内置自锁式对接连接器及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种内置自锁式对接连接器，包括下连接方筒、上连接方筒和两片对称设置的连接板以及夹持在两连接板间的弹簧，所述的下连接方筒的前侧壁和后侧壁的内壁的左右两端分别设置有多个上下间隔布置的定位棱，所述的连接板的底部两侧边上分别设置有定位槽,所述的连接板底部可插入所述的下连接方筒内并使定位槽与所述的定位棱匹配啮合，所述的连接板顶部外侧面设置有多个法向纵齿，所述的上连接方筒底端设置有定位口。本发明上连接筒和下连接方筒分别固定在钢管的内壁或柱端截面上，钢管对接后没有突出钢管外周的多余部分，特别适应集成式模块建筑紧凑精准的现场安装要求。
【专利说明】内置自锁式对接连接器及其施工方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种建筑【技术领域】，特别是涉及一种内置自锁式对接连接器及其施工方法。
【背景技术】
[0002]集成式模块化建筑是一种新型的建筑模式。高完成度的建筑模块在工厂环境中完成90%以上的施工，然后用大型运输设备运输到施工现场进行组装。组装过程主要是通过对关键的模块节点进行现场结构连接，形成结构整体刚度，其次是对建筑模块间的接缝处进行吻合，保证其安全、防水、隔声和防腐等建筑需求。因为运输、起吊和安装的限制，集成式模块常常以长方体模块形式进行生产、运输和安装。模块长边最长约为18米，短边最长约为4.5米；模块高为建筑单层高度，即3.1米到4.5米。图1所示为长方体模块单元主框架结构示意图。如图1所示，一个长方体模块单元主框架由四根天花板梁(两根长边梁100和两根短边梁200)，四根地板梁(两根长边梁100和两根短边梁200)，四根角柱焊接300而成。除设有墙承重的模块以外，上下相邻层模块在角柱处连接，除此以外均不设结构连接，形成典型的“柱承重式模块”(柱承式)。这种模块的优点在于其框架布局，承重方式简单直接；上下层间的模块相对独立，隔声隔振性能好；更重要的是该结构形式有利于高效的工厂制造和简单的现场连接。该模块形式是充分考虑了现代化模块建筑设计、生产和施工等多方面因素后，现在普遍使用，并符合模块建筑未来发展方向的一个重要建筑形式。
[0003]现行柱承式模块结构的连接方法来源于传统的轻钢模块立柱连接方式，其方法是在钢管柱的端部焊接顶端连接板，板上开有螺栓孔。在钢管柱侧壁接近柱端处开施工口，用以在现场施工时伸入工具拧紧连接上下柱端顶板的螺栓。这种连接办法的缺点是过大的施工孔会影响立柱的强度和刚度，尤其不利于抗震设计；过小的施工孔又不利于现场操作；另外，对施工孔完全被覆盖的情况，该连接方式不能简单有效地连接所有的立柱。因此，在没有附加连接结构和外部支撑的情况下，该连接方式仅仅适用于受荷载不大、抗震等级不高的低多层轻钢模块结构；而且建筑的水平向尺寸和形式均受限制；而且现场施工精度要求高，施工强度较大。
[0004]另外一种现行的钢模块连接方法是在钢管立柱中穿过与柱等长的长拉杆，该通长拉杆固定于钢管柱两端，以抵抗模块间的纵向分离。该形式虽然解决了模块建筑现场施工平面小的问题，提高了现场的工作效率，但抗震、抗风性能较差，不适用于中高层模块建筑。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种有利于提高模块建筑结构性能和抗震性能，提高其工厂生产和现场安装的效率的内置自锁式对接连接器及其施工方法。
[0006]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0007]—种内置自锁式对接连接器，包括下连接方筒、上连接方筒和两片对称设置的连接板以及夹持在两连接板间的弹簧，所述的下连接方筒的前侧壁和后侧壁的内壁的左右两端分别设置有多个上下间隔布置的定位棱，所述的连接板的底部两侧边上分别设置有定位槽，所述的连接板底部可插入所述的下连接方筒内并使定位槽与所述的定位棱匹配啮合，所述的连接板顶部外侧面设置有多个法向纵齿，所述的法向纵齿的上表面为斜面，所述的上连接方筒底端设置有定位口，所述的定位板上端可匹配插入所述的上连接方筒内并使所述的法向纵齿匹配嵌合入定位口。
[0008]所述的弹簧为片簧，所述的两个连接板的内侧面上设置有多个可将所述的片簧定位的卡槽。
[0009]所述的下连接方筒外侧中部设置有定位环以将下连接方筒定位，所述的下连接方筒的下端设置有底板以定位连接板。
[0010]所述的下连接方筒的侧壁顶部设置有斜面。
[0011]所述的连接板的顶部设置有斜面以便插入上连接方筒。
[0012]所述的上连接筒的侧壁与所述的定位口相邻处设置有拆卸孔。
[0013]一种使用所述的内置自锁式对接连接器的施工方法，其特征在于包括以下步骤，
[0014]I)将所述的下连接方筒的定位环以下的部分插入下钢管内然后将下连接方筒与下钢管固定连接，将所述的上连接筒插入上钢管的下端内侧并将其与上钢管固定连接，其中，上连接筒下缘与上钢管底边的距离与所述的下连接筒定位环上部的长度相对应；
[0015]2)然后将两片连接板沿下连接方筒纵向依次插入两侧定位棱中间，插入到位后分别将连接板向外移动并使定位槽和定位棱嵌合直至定位板与下连接方筒的前、后内壁紧靠贴合，
[0016]3)在两连接板间嵌入弹簧并将其定位，弹簧将连接板紧压在下连接方筒的内壁上；
[0017]4)将上钢管缓慢的往下运动，在下降的过程中，上钢管的底部与连接板顶部的斜面作用以迫使连接板沿定位棱向内运动并压缩弹簧，同时，下连接方筒上部的斜面将上钢管精确地引导，
[0018]5)当上钢管下端面与定位环的水平上表面接触后，弹簧迫使连接板的法向齿咬合上连接筒的定位口中，形成抗拉连接体系。
[0019]在步骤5之后还包括在对接空隙注射金属粘合剂的步骤。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0021]1.上连接筒和下连接方筒分别固定在钢管的内壁或柱端截面上，钢管对接后没有突出钢管外周的多余部分，特别适应集成式模块建筑紧凑精准的现场安装要求。
[0022]2.在连接件的对接过程中，该连接系统可以自动对接、咬合和自锁，不需要额外的人工操作来进行定位和紧固，特别适应集成式模块建筑高效可靠的现场安装要求
[0023]3.可靠的抗拉连接体系，可以通过调整上连接筒、下连接筒、定位棱、定位齿、法向齿、上连接筒的定位口、连接板的尺寸和数量来满足不同的设计抗拉强度要求，从而得到一系列不同型号的连接器。
[0024]4.连接节点的设计抗拉强度和刚度在对接完成后马上形成并进行工作，没有养护时间要求。
[0025]5.该连接器还可以作为模块角点的起吊点，起吊机具只要在钢缆端部固定上连接筒，起吊前将连接板与模块顶端的下连接方筒对接咬合，就可以形成可靠的起吊节点。吊装完成、模块就位后，用工具把连接板向内挤压，就可以使连接板和上连接筒解锁，实现分离。该体系提供了额外的、快速起吊模块的功能，大大提高集成式模块的生产施工效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1所示为长方体模块单元主框架结构示意图；
[0027]图2所示为本发明的自锁式对接连接器结构示意图；
[0028]图3所示为本发明的连接板与弹簧的结构示意图
[0029]图4所示为本发明的下连接方筒与下钢管连接结构的横向截面示意图；
[0030]图5所示为本发明的下连接方筒与下钢管连接结构的横向截面示意图；
[0031]图6所示为本发明的上连接筒与上钢管连接结构的纵向截面示意图；
[0032]图7所示为本发明的上连接筒与上钢管连接结构的横向截面示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]如图2-7所示，本发明的一种内置自锁式对接连接器包括下连接方筒1、上连接筒2和两片对称设置的连接板3以及夹持在两连接板间的钢片弹簧4，所述的下连接方筒的外侧中部固定或一体设置有定位环11，在下连接方筒底部设置有将低端封闭的底板12，同时在所述的下连接方筒的顶部的侧壁上设置有斜披面以便插入上钢管，所述的下连接方筒的前侧壁和后侧壁的内侧面的左右两端分别设置有多个上下间隔布置的定位棱13，所述的连接板3的底部两侧边设置有定位槽31，所述的连接板底部可插入所述的下连接方筒内并使定位槽与所述的定位棱匹配啮合，所述的连接板顶部外侧面设置有多个法向纵齿32，所述的法向纵齿的上表面及连接板顶部均为斜面设计以便于插入上连接筒，所述的上连接筒2底端设置有可与所述的法向纵齿匹配嵌合的定位口 21。其中，除钢片弹簧外，对接连接器的所有部件均为金属铸件，铸件精度为0.2mm。
[0035]优选地，所述的弹簧为片簧，如钢片弹簧所述的两个连接板的内侧面上设置有多个可将所述的片簧定位的卡槽。多个卡槽设置可使得片簧便捷定位并保持预定弹力。
[0036]其中，定位环将下连接方筒分为上下两部分，定位环的厚度以与角柱壁厚相同为宜，这样对接后没有突出角柱外周的多余部分，在施工安装时，首先将所述的下连接方筒的下部分插入下钢管100内然后将其焊接连接，或者以预埋钢筋110的方式将下连接方筒与下钢管内的混凝土 120进行连接，所述的定位环以上的部分同样可匹配地插入上钢管内部以提高连接处的强度。将所述的上连接筒2插入上钢管200的下端内侧并将其固定，其中，上连接筒下缘与上钢管底边的距离稍大于所述的下连接筒定位环上部的长度，以大于4mm左右为宜以满足加工精度，上连接筒与上钢管的固定方式可以为焊接或者以预埋钢筋的方式。然后将两片连接板沿下连接方筒纵向依次插入两侧的定位棱中间，插入到位后分别将连接板向外移动并使定位槽和定位棱嵌合直至定位板与下连接方筒前后内壁紧靠贴合，最后在两连接板间的卡槽中嵌入钢片弹簧，弹簧将连接板分别紧压在下连接方筒的内壁上。在现场施工的过程中，上钢管缓慢的往下运动，上钢管的底面从而向下对接到下钢管角柱的顶面上。在下降的过程中，上连接筒的底部与连接板顶部的斜面作用以迫使连接板沿定位棱向内运动并压缩弹簧。同时，下连接方筒上部的斜面设计将上钢管精确地引导，当上钢管下端面与定位环的水平上表面接触后，连接板的法向齿咬合上连接筒的定位口，片状弹簧迫使连接板沿定位棱向外移动并将法向齿插入定位口中，形成抗拉连接体系。需要指出的上，所述的上钢管、下钢管可以为上模块的角柱、下模块的角柱，以及任意需要对接的两个钢管。
[0037]本发明的对接连接器通过一系列的沿角柱钢管纵向的咬合机构，实现的可靠便捷的钢管对接，所有连接件均在管内完成，以下钢管的钢管受拉为起点，D拉力先从下钢管的钢管通过焊缝或预埋钢筋传递到下连接方筒，2)然后拉力通过下连接方筒的定位棱与定位槽的咬合传递到连接板上，3)进一步，拉力通过连接板法向齿与上连接筒定位口的咬合传递到上连接筒，4)最后，拉力通过上连接筒与上钢管的焊缝或预埋钢筋传递到上钢管。
[0038]其中，如果建筑物为临时模块建筑，在使用一段时间后需要拆除，则在工厂制造时，在上钢管和上连接筒各个定位口旁边的侧壁上开直径为1.0cm的拆卸孔。安装过程不变；在拆除时用工具穿过拆卸孔把连接板向内挤压解锁，实现解锁。如果建筑物为永久建筑，为了提高结构的整体性和可靠性，在模块安装完毕后，可以在连接器位置的钢管空隙注射金属粘合剂，以阻止上下连接件间的相对运动，达到更高的强度和刚度。
[0039]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种内置自锁式对接连接器，其特征在于，包括下连接方筒、上连接方筒和两片对称设置的连接板以及夹持在两连接板间的弹簧，所述的下连接方筒的前侧壁和后侧壁的内壁的左右两端分别设置有多个上下间隔布置的定位棱，所述的连接板的底部两侧边上分别设置有定位槽，所述的连接板底部可插入所述的下连接方筒内并使定位槽与所述的定位棱匹配啮合，所述的连接板顶部外侧面设置有多个法向纵齿，所述的法向纵齿的上表面为斜面，所述的上连接方筒底端设置有定位口，所述的定位板上端可匹配插入所述的上连接方筒内并使所述的法向纵齿匹配嵌合入定位口。
2.如权利要求1所述的内置自锁式对接连接器，其特征在于，所述的弹簧为片簧，所述的两个连接板的内侧面上设置有多个可将所述的片簧定位的卡槽。
3.如权利要求1所述的内置自锁式对接连接器，其特征在于，所述的下连接方筒外侧中部设置有定位环以将下连接方筒定位，所述的下连接方筒的下端设置有底板以定位连接板。
4.如权利要求1所述的内置自锁式对接连接器，其特征在于，所述的下连接方筒的侧壁顶部设置有斜面。
5.如权利要求2所述的内置自锁式对接连接器，其特征在于，所述的连接板的顶部设置有斜面以便插入上连接方筒。
6.如权利要求3所述的内置自锁式对接连接器，其特征在于，所述的上连接筒的侧壁与所述的定位口相邻处设置有拆卸孔。
7.一种使用如权利要求1-6任一项所述的内置自锁式对接连接器的施工方法，其特征在于包括以下步骤， 1)将所述的下连接方筒的定位环以下的部分插入下钢管内然后将下连接方筒与下钢管固定连接，将所述的上连接筒插入上钢管的下端内侧并将其与上钢管固定连接，其中，上连接筒下缘与上钢管底边的距离与所述的下连接筒定位环上部的长度相对应； 2)然后将两片连接板沿下连接方筒纵向依次插入两侧定位棱中间，插入到位后分别将连接板向外移动并使定位槽和定位棱嵌合直至定位板与下连接方筒的前、后内壁紧靠贴1=1， 3)在两连接板间嵌入弹簧并将其定位，弹簧将连接板紧压在下连接方筒的内壁上； 4)将上钢管缓慢的往下运动，在下降的过程中，上钢管的底部与连接板顶部的斜面作用以迫使连接板沿定位棱向内运动并压缩弹簧，同时，下连接方筒上部的斜面将上钢管精确地引导， 5)当上钢管下端面与定位环的水平上表面接触后，弹簧迫使连接板的法向齿咬合上连接筒的定位口中，形成抗拉连接体系。
8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，在步骤5之后还包括在对接空隙注射金属粘合剂的步骤。
【文档编号】E04G21/14GK104452979SQ201410392482
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】郑天心, 竺·理查德 申请人:美国国绿投资集团