本發(fā)明涉及裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域，具體為一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及組裝方法。

背景技術(shù)：

裝配式建筑具有環(huán)保、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，成為未來(lái)建筑發(fā)展的重要方向之一。裝配式鋼結(jié)構(gòu)是裝配式建筑的重要組成部分之一，以往在裝配式鋼結(jié)構(gòu)中，梁柱節(jié)點(diǎn)主要采用焊接方式連接，依靠焊縫傳遞梁柱之間的力。這種節(jié)點(diǎn)存在較多缺點(diǎn)，如：焊接質(zhì)量要求高、施工復(fù)雜、焊接質(zhì)量受人為影響因素大、焊縫及焊縫周圍的殘余應(yīng)力大、抗震性能受焊縫影響大，同時(shí)因?yàn)榱翰回炌ㄓ谥?，輔助節(jié)點(diǎn)傳力的加強(qiáng)環(huán)尺寸大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的提供一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及組裝方法，實(shí)現(xiàn)正交梁與榫卯鋼管、加強(qiáng)環(huán)之間的連接。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括：正交梁A、上口槽、加強(qiáng)環(huán)咬合鍵、正交梁B、下口槽、加強(qiáng)環(huán)、加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽、榫卯鋼管、榫卯凹槽、榫卯凹槽加固角鋼、連接鋼梁、鋼梁加固角鋼、翼緣、腹板，形成榫卯連接節(jié)點(diǎn)組合框架，每個(gè)框架由八個(gè)榫卯連接節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的豎向通過(guò)榫卯鋼管連接，節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的橫向通過(guò)連接鋼梁連接，具體結(jié)構(gòu)如下：

正交梁A的兩側(cè)設(shè)有翼緣，正交梁A的中間部分只保留腹板，腹板上有四個(gè)加強(qiáng)環(huán)咬合鍵以及上口槽，四個(gè)加強(qiáng)環(huán)咬合鍵分別位于腹板的四角，上口槽位于腹板的上部中間；正交梁B的兩側(cè)設(shè)有翼緣，正交梁B的中間部分只保留腹板，腹板上有四個(gè)加強(qiáng)環(huán)咬合鍵以及下口槽，四個(gè)加強(qiáng)環(huán)咬合鍵分別位于腹板的四角，下口槽位于腹板的下部中間；加強(qiáng)環(huán)的四邊設(shè)有加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽，加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽的深度與加強(qiáng)環(huán)咬合鍵高度相同；正交梁A位于正交梁B上方，上口槽與下口槽對(duì)位咬合拼裝，正交梁A與正交梁B在水平方向垂直相交；正交梁A與正交梁B組裝完成后，在二者連接的腹板處，上、下各安裝有加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽與加強(qiáng)環(huán)咬合鍵對(duì)位咬合；

榫卯鋼管上下端的四壁上開榫卯凹槽，在榫卯鋼管內(nèi)壁的榫卯凹槽處分別設(shè)置榫卯凹槽加固角鋼；連接鋼梁的兩個(gè)梁端分別與正交梁A或正交梁B的梁端相對(duì)，在正交梁A或正交梁B與連接鋼梁的端點(diǎn)分別設(shè)置鋼梁加固角鋼，相對(duì)的鋼梁加固角鋼之間連接。

所述的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)環(huán)咬合鍵凸出5-15mm，上口槽和下口槽的開口深度是腹板高度的二分之一。

所述的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，榫卯凹槽的深度是腹板高度的二分之一，在榫卯鋼管內(nèi)壁的榫卯凹槽處分別點(diǎn)焊三片榫卯凹槽加固角鋼。

所述的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，在正交梁A和正交梁B與連接鋼梁的端點(diǎn)分別焊接鋼梁加固角鋼，相對(duì)的鋼梁加固角鋼之間通過(guò)焊接或螺栓連接。

所述的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，在框架最頂層和地基部分，榫卯鋼管只在一個(gè)端部開設(shè)榫卯凹槽，其他位置的榫卯鋼管均在上下端開設(shè)榫卯凹槽。

所述的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的組裝方法，具體組裝過(guò)程如下：

(1)正交梁A與正交梁B呈十字正交，正交梁A在下，正交梁B在上，上口槽與下口槽對(duì)位拼裝；拼接完成后，用加強(qiáng)環(huán)一組兩片、一上一下，加強(qiáng)環(huán)咬合凹槽與正交梁A和正交梁B上的加強(qiáng)環(huán)咬合鍵對(duì)位，并在加強(qiáng)環(huán)與正交梁的翼緣接觸的地方進(jìn)行焊接，固定加強(qiáng)環(huán)位置，形成正交梁區(qū)域，完成加強(qiáng)環(huán)與正交梁A和正交梁B的組裝；

(2)將兩支榫卯鋼管分別從上下豎向插入加強(qiáng)環(huán)所包圍的正交梁區(qū)域，榫卯鋼管上的榫卯凹槽與正交梁腹板對(duì)位拼裝，拼裝完成后將兩支榫卯鋼管接觸邊緣做焊接處理，固定榫卯鋼管的位置；

(3)重復(fù)上述過(guò)程，完成其它榫卯鋼管和正交梁A、正交梁B及加強(qiáng)環(huán)的組裝；

(4)吊裝連接鋼梁，使連接鋼梁的兩個(gè)梁端分別與正交梁A或正交梁B的梁端相對(duì)，然后在梁端相對(duì)的部分，分別安裝鋼梁加固角鋼，鋼梁加固角鋼之間通過(guò)焊接或螺栓連接，完成正交梁與連接鋼梁的橫向連接；

從而，實(shí)現(xiàn)裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)的組裝。

所述的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的組裝方法，步驟(1)中，正交梁A與正交梁B組裝完成后，在二者連接的腹板處，上、下各安裝一片加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽與加強(qiáng)環(huán)咬合鍵對(duì)位咬合；加強(qiáng)環(huán)定位校準(zhǔn)后，分別在加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽與正交梁A和正交梁B翼緣相交的兩側(cè)進(jìn)行焊接。

所述的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的組裝方法，步驟(2)中，將加強(qiáng)環(huán)與正交梁A和正交梁B組裝后的結(jié)構(gòu)，吊裝到榫卯鋼管上方，保證正交梁A和正交梁B的腹板插入到榫卯鋼管的榫卯凹槽中；在榫卯鋼管與正交梁A和正交梁B翼緣相交的位置，施加焊縫；然后，在上方安裝榫卯鋼管，將榫卯鋼管吊裝到加強(qiáng)環(huán)與正交梁A和正交梁B組裝后的結(jié)構(gòu)上，保證正交梁A和正交梁B的腹板插入到榫卯鋼管的榫卯凹槽中。

本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及組裝方法，其與原采用焊接方式的鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)相比，具有以下特點(diǎn)及有益效果：

1、本發(fā)明在梁與梁的連接中，設(shè)置了榫卯上口槽、榫卯下口槽，通過(guò)二者的咬合實(shí)現(xiàn)梁的連接；在梁與柱的連接中，在柱中設(shè)置了榫卯凹槽，通過(guò)將梁的腹板伸入到榫卯凹槽，實(shí)現(xiàn)梁柱的連接。梁與加強(qiáng)環(huán)的連接，通過(guò)在梁上設(shè)置加強(qiáng)環(huán)咬合鍵、在加強(qiáng)環(huán)上設(shè)置加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽，實(shí)現(xiàn)梁與加強(qiáng)環(huán)的連接。

2、本發(fā)明通過(guò)槽口、鍵槽對(duì)位連接，可以使對(duì)位更加精準(zhǔn)，并且施工便捷、省時(shí)、高效。主要通過(guò)槽口、鍵槽的咬合傳力，焊縫僅起固定作用。因此，施工難度小，對(duì)施工人員的技術(shù)水平要求不高，并且施工質(zhì)量容易保證。同時(shí)，因?yàn)闇p少了構(gòu)件之間的焊縫，從而減少了構(gòu)件之間的殘余應(yīng)力，提高了節(jié)點(diǎn)的抗震性能。

3、本發(fā)明組成節(jié)點(diǎn)的各構(gòu)件，均可在工廠預(yù)制加工完成，現(xiàn)場(chǎng)施工主要以組裝為主，因此施工速度快，操作簡(jiǎn)單。

4、本發(fā)明正交梁的腹板在榫卯鋼管內(nèi)貫通，梁端的一部分力可以通過(guò)貫通部分傳遞，與傳統(tǒng)的梁不貫通方式相比，可以減少加強(qiáng)環(huán)的尺寸，提高整體結(jié)構(gòu)的美觀性。

5、本發(fā)明正交梁的彎矩通過(guò)相互咬合的正交梁腹板及與其相連的加強(qiáng)環(huán)傳遞到榫卯鋼管，剪力通過(guò)榫卯凹槽傳遞給柱，并且設(shè)置了榫卯凹槽加固角鋼防止剪力過(guò)大引起榫卯鋼管柱壁的破壞，因此，具有傳力路徑更合理、傳力機(jī)制更可靠。

6、本發(fā)明提出的組裝方法，綜合考慮了工廠預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)施工的要求，更加便于設(shè)計(jì)、施工，焊接工作量很小，環(huán)保節(jié)能，更好的滿足了當(dāng)下綠色建筑的要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明正交梁的A梁三維圖。

圖2是本發(fā)明正交梁的B梁三維圖。

圖3是本發(fā)明加強(qiáng)環(huán)三維圖。

圖4是本發(fā)明榫卯鋼管三維圖。

圖5是本發(fā)明榫卯鋼管俯視圖。

圖6是本發(fā)明加固角鋼三維圖。

圖7是圖5沿A-A方向的剖面圖。

圖8是本發(fā)明正交梁組裝過(guò)程中的三維圖。

圖9是本發(fā)明加強(qiáng)環(huán)與正交梁組裝過(guò)程中的三維圖。

圖10是本發(fā)明加強(qiáng)環(huán)與正交梁的組裝完成三維圖。

圖11是本發(fā)明加強(qiáng)環(huán)、正交梁和榫卯鋼管過(guò)程中的三維圖。

圖12是本發(fā)明加強(qiáng)環(huán)、正交梁和榫卯鋼管組裝完成三維圖。

圖13是本發(fā)明榫卯連接節(jié)點(diǎn)組合框架三維圖。

圖14是本發(fā)明榫卯連接節(jié)點(diǎn)組合框架橫向連接主視圖。

圖中，1正交梁A；2上口槽；3加強(qiáng)環(huán)咬合鍵；4正交梁B；5下口槽；6加強(qiáng)環(huán)；7加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽；8榫卯鋼管；9榫卯凹槽；10榫卯凹槽加固角鋼；11連接鋼梁；12鋼梁加固角鋼；13翼緣；14腹板。

具體實(shí)施方式

如圖1-圖14所示，本發(fā)明裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，主要包括：正交梁A1、上口槽2、加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3、正交梁B4、下口槽5、加強(qiáng)環(huán)6、加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽7、榫卯鋼管8、榫卯凹槽9、榫卯凹槽加固角鋼10、連接鋼梁11、鋼梁加固角鋼12、翼緣13、腹板14等，具體結(jié)構(gòu)如下：

如圖1所示，正交梁A1的兩側(cè)設(shè)有翼緣13，正交梁A1中間部分沒有翼緣，只保留腹板14，腹板14上有四個(gè)加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3以及上口槽2，四個(gè)加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3分別位于腹板14的四角，上口槽2位于腹板14的上部中間。

如圖2所示，正交梁B4的兩側(cè)設(shè)有翼緣13，正交梁B4中間部分沒有翼緣，只保留腹板14，腹板14上有四個(gè)加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3以及下口槽5，四個(gè)加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3分別位于腹板14的四角，下口槽5位于腹板14的下部中間。

其中，加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3凸出5-15mm或根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定合適高度，上口槽2和下口槽5的開口深度是腹板高度的二分之一，正交梁A1和正交梁B4的結(jié)構(gòu)除了上口槽2和下口槽5的開口方向不同，其他相同。

如圖3所示，加強(qiáng)環(huán)6的四邊設(shè)有加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽7，加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽7的深度與加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3高度相同。

如圖4-圖7所示，榫卯鋼管8上下端的四壁上開榫卯凹槽9，其深度是腹板高度的二分之一，在榫卯鋼管8內(nèi)壁的榫卯凹槽9處分別點(diǎn)焊三片榫卯凹槽加固角鋼10。

如圖8-圖14所示，本發(fā)明裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的組裝方法，具體組裝過(guò)程如下：

如圖8所示，正交梁A1位于正交梁B4上方，上口槽2與下口槽5對(duì)位咬合拼裝，正交梁A1與正交梁B4在水平方向垂直相交。

如圖9、圖10所示，正交梁A1與正交梁B4組裝完成后，在二者連接的腹板14處，上、下各安裝一片加強(qiáng)環(huán)6，加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽7與加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3對(duì)位咬合。圖10中，加強(qiáng)環(huán)6定位校準(zhǔn)后，分別在加強(qiáng)環(huán)咬合鍵槽7與正交梁A1和正交梁B4翼緣相交的兩側(cè)進(jìn)行焊接，完成加強(qiáng)環(huán)6與正交梁A1和正交梁B4的組裝。

正交梁A1與正交梁B4呈十字正交，正交梁A1在下，正交梁B4在上，根據(jù)上口槽2與下口槽5對(duì)位拼裝，拼接完成后，用加強(qiáng)環(huán)6一組兩片、一上一下，根據(jù)加強(qiáng)環(huán)咬合凹槽7與正交梁(正交梁A1與正交梁B4)上的加強(qiáng)環(huán)咬合鍵3對(duì)位，對(duì)位后如圖10所示，并在加強(qiáng)環(huán)6與正交梁的翼緣接觸的地方進(jìn)行點(diǎn)焊或者焊接，固定加強(qiáng)環(huán)位置。上述組裝工作，可根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸?shù)跹b情況，在工廠組裝完成或在施工現(xiàn)場(chǎng)組裝完成。

如圖11所示，將加強(qiáng)環(huán)6與正交梁A1和正交梁B4組裝后的結(jié)構(gòu)，吊裝到榫卯鋼管8(下)，保證正交梁A1和正交梁B4的腹板14插入到榫卯鋼管8(下)的榫卯凹槽9中。在榫卯鋼管8(下)與正交梁A1和正交梁B4翼緣相交的位置，施加焊縫。然后，再安裝榫卯鋼管8(上)，將其吊裝到加強(qiáng)環(huán)6與正交梁A1和正交梁B4組裝后的結(jié)構(gòu)上，保證正交梁A1和正交梁B4的腹板插入到榫卯鋼管8(上)的榫卯凹槽9中。

本發(fā)明節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的豎向連接依靠榫卯鋼管8來(lái)連接，除了框架最頂層和地基部分，榫卯鋼管8只在一個(gè)端部開榫卯凹槽9，其他位置的榫卯鋼管均如圖4-7的方式加工，上下端均開榫卯凹槽。

將一組(兩支)榫卯鋼管8豎向插入加強(qiáng)環(huán)6所包圍的正交梁區(qū)域，根據(jù)榫卯鋼管8上的榫卯凹槽9與正交梁腹板對(duì)位，拼裝完成后上述組裝的結(jié)構(gòu)見圖12，將兩支榫卯鋼管8接觸邊緣做焊接處理，固定榫卯鋼管8的位置。

如圖13、圖14所示，重復(fù)上述過(guò)程，完成其它榫卯鋼管8和正交梁A1、正交梁B4及加強(qiáng)環(huán)6的組裝。然后，吊裝連接鋼梁11，使連接鋼梁11的兩個(gè)梁端分別與正交梁A1和正交梁B4的梁端相對(duì)，在梁端相對(duì)的部分，分別施加鋼梁加固角鋼12，鋼梁加固角鋼12之間通過(guò)焊接或螺栓連接，完成裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)的組裝。

如圖13所示，本發(fā)明榫卯連接節(jié)點(diǎn)組合框架，一個(gè)框架由八個(gè)榫卯連接節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接方式同上，節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)橫向依靠連接鋼梁11來(lái)連接。如圖14所示，將鋼梁加固角鋼12分別焊接在正交梁A1和正交梁B4與連接鋼梁11的端點(diǎn)，再通過(guò)螺栓或者焊接將兩片加固角鋼12連接，完成正交梁與連接鋼梁的橫向連接。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯式節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及組裝方法，在梁與梁的連接、梁與柱的連接中，通過(guò)槽口、鍵槽對(duì)位連接，可以使對(duì)位更加精準(zhǔn)，并且施工便捷、省時(shí)、高效；構(gòu)件間的傳力主要通過(guò)槽口、鍵槽的咬合，焊縫僅起固定作用，施工難度小，對(duì)施工人員的技術(shù)水平要求不高，并且施工質(zhì)量容易保證，同時(shí)，因?yàn)闇p少了構(gòu)件之間的焊縫，從而減少了構(gòu)件之間的殘余應(yīng)力，提高了節(jié)點(diǎn)的抗震性能；節(jié)點(diǎn)的各構(gòu)件，均可在工廠預(yù)制加工完成，現(xiàn)場(chǎng)施工主要以組裝為主，因此施工速度快，操作簡(jiǎn)單；正交梁的腹板在榫卯鋼管內(nèi)貫通，梁端的一部分力可以通過(guò)貫通部分傳遞，與傳統(tǒng)的梁不貫通方式相比，可以減少加強(qiáng)環(huán)的尺寸，提高整體結(jié)構(gòu)的美觀性；正交梁的彎矩通過(guò)相互咬合的正交梁腹板及與其相連的加強(qiáng)環(huán)傳遞到榫卯鋼管，剪力通過(guò)榫卯凹槽傳遞給柱，并且設(shè)置了榫卯凹槽加固角鋼防止剪力過(guò)大引起榫卯鋼管柱壁的破壞。因此，具有傳力路徑更合理、傳力機(jī)制更可靠；組裝方法，綜合考慮了工廠預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)施工的要求，更加便于設(shè)計(jì)、施工，焊接工作量很小，環(huán)保節(jié)能，更好的滿足了當(dāng)下綠色建筑的要求。