具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点及安装方法

1.本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点及安装方法。


背景技术：

2.随着建筑工业化的快速发展，传统的现场施工已经难以满足可持续发展的要求，此外，由于人工成本的增加和技术人员的短缺，传统现场施工已经失去其经济优势，因此，模块化建筑技术的应用已经成为建筑行业发展的趋势，其高效性、环保性、安全性及可维护性等优势，使得这一技术得到广泛推广。
3.模块化建筑是由多个完全预制的、具有独立功能和完整结构体系的体积单元组成，这些单元称为“模块”，通常是由房间或其他三维建筑空间划分的块,并配备了地板、天花板、墙板、照明、管道和室内装饰。然后，预制好的模块被运送到施工现场，并通过可靠的机械连接进行安装，组装成完整的建筑。由于模块化建筑的灵活性和多样性，模块可以根据用户的需要和要求进行灵活的设计，从而实现多种形式的定制化建筑。此外，模块化建筑结构简单，易于拆卸和重复使用，能够有效的保持其经济价值和持久性。近年来，随着全球建筑行业的发展和进步，模块化建筑在世界范围内得到越来越广泛的应用，主要应用于宿舍、办公室、公寓、酒店、医院等本质上重复的建筑单元。
4.然而，一些模块化建筑连接方式主要局限于结构的外部或拐角部位，因此，在现场施工时往往需要额外的工作空间进行组装。同时，不同模块之间进行连接时还会存在预应力损失、连接核心和焊接区域的过度损伤会影响模块化建筑的整体结构稳定性。此外，地震等自然灾害会导致建筑结构残余变形，进而影响模块化建筑的拆卸和更换，从而限制了其应用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点及安装方法，实现了连接节点的模块化和可更换性，保证了方钢管柱与钢梁连接的稳定性。
6.本发明提供了一种具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，包括方钢管柱组件和若干预制钢梁组件，预制钢梁组件置于方钢管柱组件外周，方钢管柱组件和预制钢梁组件通过模块组件连接，方钢管柱组件包括方钢管柱，方钢管柱的数量为八个，其中包括四个上方钢管柱和四个下方钢管柱，模块组件将四个上方钢管柱和四个下方钢管柱连接。
7.所述的模块组件包括对称设置的两个插板组件，插板组件外周设置外部连接板，两个插板组件通过第一连接件连接，插板组件包括两个第一插槽板和两个第二插槽板，两个第一插槽板和两个第二插槽板纵横相连呈井字形设置，外部连接板与第一插槽板和第二
插槽板固接，相邻外部连接板间对应方钢管柱设置第五卡槽。外部连接板外形与方钢管柱外形适配，方钢管柱外周与外部连接板内部抵接，外部连接板用于对方钢管柱进行限位；相邻方钢管柱相互靠近的一侧卡入第五卡槽内。两个第一插槽板和两个第二插槽板纵横相连呈井字形设置，提高了模块组件的稳定性。
8.所述的第一插槽板一侧设置两个第一卡槽，第一插槽板另一侧对应方钢管柱设置第二卡槽，第二插槽板上对应第一卡槽设置第三卡槽，两个第三卡槽之间对应方钢管柱设置第四卡槽，两个第一插槽板和两个第二插槽板卡接设置，第二卡槽和第四卡槽与方钢管柱卡接。第一插槽板上的第一卡槽与第二插槽板上的第三卡槽卡接，相较于整体设计的结构，卡接方式更灵活，生产成本更低。第二卡槽和第四卡槽与方钢管柱卡接，对方钢管柱进一步限位。
9.所述的两个第一插槽板和两个第二插槽板围成的空间内对应方钢管柱设置限位板。限位板外形与方钢管柱内侧面外形适配，限位板与方钢管柱内壁抵接，从而起到限位作用。
10.所述的第一连接件包括分隔板，分隔板向外延伸对应预制钢梁组件设置连接板，连接板与预制钢梁组件接触面呈波浪形设置。分隔板上呈波浪形设置，可以实现滑动摩擦耗能。
11.所述的连接板上沿长度方向上设置条孔。条孔便于将连接板与预制钢梁组件连接。
12.所述的预制钢梁组件顶部和方钢管柱通过第二连接件连接。第二连接件提高了预制钢梁组件顶部和方钢管柱连接的可靠性。
13.所述的预制钢梁组件包括对称设置的两个c型钢梁，c型钢梁开口向外设置，c型钢梁与连接板连接。每个方钢管柱上设置一个c型钢梁，相互靠近的两个方钢管柱上的c型钢梁相互靠近，两个c型钢梁开口向外设置，使预制钢梁组件具有较强的抗弯能力。
14.所述的c型钢梁靠近连接板一侧设置第三连接件，第三连接件外形与连接板外形适配。置于连接板上下两侧的第三连接件与连接板夹紧设置，保证了预制钢梁组件与模块组件连接的紧密性；c型钢梁上包括竖板和竖板两侧的翼缘，第三连接件与连接板垂直方向的距离大于翼缘与连接板垂直方向的距离，保证了连接板上下两侧的第三连接件之间的距离可夹紧连接板。此外，可以使得上下c型钢梁上翼缘之间能够相互贴合，通过配合高强螺栓实现共同受力和变形。
15.本发明提供了一种具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点安装方法，包括以下步骤：
16.s1、预处理，预处理步骤包括：
17.s11、模块组件的组装，根据设计尺寸和位置要求，将两个第一插槽板和两个第二插槽板卡接组成插板组件，然后再将插板组件、连接板、外部连接板、限位板依次焊接在分隔板上；模块组件通过焊接的方式连接，具有良好的承载和约束固定作用。第一插槽板、第二插槽板、外部连接板和限位板共同用于约束方钢管柱的位置，保证了方钢管柱位置的准确性。
18.s12、方钢管柱组件和预制钢梁组件组装，将c型钢梁焊接在四个上方钢管柱和四个下方钢管柱外周，四个方钢管柱互相靠近焊接成方形；
19.s2、方钢管柱组件、预制钢梁组件和模块组件的安装步骤包括：
20.s21、将四个上方钢管柱卡接在模块组件上端内部，将四个下方钢管柱卡接在模块组件下端内部，c型钢梁置于模块组件外周；
21.s22、c型钢梁和方钢管柱连接处通过第二连接件连接，第二连接件通过sma记忆合金拉杆与方钢管柱连接，第二连接件通过高强螺栓与c型钢梁连接，相互靠近的c型钢梁通过高强螺栓连接。通过sma记忆合金拉杆和高强螺栓将各部件连接，保证了连接的整体性。
22.s23、模块组件上的连接板与c型钢梁上的第三连接件通过碟簧组件连接，外部连接板与方钢管柱通过单向螺栓连接。
23.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
24.1、本发明通过设置模块组件，将方钢管柱组件和预制钢梁组件连接，实现了连接节点的模块化和可更换性，保证了方钢管柱与钢梁连接的稳定性。
25.2、第一连接件包括分隔板，分隔板向外延伸对应预制钢梁组件设置连接板，连接板与预制钢梁组件接触面呈波浪形设置。分隔板上呈波浪形设置，可以实现滑动摩擦耗能。
26.3、具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点安装方法更加合理，缩短了施工周期，提高了装配效率。
附图说明
27.图1为本发明的爆炸结构示意图；
28.图2为本发明模块组件的立体结构示意图；
29.图3为本发明插板组件的立体结构示意图；
30.图4为本发明第一插槽板的立体结构示意图；
31.图5为本发明第二插槽板的立体结构示意图；
32.图6为本发明第一连接件的立体结构示意图；
33.图7为本发明预制钢梁组件的立体结构示意图；
34.图8为本发明第二连接件的立体结构示意图；
35.图9为本发明方钢管柱组件和预制钢梁组件组装结构示意图；
36.图10为本发明方钢管柱组件、预制钢梁组件和模块组件组装结构示意图；
37.图11为本发明安装完成结构示意图。
38.图中：1、方钢管柱；2、预制钢梁组件；21、c型钢梁；22、第三连接件；3、高强螺栓；4、第二连接件；41、竖部；42、横部；5、单向螺栓；6、模块组件；61、第一连接件；611、连接板；612、分隔板；613、条孔；62、外部连接板；63、插板组件；631、第一插槽板；6311、第一卡槽；6312、第二卡槽；632、第二插槽板；6321、第三卡槽；6322、第四卡槽；64、限位板；65、第五卡槽；7、sma记忆合金拉杆；8、碟簧组件。
具体实施方式
39.下面结合实施例对本发明做进一步描述：
40.实施例1
41.如图1和图9所示，本发明所述的是一种具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，包括方钢管柱组件和若干预制钢梁组件2，预制钢梁组件2置于方钢管柱组件
外周，方钢管柱组件和预制钢梁组件2通过模块组件6连接，方钢管柱组件包括方钢管柱1，方钢管柱1的数量为八个，其中包括四个上方钢管柱1和四个下方钢管柱1，模块组件6将四个上方钢管柱1和四个下方钢管柱1连接，每四个方钢管柱1互相靠近焊接成方形。
42.如图2所示，模块组件6包括对称设置的两个插板组件63，插板组件63外周设置外部连接板62，两个插板组件63通过第一连接件61连接，插板组件63包括两个第一插槽板631和两个第二插槽板632，如图3所示，第一插槽板631一侧设置两个第一卡槽6311，第一插槽板631另一侧对应方钢管柱1设置第二卡槽6312，如图4所示，第二插槽板632上对应第一卡槽6311设置第三卡槽6321，两个第三卡槽6321之间对应方钢管柱1设置第四卡槽6322，如图5所示，两个第一插槽板631和两个第二插槽板632纵横相连呈井字形设置，方钢管柱1上设置卡槽，第二卡槽6312和第四卡槽6322与方钢管柱1上的卡槽对应，外部连接板62与第一插槽板631和第二插槽板632固接，相邻外部连接板62间对应方钢管柱1设置第五卡槽65，相邻方钢管柱1相互靠近的一侧卡入第五卡槽65内，两个第一插槽板631和两个第二插槽板632围成的空间内对应方钢管柱1设置限位板64。第一连接件61包括分隔板612，如图6所示，分隔板612向外延伸对应预制钢梁组件2设置连接板611，连接板611与预制钢梁组件2接触面呈波浪形设置，连接板611上沿长度方向上设置条孔613。
43.如图7所示，预制钢梁组件2包括对称设置的两个c型钢梁21，c型钢梁21上包括竖板和竖板上下两侧的翼缘，翼缘置于竖板竖直方向的同侧，两个c型钢梁21的竖板对齐抵接，c型钢梁21上的翼缘与连接板611连接。c型钢梁21和方钢管柱1通过第二连接件4连接，如图8所示，第二连接件4包括竖部41和横部42，竖部41与方钢管柱1连接，横部42与c型钢梁21连接。c型钢梁21靠近连接板611一侧设置第三连接件22，第三连接件22外形与连接板611外形适配，第三连接件22与连接板611垂直方向的距离大于翼缘与连接板611垂直方向的距离。
44.如图9-图11所示，一种具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点安装方法，包括以下步骤：
45.s1、预处理，预处理步骤包括：
46.s11、模块组件6的组装，根据设计尺寸和位置要求，将两个第一插槽板631和两个第二插槽板632卡接组成插板组件63，然后再将插板组件63、连接板611、外部连接板62、限位板64依次焊接在分隔板612上；
47.s12、方钢管柱组件和预制钢梁组件2组装，将c型钢梁21焊接在四个上方钢管柱1和四个下方钢管柱1外周对应位置，四个方钢管柱1互相靠近焊接成方形；
48.s2、方钢管柱组件、预制钢梁组件2和模块组件6的安装步骤包括：
49.s21、将四个上方钢管柱1卡接在模块组件6上端内部，将四个下方钢管柱1卡接在模块组件6下端内部，c型钢梁21置于模块组件6外周；
50.s22、c型钢梁21和方钢管柱1连接处通过第二连接件4连接，第二连接件4通过sma记忆合金拉杆7与方钢管柱1连接，第二连接件4通过高强螺栓3与c型钢梁21连接，相互靠近的c型钢梁21通过高强螺栓3连接；
51.s23、模块组件6的连接板61与c型钢梁21上的第三连接件22通过碟簧组件8连接，外部连接板62与方钢管柱1通过单向螺栓5连接。
52.本发明中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构
成对本发明的限制，仅为描述方便。

技术特征：
1.一种具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，包括方钢管柱组件和若干预制钢梁组件(2)，预制钢梁组件(2)置于方钢管柱组件外周，方钢管柱组件和预制钢梁组件(2)通过模块组件(6)连接，方钢管柱组件包括方钢管柱(1)，方钢管柱(1)的数量为八个，其中包括四个上方钢管柱(1)和四个下方钢管柱(1)，模块组件(6)将四个上方钢管柱(1)和四个下方钢管柱(1)连接。2.根据权利要求1所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，模块组件(6)包括对称设置的两个插板组件(63)，插板组件(63)外周设置外部连接板(62)，两个插板组件(63)通过第一连接件(61)连接，插板组件(63)包括两个第一插槽板(631)和两个第二插槽板(632)，两个第一插槽板(631)和两个第二插槽板(632)纵横相连呈井字形设置，外部连接板(62)与第一插槽板(631)和第二插槽板(632)固接，相邻外部连接板(62)间对应方钢管柱(1)设置第五卡槽(65)。3.根据权利要求2所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，第一插槽板(631)一侧设置两个第一卡槽(6311)，第一插槽板(631)另一侧对应方钢管柱(1)设置第二卡槽(6312)，第二插槽板(632)上对应第一卡槽(6311)设置第三卡槽(6321)，两个第三卡槽(6321)之间对应方钢管柱(1)设置第四卡槽(6322)，两个第一插槽板(631)和两个第二插槽板(632)卡接设置，第二卡槽(6312)和第四卡槽(6322)与方钢管柱(1)卡接。4.根据权利要求2所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，两个第一插槽板(631)和两个第二插槽板(632)围成的空间内对应方钢管柱(1)设置限位板(64)。5.据权利要求2所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，第一连接件(61)包括分隔板(612)，分隔板(612)向外延伸对应预制钢梁组件(2)设置连接板(611)，连接板(611)与预制钢梁组件(2)接触面呈波浪形设置。6.根据权利要求5所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，连接板(611)上沿长度方向上设置条孔(613)。7.根据权利要求6所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，预制钢梁组件(2)顶部和方钢管柱(1)通过第二连接件(4)连接。8.根据权利要求1-7任一项所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，预制钢梁组件(2)包括对称设置的两个c型钢梁(21)，c型钢梁(21)开口向外设置，c型钢梁(21)与连接板(611)连接。9.根据权利要求8所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点，其特征在于，c型钢梁(21)靠近连接板(611)一侧设置第三连接件(22)，第三连接件(22)外形与连接板(611)外形适配。10.一种根据权利要求9所述的具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点安装方法，包括以下步骤：s1、预处理，预处理步骤包括：s11、模块组件(6)的组装，根据设计尺寸和位置要求，将两个第一插槽板(631)和两个第二插槽板(632)卡接组成插板组件(63)，然后再将插板组件(63)、连接板(611)、外部连接板(62)、限位板(64)依次焊接在分隔板(612)上；
s12、方钢管柱组件和预制钢梁组件(2)组装，将c型钢梁(21)焊接在四个上方钢管柱(1)和四个下方钢管柱(1)外周，四个方钢管柱(1)互相靠近焊接成方形；s2、方钢管柱组件、预制钢梁组件(2)和模块组件(6)的安装步骤包括：s21、将四个上方钢管柱(1)卡接在模块组件(6)上端内部，将四个下方钢管柱(1)卡接在模块组件(6)下端内部，c型钢梁(21)置于模块组件(6)外周；s22、c型钢梁(21)和方钢管柱(1)连接处通过第二连接件(4)连接，第二连接件(4)通过sma记忆合金拉杆(7)与方钢管柱(1)连接，第二连接件(4)通过高强螺栓(3)与c型钢梁(21)连接，相互靠近的c型钢梁(21)通过高强螺栓(3)连接；s23、模块组件(6)上的连接板(611)与c型钢梁(21)上的第三连接件(22)通过碟簧组件(8)连接，外部连接板(62)与方钢管柱(1)通过单向螺栓(5)连接。

技术总结
本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种具有可更换功能的摩擦耗能型模块化钢结构连接节点及安装方法。包括方钢管柱组件和若干预制钢梁组件，预制钢梁组件置于方钢管柱组件外周，方钢管柱组件和预制钢梁组件通过模块组件连接，方钢管柱组件包括方钢管柱，方钢管柱的数量为八个，其中包括四个上方钢管柱和四个下方钢管柱，模块组件将四个上方钢管柱和四个下方钢管柱连接。本发明实现了连接节点的模块化和可更换性，保证了方钢管柱与钢梁连接的稳定性。定性。定性。


技术研发人员：吴成龙 刘震涛 李杨 王修军 王鹏飞
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/23