本實(shí)用新型涉及建筑工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼結(jié)構(gòu)模塊化建筑中鋼結(jié)構(gòu)模塊之間的連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，特別是一種用于連接模塊化鋼框架的連接裝置。

背景技術(shù)：

目前，我國建筑行業(yè)正處于高速發(fā)展時(shí)期，房屋建設(shè)的年增量成為全球第一。同時(shí)，也使我國建筑能耗升高，約占社會(huì)總能耗的33％，建筑能耗和環(huán)境污染問題也越來越受到人們的關(guān)注。目前國內(nèi)建筑仍采用傳統(tǒng)粗放型、勞動(dòng)密集型的手工建造生產(chǎn)方式進(jìn)行建設(shè)，具有建設(shè)周期長、能耗高、環(huán)境污染大、效率低的特點(diǎn)，并且由于建筑工人的技術(shù)水平參差不齊，導(dǎo)致建筑的質(zhì)量和性能難以保障，不符合國家對于“綠色建筑”的發(fā)展理念。

因此，模塊化建筑作為一種新興的裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系，具有施工速度快、環(huán)境污染小、質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn)。近五十年來，美國、日本、歐洲等建筑的模塊化房屋技術(shù)、市場已較為完善，模塊化房屋已是人們必備的生活、工作、住宅建筑。隨著近些年來社會(huì)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，建筑模式也在悄然發(fā)生著變化，人們對建筑的要求不再僅僅注重房屋的整體結(jié)構(gòu)性能，而且對于建筑施工的質(zhì)量和速度也有了更高的要求。

模塊化建筑是采用在工廠制造的構(gòu)件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行裝配而成的建筑形式。根據(jù)不同的預(yù)制程度，模塊化建筑所采用預(yù)制單元一般可分為：桿件單元、板體單元和模塊單元幾種，其所對應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)體系為：直接裝配式結(jié)構(gòu)體系、預(yù)制板體單元結(jié)構(gòu)體系與模塊化建筑結(jié)構(gòu)體系。

模塊化建筑作為一種新興的建筑體系具有高度的預(yù)制化比例，對提高工程質(zhì)量、縮短工期、節(jié)約人力物力、保護(hù)環(huán)境等多方面有顯著的優(yōu)勢，符合對于建筑工業(yè)化以及綠色建筑的發(fā)展要求。

鋼結(jié)構(gòu)模塊化建筑是指將工廠預(yù)制好的鋼結(jié)構(gòu)模塊運(yùn)到建筑現(xiàn)場通過連接結(jié)構(gòu)連接起來組成建筑整體。鋼結(jié)構(gòu)模塊是鋼結(jié)構(gòu)模塊化建筑的基本單元，其組合與連接方式直接與建筑的形象和力學(xué)性能緊密相關(guān)。鋼結(jié)構(gòu)模塊化建筑在中國剛剛起步，對其鋼結(jié)構(gòu)模塊連接裝置的研究很少且工業(yè)化程度不高，鋼結(jié)構(gòu)模塊連接裝置的設(shè)計(jì)中依然存在許多問題，這不利于中國模塊化建筑的發(fā)展。

現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑主要由3種類型。第一類為用集裝箱改造成的集裝箱房：可對廢棄貨柜集裝箱再次利用，也可對新集裝箱進(jìn)行改造，使其具備需要的建筑功能，優(yōu)點(diǎn)是堅(jiān)固耐用，缺點(diǎn)是用鋼量較大且模塊尺寸比較單一；第二類為采用冷彎薄壁型鋼構(gòu)成的模塊體系：用鋼量省，尺寸較靈活，模塊間連接較方便，缺點(diǎn)是承載力不高，僅能用于低、多層建筑；第三類為采用型鋼焊接而成的模塊建筑，具有承載力較高、尺寸選擇較靈活的特點(diǎn)。

而對于采用型鋼焊接而成的模塊建筑，其連接裝置接其連接方式，直接影響建筑的美觀程度和承載情況，因此，連接裝置接其連接方式對于鋼結(jié)構(gòu)模塊化建筑來說至關(guān)重要。

中國專利CN 103993654 A模塊化裝配式鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑體系，公開了模塊化裝配式鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑體系，包括裝配式套間模塊和連接部件；其中，裝配式套間模塊在工廠施工預(yù)制完成；所述裝配式套間模塊包括梁、柱、樓板以及按項(xiàng)目要求在其中添加的結(jié)構(gòu)和設(shè)備；在施工現(xiàn)場，套間單元之間能夠借助連接件進(jìn)行連接；連接部件包括高強(qiáng)螺栓、在模塊連接用孔洞處及外墻連接處安裝的填補(bǔ)部件和裝飾部件或安裝操作用孔洞的現(xiàn)澆填補(bǔ)部件、模塊間起連接作用的給排水管道及給排水管道連接部件、模塊間起連接作用的供暖管道及供暖管道連接部件、模塊間起連接作用的電線及電線連接部件以及裝配式運(yùn)輸設(shè)備或樓梯。此專利中的連接部件主要為高強(qiáng)度螺栓，此種加工方式連接處多，施工極其復(fù)雜，且牢固程度不能夠保障。

中國專利CN 104763059 A建筑用連接件、框架結(jié)構(gòu)和用連接件組裝框架結(jié)構(gòu)的方法，公開了一種型材組合模塊化建筑用連接件，包括一個(gè)中心部件和數(shù)個(gè)從中心部件向外延伸的連接部；連接部上設(shè)置有用于連接梁柱材料的固定裝置，其中，固定裝置為螺孔。此建筑用連接組件框架與前述專利中所用的連接技術(shù)相同，均是采用螺孔與螺栓的配合。但是，此種施工方式的工作量極大，需要每一個(gè)螺孔進(jìn)行固定連接，且連接位置的增加，無疑會(huì)增加松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，降低建筑物的承載能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)上述不足之處，本實(shí)用新型的目的是提供一種施工便捷，承載力大的用于連接模塊化鋼框架的連接裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于：一種用于連接模塊化鋼框架的連接裝置，至少包括端部中空的第一方鋼管柱和第二方鋼管柱，第一方鋼管柱和第二方鋼管柱之間通過內(nèi)套筒相連，內(nèi)套筒與第一方鋼管柱和第二方鋼管柱之間間隙配合，內(nèi)套筒的外周環(huán)設(shè)有定位塊和承接角鋼，定位塊位于承接角鋼的下方，定位塊的下邊緣與第一方鋼管柱的柱口相平行，承接角鋼的承接面與第二方鋼管柱的柱口相平行。

優(yōu)選的是：還包括連接板，連接板設(shè)有與內(nèi)套筒相配合的裝配孔。

優(yōu)選的是：所述裝配孔的外周設(shè)有若干個(gè)螺栓孔。

優(yōu)選的是：所述的裝配孔與內(nèi)套筒間隙配合。

優(yōu)選的是：所述的連接板設(shè)有與內(nèi)套筒相配合的一個(gè)裝配孔。

優(yōu)選的是：所述的連接板并列設(shè)有與內(nèi)套筒相配合的兩個(gè)裝配孔。

優(yōu)選的是：所述的連接板中心對稱設(shè)有與內(nèi)套筒相配合的四個(gè)裝配孔。

優(yōu)選的是：所述相鄰的裝配孔之間設(shè)有間隔筋。

優(yōu)選的是：所述的承接角鋼包括相互成直角的第一承接面和第二承接面，所述的第二承接面上設(shè)有與連接板上螺栓孔相配合的通孔。

本用于連接模塊化鋼框架的連接裝置的連接方法，包括如下步驟：

(1)按施工要求，在工廠內(nèi)預(yù)制所需的第一方鋼管柱、第二方鋼管柱、內(nèi)套筒、承接角鋼和連接板；

(2)將承接角鋼的第一承接面焊接在內(nèi)套筒定位塊的上方；

(3)在工廠內(nèi)預(yù)先將內(nèi)套筒嵌入第二方鋼管柱內(nèi)，通過內(nèi)套筒的定位塊卡在第二方鋼管柱的柱口位置進(jìn)行定位；

(4)將內(nèi)套筒與第二方鋼管柱焊接，并將定位塊打磨至與內(nèi)套筒和連接板的下表面外輪廓齊平，再將焊縫補(bǔ)齊完整；

(5)根據(jù)施工要求，將若干個(gè)第一方鋼管柱連接成上層模塊化鋼框架，將若干個(gè)第二方鋼管柱連接成下層模塊化鋼框架；

(6)將上層模塊化鋼框架、下層模塊化鋼框架和連接板運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，將下層模塊化鋼框架的第二方鋼管柱與基礎(chǔ)建筑固定；

(7)將連接板吊裝至下層模塊化鋼框架的內(nèi)套筒上方，并落下，將內(nèi)套筒套入連接板的裝配孔內(nèi)，同時(shí)內(nèi)套筒側(cè)面的承接角鋼的第二承接面托住連接板進(jìn)行定位，采用高強(qiáng)螺栓將第二承接面上的螺栓孔與連接板的通孔相互連接，并進(jìn)行固定；將上層模塊化鋼框架吊裝至下層模塊化鋼框架的內(nèi)套筒上方，并將上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱下落至接觸內(nèi)套筒，使得內(nèi)套筒的上端嵌入上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱內(nèi)，通過內(nèi)套筒上的承接角鋼的第二承接面承接住第一方鋼管柱；將第一方鋼管柱的底部與連接板的上表面進(jìn)行焊接。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

(1)通過將模塊化的鋼框架預(yù)先在工廠進(jìn)行部分加工，再到施工現(xiàn)場進(jìn)行施工，大大節(jié)省了現(xiàn)場施工的工序，縮短了施工時(shí)間，并且對于現(xiàn)場的環(huán)境不會(huì)造成過多的影響；

(2)通過模塊化鋼框架與內(nèi)套筒之間相互焊接，大大增強(qiáng)了框架之間的牢固程度，避免因螺釘或螺栓松動(dòng)引起的風(fēng)險(xiǎn)；

(3)模塊化鋼框架之間通過內(nèi)套筒的方式進(jìn)行連接，并通過承接角鋼與連接板進(jìn)行固定，縮短了現(xiàn)場施工的時(shí)間，提高了建筑的強(qiáng)度；

(4)模塊建筑是一種高度工業(yè)化的預(yù)制裝配建筑，符合建筑產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的趨勢和國家的政策導(dǎo)向。鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑有許多優(yōu)點(diǎn)：功能分區(qū)與布置靈活、設(shè)計(jì)建造周期短、設(shè)計(jì)生產(chǎn)一體化、建筑重量輕、承載力高、抗震性能優(yōu)越、產(chǎn)品質(zhì)量可靠穩(wěn)定、施工速度快、便于拆除和改建。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的角部連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的側(cè)向連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的中心連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的原理示意圖；

圖5是本實(shí)用新型角部連接第二方鋼管柱與連接板連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型側(cè)向連接第二方鋼管柱與連接板連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型中心連接第二方鋼管柱與連接板連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本實(shí)用新型的內(nèi)套筒的結(jié)構(gòu)示意圖

圖9是本實(shí)用新型單孔連接板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本實(shí)用新型雙孔連接板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本實(shí)用新型四孔連接板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本實(shí)用新型角部連接的第二方鋼管柱與內(nèi)套筒連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本實(shí)用新型側(cè)向連接的第二方鋼管柱與內(nèi)套筒連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本實(shí)用新型中心連接的第二方鋼管柱與內(nèi)套筒連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是本實(shí)用新型模塊化鋼框架角部連接節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本實(shí)用新型模塊化鋼框架側(cè)向連接節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17是本實(shí)用新型模塊化鋼框架中心連接節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18是模塊化鋼框架連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-第一方鋼管柱；2-連接板；2A-四孔連接板；2B-雙孔連接板；2C-單孔連接板；3-高強(qiáng)螺栓；4-承接角鋼；41-第一承接面；42-第二承接面；5-內(nèi)套筒；6-第二方鋼管柱；7-定位塊；8-通孔；9-螺栓孔；10-裝配孔；11-連接筋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1-3所示的一種用于連接模塊化鋼框架的連接裝置，至少包括端部中空的第一方鋼管柱1和第二方鋼管柱6，第一方鋼管柱1和第二方鋼管柱6之間通過內(nèi)套筒5相連，內(nèi)套筒5與第一方鋼管柱1和第二方鋼管柱6之間間隙配合，如圖8所示的內(nèi)套筒5的外周環(huán)設(shè)有定位塊7和承接角鋼4，定位塊7位于承接角鋼4的下方，定位塊7的下邊緣與第一方鋼管柱1的柱口相平行，承接角鋼4的承接面與第二方鋼管柱6的柱口相平行。

一種優(yōu)選的實(shí)施例是，如圖4所示，本裝置還包括連接板2，連接板2設(shè)有與內(nèi)套筒5相配合的裝配孔10。裝配孔與內(nèi)套筒間隙配合，這樣可以便于將連接板與內(nèi)套筒或者連接板進(jìn)行連接固定，便于后期的焊接，減少焊材的使用。

一種優(yōu)選的實(shí)施例是，連接板上的裝配孔可以是一個(gè)，如圖9所示，也可以是并列設(shè)置的兩個(gè)，如圖10所示，還可以是中心對稱設(shè)置的四個(gè)，如圖11所示，分別稱為單孔連接板、雙孔連接板和四孔連接板。單孔連接板用于角部連接的模塊化鋼框架，如圖5所示；雙孔連接板是用于側(cè)向連接的模塊化鋼框架，如圖6所示；四孔連接板是用于中心連接的模塊化鋼框架，如圖7所示。通過連接板2可以將角部連接側(cè)向連接或中心連接的模塊化鋼框架進(jìn)行聚攏并與內(nèi)套筒進(jìn)行緊固，一方面是便于形成規(guī)整的模塊化鋼框架，另一方面提高模塊化鋼框架的牢固程度，從而提高承重能力。

一種優(yōu)選的實(shí)施例是，如圖9-11所示的裝配孔10的外周設(shè)有若干個(gè)螺栓孔9。另外，如圖4所示的承接角鋼4包括相互成直角的第一承接面41和第二承接面42，第二承接面42上設(shè)有與連接板上螺栓孔9相配合的通孔8。安裝時(shí)，通過螺栓孔與通孔相互配合，通過高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接固定，實(shí)現(xiàn)將上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱與內(nèi)套筒的連接。

一種優(yōu)選的實(shí)施例是，如圖9-11所示，相鄰的裝配孔10之間設(shè)有間隔筋11。通過間隔筋11可以使得模塊化鋼框架進(jìn)行組裝時(shí)，便于焊接，使其更加牢固。

本用于連接模塊化鋼框架的連接裝置的連接方法，包括如下步驟：

(1)按施工要求，在工廠內(nèi)預(yù)制所需的第一方鋼管柱1、第二方鋼管柱6、內(nèi)套筒5、承接角鋼4和連接板2；

(2)將承接角鋼4的第一承接面41焊接在內(nèi)套筒5定位塊7的上方；

(3)在工廠內(nèi)預(yù)先將內(nèi)套筒5嵌入第二方鋼管柱6內(nèi)，通過內(nèi)套筒5的定位塊7卡在第二方鋼管柱6的柱口位置進(jìn)行定位，如圖12-14所示；

(4)將內(nèi)套筒5與第二方鋼管柱6焊接，并將定位塊7打磨至與內(nèi)套筒5和連接板2的下表面外輪廓齊平，再將焊縫補(bǔ)齊完整；

(5)根據(jù)施工要求，將若干個(gè)第一方鋼管柱1連接成上層模塊化鋼框架，將若干個(gè)第二方鋼管柱6連接成下層模塊化鋼框架；

(6)將上層模塊化鋼框架、下層模塊化鋼框架和連接板2運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，將下層模塊化鋼框架的第二方鋼管柱6與基礎(chǔ)建筑固定；

(7)將連接板2吊裝至下層模塊化鋼框架的內(nèi)套筒5上方，并落下，將內(nèi)套筒5套入連接板2的裝配孔10內(nèi)，同時(shí)內(nèi)套筒5側(cè)面的承接角鋼4的第二承接面42托住連接板2進(jìn)行定位，采用高強(qiáng)螺栓3將第二承接面42上的螺栓孔9與連接板2的通孔8相互連接，并進(jìn)行固定；將上層模塊化鋼框架吊裝至下層模塊化鋼框架的內(nèi)套筒5上方，并將上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱1下落至接觸內(nèi)套筒5，使得內(nèi)套筒5的上端嵌入上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱1內(nèi)，通過內(nèi)套筒5上的承接角鋼的第二承接面42承接住第一方鋼管柱1；將第一方鋼管柱1的底部與連接板2的上表面進(jìn)行焊接。

其中，焊接時(shí)，下層模塊化鋼框架的第二方鋼管柱6與內(nèi)套筒5采用周邊圍焊角焊縫連接；內(nèi)套筒5與承接角鋼的第一承接面采用周邊圍焊角焊縫連接；上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱1與連接板2的上表面采用周邊圍焊V形坡口焊縫連接。

采用周邊圍焊V形坡口焊縫連接，可以增加受力性能，使得承載力更大。

最終形成如圖15、16和17所示的角部連接模塊化鋼框架、側(cè)向連接的模塊化鋼框架和中心連接的模塊化鋼框架。

經(jīng)過施工現(xiàn)場的施工，最終形成如圖18所示的模塊化鋼框架連接結(jié)構(gòu)。