疊梁粘合式抗剪連接器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了本發(fā)明提供了一種疊梁粘合式抗剪連接器，所述連接器設置在相互接近、擁有彼此平行翼緣的兩根疊梁之間，所述連接器包括上連接件和下連接件、金屬粘合劑層，所述上連接件固定連接在疊梁上梁的底部，所述下連接件固定連接在疊梁下梁的頂部，所述金屬粘合劑層灌注在所述上連接件和下連接件之間，所述上連接件和下連接件形狀相配合，且通過所述金屬粘合劑層相互結合。本發(fā)明，與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)勢：1.采用連接器的疊梁大大提高了原結構的剛度；2.抗剪能力優(yōu)良；3.構造簡單、成本較低、安裝效率較高。
【專利說明】疊梁粘合式抗剪連接器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑結構工程【技術領域】，特別是一種疊梁粘合式抗剪連接器。

【背景技術】
[0002]集成式模塊化建筑是一種新型的建筑模式。高完成度的建筑模塊在工廠環(huán)境中完成90%以上的施工。制作完成的模塊通過大型運輸設備運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝。組裝過程主要是通過對關鍵的建筑模塊節(jié)點進行現(xiàn)場結構連接，形成結構整體剛度，其次是對建筑模塊間的接縫處進行封閉，設備管線進行連接，保證其安全、防水、隔聲和防腐等建筑需求。因為運輸、起吊和安裝的限制，建筑模塊常常以長方體模塊形式進行生產(chǎn)、運輸和安裝。建筑模塊的長邊梁最長約為18米，短邊梁最長約為4.5米，高為建筑單層高度，即3.1米到4.5米。一個標準的長方體模塊主框架由四根天花板梁(兩根長邊梁和兩根短邊梁)，四根地板梁，四根角柱焊接而成。除設有墻承重的模塊以外，上下相鄰層建筑模塊在角柱處連接，除此以外均不設結構連接，形成典型的“柱承重式模塊建筑”(柱承式)。這種建筑模塊的優(yōu)點在于其框架布局，承重方式簡單直接；上下層間的模塊相對獨立，隔聲隔振性能好；更重要的是該結構形式有利于高效的工廠制造和簡單的現(xiàn)場連接。該建筑模塊形式充分考慮了現(xiàn)代化模塊建筑設計、生產(chǎn)和施工等多方面因素，現(xiàn)在普遍使用，符合集成式模塊化建筑未來發(fā)展方向的一個重要建筑形式。
[0003]但是，上述現(xiàn)行的集成式模塊化建筑也存在缺陷:
[0004]其一，建筑模塊之間連接依靠角柱連接，對短邊梁方向而言強度、剛度尚可；但對于10米以上的長邊梁方向連接而言，其豎直方向和水平方向的連接點的間距過大，以至于該建筑模塊的整體力學性能較差，不適用于抗震要求較高的建筑設計；
[0005]其二,就柱承式模塊建筑而言，上層建筑模塊的地板梁與下層建筑模塊的天花板梁分離，兩梁獨自承受其豎向荷載，梁間沒有組合效應，因此總體結構效率較低，因此其結構的耗鋼量較大。計算表明，柱承式模塊結構的耗鋼量為同樣的鋼結構耗鋼量的120%-130%，其主要原因就是長邊梁的耗鋼量比較大。
[0006]其三，由于柱承式模塊建筑的疊梁沒有組合效應，長邊梁的截面高度均較大，一般在150mm到300mm間；加上上下建筑模塊間必要的安裝縫隙，以及地板厚度和天花板吊頂厚度，下層天花板到上層地板間距離一般大于500mm。這樣顯著的減少了用戶室內實用高度，提高了建筑成本。
[0007]有鑒于此，本發(fā)明迫切需要提供一種疊梁粘合式抗剪連接器，以解決上述現(xiàn)行的集成式模塊化建筑存在的缺陷。


【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種疊梁粘合式抗剪連接器，以解決上述現(xiàn)行的集成式模塊化建筑存在的缺陷。
[0009]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種疊梁粘合式抗剪連接器，所述連接器設置在相互接近、擁有彼此平行翼緣的兩根疊梁之間。所述連接器包括上連接件和下連接件、金屬粘合劑層，所述上連接件固定連接在疊梁上梁的底部，所述下連接件固定連接在疊梁下梁的頂部，所述金屬粘合劑層灌注在所述上連接件和下連接件之間，所述上連接件和下連接件形狀相配合，且通過所述金屬粘合劑層相互結合。
[0010]本實用新型，與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)勢:
[0011]1.采用連接器的疊梁大大提高了原結構的剛度。計算表明，兩根簡支的疊梁上安裝五個連接器，其組合效應可以達到理想的充分連接的疊梁剛度的85%以上。
[0012]2.抗剪能力優(yōu)良。以帶斜面的寬鈍齒作為上下連接件的咬合面，既有利于在現(xiàn)場安裝時提供足夠的安裝誤差補償，也提供了連接件之間的金屬粘合劑的填充空間；同時優(yōu)化金屬粘合面布局，提高了連接器抗剪強度。計算表明，其連接強度為理想連接強度的35%以上，滿足了集成式模塊疊梁的實際工作需求。
[0013]3.構造簡單、成本較低、安裝效率較高。不改變鈍齒尺寸而增加鈍齒的數(shù)目，可以有效的提高抗剪性能，而且價格低廉，因為鑄鋼連接件而增加的耗鋼量可以忽略；以金屬粘合劑現(xiàn)場粘合構件，施工簡單、速度快，避免了現(xiàn)場的焊接和復雜的螺栓連接，特別適應于高完成度的集成式建筑模塊的現(xiàn)場施工，保護了模塊不會因為現(xiàn)場焊接和復雜的螺栓連接而受損壞，選取適當?shù)慕饘僬澈蟿?，在粘結后24小時內可達設計強度的75%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結構示意圖a ；
[0015]圖2是本發(fā)明的結構示意圖b ；
[0016]圖3是本發(fā)明的結構示意圖c ；
[0017]圖4是本發(fā)明的結構示意圖d ；
[0018]圖中，1-疊梁上梁，2-疊梁下梁，3-連接器，31-上連接件，32-下連接件，321-盆緣，33-金屬粘合劑層。

【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例以及附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解為此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0020]本發(fā)明的設計原理在于將原來獨立工作的上下相鄰梁組合成共同工作的疊合梁。該組合梁的關鍵環(huán)節(jié)為梁間抗剪連接器，以傳遞兩梁共同工作時產(chǎn)生的剪力。本發(fā)明提供的連接器的滿足如下要求:其一，給予疊梁可靠的抗剪強度，且連接器的最終剛度要求不低于理想連接的50% ;其二，針對于模塊結構現(xiàn)場施工空間小、應盡量避免焊接或螺栓、錨栓連接的特點，該連接方式的連接器部件的體積小，施工簡便可靠，能夠達到快速連接的目的；其三，成本低廉。
[0021]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明連接器設置在相互接近、擁有彼此平行翼緣的兩根疊梁之間，所述連接器包括上連接件和下連接件、金屬粘合劑層，所述上連接件固定連接在疊梁上梁的底部，所述下連接件固定連接在疊梁下梁的頂部，所述金屬粘合劑層灌注在所述上連接件和下連接件之間，所述上連接件和下連接件形狀相配合，且通過所述金屬粘合劑層相互結合。
[0022]上述疊梁多見于集成式模塊建筑上下相鄰的兩個建筑模塊的地板梁和天花板梁所組成的結構。其中，此處建筑模塊可為長方體模塊形式，其長邊梁最長約為18米，短邊梁最長約為4.5米，高為建筑單層高度，即3.1米到4.5米，通常由四根天花板梁(兩根長邊梁和兩根短邊梁)，四根地板梁，四根角柱焊接而成，上下相鄰層建筑模塊在角柱處連接。本發(fā)明對其連接上下相鄰層建筑模塊的連接方式進行了改進，在上下兩層建筑模塊疊梁之間，尤其在長邊梁方向設置連接器。連接器的結構可以包括的地板梁底部焊接(或采取其他固定方式，如螺栓連接)與梁等寬的上連接件和在天花板梁頂部焊接下連接件，其中上連接件與下連接件配對設置，形狀相配合，兩者可結合，沿縱向誤差少于2.0_。
[0023]上連接件和下連接件的材質可為鋼鑄件，鑄件精度為0.5_。
[0024]連接器可沿長邊梁方向均勻設置，將長邊梁分成偶數(shù)段，設置間距不大于3.0m。
[0025]在優(yōu)選實施方式中，上連接件與下連接件的金屬結合面可為鈍齒結合，咬合的金屬齒的齒側面有50度至90度的傾角，根據(jù)鋼鑄件齒面與金屬粘合劑的摩擦系數(shù)確定傾角角度，傾角大于90度減摩擦角；齒頂面為平面，所述齒頂面長度大于等于齒高的0.5倍，所述齒高大于等于20mm。
[0026]在優(yōu)選實施方式中，所述上連接件和下連接件均包括連接部和結合部，所述上連接件的連接部為連接板，其用于與疊梁上梁底部固定連接，所述上連接件的連接部下方設置有結合部，所述結合部設置有第一鈍齒，所述下連接件的連接部為連接板，其用于與疊梁下梁頂部固定連接，所述下連接件的連接部上方沿周長方向設有盆緣，所述盆緣圍成盆槽，所述盆槽內設置有第二鈍齒，所述第一鈍齒的形狀與所述第二的鈍齒的形狀相配合，所述第一鈍齒嵌入所述盆槽內與所述第二頓齒咬合。
[0027]上述咬合為非直接接觸咬合，在上連接件與下連接件之間除了設置金屬粘合劑層夕卜，還為了在現(xiàn)場安裝時提供足夠的安裝誤差補償，在上連接件和下連接件的相對安裝位置沿縱向和側向均設置有間隙，間隙的大小可設置為5.0mm。
[0028]上述的金屬粘合劑層為在所述上連接件疊合到下連接件前，在所述盆槽中灌注與所述盆緣頂部齊平的金屬粘合劑，上連接件向下移動并擠出盤中多余的金屬粘合劑形成金屬粘合劑層；或者，在所述上連接和下連接件咬合后，以注射方式將所述金屬粘合劑填充到所述間隙內形成金屬粘合劑層。
[0029]為了防止所述疊梁沿側向分離，所述的連接器的兩端或中間設置可以設置有垂直貫穿所述疊梁截面的拉桿。
[0030]在安裝本發(fā)明時，在工廠焊接上下連接件時配對焊接:先將兩梁按實際安裝時的相對位置固定，然后成對的插入上連接件和下連接件并同時焊接，從而保證了施工精度?，F(xiàn)場安裝建筑模塊時，先固定下層模塊，然后在天花板梁的連接件上灌注金屬粘合劑或混合粘合劑。灌注完畢后的15分鐘內疊合上模塊，實現(xiàn)了上下連接件現(xiàn)場粘合；若現(xiàn)場施工條件不允許預先露天灌注粘合劑，則在上下模塊安裝完畢后，以室內注射形式在連接器間填充粘合劑。最后在連接器兩端處沿垂直方向以螺栓拉桿、扣件或焊接方式連接梁，確保連接件不產(chǎn)生上下分離。
[0031]本發(fā)明具有如下優(yōu)勢:
[0032]1.疊合梁大大提高了原結構的剛度。計算表明，兩根簡支的疊梁上安裝五個連接器，其組合效應可以達到理想的充分連接的疊梁剛度的85%以上。以受跨中集中荷載的簡支梁為例，該連接方案的效能為:1
(χ 二-
[0033]Al

"> T十丄

η-10
[0034]其中α為效能指標，即以該連接方式連接的疊梁的剛度與理想完全連接的疊梁剛度的比值；△ I為理想完全連接的疊梁剛度的增量為以該連接器連接的疊梁被平分的段數(shù)。。若充分連接，則α為1.0;若完全不連接，α為，即為不考慮組合效應的疊梁剛度總和。
[0035]2.連接器抗剪能力優(yōu)良。以帶斜面的寬鈍齒作為上下連接件的咬合面，既有利于在現(xiàn)場安裝時提供足夠的安裝誤差補償，也提供了連接件之間的粘合劑的填充空間；同時優(yōu)化粘合面布局，提高了連接器抗剪強度。計算表明，其連接強度為理想連接強度的50%以上，滿足了集成式模塊疊梁的實際工作需求。根據(jù)計算，連接器剪力最大為:
F —FLArdr—FLA RdK
[0036]s 2(? +1) (Jr2 + ABdB2 + It+ IB^j 2{n +1) ^AtCIt2 + ABdB2 +It+Ib^
[0037]其中:FS為連接件設計剪力，F(xiàn)為跨中集中荷載，L為梁長，AT, Ab分別為頂梁和底梁的截面積，It, Ib分別為頂梁和底梁的慣性距，dT，dB分別為頂梁和底梁到組合梁中性軸的距離。
[0038]3.連接器構造簡單、成本低廉、安裝效率較高。不改變鈍齒尺寸而增加鈍齒的數(shù)目，可以有效的提高抗剪性能。而且價格低廉，因為鑄鋼連接件而增加的耗鋼量可以忽略。以金屬粘合劑現(xiàn)場粘合構件，施工簡單、速度快，選取適當?shù)慕饘僬澈蟿?，在粘結后24小時內可達設計強度的75%以上。
[0039]另外，本發(fā)明提供的連接器，增加了疊梁的剛度，可有效減少長邊方向梁的耗鋼量，減少長邊梁的截面高度，從而減少了建筑總成本，提高了室內實用高度。
[0040]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種疊梁粘合式抗剪連接器，其特征在于，所述連接器(3)設置在相互接近、擁有彼此平行翼緣的兩根疊梁之間，所述連接器(3)包括上連接件(31)和下連接件(32)、金屬粘合劑層(33)，所述上連接件(31)固定連接在疊梁上梁(I)的底部，所述下連接件(32)固定連接在疊梁下梁(2)的頂部，所述金屬粘合劑層(33)灌注在所述上連接件(31)和下連接件(32)之間，所述上連接件(31)和下連接件(32)形狀相配合，且通過所述金屬粘合劑層(33)相互結合。
2.根據(jù)權利要求1所述的疊梁粘合式抗剪連接器，其特征在于，所述疊梁應用于集成式模塊化建筑中，所述疊梁上梁(I)和疊梁下梁(2)分別為上下相鄰兩個建筑模塊上建筑模塊的地板梁和下建筑模塊的天花板梁。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的疊梁粘合式抗剪連接器，其特征在于，所述上連接件(31)和下連接件(32)均為鋼鑄件，其金屬接合面為鈍齒咬合。
4.根據(jù)權利要求3所述的疊梁粘合式抗剪連接器，其特征在于，咬合的金屬齒的齒側面有50度至90度的傾角，根據(jù)鋼鑄件齒面與金屬粘合劑的摩擦系數(shù)確定傾角角度，傾角大于90度減摩擦角；同時，齒頂面為平面，所述齒頂面長度大于等于齒高的0.5倍，所述齒高大于等于20mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的疊梁粘合式抗剪連接器，其特征在于，所述的下連接件(32)頂部沿周長方向設有盆緣(321)，所述盆緣(321)圍成盆槽，所述上連接件(31)下部進入所述盆槽與所述下連接件(32)咬合。
6.根據(jù)權利要求2所述的疊梁粘合式抗剪連接器，其特征在于，所述連接器(3)沿所述建筑模塊長邊梁方向均勻設置，將所述長邊梁分成偶數(shù)段，其間距小于等于3.0m。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的疊梁粘合式抗剪連接器，其特征在于，所述的連接器(3)的兩端或中間設置有垂直貫穿所述疊梁截面的拉桿，所述拉桿可以用以防止所述疊梁沿垂直于連接器咬合面方向分離。
【文檔編號】E04B1/58GK104213640SQ201410392122
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權日:2014年8月11日
【發(fā)明者】鄭天心竺·理查德 申請人:美國國綠投資集團