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CN112982663A - 一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点 - Google Patents

一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点 Download PDF

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CN112982663A
CN112982663A CN202110212788.2A CN202110212788A CN112982663A CN 112982663 A CN112982663 A CN 112982663A CN 202110212788 A CN202110212788 A CN 202110212788A CN 112982663 A CN112982663 A CN 112982663A
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shaped
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steel pipe
steel
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杨俊芬
刘盼盼
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Xian University of Architecture and Technology
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Abstract

本发明提供了一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，上、下侧十字形插件分别与铅芯橡胶隔震支座的上、下侧封板上均垂直连接，上、下方钢管模块柱的侧壁上均连接有H型钢模块梁，上、下方钢管模块柱的端部分别套在上、下侧十字形插件外部；上、下侧十字形插件结构相同，包括十字形构件和连接板，十字形构件的横截面为十字形，十字形构件每个边端部均垂直连接有连接板，相邻连接板的边缘之间留有预设距离；上、下侧十字形插件的十字形构件和连接板均分别与上、下侧封板连接；上、下方钢管模块柱的侧壁分别与上、下侧十字形插件的连接板通过螺栓连接。本发明构造简单、预制率高、不需要太大操作空间就能快速安装并且具有良好抗震性能。

Description

一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，涉及到模块化钢结构预制舱抗震、箱式钢结构模块之间抗震连接节点结构，特别是一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点。
背景技术
新型钢结构建筑具有刚度大、自重轻、施工周期短、节能环保等优势。随着装配式模块化钢结构的大力发展，节点是钢结构模块化建筑设计的核心，节点的可靠性能直接影响到模块整体的安全性。虽然国内外学者已有提出关于钢结构箱体建筑或是集装箱建筑的节点，但目前现有的节点形式需要较大的操作空间和较长的连接时间，并且都偏向于连接问题，没有考虑连接节点的抗震性能。因此采用一种能快速安装并具有良好抗震性能的连接节点形式，是解决模块化钢结构连接节点操作空间小、安装时间长以及节点处抗震性能薄弱的关键。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，该连接节点构造简单、预制率高、不需要太大操作空间就能快速安装并且具有良好抗震性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，包括铅芯橡胶隔震支座、上侧十字形插件、下侧十字形插件、上方钢管模块柱和下方钢管模块柱，上侧十字形插件与下侧十字形插件分别与铅芯橡胶隔震支座的上侧封板和下侧封板上均垂直连接，上侧十字形插件与下侧十字形插件正对，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的侧壁上均连接有H型钢模块梁，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的端部分别套在上侧十字形插件与下侧十字形插件外部；上侧十字形插件与下侧十字形插件结构相同，包括十字形构件和连接板，十字形构件的横截面为十字形，十字形构件每个边端部均垂直连接有连接板，相邻连接板的边缘之间留有预设距离；上侧十字形插件与下侧十字形插件的十字形构件和连接板均分别与上侧封板和下侧封板连接；上方钢管模块柱的侧壁与上侧十字形插件的连接板通过螺栓连接，下方钢管模块柱的侧壁与下侧十字形插件的连接板通过螺栓连接。
优选的，上方钢管模块柱的内腔与上侧十字形插件所有连接板围城的结构之间为间隙配合，下方钢管模块柱的内腔与下侧十字形插件所有连接板围城的结构之间为间隙配合。
优选的，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的侧壁与H型钢模块梁之间焊接。
优选的，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的侧壁与H型钢模块梁的翼缘以及腹板焊接。
优选的，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的侧壁与H型钢模块梁之间通过焊接等强连接。
优选的，上侧封板和下侧封板均设有延伸部，与上方钢管模块柱连接的H型钢模块梁端部与上方钢管模块柱的侧壁连接，该H型钢模块梁的下翼缘与上侧封板的延伸部之间通过螺栓连接；
与下方钢管模块柱连接的H型钢模块梁端部与下方钢管模块柱的侧壁连接，该H型钢模块梁的上翼缘与下侧封板的延伸部之间通过螺栓连接。
优选的，与上方钢管模块柱连接的H型钢模块梁的下翼缘与上侧封板的延伸部之间通过单边螺栓连接；与下方钢管模块柱连接的H型钢模块梁端部的上翼缘与下侧封板的延伸部之间通过单边螺栓连接。
优选的，上侧十字形插件与下侧十字形插件的十字形构件和连接板均分别与上侧封板和下侧封板等强度焊接。
优选的，连接板的宽度小于上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的内边长。
优选的，上方钢管模块柱的侧壁与上侧十字形插件的连接板通过单边螺栓连接，下方钢管模块柱的侧壁与下侧十字形插件的连接板通过单边螺栓连接。
优选的，铅芯橡胶隔震支座还包括橡胶钢板阻尼器，上侧封板和下侧封板分别与橡胶钢板阻尼器的上侧面和下侧面连接。
优选的，橡胶钢板阻尼器位于上侧十字形插件和下侧十字形插件之间。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：
本发明的插入式模块化钢结构减隔震连接节点中，通过设置上侧十字形插件与下侧十字形插件，上方钢管模块柱和下方钢管模块柱能够分别通过套在上侧十字形插件与下侧十字形插件上的方式进行装配，能够实现快速的安装，安装时无需太大的操作空间；上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的侧壁上均连接有H型钢模块梁，因此梁柱之间能够在工厂进行预制，上侧十字形插件与下侧十字形插件分别与铅芯橡胶隔震支座的上侧封板和下侧封板上均垂直连接，因此上侧十字形插件、下侧十字形插件和铅芯橡胶隔震支座之间能够在工厂进行预制，因此本发明整体上预制率高；此外通过设置铅芯橡胶隔震支座，铅芯橡胶隔震支座整体上位于上方钢管模块柱和下方钢管模块柱之间，因此能够起到很好的抗震作用；此外上侧十字形插件与下侧十字形插件结构相同，包括十字形构件和连接板，十字形构件的横截面为十字形，十字形构件每个边端部均垂直连接有连接板，相邻连接板的边缘之间留有预设距离，因此本发明的上侧十字形插件与下侧十字形插件整体上结构稳定，抗弯曲能力强，同时该结构还能通过十字形构件以及连接板的变形使得十字形插件具有一定的耗能作用，进一步提高了本发明插入式模块化钢结构减隔震连接节点的抗震作用。
进一步的，上方钢管模块柱的内腔与上侧十字形插件所有连接板围城的结构之间为间隙配合，下方钢管模块柱的内腔与下侧十字形插件所有连接板围城的结构之间为间隙配合，能够方便的实现上方钢管模块柱和下方钢管模块柱的定位安装。
附图说明
图1：本发明分解状态下立体结构示意图。
图2：本发明立体结构示意图。
图3：本发明十字形铅芯橡胶隔震支座插件的结构示意图。
图4：本发明铅芯橡胶隔震支座的结构示意图。
其中，1为上方钢管模块柱，2为下方钢管模块柱，3为上H型钢模块梁，4为下H型钢模块梁，5为上侧十字形插件，5-1-十字形构件，5-2-连接板，6为下侧十字形插件，7为上侧封板，8为下侧封板，78-延伸部，9为橡胶钢板阻尼器，10为第一单边螺栓，11为第二单边螺栓，12为铅芯橡胶隔震支座，13为第一螺栓孔，14为第二螺栓孔，15为第三螺栓孔，16为第四螺栓孔，17为第五螺栓孔，18为第六螺栓孔，19为第七螺栓孔，20为第八螺栓孔，21为十字形铅芯橡胶隔震支座插件。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容和特点，列举以下部分实施例对本发明进行具体说明：
在本发明的描述过程中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等表示方位和位置关系为基于附图1的方位和位置关系，仅为了便于描述本发明，并不是所描述的装置或构件必须遵循特定的方位和位置关系。其次，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”、“第八”等仅代表为使得所描述的装配或构件更清晰明确的表述目的，并不是指示或暗示所述装置或构件之间相对重要性关系。
参照图1-图3，本发明插入式模块化钢结构减隔震连接节点，包括铅芯橡胶隔震支座12、上侧十字形插件5、下侧十字形插件6、上方钢管模块柱1和下方钢管模块柱2，上侧十字形插件5与下侧十字形插件6分别与铅芯橡胶隔震支座12的上侧封板7和下侧封板8上均垂直连接，上侧十字形插件5与下侧十字形插件6正对，上方钢管模块柱1和下方钢管模块柱2的侧壁上均连接有H型钢模块梁，上方钢管模块柱1和下方钢管模块柱2的端部分别套在上侧十字形插件5与下侧十字形插件6外部；上侧十字形插件5与下侧十字形插件6结构相同，包括十字形构件5-1和连接板5-2，十字形构件5-1的横截面为十字形，十字形构件5-1每个边端部均垂直连接有连接板5-2，相邻连接板5-2的边缘之间留有预设距离；上侧十字形插件5与下侧十字形插件6的十字形构件5-1和连接板5-2均分别与上侧封板7和下侧封板8连接；上方钢管模块柱1的侧壁与上侧十字形插件5的连接板5-2通过螺栓连接，下方钢管模块柱2的侧壁与下侧十字形插件6的连接板5-2通过螺栓连接。
作为本发明优选的实施方案，上方钢管模块柱1的内腔与上侧十字形插件5所有连接板5-2围城的结构之间为间隙配合，下方钢管模块柱2的内腔与下侧十字形插件6所有连接板5-2围城的结构之间为间隙配合。
作为本发明优选的实施方案，上方钢管模块柱1和下方钢管模块柱2的侧壁与H型钢模块梁之间焊接。
作为本发明优选的实施方案，上方钢管模块柱1和下方钢管模块柱2的侧壁与H型钢模块梁的翼缘以及腹板焊接。
作为本发明优选的实施方案，上方钢管模块柱1和下方钢管模块柱2的侧壁与H型钢模块梁之间等强度焊接。
作为本发明优选的实施方案，上侧封板7和下侧封板8均设有延伸部78，与上方钢管模块柱1连接的H型钢模块梁端部与上方钢管模块柱1的侧壁连接，该H型钢模块梁的下翼缘与上侧封板7的延伸部78之间通过螺栓连接；
与下方钢管模块柱2连接的H型钢模块梁端部与下方钢管模块柱2的侧壁连接，该H型钢模块梁的上翼缘与下侧封板8的延伸部78之间通过螺栓连接。
作为本发明优选的实施方案，与上方钢管模块柱1连接的H型钢模块梁的下翼缘与上侧封板7的延伸部之间通过单边螺栓连接；与下方钢管模块柱2连接的H型钢模块梁端部的上翼缘与下侧封板8的延伸部之间通过单边螺栓连接。
作为本发明优选的实施方案，上侧十字形插件5与下侧十字形插件6的十字形构件5-1和连接板5-2均分别与上侧封板7和下侧封板8等强度焊接。
作为本发明优选的实施方案，连接板5-2的宽度小于上方钢管模块柱1和下方钢管模块柱2的内边长。
作为本发明优选的实施方案，上方钢管模块柱1的侧壁与上侧十字形插件5的连接板5-2通过单边螺栓连接，下方钢管模块柱2的侧壁与下侧十字形插件6的连接板5-2通过单边螺栓连接。
作为本发明优选的实施方案，参照图4，铅芯橡胶隔震支座12还包括橡胶钢板阻尼器9，上侧封板7和下侧封板8分别与橡胶钢板阻尼器9的上侧面和下侧面连接。
作为本发明优选的实施方案，橡胶钢板阻尼器9位于上侧十字形插件5和下侧十字形插件6之间。
实施例
实例性，图1为本实施例分解状态下立体结构示意图，图2为本实施例立体结构示意图，图3为本实施例十字形铅芯橡胶隔震支座插件21结构示意图，图4为本实施例铅芯橡胶隔震支座12示意图。具体的，如图1至图2所示，本实施例提供了模块化钢结构插入式单边螺栓连接节点结构，包括上方钢管模块柱1、下方钢管模块柱2、上H型钢模块梁3、下H型钢模块梁4、上侧十字形插件5、下侧十字形插件6、上侧封板7、下侧封板8和橡胶钢板阻尼器9，上、下十字形插件(5、6)分别与上、下方钢管模块柱(1、2)连接的第一单边螺栓10，上、下H型钢模块梁(3、4)的下、上翼缘与上、下侧封板(7、8)连接的第二单边螺栓11，铅芯橡胶隔震支座12，十字形铅芯橡胶隔震支座插件21。其中，所述的上方钢管模块柱1、下方钢管模块柱2、上侧十字形插件5、下侧十字形插件6同轴设置，如图1所示，上方钢管模块柱1位于所述的下方钢管模块2柱的上方，并与上、下侧十字形插件间隙配合，满足施工安装要求，通过第一单边螺栓10将上、下方钢管模块柱(1、2)与上、下侧十字形插件(5、6)固定连接，其中上、下十字形插件(5、6)设有与上、下方钢管模块柱(1、2)一一对应、用于第一单边螺栓10连接的螺栓孔。如图1，所述的上、下方钢管模块柱(1、2)上、下端的外壁与上、下H型钢模块梁(3、4)的翼缘腹板端部焊接，上H型钢模块梁3的下翼缘与铅芯橡胶隔震支座的上侧封板7通过第二单边螺栓11固定连接，下H型钢模块梁4上翼缘与铅芯橡胶隔震支座的下侧封板8通过第二单边螺栓11固定连接，其中铅芯橡胶隔震支座12的上、下侧封板(7、8)设有与上、下H型钢模块梁(3、4)翼缘一一对应、用于第二单边螺栓11连接的螺栓孔。其中，第一单边螺栓10、第二单边螺栓11尺寸及所设螺栓孔的尺寸、间距、数目均满足《钢结构设计标准》GB50017-2017相关规范规定及构造要求。
其中，所述的上侧封板7和下侧封板8与橡胶钢板阻尼器9经过高温硫化后进行铅芯灌入为一体制成铅芯橡胶隔震支座12。上侧十字形插件5和下侧十字形插件6采用工厂模具浇筑制成。上侧十字形插件5的下端与铅芯橡胶隔震支座12的上侧封板7上端焊接，下侧十字形插件6的上端铅芯橡胶隔震支座12的下侧封板8下端焊接，上侧十字形插件、下侧十字形插件以及铅芯隔震支座共同制成十字形铅芯橡胶隔震支座插件。构件构造简单，可在工厂进行全预制。
其中，所述上侧十字形插件5和所述下侧十字形插件6的外边长(即连接板5-2的宽度)分别小于上方钢管模块柱1和下方钢管模块柱2的内边长，避免施工误差影响节点安装。
具体的，上侧十字形插件5的下端与所述的铅芯隔震支座12的上侧封板7上端通过焊接等强连接，下侧十字形插件6的上端与所述的铅芯橡胶隔震支座12的下侧封板9下端通过焊接等强连接。上侧十字形插件5四壁上设有可以穿过多个所述的单边螺栓10的第一螺栓孔13，所述的上方钢管模块柱1下端四壁设置与第一螺栓孔13相对应的第二螺栓孔14，单边螺栓10贯穿第一螺栓孔13和第二螺栓孔14将上侧十字形插件5与上方钢管柱1固定连接。下侧十字形插件6四壁上设有可以穿过多个所述的单边螺栓10的第三螺栓孔15，所述的下方钢管模块柱2上端四壁设置与第三螺栓孔15相对应的第四螺栓孔16，单边螺栓10贯穿第三螺栓孔15和第四螺栓孔16将上侧十字形插件6与下方钢管柱2固定连接。上H型钢模块梁3的翼缘和腹板端部与所述的上方钢管模块柱1下端的外壁焊接，所述的下H型钢模块梁4的翼缘和腹板端部和所述的下方钢管模块柱2上端的外壁焊接。铅芯橡胶隔震支座12的上侧封板7设置多个第五螺栓孔17，上H型钢模块梁3的下翼缘设置多个与第五螺栓孔17位置相对的第六螺栓孔18，单边螺栓11贯穿第五螺栓孔17和第六螺栓孔18将铅芯橡胶隔震支座12的上侧封板7与上H型钢模块梁3下翼缘固定连接。铅芯橡胶隔震支座12的下侧封板8设置多个第七螺栓孔19，下H型钢模块梁4的上翼缘设置多个与第七螺栓孔19位置相对的第八螺栓孔20，单边螺栓11贯穿第七螺栓孔19和第八螺栓孔20将铅芯橡胶隔震支座12的下侧封板8与下H型钢模块梁4上翼缘固定连接。
本实施例的插入式模块化钢结构减隔震连接节点具有如下特点：
本发明提供模块化钢结构连接节点，上、下侧十字形插件(5、6)与铅芯橡胶隔震支座12组成的十字形铅芯橡胶隔震支座插件21，可全工厂预制，只需将十字形铅芯橡胶隔震支座插件21插入上下方钢管模块柱中，通过单边螺栓在模块柱外侧施工，施工操作空间不受限制，施工安装步骤方便简洁。因为插件构造简单并且可以工厂全预制，运至现场即可安装，施工过程方便，即可实现快速高效的安装。
通过单边螺栓将十字形铅芯橡胶隔震支座插件21与上、下方钢管模块柱(1、2)相连接，整体性能好，稳定性高，节点各组件尺寸、形状统一，预制率及精度高，工业化程度高。
本模块化钢结构节点，考虑节点的抗震性能，设置铅芯橡胶隔震支座12，并与上、下侧十字形插件(5、6)焊接，进而通过第一、第二单边螺栓(10、11)与上、下方钢管模块柱(1、2)、上、下H型钢(3、4)可靠连接，节点整体性能好，并具有良好的抗震性能。
综上，本发的插入式模块化钢结构减隔震连接节点中，上、下十字形插件分别与铅芯橡胶隔震支座的上、下封板等强焊接连接制成十字形铅芯橡胶隔震支座插件，可在工厂预制制成，预制率高，连接前将下部模块吊装就位，然后放置十字形铅芯橡胶隔震支座插件，再吊装上部模块；十字形隔震支座上、下部插件与上、下方钢管模块柱采用单边螺栓连接，上、下H型的下上钢翼缘与铅芯隔震支座上、下侧封板同样采用单边螺栓连接，通过以上措施可实现模块与插件的可靠连接，并且可在模块柱外侧施工，操作空间不受限制，节点构造简单，可实现快速施工，并且具有良好的抗震性能。
尽管以上对本发明的部分实例进行详细说明，但本发明不仅局限与上述的具体实施方式。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，这些均属于本发明的所涵盖的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，包括铅芯橡胶隔震支座(12)、上侧十字形插件(5)、下侧十字形插件(6)、上方钢管模块柱(1)和下方钢管模块柱(2)，上侧十字形插件(5)与下侧十字形插件(6)分别与铅芯橡胶隔震支座(12)的上侧封板(7)和下侧封板(8)上均垂直连接，上侧十字形插件(5)与下侧十字形插件(6)正对，上方钢管模块柱(1)和下方钢管模块柱(2)的侧壁上均连接有H型钢模块梁，上方钢管模块柱(1)和下方钢管模块柱(2)的端部分别套在上侧十字形插件(5)与下侧十字形插件(6)外部；上侧十字形插件(5)与下侧十字形插件(6)结构相同，包括十字形构件(5-1)和连接板(5-2)，十字形构件(5-1)的横截面为十字形，十字形构件(5-1)每个边端部均垂直连接有连接板(5-2)，相邻连接板(5-2)的边缘之间留有预设距离；上侧十字形插件(5)与下侧十字形插件(6)的十字形构件(5-1)和连接板(5-2)均分别与上侧封板(7)和下侧封板(8)连接；上方钢管模块柱(1)的侧壁与上侧十字形插件(5)的连接板(5-2)通过螺栓连接，下方钢管模块柱(2)的侧壁与下侧十字形插件(6)的连接板(5-2)通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，上方钢管模块柱(1)的内腔与上侧十字形插件(5)所有连接板(5-2)围城的结构之间为间隙配合，下方钢管模块柱(2)的内腔与下侧十字形插件(6)所有连接板(5-2)围城的结构之间为间隙配合。
3.根据权利要求1所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，上方钢管模块柱(1)和下方钢管模块柱(2)的侧壁与H型钢模块梁之间焊接。
4.根据权利要求3所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，上方钢管模块柱(1)和下方钢管模块柱(2)的侧壁与H型钢模块梁的翼缘以及腹板焊接。
5.根据权利要求3或4所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，上方钢管模块柱(1)和下方钢管模块柱(2)的侧壁与H型钢模块梁之间通过焊接等强连接。
6.根据权利要求1或3所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，上侧封板(7)和下侧封板(8)均设有延伸部，与上方钢管模块柱(1)连接的H型钢模块梁端部与上方钢管模块柱(1)的侧壁连接，该H型钢模块梁的下翼缘与上侧封板(7)的延伸部之间通过螺栓连接；
与下方钢管模块柱(2)连接的H型钢模块梁端部与下方钢管模块柱(2)的侧壁连接，该H型钢模块梁的上翼缘与下侧封板(8)的延伸部之间通过螺栓连接。
7.根据权利要求6所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，与上方钢管模块柱(1)连接的H型钢模块梁的下翼缘与上侧封板(7)的延伸部之间通过单边螺栓连接；与下方钢管模块柱(2)连接的H型钢模块梁端部的上翼缘与下侧封板(8)的延伸部之间通过单边螺栓连接。
8.根据权利要求1所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，上侧十字形插件(5)与下侧十字形插件(6)的十字形构件(5-1)和连接板(5-2)均分别与上侧封板(7)和下侧封板(8)等强度焊接。
9.根据权利要求1所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，连接板(5-2)的宽度小于上方钢管模块柱(1)和下方钢管模块柱(2)的内边长。
10.根据权利要求1所述的一种插入式模块化钢结构减隔震连接节点，其特征在于，上方钢管模块柱(1)的侧壁与上侧十字形插件(5)的连接板(5-2)通过单边螺栓连接，下方钢管模块柱(2)的侧壁与下侧十字形插件(6)的连接板(5-2)通过单边螺栓连接。
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