装配式模块化钢框架模块间连接节点及连接方法

摘要

本发明提供了装配式模块化钢框架模块间连接节点及连接方法，该节点用于连接上部模块柱和设于其正下方的下部模块柱，节点包括：柱顶板，焊接在下部模块柱的上端口，连接组件，及一水平连接板，设于柱顶板上方，水平连接板通过连接组件连接柱顶板，上部模块柱的下端口焊接在水平连接板上表面上；连接组件进一步包括：至少一单向螺栓，第一螺栓孔，与单向螺栓一一对应设置，第一螺栓孔开设于柱顶板上，及第二螺栓孔，与第一螺栓孔一一对应设置，第二螺栓孔开设于水平连接板，且第二螺栓孔通过单向螺栓连接第一螺栓孔。该节点应用于钢框架连接施工，具有结构简单紧凑、施工方便、工作可靠的优点。

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，尤其涉及装配式模块化钢框架模块间连接节点及连接方法。

背景技术

模块化钢框架是一种通过标准化设计、工厂化制作、模块化安装，具有可移动、可周转、可重复拆装特性的工业化建筑产品，广泛应用于临时建筑及永久建筑中。模块间的节点连接是非常关键的部位，受力复杂，关系到结构的安全性和稳定性，结构合理且施工方便的节点设计会使结构安全耐用且节约人力物力。

专利CN106522363A公开了一种模块化钢框架连接装置及其连接方法，包括装配式套间模块和内套筒、连接板；通过现场施焊实现各个连接件与套间模块的连接；但施工现场需大量施焊，内套筒需保证制作精度，所需操作空间较大。专利CN112376692A公开一种箱式模块化钢结构建筑箱体间拼接节点及其拼接方法，包括装配式套间模块和内置钢管、对拉螺栓，通过现场间内置钢管插入套间模块之后拧紧对拉螺栓实现连接，但对拉螺栓施工复杂，完全现场拼装，降低施工速度。专利CN112012338A公开一种榫卯式模块化钢结构连接节点，包括上榫卯件、下榫卯件、榫卯杆和套筒连接件，通过榫卯件彼此咬合后用螺栓固定，但榫卯件需保证制作精度，模块间仅用一个高强螺栓承受剪力，抗剪能力较小。专利CN111677113A公开一种适用于模块化钢结构的连接结构，包括至少一个上模块、下模块、节点板和对拉螺栓，通过对拉螺栓实现模块间梁与梁的连接，但对拉螺栓施工复杂，柱与柱之间缺少约束。

因此，设计一种结构受力性能稳定、模块间连接性能可靠、便于施工操作的连接形式，是解决模块化钢框架结构模块间连接节点问题的关键。

发明内容

本发明提出装配式模块化钢框架模块间连接节点及连接方法，该节点可应用于装配式模块化钢框架结构，具有模块间连接节点刚度大、可有效传递竖向及水平方向荷载、结构传力明确、安装及施工方便的优点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明一方面公开了一种装配式模块化钢框架模块间连接节点，用于连接上部模块柱和设于其正下方的下部模块柱，所述节点包括：

柱顶板，与需连接的下部模块柱一一对应设置，且焊接在所述下部模块柱的上端口，

连接组件，与所述柱顶板一一对应设置，及

一水平连接板，设于所述柱顶板上方，所述水平连接板通过所述连接组件固定连接所述柱顶板，所述上部模块柱的下端口焊接在所述水平连接板上表面上；

所述连接组件进一步包括：

至少一单向螺栓，

第一螺栓孔，与所述单向螺栓一一对应设置，所述第一螺栓孔开设于所述柱顶板，及

第二螺栓孔，与所述第一螺栓孔一一对应设置，所述第二螺栓孔开设于所述水平连接板，且所述第二螺栓孔通过所述单向螺栓连接所述第一螺栓孔。

作为优选，所述单向螺栓为高强螺栓。

作为优选，所述上部模块柱和所述下部模块柱一一对应设置。

作为优选，一所述水平连接板固定连接四个所述上部模块柱，且四个所述上部模块柱相对于所述水平连接板的竖直中心线对称设置。

作为优选，所述上部模块柱和所述下部模块柱均设为方钢管，所述水平连接板和所述柱顶板均设为方形钢板。

作为优选，一所述柱顶板上设置四个所述第一螺栓孔，且四个所述第一螺栓孔相对于所述柱顶板的竖直中心线对称设置；所述单向螺栓的栓头位于所述上部模块柱内。

作为优选，同一所述上部模块柱内的四个所述单向螺栓的栓头分别靠近所述上部模块柱的四个顶角设置。

本发明另一方面公开了一种模块化钢框架连接方法，采用上述连接节点，所述连接方法包括以下步骤：

1)按施工要求，在工厂内预制模块化钢框架所需的上部模块柱、单向螺栓、水平连接板、柱顶板和下部模块柱；

2)在工厂内将下部模块柱和柱顶板采用焊接的方式连接；

3)在施工现场，将下部模块柱安装就位，放置对应的水平连接板，将柱顶板通过单向螺栓固定于水平连接板下表面；

4)在施工现场，将上部模块柱吊装至水平连接板上表面后进行焊接，即完成模块化钢框架节点安装。

本发明相比于现有技术，优势在于：本发明提供了装配式模块化钢框架模块间连接节点及连接方法，该节点应用于钢框架连接施工，所需施工空间小，操作简便，安全可靠；单向螺栓的使用解决了封闭构件的连接问题，具有较强的抗剪抗拉承载力，连接质量有保证，单向安装方便节省成本。具体而言：

该节点可通过将模块化的钢框架预先在工厂进行部件加工，并在工厂中完成柱顶板和下部模块柱的连接，再到施工现场进行施工，减少了水平方向、高度方向上的空间浪费和简化了现场的施工步骤，避免了因内套筒制作精度上的误差带来的问题，可以简化现场施工的工序，缩短了现场施工的时间，提高施工效率，并且对于现场的环境不会造成过多的影响。

优选方案中，该节点通过单向螺栓连接与焊接相结合的方式进行连接，大大减少了现场施工的工序，缩短了施工时间，保证了结构强度和稳定性，使得连接节点具有较大的承载力。且柱顶板与水平连接板用单向螺栓连接，能够可靠传递水平、竖向荷载，保证该节点工作可靠性。

附图说明

图1为本实施例的装配式模块化钢框架模块间连接节点的结构示意图；

图2为本实施例的装配式模块化钢框架模块间连接节点的爆炸图；

图3为本实施例的下部模块柱与柱顶板连接状态示意图；

图4为本实施例的水平连接板与柱顶板连接状态示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行描述和说明。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

如图1至4所示，本实施例公开了一种装配式模块化钢框架模块间连接节点，用于连接上部模块柱1和设于其正下方的下部模块柱2，所述节点包括：与需连接的下部模块柱2一一对应设置柱顶板4，与柱顶板4一一对应设置的连接组件，以及设于柱顶板4上方的一个水平连接板；如图3所示，柱顶板焊接安装在下部模块柱2的上端口，水平连接板3通过连接组件固定连接柱顶板4，上部模块柱1的下端口焊接在水平连接板3上表面上；

其中，连接组件具体包括：至少一个单向螺栓5，与单向螺栓5一一对应设置的第一螺栓孔41，以及与第一螺栓孔41一一对应设置的第二螺栓孔31；第一螺栓孔41开设于柱顶板4的上表面，第二螺栓孔31开设于水平连接板3，且第二螺栓孔3通过自锁式的单向螺栓5连接第一螺栓孔41；具体的，柱顶板4和下部模块柱2通过第一焊缝6连接，上部模块柱1和水平连接板3通过第二焊缝连接。

采用上述的节点的模块化钢框架连接方法，包括以下步骤：

1)按施工要求，在工厂内预制模块化钢框架所需的上部模块柱1、单向螺栓5、水平连接板3、柱顶板4和下部模块柱2；

2)在工厂内将下部模块柱5和柱顶板4采用焊接方式连接(状态如图3所示)；

3)在工厂内或施工现场，将下部模块柱2安装就位，放置对应的水平连接板3，将柱顶板4通过单向螺栓5固定于水平连接板3下表面(状态如图4所示)；

4)在施工现场，将上部模块柱1吊装至水平连接板3上表面后进行焊接，即完成模块化钢框架节点安装。

本实施例的节点可通过将模块化的钢框架预先在工厂进行部件加工，并在工厂中完成柱顶板4和下部模块柱2的连接，再到施工现场进行施工，减少了水平方向、高度方向上的空间浪费和简化了现场的施工步骤，避免了因内套筒制作精度上的误差带来的问题，可以简化现场施工的工序，缩短了现场施工的时间，提高施工效率，并且对于现场的环境不会造成过多的影响。该节点通过单向螺栓与焊接相结合的方式进行连接，大大减少了现场施工的工序，缩短了施工时间，保证了结构强度和稳定性，使得连接节点具有较大的承载力。且柱顶板4与水平连接板3用单向螺栓5连接，能够可靠传递水平、竖向荷载，保证该节点工作可靠性。同时，单向螺栓5的使用解决了封闭构件的连接问题，具有较强的抗剪抗拉承载力，连接质量有保证，单向安装方便节省成本。

具体的，单向螺栓5为高强螺栓。

具体的，如图1所示，上部模块柱1和下部模块柱2一一对应设置。一个水平连接板3固定连接四个上部模块柱1，且四个上部模块柱1相对于水平连接板3的竖直中心线对称设置。

具体的，如图2所示，上部模块柱1和所述下部模块柱2均设为方钢管，水平连接板3和柱顶板4均设为方形钢板；一个柱顶板4上设置四个第一螺栓孔41，且四个第一螺栓孔41相对于柱顶板4的竖直中心线对称设置；单向螺栓5的栓头位于所述上部模块柱内，且同一上部模块柱1内的四个单向螺栓5的栓头分别靠近上部模块柱1的四个顶角设置。四个单向螺栓5的栓头靠近上部模块柱1的四个顶角设置可以在安装上部模块柱1时，方便定位其安装位置，提高施工效率。

本领域技术人员可以理解，图1-4中示出的具体结构并不构成对本申请的限定，本申请可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。