一种自动开闭内插式模块化钢管柱连接节点及安装方法

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种自动开闭内插式模块化钢管柱连接节点及安装方法。


背景技术：

2.目前，模块化钢结构连接节点形式多种多样，主要以焊接，螺栓连接，螺栓-焊接混合连接，预应力连接和弹簧自锁连接等形式存在，现有连接节点现场安装效率不高，施工误差较大，大多连接形式需额外预留施工空间，尤其对于模块化钢结构八柱十六梁内部节点，在不另外开口的情况下，无法满足施工要求，开口安装又会对梁柱节点刚度进行削弱，且对施工工人的安装技术要求较高。同时，目前建筑劳动力缺口较大，特别是技术工人极度匮乏，对安装复杂需较高安装技术的连接节点不适用当前建筑产业的发展。
3.因此，研发一种无需额外施工空间，对施工误差要求较小(安装技术依存度低)且不需额外现场施工，靠连接对插动作即完成锁定的自动化连接节点，是当前模块化钢结构连接节点发展的方向。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种自动开闭内插式模块化钢管柱连接节点及安装方法，其为折叠内插开伞锁柱-柱连接节点，只需将上模块柱对中下模块柱即完成安装，不需额外施工空间，传力简单可靠，操作方便；解决了现有模块化钢结构模块间连接节点连接形式复杂，现场安装繁琐，需额外施工空间，无法满足八柱十六梁中间节点的安装等一系列问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种自动开闭内插式模块化钢管柱连接节点，包括上模块柱、下模块柱和水平连接板，上锁芯、下锁芯分别安装在上模块柱和下模块柱内，所述水平连接板安装在上模块柱和下模块柱之间；上锁芯为固定环板结构；下锁芯包括内插板、折叠伞结构和连锁杆结构，所述内插板安装在下模块柱内，折叠伞结构安装在内插板外部，连锁杆结构安装在内插板内部；下锁芯进入上锁芯，折叠伞结构受压力驱动连锁杆结构锁紧上锁芯，实现自锁连接。
6.进一步地，所述连锁杆结构包括金属棍、预压弹簧、锁芯板、连锁杆锁盘、弹簧锁杆、楔形滑块、滑块弹簧、中空管和开锁钮键；
7.所述中空管安装在内插板内，中空管内设有金属棍，金属棍顶部安装有连锁杆锁盘，金属棍底部设有活塞，且活塞与中空管底部之间安装有预压弹簧；活塞侧面安装有开锁钮键，所述开锁钮键穿过中空管和内插板侧壁上的开孔；
8.连锁杆锁盘底部安装有弹簧锁杆，弹簧锁杆另一端安装在楔形滑块内，楔形滑块安装在锁芯板内，且楔形滑块大截面侧通过滑块弹簧安装在所述锁芯板内部，另一侧延伸出锁芯板开孔；所述锁芯板安装在内插板顶部。
9.进一步地，所述折叠伞结构包括合页板、合页和开锁杆，所述合页板通过合页与锁
芯板下表面和内插板12侧面连接，所述开锁杆上端安装在合页板底部，下端接触所述开锁钮键，调整组件位置，保证合页板下行时推动开锁杆按动开锁钮键。
10.进一步地，所述锁芯板开孔孔径小于楔形滑块大截面，保证楔形滑块弹出时不脱离锁芯板；且所述楔形滑块为四块，通过锁芯板四周开孔伸出锁芯板。
11.进一步地，还包括内插件，所述内插件焊接在下模块柱内壁上，所述水平连接板套在内插件上，用来完成相邻模块单元的水平连接。
12.进一步地，所述内插件与下模块柱内壁及水平连接板要预留一定施工间隙，以方便安装。
13.进一步地，所述内插板通过内插板加筋安装在所述下模块柱上，用于加强内插板的焊接强度。
14.进一步地，所述锁芯、内插件及水平连接板均采用钢板。
15.进一步地，所述中空管可为铝制管件。
16.本发明的另一个目的是提供一种自动开闭内插式模块化钢管柱连接节点的安装方法，包括以下步骤：
17.s1：通过对模块单元的设计，分别对锁芯进行精密制造、对梁柱及其他组件进行制造并在工厂内完成模块单元的组装，将锁芯在工厂预制完成后分别焊接到模块柱内，同时将预制好的内插件焊接到下模块柱内，模块柱再装配进预制好的梁体中；
18.s2：生产配套墙板并安装，对模块单元进行内部铺设并进行装饰；
19.s3：将安装完成的上模块单元与下模块单元及水平连接板运输到施工现场；
20.s4：通过机械设备将下模块单元吊装与基础进行连接，随即采用吊装设备将上模块单元吊起并与下模块单元检查对中，靠上模块单元自身重力完成节点自锁安装，以此类推完成模块化建筑其他层模块单元的安装。
21.本发明的有益效果在于：
22.1.本发明通过将上下模块单元在工厂进行预制组装，将模块单元运输到现场，施工简单，操作方便；
23.2.通过将上模块单元吊装对中下模块单元下锁芯，靠上模块单元自身重力推开折叠部分，通过连锁杆完成锁芯板弹簧伸长完成开伞动作，完成节点的安装，即完成结构框架的安装，仅经过这一项主要安装步骤即完成上下模块单元的安装，不需额外施工空间，传力明确可靠；
24.3.通过调节锁芯类型可设置不同施工误差，选择较为灵活，对工人安装技术要求不高。可同时满足角部节点、边框架节点及中部节点的安装要求。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是实施例1提供的模块单元节点安装整体结构示意图；
27.图2是实施例1提供的自动开闭内插式模块化钢管柱连接节点的整体结构示意图；
28.图3是实施例1提供的节点上锁芯固定环板结构示意图；
29.图4是实施例1提供的下锁芯整体结构示意图；
30.图5是实施例1提供的折叠伞结构示意图；
31.图6是实施例1提供的连锁杆结构示意图；
32.图7是实施例1提供的模块单元节点安装流程图。
33.附图标记说明：
34.1、上模块柱；2、下模块柱；3、水平连接板；4、内插件；5、上锁芯；6、下锁芯；7、锁芯板；8、合页板；9、合页；10、金属棍；11、开锁杆；12、内插板；13、内插板加筋；14、预压弹簧；15、连锁杆锁盘；16、弹簧锁杆；17、楔形滑块；18、滑块弹簧；19、中空管；20、开锁钮键。
具体实施方式
35.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。
36.实施例1
37.如图1～6所示，一种自动开闭内插式模块化钢管柱连接节点，包括上模块柱1、下模块柱2、水平连接板3、内插件4、上锁芯5和下锁芯6。
38.所述上模块柱1和下模块柱2均为冷弯方钢管闭口截面，上、下模块柱截面形式尺寸一致，楼板梁和天花板梁与模块柱之间通过焊接连接。所述上模块柱1下表面与下模块柱2上表面之间设置水平连接板3提供水平连接，以满足左右相邻模块单元之间的连接。所述内插件4外径与下模块柱2内径相适配，所述内插件4下端与下模块柱2进行焊接。
39.模块柱内安装有锁芯，锁芯包括上锁芯5和下锁芯6，其中上锁芯5设置在上模块柱1内，下锁芯6焊接在下模块柱2内。
40.上锁芯5具体为固定环板结构，固定环板为方钢环板。
41.下锁芯6包括内插板12、内插板加筋13、合页板8、合页9、连锁杆结构、开锁杆11和开锁钮键20。
42.所述内插板12下部水平截面积较大部分通过内插板加筋13与下模块柱2内壁进行焊接，内插板加筋13用于加强内插板12焊接强度。
43.所述合页9一侧安装有合页板8，另一侧安装在内插板12上，所述合页板8通过合页9与锁芯板7下表面和内插板12侧面连接。
44.所述连锁杆结构由锁芯板7、金属棍10、开锁杆11、预压弹簧14、连锁杆锁盘15、弹簧锁杆16、楔形滑块17、滑块弹簧18、中空管19和开锁钮键20组成。
45.下锁芯6内置中空管19，中空管19安装在所述内插板12内。连锁杆的中空管19内设有金属棍10，金属棍10顶部安装有连锁杆锁盘15，金属棍10底部延申至中空管19底部且设有圆环板活塞，活塞底部安装有预压弹簧14，活塞两侧安装有开锁钮键20，开锁钮键20为弹簧按钮。开锁钮键20穿过中空管19和内插板12侧壁上的开孔，开锁杆11上端焊接在合页板8下表面，下端插在从内插板12侧面开孔伸出的开锁钮键20中，调整组件位置，保证合页板8下行时推动开锁杆11。
46.所述锁芯板7，焊接在内插板12顶部上表面，且合页板8上表面与锁芯板7底部贴合。所述锁芯板7内安装有四块连接滑块弹簧18的楔形滑块17，楔形滑块17的大截面侧连接滑块弹簧18，锁芯板7开孔孔径略小于楔形滑块17大截面，保证滑块弹簧18弹出时楔形滑块17而不脱离锁芯板7，保证为下锁芯6一整体；楔形滑块17一端通过滑块弹簧18固定在锁芯板7内部，另一端通过四周开孔伸出锁芯板7。
47.连锁杆锁盘15底部还安装有弹簧锁杆16，弹簧锁杆16另一端插入到楔形滑块17内起到限位作用。
48.另外，所述上模块柱和下模块柱截面采用闭口截面形式并相适配，方钢管截面，圆钢管截面形式均可。采用方钢管截面时，将内壁直角进行圆弧倒角，以方便安装。
49.所述内插件与柱内壁及水平连接板要预留一定施工间隙，以方便安装。锁芯、内插件及水平连接板均采用钢板，所述中空管可为铝制管件，水平连接件可根据模块单元个数实际情况选择设置。
50.本发明的使用原理：
51.装配前预留在中空管19的预压弹簧14处于压缩状态，开锁钮键20卡住在中空管19和内插板12开设的孔中，同时将焊接在连锁杆锁盘15上的弹簧锁杆16卡住压缩的滑块弹簧18，使楔形滑块17缩进内插板12内部。
52.安装时下锁芯6进入上锁芯5，将合页板8绕合页9转动，将开锁杆11下部与开锁钮键20接触，将开锁钮键20按进中空管19内，激发预压弹簧14将金属棍10往上推动把弹簧锁杆16从滑块弹簧18中推出，进而激发滑块弹簧18弹力将楔形滑块17推出锁芯板7，使楔形滑块17与上锁芯5的固定环板上表面接触，即完成节点锁定安装。
53.安装方法及流程：
54.如图7所示，具体地，通过对模块单元的设计，将设计图纸送往工厂对接，分别对锁芯进行精密制造、对梁柱及其他组件进行制造并在工厂内完成模块单元的组装，同时生产配套墙板并安装，对模块单元进行内部水电管线铺设并进行装饰；将在工厂内制造安装完成的模块单元通过专用大型运输车运输到施工现场；通过吊车或其他大型吊装机械将底层模块单元吊装与基础进行连接，随即采用吊装设备将上层模块单元吊起并与下模块单元检查对中，靠上模块单元自身重力完成节点自锁安装，以此类推完成模块化建筑其他层模块单元的安装。
55.所述上锁芯5和下锁芯6在工厂预制完成后分别焊接到上模块柱1和上模块柱1内，同时将预制好的内插件4焊接到下模块柱2内。
56.模块单元地板梁和天花板梁在工厂与柱焊接连接，对于上下模块单元间天花板梁与地板梁可贴合进行连锁连接，亦可留有一定间隙不进行连锁连接。具体地，将地板梁和天花板梁在工厂预制好，分别与上模块柱1和上模块柱1进行焊接，如进行梁-梁连锁连接，即将地板梁下表面与天花板梁上表面紧密贴合，可通过螺栓进行连锁约束，增强节点整体性。
57.将在工厂预制安装完成的上模块单元与下模块单元及水平连接板3运输到施工现场进行拼装。先将下模块单元与基础连接，将预制好的水平连接板3套装在下模块单元内插件并进行居中调整，通过起重机将上模块单元吊起，使上模块柱1对中下模块柱2，通过上模块单元自身重力，上下模块单元实现自锁连接。
58.对于中间节点，通过连接在一起的四个水平连接板3将四个水平模块单元连接为
一个整体，模块单元地板梁和天花板梁在工厂与柱焊接连接。对于上下模块单元间天花板梁与地板梁可贴合进行连锁连接，亦可留有一定间隙不进行连锁连接。具体地，将地板梁和天花板梁在工厂预制好，分别与上模块柱1和下模块柱2进行焊接，如进行梁-梁连锁连接，即将地板梁下表面与天花板梁上表面紧密贴合，可通过螺栓进行连锁约束，增强节点整体性。
59.本发明所公开的连接仅需上下模块对中靠自身重力即完成开锁自锁过程，不需要额外工序及操作空间。施工简单，受力明确可靠，根据锁芯的类型施工间隙设置较为灵活，对工人安装技术依赖度较低。
60.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。