一种采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点及其施工方法

摘要

本发明提供了一种采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点及其施工方法，定位环上开设有多干供十字形插件穿过的贯穿孔，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱分别套在十字形插件位于定位环以上和以下的部分，上方钢管模块柱的下端以及下方钢管模块柱的上端均与定位环之间密封，下方钢管模块柱内在十字形插件的下方设有密封底板，下方钢管模块柱和上方钢管模块柱内均填充有灌浆料，下方钢管模块柱上设有灌浆孔，灌浆孔在密封底板上方，上方钢管模块柱上设有出浆孔，出浆孔位于十字形插件上端的上方，下方钢管模块柱和上方钢管模块柱上均连接有H型钢模块梁。本发明力学性能良好、构造简单、施工方便、预制率高，能够保证钢结构模块间的可靠连接。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，涉及到模块化钢结构预制舱、箱式钢结构模块之间连接节点结构，特别是一种采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点及其施工方法。

背景技术

新型钢结构建筑具有刚度大、自重轻、施工周期短、节能环保等优势。节点是钢结构模块化建筑设计的核心，节点的可靠性能直接影响到模块整体的安全性。虽然国内外学者已有提出关于钢结构箱体建筑或是集装箱建筑的节点，但目前现有的节点形式需要较大的操作空间和较长的连接时间，多箱体组合节点的操作空间有限。因此采用一种能快速安装并具有良好力学性能的连接节点形式，是解决模块化钢结构连接节点操作空间小、安装时间长以及节点处力学性能薄弱的关键。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点及其施工方法，力学性能良好、构造简单、施工方便、预制率高，能够保证钢结构模块间的可靠连接。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点，包括十字形插件、定位环、下方钢管模块柱、上方钢管模块柱以及H型钢模块梁，定位环上开设有多干供十字形插件穿过的贯穿孔，十字形插件穿入所述贯穿孔并与定位环焊接，上方钢管模块柱套在十字形插件位于定位环以上的部分，下方钢管模块柱套在十字形插件位于定位环以下的部分，上方钢管模块柱的下端以及下方钢管模块柱的上端均与定位环之间密封，下方钢管模块柱内在十字形插件的下方设有密封底板，下方钢管模块柱和上方钢管模块柱内均填充有灌浆料，下方钢管模块柱上设有灌浆孔，灌浆孔在密封底板上方，上方钢管模块柱上设有出浆孔，出浆孔位于十字形插件上端的上方，下方钢管模块柱和上方钢管模块柱上均连接有H型钢模块梁。

优选的，十字形插件的横截面为十字形，十字形插件的边沿下方钢管模块柱以及上方钢管模块柱的对角线方向设置，或者与下方钢管模块柱以及上方钢管模块柱的对应边垂直。

优选的，定位环包括定位钢环和垫片，定位钢环上开设有供十字形插件穿过的贯穿孔，定位钢环在贯穿孔的两侧均设置垫片，上方钢管模块柱的下端以及下方钢管模块柱的上端通过所述垫片密封。

优选的，定位钢环在贯穿孔的边缘设有用于对上方钢管模块柱以及下方钢管模块柱外侧面进行定位的定位凸台。

优选的，定位钢环和垫片之间通过胶粘方式连接。

优选的，下方钢管模块柱和上方钢管模块柱均通过焊接等强连接方式连接H型钢模块梁。

优选的，上方钢管模块柱上出浆孔位于十字形插件上端上方50mm-150mm处，十字形插件下端端部与下方钢管模块柱内密封底板之间的距离为50mm-150mm。

优选的，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱数量相同且正对，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的数量为1-4。

本发明如上所述采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点的施工方法，包括如下过程：

现场下方钢管模块柱安装完毕之后，将焊有定位环的十字形插件的下端插入下方钢管模块柱的上端内，下方钢管模块柱与定位环密封接触；

将上方钢管模块柱的下端套在对应的十字形插件的上端，上方钢管模块柱与定位环密封接触；

通过灌浆孔进行灌浆料的灌入，当出浆孔有灌浆料流出时停止灌浆并堵住出浆孔和灌浆孔；

对灌浆料进行养护，施工完成。

优选的，在下方钢管模块柱上与灌浆料接触的表面、十字形插件的表面以及上方钢管模块柱上与灌浆料接触的表面均涂覆有增加灌浆料与钢板之间的连接形的环氧树脂。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：

本发明的采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点，通过设置十字形插件，能够使得下方钢管模块柱和上方钢管模块柱方便的插入，实现快速装配；定位环即作为十字形插件的固定件，又作为下方钢管模块柱和上方钢管模块柱定位件，使得本发明的连接节点结构稳定，安装精度有保证；本发明的十字形插件和定位环能够最为一个整体进行预制，下方钢管模块柱与H型钢模块梁以及上方钢管模块柱与H型钢模块梁能后分别进行预制，使得本发明的连接节点总共分为三大部件，预制率高，方便安装。本发明的连接节点中，通过下方钢管模块柱和上方钢管模块柱内均填充有灌浆料，能够提高本发明连接节点的力学性能，此外，采用十字形插件还能够使得本发明的连接节点具有一定的耗能能力，提高其抗震性能。综上，本发明的连接节点力学性能良好、构造简单、施工方便、预制率高，能够保证钢结构模块间的可靠连接。

附图说明

图1：本发明采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点分解状态下立体结构示意图；

图2：本发明角柱立体结构示意图；

图3：本发明边柱立体结构示意图；

图4：本发明中柱立体结构示意图；

图5：本发明定位环分解状态下立体结构示意图；

图6：本发明下柱顶部分解状态示意图；

图中，1为十字形插件，2为定位环，2-1为定位钢环，2-2为垫片，2-3为定位凸台，3为灌浆孔，4为出浆孔，5为下方钢管模块柱，6为上方钢管模块柱，7为下H型钢模块梁，8为上H型钢模块梁，9为密封底板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-图4，本发明采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点，包括十字形插件1、定位环2、下方钢管模块柱5、上方钢管模块柱6以及H型钢模块梁，定位环2上开设有多干供十字形插件1穿过的贯穿孔，十字形插件1穿入所述贯穿孔并与定位环2焊接，上方钢管模块柱6套在十字形插件1位于定位环2以上的部分，下方钢管模块柱5套在十字形插件1位于定位环2以下的部分，上方钢管模块柱6的下端以及下方钢管模块柱5的上端均与定位环2之间密封，下方钢管模块柱5内在十字形插件1的下方设有密封底板9，下方钢管模块柱5和上方钢管模块柱6内均填充有灌浆料，下方钢管模块柱5上设有灌浆孔3，灌浆孔3在密封底板9上方，上方钢管模块柱6上设有出浆孔4，出浆孔4位于十字形插件1上端的上方，下方钢管模块柱5和上方钢管模块柱6上均连接有H型钢模块梁。

作为本发明优选的实施方案，参照图1，十字形插件1的横截面为十字形，十字形插件1的边沿下方钢管模块柱5以及上方钢管模块柱6的对角线方向设置(如图1所示的形式)，或者与下方钢管模块柱5以及上方钢管模块柱6的对应边垂直，十字形插件1的条边位于下方钢管模块柱5以及上方钢管模块柱6的对称轴。

作为本发明优选的实施方案，参照图5，定位环2包括定位钢环2-1和垫片2-2，定位钢环2-1上开设有供十字形插件1穿过的贯穿孔，定位钢环2-1在贯穿孔的两侧均设置垫片2-2，上方钢管模块柱6的下端以及下方钢管模块柱5的上端通过所述垫片2-2密封。

作为本发明优选的实施方案，参照图5，定位钢环2-1在贯穿孔的边缘设有用于对上方钢管模块柱6以及下方钢管模块柱5外侧面进行定位的定位凸台2-3。

作为本发明优选的实施方案，定位钢环2-1和垫片2-2之间通过胶粘方式连接。

作为本发明优选的实施方案，下方钢管模块柱5和上方钢管模块柱6均通过焊接等强连接方式连接H型钢模块梁。

作为本发明优选的实施方案，上方钢管模块柱6上出浆孔4位于十字形插件1上端上方50mm-150mm处，十字形插件1下端端部与下方钢管模块柱5内密封底板9之间的距离为50mm-150mm。

作为本发明优选的实施方案，参照图1-图4，上方钢管模块柱6和下方钢管模块柱5数量相同且正对，上方钢管模块柱6和下方钢管模块柱5的数量为1-4。

本发明如上所述采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点的施工方法，包括如下过程：

现场下方钢管模块柱5安装完毕之后，将焊有定位环2的十字形插件1的下端插入下方钢管模块柱5的上端内，下方钢管模块柱5与定位环2密封接触；

将上方钢管模块柱6的下端套在对应的十字形插件1的上端，上方钢管模块柱6与定位环2密封接触；

通过灌浆孔3进行灌浆料的灌入，当出浆孔4有灌浆料流出时停止灌浆并堵住出浆孔4和灌浆孔3；

对灌浆料进行养护，施工完成。

作为本发明优选的实施方案，在下方钢管模块柱5上与灌浆料接触的表面、十字形插件1的表面以及上方钢管模块柱6上与灌浆料接触的表面均涂覆有增加灌浆料与钢板之间的连接形的环氧树脂。

通过以上方案能够实现模块与插件的可靠连接，需要的操作空间小，节点构造简单，可实现快速施工，并且具有良好的力学性能。

实施例

具体的，如图1至图6所示，本发明采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点结构，包括十字形插件1、定位环2、下方钢管模块柱5、上方钢管模块柱6，下H型钢模块梁7、上H型钢模块梁8。上方钢管模块柱6位于下方钢管模块柱5的上方，上H型钢模块梁8位于下H型钢模块梁7的上方，下H型钢模块梁7位于上H型钢模块梁8的下方，垫片2-2位于定位钢环2-1的两侧，下方钢管模块柱5内的上端设置有密封底板9，上方钢管模块柱6下端的外壁通过焊接等强连接有上H型钢模块梁8，下方钢管模块柱5上端的外壁通过焊接等强连接有下H型钢模块梁7，定位钢环2-1和垫片2-2通过胶粘剂连接，定位环2与十字形插件1通过点焊连接；下方钢管模块柱5在制备时，下方钢管模块柱5上端切开，焊入密封底板9后再通过焊接重新连接，下方钢管模块柱5内密封底板9上部空间以及上方钢管模块柱6下部的内部空间内填充有灌浆料，灌浆料的液面高出所述十字形插件1顶部在50mm-150mm范围内。需要说明的是，在工厂内将下方钢管模块柱5切开焊入密封底板9再重新焊接下方钢管模块柱5。所述灌浆料是高强灌浆料，现场配置，在半小时之内灌注完成，利用其微膨胀性保证立柱与节点的刚性连接。其中，十字形插件1的强度与主体结构钢材强度相同。其中，灌浆料的高度超过十字形插件1的顶端，以防止与空气接触发生锈蚀影响后期节点的可靠连接。上方钢管模块柱6和下方钢管模块柱5数量可以是1-4根但数量相等。传统的连接方式，比如：螺栓连接或焊接连接，只能完成简单的角柱连接，一般的灌注连接节点虽然可以连接边柱和中柱，但是节点构造复杂，难以实现工厂化批量生产，现场快速安装。垫片2-2的外轮廓尺寸与立柱的外轮廓尺寸相同而垫片2-2的宽度是立柱壁厚的两倍，垫片2-2数目与立柱数目相同。通过垫片可以保证立柱的垂直度以及立柱与定位钢环2-1之间没有缝隙。垫片比柱壁宽保证灌浆料不溢出。定位钢环2-1中间设置突起(即定位凸台2-3)，所述突起用于定位立柱位置。凸起部分可以保证现场安装时快速高效的将节点与立柱定位，进行安装。参照图6，略高于密封底板9上部开有直径为2cm灌浆孔3，高于50mm-150mm十字形插件1处开有直径为2cm出浆孔4。灌浆孔在下侧，出浆孔在上侧，可以保证灌浆料的填充密实，灌浆料比十字形插件1高，保证十字形插件1不与空气接触而发生锈蚀。十字形插件1截面尺寸小于立柱截面尺寸。十字插件截面尺寸小于立柱截面尺寸保证不会因为生产误差使十字形插件1无法插入立柱中。

本实施例采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点的施工方法，包括如下步骤，

S1:密封底板9在工厂内焊入下方钢管模块柱(5)的指定位置；

S2:现场下方钢管模块柱5安装完毕之后，在对下方钢管模块柱5的内壁以及十字形插件1的表面刷涂环氧树脂之后将焊有定位环2的十字形插件1插入下方钢管模块柱5内。

S3：现场上方钢管模块柱6的内壁表面刷涂环氧树脂之后套在对应的十字形插件1上。

S4：通过下部的灌浆孔3进行灌浆料的灌入，当上部出浆孔4有灌浆料流出时停止灌浆并堵住出浆孔4和灌浆孔3。

S5：对灌浆料进行养护。

通过上述一种采用灌浆技术的模块化钢结构连接节点及其施工方法，为模块化钢结构连接节点，提出一种构造简单，施工方便，预制率高，可以保证钢结构模块间的可靠连接的方式，该节点构造简单，适合批量生产以及现场快速装配，采用下部灌浆，使灌浆密实，保证良好的力学性能，需要操作空间小，可完成任意数量模块拼接。