CN219100305U - 一种装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于钢结构工程技术领域，具体涉及一种装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，采用栓焊结合的连接形式对上下模块柱进行连接，焊接部分在工厂完成，既能保证焊接部分的精确度，又能减少现场施工的时间，提高装配效率，柱顶板与外套筒通过单向螺栓连接，能够很好的保证钢结构在连接节点处水平方向与竖直方向的传力合理，外套筒与上下模块柱通过对拉螺栓拉结一起，提升了钢结构的整体刚度，此外，外套筒设置的侧面撑板和立板加强了连接节点的稳定性，构件的打孔、开槽和圆弧处理，以及焊接均可在工厂完成，装配时只需进行四根单项螺栓以及四组对拉螺栓的连接，操作简单，不需要对操作人员提出更高的要求。

Description

一种装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置

技术领域：

本实用新型属于钢结构工程技术领域，涉及一种装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，能够同时提高钢框架结构的装配效率和整体刚度。

背景技术：

随着“绿色建筑”发展理念的提出，传统的建筑形式面临巨大的冲击。模块化钢结构因其布置灵活、工期短、效率高、节能低污染等特点在建筑业脱颖而出，模块化钢结构是指先在工厂加工形成预制的厢式模块，再运到现场对各个模块之间的梁与柱进行装配的新型结构形式，具有组装快，灵活性强等特点。在模块化的组装过程中，众多模块之间的连接节点的强弱决定着整个结构体系的强弱，所以，加强模块化钢结构体系的关键在于模块间连接节点的设计，连接节点的优劣决定了模块化钢框架结构体系的各项力学指标高低。现有技术中的连接节点，要么追求结构的快速装配，忽视了节点的强度与刚度指标；要么追求强度和刚度指标，忽视了结构的快速装配的需求。例如，中国专利202210354800公开的一种模块化钢框架内套筒对拉螺栓连接节点，包括方钢管柱、上钢框架和下钢框架，所述上钢框架通过连接内套筒与下钢框架无缝连接，所述连接内套筒预留在所述方钢管柱内，所述连接内套筒与所述下钢框架焊接，所述上钢框架套设在所述连接内套筒上，所述方钢管柱柱壁开设有多个第一螺栓孔，所述连接内套筒筒壁开设有多个第二螺栓孔，所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔内均螺纹安装有对拉高强螺栓，多根所述对拉高强螺栓用于将所述上钢框架和所述下钢框架连接成整体，所述对拉高强螺栓的两端均通过螺母拧紧；其通过预留的孔洞对各个连接件与模块进行全螺栓的连接，具有操作简单，刚度大的优点，但是，螺栓数量众多，影响施工速率，而且螺栓位置的分布以及间距的把握仍然需要进一步改善。中国专利202110506571公开的一种模块化钢框架连接结构，形成于模块单元之间的拼接处，包括空间连接件；模块单元通过空间连接件拼接；每个参与拼接的模块单元包括一根竖向的框架柱、两根水平的框架梁，两根框架梁的端部均与一根框架柱的翼缘末端固定连接，从而形成空间直角结构；框架柱的端部和框架柱的另外两侧翼缘末端均为连接面；空间连接件包括连接腹板、与模块单元的数量相对应的连接部，连接部之间通过连接腹板固定连接以形成空间连接件；连接部包括水平连接板、竖向连接板；竖向连接板的端部与水平连接板固定连接，位于框架柱端部的连接面与水平连接板固定连接，位于框架柱翼缘末端的连接面与竖向连接板固定连接；拼接时，多个模块单元同时固定连接在同一个空间连接件；沿竖向拼接的两个模块单元的框架柱、两根框架梁分别沿竖向对齐；沿水平方向拼接时，同一层的相邻的两个模块单元的框架柱沿水平方向对齐；其通过预留的孔洞在现场完成三种规格模块钢框架的全螺栓连接，具有操作简单，装配效率高的优点，但是，其对梁柱模块套件的束缚不足，导致节点缺乏刚度，除此之外，节点处的钢柱之间未做处理，使得钢柱之间的整体性不足。中国专利202210361159公开的一种模块化钢框架外套筒连接装置，包括套设在钢材上的套筒，所述套筒上开设有与钢材对应的开口，所述开口内设有与套筒对应的固定机构，所述套筒的侧壁上均固定设置有插板，且套筒的另一侧侧壁上均开设有与插板对应的插槽，所述插槽内均设有与插板对应的限制机构；其采用半自动的固定机构代替焊缝和螺栓完成节点的连接，具有装配效率高、操作简单等优点，在现场可直接进行安装，但是，模块柱之间水平方向的传力将直接由固定机构承担，强度无法保证。

如何将钢框架结构的快速装配与节点的强度与刚度指标统筹调节，做到既满足刚度和强度的需求，又能再现场快速装配是目前急需克服的技术难点。因此，研发设计一种受力性能优良，符合“强柱弱梁”以及施工效率高的连接形式对于模块化钢框架结构体系的发展具有重要意义。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种具有受力合理、整体性强、安装方便和刚度大等优点的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置的主体结构包括通过外套筒连接的上模块柱和下模块柱。

本实用新型涉及的外套筒为带有侧向撑板和焊接有内置垫板的连接构件，能够有效承受由地面梁带来的压应力并提高结构的稳定性，垫板为经过开槽和圆弧处理的正方形钢板，以保证其焊接于外套筒上依旧保持水平；上模块柱由四根上角柱组成；下模块柱由四根下角柱和四块柱顶板组成。

本实用新型涉及的上角柱为经过打孔处理的方钢柱；下角柱为经过打孔和开槽处理的方钢柱；柱顶板为经过打孔、开槽和四角圆弧处理的钢板；外套筒通过单向螺栓、对拉螺栓和预设的孔洞与上模块柱和下模块柱实现连接，能够提高连接节点的刚度。

本实用新型涉及的上角柱与下角柱一一对应设置，以提高安装精度；下角柱与柱顶板的焊接在工厂完成，施工现场只需进行对拉螺栓和单向螺栓的连接，节省现场的装配时间，下角柱与柱顶板焊接前对柱顶板进行开槽处理，以使柱顶板在焊接之后依旧保持水平。

本实用新型与现有技术相比，采用栓焊结合的连接形式对上下模块柱进行连接，焊接部分在工厂完成，既能保证焊接部分的精确度，又能减少现场施工的时间，提高装配效率，柱顶板与外套筒通过单向螺栓连接，能够很好的保证钢结构在连接节点处水平方向与竖直方向的传力合理，外套筒与上下模块柱通过对拉螺栓拉结一起，提升了钢结构的整体刚度，此外，外套筒设置的侧面撑板和立板加强了连接节点的稳定性，构件的打孔、开槽和圆弧处理，以及焊接均可在工厂完成，装配时只需进行四根单项螺栓以及四组对拉螺栓的连接，操作简单，不需要对操作人员提出更高的要求；其结构简单，装配方便，受力合理，刚度大，整体性好，连接节点质量有保证，单向螺栓解决了下模块柱与外套筒的连接难题，对拉螺栓解决了上模块柱、外套筒和下模块柱之间的连接难题。

附图说明：

图1为本实用新型的主体结构示意图。

图2为本实用新型涉及的外套筒与上模块柱的连接关系示意图。

图3为本实用新型涉及的外套筒与下模块柱的连接关系示意图。

图4为本实用新型涉及的外套筒的结构示意图。

图5为本实用新型涉及的下模块柱的结构示意图。

图6为本实用新型涉及的下角柱与柱顶板的连接关系示意图。

具体实施方式：

下面通过实施实例并结合附图对本实用新型做进一步描述。

实施例1：

本实施例涉及的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置的主体结构包括由外套筒1连接的上模块柱2和下模块柱3；外套筒1的主体结构包括基体11、撑板12、垫板13和立板14；框架式结构的基体11的顶部设置有撑板12，内部设置有垫板13，基体11与撑板12之间设置有立板14；上模块柱2由四根上角柱21组成；下模块柱3由四根下角柱31和四块柱顶板32组成组成；下角柱31的顶端设置有预留焊缝槽口33；基体11、上角柱21和下角柱31以及垫板13和柱顶板32上均设置有预留孔洞4，基体11上的预留孔洞4分别与上角柱21和下角柱31上的预留孔洞4对应，用于穿设对拉螺栓5，以实现基体11与上角柱21和下角柱31的连接，垫板13和柱顶板32上的预留孔洞4对应，用于穿设单向螺栓6，以实现垫板13与柱顶板32的连接。

本实施例涉及的外套筒1、上模块柱2和下模块柱3上的预留孔洞4交错布置，以使对拉螺栓自由拉结互不干扰；对拉螺栓5和单项螺栓6均为高强螺栓，对拉螺栓5为四组，每组四个，单向螺栓6为四枚；垫板13与柱顶板32的预留孔洞一一对应，为现场安装提高精度；垫板13的四个角和三角形结构的立板14的直角处进行圆弧处理，以避免受力时产生集中应力。

本实施例涉及的打孔、开槽和圆弧处理均在加工厂进行，施工现场只进行对拉螺栓5和单向螺栓6的连接，即可完成外套筒1与上模块柱2和下模块柱3的拼装，先进行单向螺栓6的连接，再进行对拉螺栓5的连接，以满足连接节点的刚度要求和水平传力的合理要求，施工进度快，效率高。

实施例2：

本实施例涉及的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置的一个连接节点由16枚对拉螺栓5和4枚单向螺栓6连接，在施工现场通过电动设备施拧，2-3秒即可完成1枚螺栓的安装，根据GB50017-2003《钢结构设计规范》进行全螺栓连接节点设计，满足相应的刚度以及抗震性能要求；相较于中国专利202210354800公开的一种模块化钢框架内套筒对拉螺栓连接节点所包含的32枚对拉螺栓，安装效率有所提升；相较于中国专利202110506571公开的一种模块化钢框架连接结构，在整体刚度方面有所改善；相较于中国专利202210361159公开的一种模块化钢框架外套筒连接装置，在整体性方面有所改善；而传统式的钢结构焊接连接节点存在以下缺点：首先，焊接时间与焊接质量与工人的技术水平直接挂钩，焊接时间无法保持一致；然后，根据钢结构相关规范，完成焊接之后，焊缝需要冷却20-30秒才能达到受力要求；其次，在施工现场施焊时，焊缝质量难以控制，且焊接工艺会破坏钢材的防腐层，焊接后需要做二次喷漆，增加了时间与材料成本；最后，焊接易产生残余应力和残余变形，导致焊接构件易发生脆性破坏或产生初始缺陷与形变，需要重新加工构件，同样会增加时间与材料的浪费。

Claims (9)

1.一种装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，主体结构包括通过外套筒连接的上模块柱和下模块柱，其特征在于，外套筒通过单向螺栓、对拉螺栓和预设的孔洞与上模块柱和下模块柱连接，其中，外套筒为带有侧向撑板和焊接有内置垫板的连接构件，主体结构包括基体、撑板、垫板和立板；框架式结构的基体的顶部设置有撑板，内部设置有垫板，基体与撑板之间设置有立板。

2.根据权利要求1所述的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，其特征在于，上模块柱由四根上角柱组成，上角柱为经过打孔处理的方钢柱。

3.根据权利要求2所述的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，其特征在于，下模块柱由四根下角柱和四块柱顶板组成；下角柱的顶端设置有预留焊缝槽口，下角柱为经过打孔和开槽处理的方钢柱，柱顶板为经过打孔、开槽和四角圆弧处理的钢板，下角柱与柱顶板的焊接在工厂完成。

4.根据权利要求3所述的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，其特征在于，基体、上角柱和下角柱以及垫板和柱顶板上均设置有预留孔洞，基体上的预留孔洞分别与上角柱和下角柱上的预留孔洞对应，其内穿设对拉螺栓，垫板和柱顶板上的预留孔洞对应，其内穿设单向螺栓；上角柱与下角柱一一对应设置。

5.根据权利要求4所述的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，其特征在于，外套筒、上模块柱和下模块柱上的预留孔洞交错布置。

6.根据权利要求4所述的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，其特征在于，对拉螺栓和单项螺栓均为高强螺栓，对拉螺栓为四组，每组四枚，单向螺栓为四枚。

7.根据权利要求4所述的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，其特征在于，垫板与柱顶板的预留孔洞一一对应。

8.根据权利要求1或4所述的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，其特征在于，垫板的四个角和三角形结构的立板的直角处进行圆弧处理。

9.根据权利要求1或4所述的装配式模块化钢框架模块间对拉螺栓连接装置，其特征在于，垫板为经过开槽和圆弧处理的正方形钢板。

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