柱承式集成建筑模块的连接结构的制作方法

柱承式集成建筑模块的连接结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种柱承式集成建筑模块的连接结构，包括用以连接上角柱和下角柱的钢管内置式对接连接器，设置在下集成建筑模块的上长边梁和上集成建组模块的下长边梁之间的抗剪连接器，在两水平相邻的长边梁或者短边梁间分别固定设置有至少一个水平连接钢板以将两水平相邻的集成建筑模块固定连接以防止模块间的水平分离，在所述的上下对应的水平连接钢板间设置有竖直拉杆以固定连接上、下集成建筑模块。本发明针对各个可能出现的节点传力方式都提供了相应的传力路径，设计了相应的传力部件，从而充分考虑了模块在各种工况下的复杂的节点荷载情况，其为某些关键的节点力形式提供了多条传力路径和结构措施。
【专利说明】柱承式集成建筑模块的连接结构

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种建筑【技术领域】，特别是涉及一种柱承式集成建筑模块的连接结构

【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10 和两根短边梁2)，四根地板梁（两根长边梁1和两根短边梁2)，四根角柱焊接3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"角柱承重式模块"（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。但这种现行 的模块建筑模式也有缺点：
[0003] 1.模块建筑具有高完成度性的特点，大部分的结构部分已经被建筑维护结构的各 种功能层和外装饰、装修包裹，所以，模块建筑不宜现场焊接，以避免损害到装修完成的建 筑表面；同时因为模块建筑的施工空间小，即使传统的螺栓连接方式也受到限制；
[0004] 2、模块建筑要求的制作和安装精度高，现场施工的容错空间小，施工难度大，施工 方案限制多，导致模块建筑的上下模块间抗剪能力不高，连接强度不足，不适合高层，不适 合抗震要求较高的地区；
[0005] 3、柱承式模块建筑多采用双梁结构，上层模块的地板梁与下层模块的天花板梁分 离，两梁独自承受其坚向荷载，梁间没有组合效应，促使长边梁的截面高度均较大，因此总 体结构效率较低，且耗钢量大，同时导致建筑结构层较高，因此占据了较大的室内空间，提 高了建筑成本；
[0006] 为了克服现存钢结构模块建筑一系列技术缺陷，提高钢结构模块建筑的对高层建 筑与抗震地区的适用性，就需要一系列能相互关联，互为补充的钢结构模块节点连接结构。


【发明内容】

[0007] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种柱承式集成建筑模 块的连接结构。
[0008] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
[0009] -种柱承式集成建筑模块的连接结构，包括用以连接上角柱和下角柱的钢管内置 式对接连接器，设置在下集成建筑模块的上长边梁和上集成建组模块的下长边梁之间的抗 剪连接器，在两水平相邻的长边梁或者短边梁间分别固定设置有至少一个水平连接钢板以 将两水平相邻的集成建筑模块固定连接以防止模块间的水平分离，在所述的上下对应的水 平连接钢板间设置有坚直拉杆以固定连接上、下集成建筑模块。
[0010] 在结构节点的角柱束上设置有环形箍，所述的环形箍套设在对接后角柱束外侧且 环形箍的内壁面和注塑外壁面粘结连接。
[0011] 在所述的角柱束侧所述的集成建筑模块的长边梁和短边梁间设置有加强斜梁，所 述的加强斜梁两端分别与长边梁和短边梁固定连接。
[0012] 所述的对接连接器为内置自锁式对接连接器，包括固定设置在下角柱开口端的下 连接方筒、固定设置在上角柱内部的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，其中，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。
[0013] 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。
[0014] 所述的对接连接器为内置粘合式对接连接器，包括上连接件和下连接件，所述的 上连接件固定设置在所述的上角柱下端内部，其包括与所述的上角柱固定连接且中部形成 有注孔的顶板，间隔设置在所述的顶板下表面的四个沿圆周均布的上定位柱，在所述的上 定位柱内侧形成有至少一个上咬合齿，所述的下连接件包括固定于所述的下钢管上端部的 底座，固定设置在底座上且与所述的上定位柱对应设置的下定位柱，在所述的下定位柱的 内侧设置有至少一个下咬合齿，当上角柱和下钢管对接时所述的下定位柱可匹配插入所述 的上角柱内并使所述的下定位柱的匹配插入上定位柱的间隙中，所述的上连接件、下连接 件、上角柱和下钢管通过注入其中的粘结剂固定连接。
[0015] 所述的顶板顶面上和底板的底面上分别设置有多个连接杆并以预埋的方式与上 角柱或下钢管内的混凝土固定连接。
[0016] 所述的抗剪连接器为单向自锁式抗剪切力连接器，其包括固定导轨，其表面与所 述上长边梁或下长边梁连接，在所述固定导轨的一端形成有第一连接部；滑动件，其能够外 套在所述固定导轨上，相对于所述固定导轨滑动，在所述滑动件上形成有与所述第一连接 部相向的第二连接部，在所述滑动件的相对于所述固定导轨的延伸方向的两侧中的一侧， 在所述固定导轨的延伸方向上形成第一倾斜卡合面；固定卡合块，其与所述下长边梁或者 下长边梁连接，在所述固定卡合块的一侧形成有与所述第一倾斜卡合面配合且能够与所述 第一倾斜卡合面卡合的第二倾斜卡合面；弹性连接件，其在被拉伸的状态下连接在所述固 定导轨的第一连接部和所述滑动件的第二连接部之间；限位构件，其能够在弹性连接件被 拉伸的状态下，阻止所述固定导轨与所述滑动件之间的相对移动，其中，所述第一倾斜卡合 面和所述第二倾斜卡合面为相对于所述固定导轨的延伸方向倾斜且相对于所述滑动件的 高度方向倾斜的倾斜面。
[0017] 所述的抗剪连接器为粘合式抗剪连接器，其包括上连接件和下连接件，所述上连 接件固定连接在上长边梁的底部，所述下连接件固定连接在下长边梁的顶部，所所述上连 接件和下连接件形状相配合，且通过所述金属粘合剂层相互结合，所述上连接件和下连接 件均为钢铸件，其金属接合面为钝齿咬合，咬合的金属齿的齿侧面有50度至90度的倾角、 齿顶面为平面，所述齿顶面长度大于等于齿高的〇. 5倍，所述齿高大于等于20mm。
[0018] 所述的下连接件顶部沿周长方向设有盆缘，所述盆缘围成盆槽，所述上连接件下 部进入所述盆槽与所述下连接件咬合。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0020] 本发明针对各个可能出现的节点传力方式都提供了相应的传力路径，设计了相应 的传力部件，从而充分考虑了模块在各种工况下的复杂的节点荷载情况。各连接部件的尺 寸，均由实际工况进行设计。其为某些关键的节点力形式提供了多条传力路径和结构措施， 从而使某条传力路径发生塑形变形或者失效后，其他传力路径继续有效，大大提高了该连 接方案和模块结构的健壮性和塑形变形能力，还为设计模块结构的耗能节点创造空间。同 时本发明所设计的部件相互支撑，如坚向贯通拉杆既防止了模块的坚向分离，也保证了临 近的水平抗剪连接器的坚直方向上的密合，从而确保了抗剪连接器的功能；坚向拉杆与柱 端坚向连接共同作用，使得在节点处上下模块的闭合，因此保证了环形箍扣紧柱束的顶端， 确保了模块柱端不会发生水平分离。综上，本集成模块建筑结构连接体系的突出，将有效提 高集成式模块的结构连接强度和可靠性，特别提高高层、抗震模块结构的适用性；进一步减 少模块结构梁的耗钢量，减少长边梁的截面高度，从而减少模块结构总体耗钢量，减少建筑 总成本和提高室内实用高度。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1所示为长方体模块单元主框架结构示意图；
[0022] 图2所示为本发明的下集成建筑模块设置了对接连接器的结构节点示意图；
[0023] 图3所示为本发明的集成式建筑模块对接后的结构示意图；
[0024] 图4所示为坚直连杆连接态结构示意图；
[0025] 图5所示为本发明的自锁式对接连接器结构示意图；
[0026] 图6所示为本发明的连接板与弹簧的结构示意图
[0027] 图7所示为本发明的下连接方筒与下钢管连接结构的纵向截面示意图；
[0028] 图8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；
[0029] 图9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；
[0030] 图10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；
[0031] 图11所示为本发明实施例的上连接件结构示意图；
[0032] 图12所示为本发明实施例的上连接件固定态截面视图；
[0033] 图13所示为本发明实施例的下连接件结构示意图；
[0034] 图14所示为本发明实施例的下连接件固定态截面视图；
[0035] 图15所示为本发明的对接连接器连接态结构示意图；
[0036] 图16所示为图15所示的截面示意图；
[0037] 图17所示为上、下连接件插接后结构示意图；
[0038] 图18所示为灌注了粘结剂后上、下连接件的连接示意图；
[0039] 图19是表示叠梁的单向自锁式抗剪切力连接器的固定导轨的立体示意图。
[0040] 图20是表示叠梁的单向自锁式抗剪切力连接器的滑动件的立体示意图。
[0041] 图21是表示叠梁的单向自锁式抗剪切力连接器卡合前的状态的立体示意图；
[0042] 图22是表示叠梁的单向自锁式抗剪切力连接器卡合后的状态的立体示意图；
[0043] 图23是本发明的粘结式抗剪切连接器的横截面结构示意图；
[0044] 图24是本发明的粘结式抗剪切连接器的纵截面结构示意图；
[0045] 图25是本发明的粘结式抗剪切连接器的立体结构示意图。

【具体实施方式】
[0046] 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。
[0047] 如图2-8所示，本发明的柱承式集成建筑模块的连接结构包括用以连接上角柱和 下角柱的钢管内置式对接连接器，设置在下集成建筑模块的上长边梁和上集成建组模块的 下长边梁之间的抗剪连接器，其中，在结构节点的角柱束上设置有环形箍400,所述的环形 箍套设在对接后角柱束外侧且环形箍400的内壁面和注塑外壁面间填充有粘结剂以将两 者粘结固定连接，优选地，所述的粘合剂为金属粘合砂浆，金属粘合砂浆即为金属粘合剂与 铁砂的混合物，金属粘合剂与铁砂可根据连接强度和流动度需求而进行配比，在此不再展 开。其中，所述的结构节点是指同一水平面上四个集成建筑模块拼接构成四个角柱呈矩形 布列且紧密相邻的角柱束。在施工时，在下集成建筑模块安装到位后，在下集成建筑模块的 角柱束顶端套上一个铸钢材质的环形箍400,该环形箍的作用是，通过环形箍与角柱束外壁 的挤压，限制角柱束的各根角柱的水平方向分离，其中，环形箍的内孔边长大于角柱束的宽 度，以保证在现场安装时有足够的误差宽限，使得环形箍可以顺利地套在角柱束顶部。其内 壁长度由模块的水平安装误差决定；其外壁长度由考虑了设计地震烈度、设计风荷载的模 块角柱分离最大内力决定。在完成了环形箍的安装后，要在箍内壁与柱外壁间填充金属粘 合砂浆，使得环形箍与角柱水平方向的充分接触。
[0048] 同时，在所述的两水平相邻的长边梁或者短边梁间分别固定设置有至少一个水平 连接钢板500以将两水平相邻的集成建筑模块固定连接以防止模块间的水平分离，进一步 地，在所述的上下对应的水平连接钢板间设置有坚直拉杆600以连接上、下集成建筑模块， 该坚直拉杆一方面防止上、下集成建筑模块的坚直分离，为角柱坚直连接提供又一道保障； 另一方面，该坚直拉杆也保证了抗剪连接器部件的坚直方向的密合，确保了抗剪连接器抗 剪功能。具体来说，当水平钢板焊接完成后，坚直拉杆通过预留的空洞，依次穿越顶部水平 钢板、上模块地板梁（上长边梁）、下模块天花板梁（下长边梁）和底部水平钢板，（其中， 以下描述中上建筑模块的地板梁（上长边梁）和下建筑模块的天花板梁（下长边梁）亦称 之为叠梁），最后与两边的螺母连接，形成可靠的坚向连接。需要说明的是，水平钢板和坚 直拉杆的设置均在模块地板/天花板的预留空洞中完成，即完成角柱对接和抗剪切连接器 装配之后进行，空洞的周围有防火、防刮伤等保护措施，保证了现场施工的安全性和室内外 装修、部件的完好。完成连接施工后，预留空洞要以隔声、隔热的绝缘层垫底；铺设防水层。 最后加盖地板/天花板面层，与周围的面层连成一体。
[0049] 进一步地，在所述的角柱束侧所述的集成建筑模块的长边梁和短边梁间设置有加 强斜梁700,所述的加强斜梁两端分别与长边梁和短边梁固定连接。该加强斜梁在模块工厂 中与整体钢架一起焊接，此加强斜梁加强模块节点的水平抗剪强度；也能够通过拉压，为模 块水平连接件的水平力提供便捷有效的传力路径，从而提高了模块刚度；最后，也为楼板、 天花板的铺设提供了额外的平台。
[0050] 另外为提高整体强度，还通过连接板和抽芯铆钉将上下相邻的集成式钢结构建筑 模块的相邻的梁连接。上下相邻模块单元间的结构连接方式是坚向侧板连接，以抵抗其水 平向和坚向分离。坚向侧板连接部位在模块角柱连接位置的侧面通过结构型抽芯铆钉将坚 向侧板与梁固定连接。坚向侧板的上端和下端均外弯，以保护连接用的结构型抽芯铆钉免 受模块安装时的所造成的伤害。在模块安装厂内加工时，分别在该部位的角柱的柱头、柱 脚、附近的矩形钢管梁的侧面上以及坚向侧板的相应位置开孔。在现场连接的时候，工人将 坚向侧板、垫板通过抽芯铆钉从模块坚向侧板外侧插入孔中，扣动拉铆工具完成拉铆工作。 用抽芯铆钉的好处是一个工人即可完成简单的操作，且人为操作失误少；单向拉铆操作，适 合模块建筑现场安装；铆钉自身的孔内膨胀能够补偿制作和安装误差；结构型抽芯铆钉的 抗拉和抗剪强度高，根据结构设计进行合理布置。
[0051] 如图5-10所示，本发明的对接连接器为内置自锁式对接连接器，其包括下连接 方筒101、上连接筒102和两片对称设置的连接板103以及夹持在两连接板间的钢片弹簧 104,所述的下连接方筒的外侧中部固定或一体设置有定位环111，在下连接方筒底部设置 有将低端封闭的底板112,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113,所述的连接板103的底部两侧边设置有定位槽131，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132,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102底端设置有可与所述的法向纵齿匹配嵌合的定位 口 121。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。
[0052] 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张力。
[0053] 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 下部分插入下角柱31内然后将其焊接连接，或者以预埋钢筋32的方式将下连接方筒与下 角柱内的混凝土 33进行连接，所述的定位环以上的部分同样可匹配地插入上角柱内部以 提高连接处的强度。将所述的上连接筒102插入上角柱35的下端内侧并将其固定，其中， 上连接筒下缘与上角柱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，上连接筒与上角柱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，上角柱缓慢的往下运动，上角柱的底面从而向下对接到下角柱的顶 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角柱精确地引导，当上角柱 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，所述的上角柱、下角柱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。
[0054] 该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，以下角柱的钢管受拉为起点，1)拉力先从下角柱的钢管通 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角柱的焊缝或预埋钢筋传递到上角柱。
[0055] 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，在上角柱和上连接筒各个定位口旁边的侧壁上开直径为LOcm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。
[0056] 如图11-图18所示，本发明的对接连接器为内置粘合式对接连接器用以将上下角 柱对接式粘结并固定连接，所述的对接连接器其包括上连接件210和下连接件220,所述的 上连接件固定设置在所述的上角柱21下端内部，其包括与所述的上角柱固定连接的且中 部形成有注孔214的顶板211，间隔设置在所述的顶板下表面的四个沿圆周均布的上定位 柱212,在所述的上定位柱内侧形成有两上咬合齿213,所述的下连接件220包括固定于所 述的下角柱22上端部的底座221，四个固定设置在底座上的且与所述的上定位柱对应设置 的下定位柱222,在所述的下定位柱的内侧设置有两个下咬合齿223,所述的四个下定位柱 位于同一平面上的四个下咬合齿的内端面由导筒224连接为一体。所述的导通与注孔上下 对应设置一遍后续的注射管230插入。所述的下定位柱可匹配插入所述的上角柱内并使所 述的下定位柱的匹配插入上定位柱的间隙中，插入后上定位柱和下定位柱均与上角柱内壁 保持间隙，同时注入在顶板和底座间的间隙内粘结剂20将上角柱、下角柱及对接连接器固 定连接。
[0057] 进一步地，所述的下连接柱的顶端设置有斜面结构225,其在对接过程中将上角柱 精确引导并锁定到预设位置。所述的上连接柱的底端两侧分别设置有斜面结构15以引导 上连接柱匹配插入下连接柱的间隙中。
[0058] 所述的上、下连接件分别与上、下角柱固定连接，固定连接可为焊接或者所述的顶 板顶面上和底板的底面上分别设置有多个连接杆216、226以预埋式与上角柱或下角柱内 的混凝土 217、227固定连接。同时为便于观察注射情况，所述的上角柱的侧壁上开设有溢 出观测孔29,所述的溢出观测孔位于顶板下侧。
[0059] 本发明的内置粘结式对接连接器的施工方法，包括以下步骤，
[0060] 1)将下连接件与下角柱固定并使底座位于下角柱顶端上部，将上连接件固定在上 角柱底端内部，其中，上连接件的底端亦在上角柱下端口的上方，即上连接件完全位于上角 柱内部。
[0061] 2)将上角柱缓慢的往下移动以使上角柱对接到下角柱的顶面上，在下降的过程 中，下连接柱顶端的斜面以及上定位柱底端两侧的斜面将上角柱精确引导并锁定到设计位 置，实现上、下定位柱相互穿越，此时上、下咬合齿搭接但不接触，即，上、下连接件均没有活 动的咬合机构，安装过程中上、下连接件的上、下咬合齿相互搭，接形成"虚咬合"，但对接整 个过程都没有接触。实现对接后，在上、下连接件及上角柱的空隙间灌注金属粘合剂，形式 与混凝土钢筋灌浆连接方式相类似，但拥有更高的精度、强度和可靠性；
[0062] 3)通过预设在上角柱内注射管向上、下咬合齿间隙灌注粘结剂并观察溢出观测孔 是否有粘合剂溢出，当有溢出则表示无泄漏且充分填充。所述的注射管30下端穿过顶板的 注孔以及导筒并将粘合剂注入连接器与上角柱的间隙中，灌注完毕后将注射管自上角柱中 抽出。
[0063] 其中，粘结剂的灌注具体包括以下步骤，
[0064] a)首先通过注射管注射60-80%空隙空间的高流动性的金属粘合剂，金属粘合剂 的流动度需达到250_，其中，空隙空间就是能填充的空间的容积。金属粘合剂应采用流动 性和耐久性好的卡本环氧灌钢胶，WSG改性环氧树脂灌注粘钢胶等。
[0065] b)然后注射60-80%空隙空间的金属粘合砂浆，金属粘合砂浆的流动度不低于 180_。金属粘合砂浆即为金属粘合剂与铁砂的混合物，金属粘合剂与铁砂可根据连接强度 和流动度需求而进行配比，在此不再展开。金属粘合剂和金属粘合砂浆两者的整体填充的 保持在空间间隙的120%到160%，填充并使部分金属粘合剂能够溢出以确保填满空隙，同 时并观察溢出观测孔是否有粘合剂溢出，当有溢出则表示无泄漏且充分填充。
[0066] 本发明的对接连接器通过一系列的沿钢管纵向的咬合机制，实现了可靠便捷的 钢管对接。从下角柱受拉力为起点，1)拉力先从下角柱通过焊缝或预埋钢筋传递到下连接 件；2-1)上、下咬合齿与后来填充的、由金属粘合剂砂浆形成坚硬核心完全且致密地咬合， 传递上、下连接件间拉力；2-2)下定位柱与上定位柱的侧壁+上角柱的内壁，通过灌注的金 属粘合剂粘合，形成了第二段的拉力传递；3)最后拉力通过上连接件与上角柱的焊缝或预 埋钢筋传递到上角柱。
[0067] 假设连接器设计拉力为1.0(考虑了不同工况、分项系数和建筑物重要性系数后 的最大设计值），下角柱与下连接件连接的设计强度应为1. 2 ;上、下连接件通过坚硬的 砂浆核心咬合、粘合剂粘合形成的抗拉强度应为1. 5 ;上连接件与上角柱的连接强度应为 1. 2。
[0068] 本发明的抗剪连接器为单向自锁式抗剪切力连接器，其在两相邻的长边梁间设 置，可按需求间隔地设置多个，其中，该单向自锁式抗剪切力连接器具有：固定导轨，其表面 与第一梁连接，在固定导轨的一端形成有第一连接部；滑动件，其能够外套在固定导轨上相 对于固定导轨滑动，在滑动件上形成有与第一连接部相向的第二连接部，在滑动件的相对 于固定导轨的延伸方向的两侧中的一侧，在固定导轨的延伸方向上形成第一倾斜卡合面； 固定卡合块，其与第二梁连接，在固定卡合块的一侧形成有与第一倾斜卡合面配合且能够 与第一倾斜卡合面卡合的第二倾斜卡合面；弹性连接件，其在被拉伸的状态下连接在固定 导轨的第一连接部和滑动件的第二连接部之间；限位构件，其能够在弹性连接件被拉伸的 状态下，阻止固定导轨与滑动件之间的相对移动。
[0069] 下面，通过具体实施例详细说明上述的本发明。
[0070] 如图19-22所示，上述固定导轨310形成为燕尾状，上述滑动件320形成有燕尾槽 321，燕尾槽321能够外套在燕尾状的固定导轨上，且与固定导轨配合，在本发明中燕尾状 为广义的定义，包括大致燕尾状的形状、左右不对称的燕尾形状等。
[0071] 固定导轨310形成为长条状，从固定导轨的一端起始的一部分即连接部11与构成 叠梁的上梁U连接，连接部311的长度与上梁U的宽度相同。在固定导轨310的一端作为 第一连接部形成有向相对于固定导轨310的延伸方向的两侧中的一侧延伸出的第一连接 片312。另外，在连接部311上，形成沿着固定导轨310的延伸方向的多个凹槽313。另外， 在固定导轨310的连接部311以外的部分上形成有贯穿固定导轨的第一通孔314。此外， 固定导轨310的不与上梁连接的部分也可以形成为燕尾槽状，这样能够节省制造材料使用 量，也便于加工形成第一通孔。
[0072] 滑动件320借助形成在其上的燕尾槽321，而能够外套在燕尾状的固定导轨310 上，且能够相对于固定导轨滑动。在滑动件320的套在固定导轨310的状态下的与第一连 接片312侧相反的一侧的端部，在相对于燕尾槽321的延伸方向的两侧中的一侧，作为第二 连接部形成与所述第一连接片312相向的第二连接片322。此外，在燕尾槽321中形成在将 滑动件320套设在固定导轨310上时能够与所述第一通孔314重合的第二通孔324。
[0073] 另外，在滑动件320的相对于燕尾槽321的延伸方向的两侧中的另一侧，在燕尾 槽321的延伸方向上形成第一倾斜卡合面323。该第一倾斜卡合面323为相对于固定导轨 310的延伸方向倾斜且相对于所述滑动件320的高度方向倾斜的倾斜面，该第一倾斜卡合 面323以越朝向滑动件320的后方距离燕尾槽321越近，并且越朝向滑动件320的上方距 离燕尾槽321越近的方式形成为在两个方向上都倾斜。
[0074] 固定卡合块330与构成叠梁的下梁连接，在固定卡合块330的一侧形成与第一倾 斜卡合面323配合且能够与第一倾斜卡合面323卡合的第二倾斜卡合面331，具体地说，第 二倾斜卡合面331形成为在安装在下梁的状态下，越朝向固定卡合件330的后方越向外侧 倾斜并且越朝向固定卡合件330的上方越向外侧倾斜的形状，能够与第一倾斜卡合面323 相配合。
[0075] 在第一连接片312和第二连接片322之间连接有弹性连接件340,由此通过弹性 连接件340将固定导轨310和滑动件320连接，该弹性连接件340可以为弹簧也可以为弹 性皮筋。在弹性连接件340被拉伸的状态下，通过作为限位工件的连接销350插入在重叠 的第一通孔314和第二通孔324中，来阻止由于弹性连接件340的复原力形成的固定导轨 310与滑动件20之间的相对移动。
[0076] 其中可以颠倒设置连接器，即可以将固定导轨和滑动件安装的下梁上，将固定卡 合块安装在上梁上。另外，可以不形成燕尾槽的结构，例如可以成为方形的固定导轨，在滑 动件中形成方形配合槽，在方形固定导轨的两侧面上形成凹槽，在配合槽的两侧壁上形成 能够插入在固定导轨上形成的凹槽中的凸条，由此来形成固定导轨与滑动件之间的配合。 另外，可以在与上梁连接的面上形成多个凹槽，但是也可以不形成凹槽。
[0077] 另外，第一连接部和第二连接部也不限于上述实施例中的第一连接片和第二连接 片，第一连接部可以为在固定导轨的一端凸出的凸缘，第二连接部可以为滑动件的端面， 将弹性连接件连接在固定导轨的凸缘与滑动件的端面之间。此时固定导轨与上梁的连接位 置不从固定导轨的端部开始，而根据弹性连接件的复原位置，而位于固定导轨的两端之间 的规定位置。
[0078] 另外，限位构件也不限于连接销，也不限于通过连接销穿过通孔进行限位的结构。 例如可以在滑动件的端面上通过螺钉固定卡止片，在松开螺钉时该卡止片能够围绕螺钉自 由转动。在转动卡止片时该卡止片能够在向滑动件内侧凸出的位置与不向滑动件内侧凸出 的位置之间移动，由此，在向外拉动滑动件赋予弹性连接件弹性且滑动件到达固定导轨的 一端时，向滑动件内侧旋转卡止片使其与固定导轨钩挂，来限制固定导轨与滑动件之间的 相对移动。
[0079] 另外，可以在固定卡合块的第二倾斜卡合面上形成有金属粘合剂，来填充固定卡 合块与滑动件之间卡合时的缝隙。
[0080] 另外，本发明的连接器有单向抗剪的能力。该连接器的布置专门针对受单向横向 荷载的叠梁结构，如建筑模块结构中最常见的水平天花板梁和地板梁。对于可能受横向双 方向荷载作用的叠梁构造，如两根相邻且设计为共同作用的立柱（该构造形式多见于两个 水平方向相邻的建筑模块），可以在同一位置布置两个方向相反的单向自锁式抗剪连接器， 这样可以将单向连接器改造成双向连接器，实现双向抗剪能力。
[0081] 下面，说明本发明的叠梁的单向自锁式抗剪切力连接器的安装方式。铸件精度为 0.2mm的连接器均匀地设置在建筑模块的长边上，并且以固定导轨的延伸方向与长边的宽 度方向相同的方式安装固定导轨，若该连接器用于单跨叠梁，则连接器的间距不大于3. 0m， 误差少于2. 0_。连接器的布置方向以阻止叠梁中上下梁的纵向相对运动为原则。
[0082] 在工厂焊接叠梁与连接器时，要配对焊接，即先将两梁按实际安装时的相对位置 固定，然后在梁间插入一套包括固定导轨、滑动件和固定卡合块的连接器，从而保证了施工 精度。固定卡合块的位置与下层模块天花板梁顶面焊接，固定导轨与上层模块地板梁底边 焊接。
[0083] 在现场安装模块前，把滑动件套在固定导轨上，并且在固定导轨与滑动件的连接 片之间连接弹簧，将滑动件往外拉至指定位置，在此过程中弹簧被拉伸，在固定导轨与滑动 件的重叠的通孔中插入连接销，限制滑动件向梁方向移动。当建筑模块叠合完成后，抽出连 接销，滑动件在弹簧的拉伸下向梁方向移动，通过滑动件上的第一倾斜卡合面和固定卡合 块上的第二倾斜卡合面，滑动件与下部叠梁的固定卡合块紧密卡合。
[0084] 根据本发明的叠梁的单向自锁式抗剪切力连接器，由于在叠梁之间安装有多个上 述的连接器，所以给予叠梁可靠的抗剪强度，且连接器的最终刚度要求不低于理想连接状 态叠梁刚度的50%，从而形成整体力学性能好，能显著增加叠梁的刚度。另外，由于在叠梁 之间安装有多个上述的连接器，所以两个梁形成组合效应，在不需要加大地板梁和天花板 梁的尺寸的情况下，就能够满足建筑模块的支撑载荷，从而能够减少制造梁的耗钢量。另 夕卜，由于不需要加大地板梁和天花板梁的尺寸，所以能够减小下天花板至上层地板之间的 距离，增加用户室内的使用高度。
[0085] 其中，组合梁大大提高了原结构的刚度。通过计算表明，两根简支的叠梁上安装四 个连接器，其组合效应可以达到理想的充分连接的叠梁刚度的85%以上。以受跨中集中荷 载的简支梁为例，该连接方案的效能为：

【权利要求】
1. 一种柱承式集成建筑模块的连接结构，其特征在于，包括用以连接上角柱和下角柱 的钢管内置式对接连接器，设置在下集成建筑模块的上长边梁和上集成建组模块的下长边 梁之间的抗剪连接器，在两水平相邻的长边梁或者短边梁间分别固定设置有至少一个水平 连接钢板以将两水平相邻的集成建筑模块固定连接以防止模块间的水平分离，在所述的上 下对应的水平连接钢板间设置有坚直拉杆以固定连接上、下集成建筑模块。
2. 如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，在结构节点的角柱束上设置有环形箍， 所述的环形箍套设在对接后角柱束外侧且环形箍的内壁面和注塑外壁面粘结连接。
3. 如权利要求2所述的连接结构，其特征在于，在所述的角柱束侧所述的集成建筑模 块的长边梁和短边梁间设置有加强斜梁，所述的加强斜梁两端分别与长边梁和短边梁固定 连接。
4. 如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述的对接连接器为内置自锁式对接 连接器，包括固定设置在下角柱开口端的下连接方筒、固定设置在上角柱内部的上连接方 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，其中，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。
5. 如权利要求4所述的连接结构，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。
6. 如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述的对接连接器为内置粘合式对接 连接器，包括上连接件和下连接件，所述的上连接件固定设置在所述的上角柱下端内部，其 包括与所述的上角柱固定连接且中部形成有注孔的顶板，间隔设置在所述的顶板下表面的 四个沿圆周均布的上定位柱，在所述的上定位柱内侧形成有至少一个上咬合齿，所述的下 连接件包括固定于所述的下钢管上端部的底座，固定设置在底座上且与所述的上定位柱对 应设置的下定位柱，在所述的下定位柱的内侧设置有至少一个下咬合齿，当上角柱和下钢 管对接时所述的下定位柱可匹配插入所述的上角柱内并使所述的下定位柱的匹配插入上 定位柱的间隙中，所述的上连接件、下连接件、上角柱和下钢管通过注入其中的粘结剂固定 连接。
7. 如权利要求6所述的连接结构，其特征在于，所述的顶板顶面上和底板的底面上分 别设置有多个连接杆并以预埋的方式与上角柱或下钢管内的混凝土固定连接。
8. 如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述的抗剪连接器为单向自锁式抗剪 切力连接器，其包括固定导轨，其表面与所述上长边梁或下长边梁连接，在所述固定导轨的 一端形成有第一连接部；滑动件，其能够外套在所述固定导轨上，相对于所述固定导轨滑 动，在所述滑动件上形成有与所述第一连接部相向的第二连接部，在所述滑动件的相对于 所述固定导轨的延伸方向的两侧中的一侧，在所述固定导轨的延伸方向上形成第一倾斜卡 合面；固定卡合块，其与所述下长边梁或者下长边梁连接，在所述固定卡合块的一侧形成有 与所述第一倾斜卡合面配合且能够与所述第一倾斜卡合面卡合的第二倾斜卡合面；弹性连 接件，其在被拉伸的状态下连接在所述固定导轨的第一连接部和所述滑动件的第二连接部 之间；限位构件，其能够在弹性连接件被拉伸的状态下，阻止所述固定导轨与所述滑动件之 间的相对移动，其中，所述第一倾斜卡合面和所述第二倾斜卡合面为相对于所述固定导轨 的延伸方向倾斜且相对于所述滑动件的高度方向倾斜的倾斜面。
9. 如权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述的抗剪连接器为粘合式抗剪连接 器，其包括上连接件和下连接件，所述上连接件固定连接在上长边梁的底部，所述下连接件 固定连接在下长边梁的顶部，所所述上连接件和下连接件形状相配合，且通过所述金属粘 合剂层相互结合，所述上连接件和下连接件均为钢铸件，其金属接合面为钝齿咬合，咬合的 金属齿的齿侧面有50度至90度的倾角、齿顶面为平面，所述齿顶面长度大于等于齿高的 〇. 5倍，所述齿高大于等于20mm。
10. 如权利要求9所述的连接结构，其特征在于，所述的下连接件顶部沿周长方向设有 盆缘，所述盆缘围成盆槽，所述上连接件下部进入所述盆槽与所述下连接件咬合。
【文档编号】E04B1/38GK104328839SQ201410392483
【公开日】2015年2月4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