插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点

1.本发明涉及一种插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，属于结构工程技术领域。


背景技术：

2.近几年，随着国家大力推进工业化建设，我国的装配式建筑迅速发展。装配式钢结构建筑具有建造快速、低能耗、不受气候环境限制、建筑工地废弃物少等特点，能够实现建筑的绿色、节能、环保；并且，由于其本身就是一种工业产品，立面丰富、性能好，在装配式建筑领域有着很大的发展空间。
3.传统钢结构施工现场存在大量焊接工作，不仅耗费时间，易造成空气污染，且焊接工艺的可靠度在平齐式连接中无法保证。与传统的钢结构相比，装配式钢结构具有提高生产效率、节约能源、开发绿色建筑、提高和保障施工质量等优点，在我国已得到大力推广，如现有技术（张爱林,苏磊,曹志亮,浦双辉,林海鹏.双面连接的z型全螺栓梁柱连接节点的抗震性能试验研究及有限元分析[j].工业建筑,2021,51(02):59-65+89.）中提到的z型连接构造能有效提升节点抗震性能，不足之处在于未能保证梁上下表面平齐，无任何突起。大力发展装配式建筑，重点推动钢结构装配式住宅建设，不断提升构件标准化水平，推动形成完整产业链，推动智能建造和建筑工业化协同发展，顺应我国绿色低碳、科技赋能，环境可持续发展的时代需求，是缓解目前钢铁产能过剩的一种行之有效的方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明旨在提供一种新型装配式梁柱节点，实现钢柱和钢梁的连接，同时大大减少现场焊接的工作量，保证工字钢梁翼缘面平齐的同时，保证节点的强度与刚度。
[0005]
本发明在梁柱装配完成后，保证整个梁上下表面保持平齐，无任何突起，方便后续楼板安装等工程；其次，保证现场安装为全螺栓连接，对结构适应性强、施工便捷、不削弱截面、连接可靠度高于焊接方式，结构刚度大；最后，节点本身的嵌套式结构保证此节点拥有足够的强度及刚度。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供了一种插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，包括柱组件、梁组件及连接件。其中，柱组件包括上钢柱、下钢柱及内置螺栓管道的盒形牛腿件；梁组件包括水平工字钢梁与内置螺栓管道的盒形配件，连接件包括插销盖板，高强螺栓。现场将内置螺栓管道的盒形配件沿水平方向插入内置螺栓管道的盒形牛腿件，在梁柱配件连接的竖直面平行盖上插销盖板，安装时注意螺栓孔对齐，最后用高强螺栓将节点紧固，完成节点的装配。
[0007]
上述梁组件中所述内置螺栓管道的盒形配件整体形状为矩形空盒，由四块钢板围成方形框架结构，内设圆柱形套筒组成，前后竖向面板上设有四排共八个螺栓孔，配件内部螺栓孔对应位置为圆柱形套筒，避免因为预紧力过大造成配件破坏，套筒壁厚适当加厚。
[0008]
上述柱组件中所述内置螺栓管道的盒形牛腿件包括顶板、底板、后竖直面板、中间
隔板、前竖直面板、盒形牛腿件耳板、盒形牛腿件榫眼、内置螺栓管道、长方体框架连接件，所述长方体框架连接件分别与上钢柱和下钢柱连接，连接面上开孔；顶板、底板、后竖直面板、中间隔板及前竖直面板构成了一个封闭空心矩形结构，其内部为内置螺栓管道，且在前、后竖直面板上分别设有四排共八个螺栓孔，该螺栓孔与内置螺栓管道对应，供螺栓穿过；顶板、底板、后竖直面板、中间隔板围成了一个敞口结构，该敞口结构与内置螺栓管道的盒形配件连接，后竖直面板与盒形配件相交处对应设有螺栓孔，与盒形配件的内置螺栓管道相对应。内置螺栓管道即圆柱形套筒，能避免因预紧力造成配件破坏。盒形牛腿件敞口结构的顶板与底板略微带有坡度，从开口处向内倾斜，便于施工现场与梁组件进行安装，后竖直面板设置四排共十六个螺栓孔，并在盒形牛腿件后竖直板左边缘焊接盒形牛腿件耳板，牛腿件耳板对工字钢梁端部板起一定的固定作用，协助受力；顶板和底板为阶梯式设置，共两层阶梯，顶、底板的第二层台阶竖向截面均设置三个盒形牛腿件榫眼。进一步地，盒形牛腿件的中间隔板作用是防止预紧力将配件破坏；中间隔板将牛腿件分成两个空间，左端敞口结构与内置螺栓管道的盒形配件连接，右端封闭空心矩形结构设有内置螺栓管道；配件高度为工字钢梁截面高度，宽度略小于工字钢梁翼缘宽度。
[0009]
上述插销盖板包括顶板、底板、耳板、榫头，顶底板宽度与内置螺栓管道的盒形牛腿件的顶底板第一层阶梯宽度相同，盖板耳板焊接于盖板左侧，高度小于盖板高度，顶、底板均设置3个榫头，榫头厚度略小于顶底板厚度，盖板竖直面板高宽与盒形牛腿配件高宽相等，盖板竖直面上设置四排共十六个螺栓孔，螺栓孔位置分别与柱区配件螺栓孔对齐。
[0010]
上述插销盖板顶、底板与柱区配件顶、底板平齐，盖板榫头插入内置螺栓管道的盒形牛腿件榫眼内，使所连接的区域成为一个整体，同时避免内置螺栓管道的盒形牛腿件敞口部分变形，大大提高节点整体性与刚度。
[0011]
本发明提供了上述插销式盖板的嵌套装配式梁柱连接节点的装配方法，包括以下步骤：（1）内置螺栓管道的盒形配件与内置螺栓管道的盒形牛腿件首先在工厂中完成预制，上钢柱与下钢柱通过上下隔板与内置螺栓管道的盒形牛腿件焊接，工字钢梁与内置螺栓管道的盒形配件焊接；（2）在施工现场，先对柱组件完成安装，将内置螺栓管道的盒形牛腿件敞口朝向前侧；（3）将梁组件吊至与柱组件同一水平位置处，使内置螺栓管道的盒形配件与内置螺栓管道的盒形牛腿件敞口部分对齐，然后水平移动梁组件，将内置螺栓管道的盒形配件水平推入内置螺栓管道的盒形牛腿配件敞口部分，此时，牛腿件耳板卡住工字钢梁端部板，对应螺栓孔对齐；（4）插销盖板安装至梁柱配件连接的竖直平面上，插销盖板耳板卡住工字钢梁端部板，顶板与底板上的榫头插入内置螺栓管道的盒形牛腿件榫眼中，最后拧上各个位置的高强螺栓并施加预紧力，完成节点安装，安装时使用高强垫片。
[0012]
本发明的有益效果：（1）本发明为装配式结构，所有构件均易于加工和安装，且安装方式为现场螺栓紧固，绿色环保，操作简便，缩短现场施工时间；（2）通过插销盖板与梁柱配件的卯榫连接，使连接区域整体性与刚度增强，增加连
接件的承力面积，从而起到提高节点强度的作用；且实验证明，该结构可以减小连接处的开口大小，大幅提高节点的刚度；（3）结构除连接件提供的强度，节点自身的嵌套结构也可以提供一部分强度，提高结构在节点区的强度性能，满足强节点、弱构件的要求；（4）本发明提供的新型节点，在工字钢翼缘面上平齐，方便后期铺设楼板等，增加实用性；（5）本发明提供了相应的安装技术，安装简便，可极大地节约施工成本，经济效益好，是一种适用性强、安装快捷、性能卓越的新型梁柱节点。
附图说明
[0013]
图1为本发明插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的整体三维前视示意图；图2为本发明插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的整体三维后视示意图；图3为本发明插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的整体爆炸示意图；图4为本发明插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的梁组件三维示意图；图5为本发明插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的柱组件三维爆炸示意图；图6为本发明插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的内置螺栓管道的盒形牛腿件的三维示意图；图7为本发明插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的内置螺栓管道的盒形牛腿件去除中间隔板后的三维示意图；图8为本发明插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的插销盖板的三维示意图。
[0014]
图中1为梁组件，2为柱组件，3为插销盖板，4为高强螺栓，5为内置螺栓管道的盒形配件，6为工字钢梁，7为上钢柱，8为下钢柱，9为内置螺栓管道的盒形牛腿件，10为盒形牛腿件耳板，11为盒形牛腿件榫眼，12为内置螺栓管道，13为盖板耳板，14为盖板榫头，15为后竖直面板，16为中间隔板。
具体实施方式
[0015]
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例
[0016]
如图1~6所示，本发明提供了一种新型插销盖板式的嵌套型装配式连接节点，包括梁组件1、柱组件2及连接件；其中梁组件包括内置螺栓管道的盒形配件5、工字钢梁6，均在工厂完成焊接，柱组件包括上钢柱7、下钢柱8、内置螺栓管道的盒形牛腿件9，均在工厂完成焊接；连接件包括插销盖板3、高强螺栓4；内置螺栓管道的盒形配件5沿水平方向置入内置螺栓管道的盒形牛腿件9中，连接竖直面上盖上插销盖板3，安装时注意螺栓孔对齐，最后用测力扭矩扳手按照规定的预紧力将高强螺栓4紧固。
[0017]
上述内置螺栓管道的盒形配件5，由四块钢板围成方形框架结构，内设圆柱形套筒即组成内置螺栓管道12，前后竖向面板上设有四排共八个螺栓孔，配件内部螺栓孔对应位置为圆柱形套筒，避免因预紧力造成配件破坏，圆柱形套筒的壁厚适当加厚，厚度约为螺栓孔半径的1/2。
[0018]
上述内置螺栓管道的盒形牛腿件9包括顶板、底板、后竖直面板15、中间隔板16、前竖直面板、盒形牛腿件耳板10、盒形牛腿件榫眼11、内置螺栓管道12、长方体框架连接件，所述长方体框架连接件分别与上钢柱和下钢柱连接，连接面上开孔；顶板、底板、后竖直面板、中间隔板及前竖直面板构成了一个封闭空心矩形结构，其内部为内置螺栓管道12，且在前、后竖直面板上分别设有四排共八个螺栓孔，该螺栓孔与内置螺栓管道12对应，供螺栓穿过；顶板、底板、后竖直面板、中间隔板围成了一个敞口结构，该敞口结构与内置螺栓管道的盒形配件5连接，后竖直面板与盒形配件相交处对应设有螺栓孔，与盒形配件的内置螺栓管道相对应。内置螺栓管道即圆柱形套筒，能避免因预紧力造成配件破坏。盒形牛腿件敞口结构处的顶板与底板略微带有坡度，从开口处向内倾斜，便于施工现场与梁组件的安装。后竖直面板15设置四排共十六个螺栓孔，并在盒形牛腿件9后竖直板15左边缘焊接盒形牛腿件耳板10，牛腿件耳板10对工字钢梁端部板起一定的固定作用，协助受力；顶板和底板为阶梯式设置，共两层阶梯，顶、底板的第二层台阶竖向截面均设置三个盒形牛腿件榫眼11。进一步地，盒形牛腿件的中间隔板16作用是防止预紧力将配件破坏，中间隔板16将牛腿件分成两个空间，左端敞口结构与内置螺栓管道的盒形配件5连接，右端封闭空心矩形结构设有内置螺栓管道12；配件高度为工字钢梁截面高度，宽度略小于工字钢梁翼缘宽度。
[0019]
上述插销盖板3包括顶板、底板、耳板、榫头，顶、底板宽度与盒形牛腿件的顶、底板第一层阶梯宽度相同，盖板耳板13焊接于盖板左侧，高度小于盖板高度，顶板、底板均设置3个榫头，榫头厚度略小于顶底板厚度，盖板竖板长宽与内置螺栓管道的盒形牛腿件长宽相等，盖板竖直面上设置四排共十六个螺栓孔，螺栓孔位置分别与内置螺栓管道的盒形牛腿件螺栓孔对齐。
[0020]
上述插销盖板3顶、底板与内置螺栓管道的盒形牛腿件顶、底板平齐，盖板榫头插入内置螺栓管道的盒形牛腿件的榫眼内，使所连接的区域成为一个整体，同时避免内置螺栓管道的盒形牛腿件敞口部分变形，大大提高节点整体性与刚度。
[0021]
本发明提供了上述插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的装配方法，包括以下步骤：（1）内置螺栓管道的盒形配件与内置螺栓管道的盒形牛腿件首先在工厂中完成预制，上钢柱与下钢柱通过长方体框架连接件与内置螺栓管道的盒形牛腿件焊接，工字钢梁与内置螺栓管道的盒形配件焊接；（2）在施工现场，先对柱组件完成安装，将内置螺栓管道的盒形牛腿件开口朝向前侧；（3）将梁组件吊至与柱组件同一水平位置处，使内置螺栓管道的盒形配件与内置螺栓管道的盒形牛腿件左部敞口部分对齐，然后水平移动梁组件，将内置螺栓管道的盒形配件水平推入内置螺栓管道的盒形牛腿配件左部敞口处，此时，柱组件与梁组件连接边缘的耳板卡住工字钢梁端部板，对应螺栓孔对齐；（4）插销盖板安装至梁柱配件连接的竖直平面上，插销盖板耳板卡住工字钢梁端部板，顶底板上的榫头插入内置螺栓管道的盒形牛腿件榫眼中，最后拧上各个位置的高强螺栓并施加预紧力，完成节点安装，安装时使用高强垫片。
[0022]
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有局限性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术
人员收其启示，在不脱离本发明创造宗旨情况下，不经创造性的设计出与该技术方案类似的结构方式及实际例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，其特征在于：包括柱组件、梁组件及连接件；柱组件包括上钢柱、下钢柱及内置螺栓管道的盒形牛腿件；梁组件包括水平工字钢梁与内置螺栓管道的盒形配件，连接件包括插销盖板和高强螺栓；内置螺栓管道的盒形配件沿水平方向插入内置螺栓管道的盒形牛腿件，在梁柱配件连接的竖直面平行盖上插销盖板，通过高强螺栓将节点紧固。2.根据权利要求1所述的插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，其特征在于：梁组件中所述内置螺栓管道的盒形配件由四块钢板围成方形框架结构，内设圆柱形套筒，前后竖向面板上设有四排共八个螺栓孔，配件内部螺栓孔对应位置为圆柱形套筒，避免因为预紧力过大造成配件破坏。3.根据权利要求1所述的插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，其特征在于：柱组件中所述内置螺栓管道的盒形牛腿件，包括顶板、底板、后竖直面板、中间隔板、前竖直面板、盒形牛腿件耳板、盒形牛腿件榫眼、内置螺栓管道、长方体框架连接件，所述长方体框架连接件分别与上钢柱和下钢柱连接，连接面上开孔；顶板、底板、后竖直面板、中间隔板及前竖直面板构成了一个封闭空心矩形结构，其内部为内置螺栓管道，且在前、后竖直面板上分别设有四排共八个螺栓孔，该螺栓孔与内置螺栓管道对应，供螺栓穿过；顶板、底板、后竖直面板、中间隔板围成了一个敞口结构，该敞口结构与内置螺栓管道的盒形配件连接，后竖直面板与盒形配件相交处对应设有螺栓孔，与盒形配件的内置螺栓管道相对应。4.根据权利要求3所述的插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，其特征在于：盒形牛腿件敞口结构的顶板与底板略微带有坡度，从开口处向内倾斜，便于施工现场与梁组件进行安装，后竖直面板设置四排共十六个螺栓孔，并在盒形牛腿件后竖直板左边缘焊接盒形牛腿件耳板，牛腿件耳板对工字钢梁端部板起一定的固定作用，协助受力；顶板和底板为阶梯式设置，共两层阶梯，顶、底板的第二层台阶竖向截面均设置三个盒形牛腿件榫眼。5.根据权利要求1所述的插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，其特征在于：插销盖板为高强钢铸件，包括顶板、底板、耳板、榫头，顶、底板宽度与内置螺栓管道的盒形牛腿件的顶底板第一层阶梯宽度相同，盖板耳板焊接于盖板左侧，高度小于盖板高度，顶、底板均设置3个榫头，榫头厚度略小于顶底板厚度，盖板竖直面板高宽与盒形牛腿配件高宽相等，盖板竖直面上设置四排共十六个螺栓孔，螺栓孔位置分别与柱区配件螺栓孔对齐。6.根据权利要求5所述的插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，其特征在于：插销盖板顶、底板与柱区配件顶、底板平齐，盖板榫头插入内置螺栓管道的盒形牛腿件榫眼内，使所连接的区域成为一个整体。7.一种权利要求1~6任一项所述的插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点的装配方法，其特征在于包括以下步骤：（1）内置螺栓管道的盒形配件与内置螺栓管道的盒形牛腿件首先在工厂中完成预制，上钢柱与下钢柱通过上下隔板与内置螺栓管道的盒形牛腿件焊接，工字钢梁与内置螺栓管道的盒形配件焊接；（2）在施工现场，先对柱组件完成安装，将内置螺栓管道的盒形牛腿件敞口朝向前侧；（3）将梁组件吊至与柱组件同一水平位置处，使内置螺栓管道的盒形配件与内置螺栓管道的盒形牛腿件敞口部分对齐，然后水平移动梁组件，将内置螺栓管道的盒形配件水平推入内置螺栓管道的盒形牛腿件敞口部分，此时，牛腿件耳板卡住工字钢梁端部板，对应螺
栓孔对齐；（4）插销盖板安装至梁柱配件连接的竖直平面上，插销盖板耳板卡住工字钢梁端部板，顶板与底板上的榫头插入内置螺栓管道的盒形牛腿件榫眼中，最后拧上各个位置的高强螺栓并施加预紧力，完成节点安装，安装时使用高强垫片。

技术总结
本发明公开了一种插销盖板式的嵌套装配式梁柱连接节点，包括柱组件、梁组件及连接件。其中，柱组件包括上钢柱、下钢柱及内置螺栓管道的盒形牛腿件；梁组件包括水平工字钢梁与内置螺栓管道的盒形配件；连接件包括插销盖板、高强螺栓，所有配件均在工厂焊接完成。安装时内置螺栓管道的盒形配件沿水平方向置入内置螺栓管道的盒形牛腿件，呈嵌套结构，梁柱组件用插销盖板连接，可以使节点区域整体性更好，最后用高强螺栓完成构件间的紧固。本发明提出的装配式梁柱节点，在施工现场为全螺栓连接，操作便捷，缩短施工时间，绿色环保，具有良好的力学性能；在工字钢梁上下翼缘面保持平整，方便后续楼板安装；且节点整体呈嵌套式结构，有效地提高了节点的刚度和强度。效地提高了节点的刚度和强度。效地提高了节点的刚度和强度。


技术研发人员：郭珮瑶 程欣 李赟 刘建飞
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/7/12