱(1)之间且所述抗剪件为刚性材料制成。

7.根据权利要求1所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，所述抗剪件的径向尺寸沿朝向所述模块柱(1)的方向逐渐减小。

8.根据权利要求2所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，所述连接组件(3)包括与相邻所述内支撑管(12)内径相配合的连接杆，所述连接杆贯穿所述抗剪连接件(2)设置。

9.根据权利要求8所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，所述连接组件(3)包括多根所述连接杆，多根所述连接杆分别连接不同所述抗剪连接件(2)，相邻所述连接杆之间还设置有套筒(34)，所述套筒(34)套设于相邻的所述连接杆的相邻两端上。

10.根据权利要求1所述的模块化钢管混凝土柱连接结构，其特征在于，所述连接板上设置有多个抗剪件，每个抗剪件对应单独的模块柱(1)设置。

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