钢结构模块建筑连接节点及其施工方法

1.本发明属于装配式钢结构建筑技术领域，特别是涉及一种钢结构模块建筑连接节点及其施工方法。


背景技术：

2.钢结构模块建筑是一种新型的装配式钢结构建筑，其由单个结构稳定的模块单元在现场装配而成，模块单元可在工厂中实现建筑、结构、机电、装修一体化制作，现场仅需简单装配即可形成结构，施工速度快且绿色环保。
3.对于钢结构模块建筑，现场施工时，连接节点的施工是影响施工效率的重要因素之一。现有的连接节点多采用螺栓连接节点或焊接连接节点，其施工时需要一定的操作空间，且构造相对复杂，装配耗时较长，影响施工效率。因此如何使钢结构模块建筑现场安装简单快捷、进一步提高施工效率是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种结构简单、安装容易快捷的钢结构模块建筑连接节点及其施工方法。
5.本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
6.一种钢结构模块建筑连接节点，包括连接板、锁定组件、上模块柱角件、下模块柱角件，所述连接板上下两面均设有抗剪键，所述上模块柱角件和下模块柱角件上均设有键连接孔，通过该键连接孔实现上模块柱角件和下模块柱角件与连接板的键连接，所述锁定组件包括上盖板、下盖板、长螺帽、长螺栓，上盖板和下盖板上设有螺帽定位孔，所述长螺帽顺次穿过下盖板、连接板、上盖板与长螺栓连接，该长螺帽外柱面与上盖板和下盖板的螺帽定位孔相匹配，用于使上盖板和下盖板能与长螺帽同步转动，上模块柱角件和下模块柱角件上均有锁定槽，该锁定槽与所述键连接孔成预设角度，所述上盖板和下盖板能分别穿过上模块柱角件和下模块柱角件上的键连接孔对称连接板布置并能旋至所述锁定槽中被锁定。
7.为适应边柱节点，所述锁定组件有两组，每组锁定组件对应于一个上模块柱角件和一个下模块柱角件。
8.为适应中柱节点，所述锁定组件有四组，每组锁定组件对应于一个上模块柱角件和一个下模块柱角件。
9.为使制造简单并尽可能采用标准件，所述键连接孔与锁定槽所成预设角度为45
°
。所述长螺栓为内六角螺栓。所述长螺帽的外柱面为六棱柱形。所述抗剪键为正方形。
10.为操作方便结构紧凑，所述上模块柱角件和下模块柱角件侧壁上设置施工孔。
11.本发明还提供了一种旋转盖板锁定式钢结构模块建筑连接节点的施工方法，该方法包括以下步骤：
12.(1)将长螺帽依次穿过下盖板、连接板、上盖板，用长螺栓将其连接在一起，且上盖
板、下盖板与连接板上抗剪键对齐，同时长螺栓不拧紧，形成组装件；
13.(2)待下模块单元吊装完成后，将步骤(1)所述组装件放置在下模块柱的下模块柱角件上，并使下模块柱角件与连接板之间进行键连接；
14.(3)吊装上模块单元，使上模块柱的上模块柱角件与所述与连接板之间进行键连接；
15.(4)旋转上盖板，使长螺帽带动下盖板同步旋转一个预设角度后，上盖板和下盖板分别落入对应位置的所述锁定槽而被锁定；
16.(5)拧紧长螺栓，使下模块柱角件与上模块柱角件连接，即完成上模块柱与下模块柱的可靠连接。
17.本发明采用长螺帽依次穿过下盖板、连接板、上盖板后通过长螺栓连接在一起形成组装件，该组装件可以提前组装完成。现场施工时将该组装件安装在上下模块柱件之间，仅需旋转上盖板，在长螺帽的带动下下盖板可同步旋转，旋转到预设角度后，上盖板和下盖板将落入上模块柱角件和下模块柱角件的锁定槽中，实现上下盖板的锁定；再通过拧紧长螺栓即可实现上下模块柱角件的可靠连接，即实现上下模块柱的可靠连接。同时，采用内六角长螺栓可节省施工操作空间，便于角件内螺栓的拧紧。如此可有效避免因角件内施工空间狭小导致螺栓施工困难甚至无法施工的问题，同时具有安装快速方便、构造原理清晰、节点传力明确、水平抗剪能力强及整体性好等优点。
附图说明
18.图1为本发明一个优选实施例结构示意图。
19.图2为本优选实施例中盖板旋转锁定后的示意图。
20.图3为本优选实施例中盖板旋转锁定前的俯视图。
21.图4为本优选实施例中盖板旋转锁定后的俯视图。
22.图5为本优选实施例中盖板旋转锁定前的剖面示意图。
23.图6为本优选实施例中盖板旋转锁定后的剖面示意图。
24.图7为本优选实施例中连接板的俯视图。
25.图8为本优选实施例中盖板的俯视图。
26.图9为本优选实施例中长螺帽的示意图。
27.图10为本优选实施例中长螺栓的示意图。
28.图11为本优选实施例中组装件的示意图。
29.图12为图11爆炸图。
30.图13为本优选实施例的安装示意图。
31.图14为本发明应用于边柱节点时的示意图。
32.图15为本发明应用于边柱节点时的连接板示意图
33.图16为本发明应用于中柱节点时的示意图。
34.图17为本发明应用于中柱节点时的连接板示意图。
35.图示序号：
36.1—连接板；2—上盖板；3—下盖板；4—长螺帽；5—长螺栓；
37.6—上模块柱角件；61—上模块柱角件底板；62—上模块柱角件侧板；
38.7—下模块柱角件；71—下模块柱角件顶板；72—下模块柱角件侧板；
39.8—抗剪键；9—贯通孔；10—键连接孔；11—锁定槽；12—螺帽定位孔；13—施工孔；i—上模块柱；ii—下模块柱。
具体实施方式
40.实施例一：这是本发明钢结构模块建筑连接节点用于角柱节点的实施例。如图1-图13所示，本发明钢结构模块建筑连接节点，包括由上盖板2、下盖板3、长螺帽4、长螺栓5构成的锁定组件，还包括连接板1、上模块柱角件6、下模块柱角件7，其中上模块柱角件6属于上模块柱i的一部分，位于上模块柱i的下部，下模块柱角件7属于下模块柱ii的一部分，位于下模块柱ii的上部。
41.在连接板1的上表面和下表面分别设置有抗剪键8及贯通孔9，该贯通孔对连接板1和抗剪键8进行贯通。
42.上盖板2、下盖板3、长螺帽4及长螺栓5锁定组件在上盖板2和下盖板3上设置有螺帽定位孔12，其形状与长螺帽4的外柱面形状匹配，当旋转上盖板2时，长螺帽4可以同步转动从而带动下盖板3发生同步转动。在本实施方式中长螺帽4的外柱面形状采用六棱柱形状，因此上盖板2和下盖板3上设置的螺帽定位孔12也采用六棱柱孔。
43.在上模块柱角件6的底板61上和下模块柱角件7的顶板71上设置有键连接孔10和锁定槽11，并且键连接孔10与锁定槽11之间呈一个预设的角度，在本实施方式中这个角度为45
°
。键连接孔10用于上模块柱角件6和下模块柱角件7与连接板1之间的键连接，锁定槽11用于锁定上盖板2和下盖板3。
44.长螺帽4依次穿过下盖板3、连接板1、上盖板2后通过长螺栓5连接在一起形成组装件，上盖板2和下盖板3旋转一个预设角度后被对应锁定在上模块柱角件6和下模块柱角件7的锁定槽11中，实现盖板的锁定，长螺栓5采用内六角螺栓，可以用内六角扳手拧紧，操作时可通过上模块柱角件侧板62及下模块柱角件侧板72上的施工孔13进行操作，即可实现上下模块柱的可靠连接。
45.在本实施方式中，上盖板2和下盖板3的平面尺寸与抗剪键8平面尺寸相同。上模块柱角件底板61、下模块柱角件顶板71上的键连接孔10及抗剪键8均采用正方形。抗剪键8的厚度与上模块柱角件底板61和下模块柱角件顶板71锁定槽11处的厚度相同。
46.以下给出了一个具体制造时的有关设计参数：
47.抗剪键8及上盖板2和下盖板3的平面正方形边长均为l0，上模块柱角件底板61和下模块柱角件顶板71上的正方形孔边长为l1，本实施例中取l1＝l0 2mm。
48.上模块柱角件底板61和下模块柱角件顶板71上的锁定槽11平面形状均为4个等腰直角三角形，四个三角形直角顶点的连线为正方形，此正方形边长为l2，为便于装配且保障盖板旋转后的锁定性能，l2应略大于l0，本实施例中取l2＝l0 1mm。
49.上模块柱角件底板61和下模块柱角件顶板71的厚度均为h0，抗剪键8的厚度为h1，锁定槽11深度为h2，则h1＝h
0-h2，本实施例中锁定槽11深度h2取2mm。
50.连接板1的厚度为h3，上盖板2和下盖板3的厚度均为h4，为保障上盖板2旋转时能够通过长螺帽4带动下盖板3同步旋转，长螺帽4的套筒长度l3不能过短，应满足：l3＞h4 h3 2h0；为保障上下盖板旋转锁定后，长螺栓5拧紧后能够将上下模块柱紧固连接，长螺帽4的
长度l3不能过长，应满足：l3＜2h4 h3 2h1，故长螺帽4的长度l3需满足：h4 h3 2h0＜l3＜2h4 h3 2h1；同时长螺栓5的螺杆长度l4也不能过长，应满足：l4＜2h4 h3 2h1。
51.长螺帽4的外接圆直径为d0，上盖板2和下盖板3上的螺帽定位孔的外接圆直径为d1，则d1应略大于d0，本实施例中取d1＝d0 1mm；连接板1上的竖向贯通孔9直径为d2，为保障上盖板2旋转时能够通过长螺帽4带动下盖板3同步旋转，d2应略大于d0，本实施例中取d2＝d0 1mm。
52.本发明钢结构模块建筑连接节点施工时应按照如下步骤进行：
53.(1)将长螺帽4依次穿过下盖板3、连接板1、上盖板2，用长螺栓5将其连接在一起，且上盖板2、下盖板3与连接板1上抗剪键8对齐，同时长螺栓5不拧紧，形成组装件；
54.(2)待下模块单元吊装完成后，将步骤(1)所述组装件放置在下模块柱的下模块柱角件7上，并使下模块柱角件7与连接板1之间进行键连接；
55.(3)吊装上模块单元，使上模块柱的上模块柱角件7与所述与连接板1之间进行键连接；
56.(4)旋转上盖板2，使长螺帽4带动下盖板3同步旋转一个预设角度后，上盖板2和下盖板3分别落入对应位置的所述锁定槽11而被锁定；
57.(5)拧紧长螺栓5，使下模块柱角件7与上模块柱角件6连接，即完成上模块柱ⅰ与下模块柱ⅱ的可靠连接。
58.实施例二：这是一个本发明钢结构模块建筑连接节点用于边柱节点的实施例。参见图14-图15，由于边柱节点有两对上模块柱角件6与下模块柱角件7需要连接，因此连接板1的形状需进行相应的调整，其上的抗剪键8的数量也要与上模块柱角件6与下模块柱角件7的数量匹配，锁定组件需要有两组才能满足边柱节点。
59.实施例三：这是一个本发明钢结构模块建筑连接节点用于中柱节点的实施例。参见图16-图17，根据中柱节点的情况需要有四对上模块柱角件6与下模块柱角件7之间的连接，因此连接板1的形状需进行相应的调整，其上的抗剪键8的数量也要与上模块柱角件6与下模块柱角件7的数量匹配，锁定组件需要有四组才能满足中柱节点的结构要求。
60.本发明可以实现钢结构模块建筑连接节点的抗压、抗拉和水平抗剪功能，有效避免因角件内施工空间狭小导致螺栓施工困难甚至无法施工的问题，同时具有安装快速方便、构造原理清晰、节点传力明确、水平抗剪能力强及整体性好等优点。