用于钢结构住宅体系的钢结构柱与钢结构梁的连接结构的制作方法

1.本发明涉及建筑工程领域，具体而言，涉及一种用于钢结构住宅体系的钢结构柱与钢结构梁的连接结构。


背景技术：

2.钢结构建筑是近年来发展较为迅速的一种建筑种类，相比于传统的钢筋混凝土结构的建筑物，钢结构建筑的构件可以工厂化制作、现场安装，有利于大大减少工期，且钢材可重复利用，使得建筑垃圾相对较少。现有技术中，钢结构建筑通常是通过焊接的方式进行组装连接，焊接施工需要在现场进行，其施工质量对施工者的操作水平具有较强的依赖性。另外，焊接操作中，将在局部产生高温，钢材局部受热并冷却到常温后，其力学性能将会发生变化。通过焊接的方式组装好后，若要进行拆除，则需要对钢材进行切割处理。切割处理会影响钢材的尺寸和力学性能。综合以上因素考虑，若要对现有技术中的钢结构建筑进行钢材的回收再利用，往往需要对钢材进行熔融再造才能实现。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种用于钢结构住宅体系的钢结构柱与钢结构梁的连接结构，旨在解决现有技术中钢结构建筑的钢材重复利用较为麻烦的问题。
4.本发明是这样实现的：
5.一种用于钢结构住宅体系的钢结构柱与钢结构梁的连接结构，包括：钢结构柱，包括螺纹连接的第一节段和第二节段，所述第一节段与所述第二节段均包括十字钢芯、与十字钢芯固定连接或一体成型设置的管钢外壳，第一节段的管钢外壳的侧部设有第一连接头，第一连接头表面设有第一螺纹；钢结构梁，包括工字钢段、以及固定设置于工字钢段两端的第二连接头，第二连接头表面设有第二螺纹；连接套，包括与第一连接头螺纹连接的第一连接段，以及与第二连接头螺纹连接的第二连接段，其中，第一连接段与第二连接段螺纹旋向相反；钢结构柱还包括：第一承台，设置于第一节段内，与十字钢芯和管钢外壳固定连接；第二承台，设置于第二节段内，与十字钢芯和管钢外壳固定连接；受压件，位于十字钢芯与管钢外壳所围合形成的空间内，一端与第一承台抵接，另一端与第二承台抵接。
6.可选的，钢结构柱表面设有两个第一连接头，每一个第一连接头均用于连接一个钢结构梁，两个第一连接头的朝向相互垂直，其中一个第一连接头用于连接钢结构横梁，另一个第一连接头用于连接钢结构纵梁。
7.可选的，十字钢芯包括第一辐板、与第一辐板垂直且一体成型的第二辐板；钢结构柱的其中一个第一连接头的长度延伸方向与第一辐板的板面方向共面；另一个第一连接头的长度延伸方向与第二辐板的板面相方向共面。
8.可选的，第一节段与第二节段螺纹连接时，第一节段的管钢外壳端面与第二节段的管钢外壳端面接触；第二节段的十字钢芯出露于第二节段的与第一节段接触的管钢外壳端面。
9.可选的，钢结构柱还包括预压件，第一节段的管钢外壳设有通孔，通孔与受压件所在的空间连通；预压件穿过通孔，用于在连接第一节段与第二节段前压紧受压件。
10.可选的，通孔为螺纹孔，预压件包括：预压部；螺纹连接部，与预压部固定连接，为实心结构，与螺纹孔螺纹连接。
11.可选的，受压件包括弹簧。
12.可选的，钢结构梁包括钢结构横梁及钢结构纵梁；钢结构纵梁上设有若干个第一连接头，钢结构纵梁的第一连接头与钢结构横梁通过连接套连接。
13.本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的钢结构柱与钢结构梁的连接结构，其包括钢结构柱、钢结构梁和连接套，其中，钢结构柱包括螺纹连接的第一节段和第二节段，第一节段与第二节段均包括十字钢芯、与十字钢芯固定连接或一体成型设置的管钢外壳，第一节段的管钢外壳的侧部设有第一连接头，第一连接头表面设有第一螺纹，钢结构梁包括工字钢段、以及固定设置于工字钢段两端的第二连接头，第二连接头表面设有第二螺纹，连接套包括与第一连接头螺纹连接的第一连接段，以及与第二连接头螺纹连接的第二连接段，其中，第一连接段与第二连接段螺纹旋向相反。安装时，钢结构梁的两端均各自连接一个钢结构柱(例如分别为钢结构柱a和钢结构柱b)，首先安装好两根钢结构柱，然后通过连接套将钢结构梁安装在两根钢结构柱之间，例如连接套a连接钢结构柱a和钢结构梁a端，连接套b连接钢结构柱b和钢结构梁b端。具体的，先在钢结构柱a的第一连接头上连接连接套a，然后将钢结构梁a端连接在该钢结构柱a上，由于第一螺纹与第二螺纹的旋向相反，通过旋转连接套a，可以使钢结构梁的a端与钢结构柱a相互靠近，从而使钢结构梁的b端与钢结构柱b之间产生足够的间距，该间距允许钢结构梁的b端与钢结构柱b之间能够容下另一个连接套b。再次向反向旋转已经安装好的连接套a，使得钢结构梁逐渐向钢结构柱b所在的方向移动并与连接套b的端部接触，同时配合旋转连接套b，使钢结构梁的b端与钢结构柱b的第一连接头均与连接套b螺纹连接。连接好后，还可以旋转连接套a和连接套b，从而对连接套和钢结构梁施加预应力，以增加钢结构梁的承载能力。本发明通过上述钢结构梁与钢结构柱的连接结构，能够实现钢结构梁与钢结构柱的可拆卸连接，相比于现有技术中的焊接连接方式，能够避免焊接产生的残余应力、也能够避免拆除焊接连接时对钢材的破坏，可重复利用率高；且能够避免现场焊接施工带来的施工质量难以保证的缺陷、质量可靠。
14.本发明提供的钢结构柱还包括设置于第一节段内的第一承台、设置于第二节段内的第二承台，与第一承台和第二承台抵接的受压件，上述结构设计有利于减小钢结构柱的第一节段与第二节段的螺纹连接段的受力，防止螺纹连接段由于受力过大被破坏。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1是本发明实施例提供的钢结构梁与钢结构柱的连接结构示意图。
17.图2是本发明实施例提供的钢结构梁与钢结构柱的连接结构的剖视图。
18.图3是本发明实施例提供的钢结构梁的端部结构示意图。
19.图4是本发明实施例提供的钢结构梁两端均连接钢结构柱时的示意图。
20.图5是本发明实施例提供的钢结构柱的第一节段的示意图。
21.图6是图5的x向向视图。
22.图7是图5的俯视图。
23.图8是本发明实施例提供的钢结构柱的剖视图。
24.图9是本发明实施例提供的钢结构柱的剖视图。
25.图10是图7的局部剖视图。
26.图11是本发明实施例提供的钢结构柱的第二节段的结构示意图。
27.图标：1
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钢结构柱；11
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第一连接头；12
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第一辐板；13
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第二辐板；14
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预压件；141
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预压部；142
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螺纹连接部；15
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第一节段；151
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第一承台；16
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第二节段；161
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第二承台；17
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受压件；2
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钢结构梁；21
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第二连接头；23
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工字钢段；3
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连接套。
具体实施方式
28.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.实施例1
31.请参阅图1
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图11。
32.请参阅图1
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4，本发明实施例提供了一种用于钢结构住宅体系的钢结构柱1与钢结构梁2的连接结构，其包括钢结构柱1、钢结构梁2和连接套3，其中，钢结构柱1包括十字钢芯、与十字钢芯固定连接或一体成型设置的管钢外壳。具体的，十字钢芯的外表面与管钢外壳一体成型设置。管钢外壳的侧部设有第一连接头11，第一连接头11表面设有第一螺纹。具体的，第一连接头11的长度延伸方向基本与管钢外壳的长度延伸方向垂直。钢结构梁2包括工字钢段23、以及固定设置于工字钢段23两端的第二连接头21，第二连接头21表面设有第二螺纹。连接套3包括与第一连接头11螺纹连接的第一连接段，以及与第二连接头21螺纹连接的第二连接段，其中，第一连接段与第二连接段螺纹旋向相反。具体的，连接套3可基本呈管状结构，第一连接端与第二连接段的螺纹均设置于连接套3的内管壁。与此相对应的，第一连接头11的第一螺纹与第二连接头21的第二螺纹均为外螺纹。
33.本发明实施例提供的上述钢结构梁2与钢结构柱1的连接结构，其包括钢结构柱1、钢结构梁2和连接套3，其中，钢结构柱1包括十字钢芯、与十字钢芯固定连接或一体成型设置的管钢外壳，管钢外壳的侧部设有第一连接头11，第一连接头11表面设有第一螺纹，钢结构梁2包括工字钢段23、以及固定设置于工字钢段23两端的第二连接头21，第二连接头21表面设有第二螺纹，连接套3包括与第一连接头11螺纹连接的第一连接段，以及与第二连接头
21螺纹连接的第二连接段，其中，第一连接段与第二连接段螺纹旋向相反。安装时，请参阅图4，钢结构梁2的两端均各自连接一个钢结构柱1(例如分别为钢结构柱1a和钢结构柱1b)，首先安装好两根钢结构柱1，然后通过连接套3将钢结构梁2安装在两根钢结构柱1之间，例如连接套3a连接钢结构柱1a和钢结构梁2的a端，连接套3b连接钢结构柱1b和钢结构梁2的b端。具体的，先在钢结构柱1a的第一连接头11上连接连接套3a，然后将钢结构梁2的a端连接在该钢结构柱1a上，由于第一螺纹与第二螺纹的旋向相反，通过旋转连接套3a，可以使钢结构梁2的a端与钢结构柱1a相互靠近，从而使钢结构梁2的b端与钢结构柱1b之间产生足够的间距，该间距允许钢结构梁2的b端与钢结构柱1b之间能够容下另一个连接套3b。再次向反向旋转已经安装好的连接套3a，使得钢结构梁2逐渐向钢结构柱1b所在的方向移动并与连接套3b的端部接触，同时配合旋转连接套3b，使钢结构梁2的b端与钢结构柱1b的第一连接头11均与连接套3b螺纹连接。连接好后，还可以旋转连接套3a和连接套3b，从而对连接套3和钢结构梁2施加预应力，以增加钢结构梁2的承载能力。例如，可以同时旋转连接套3a和连接套3b，使得工字钢段23的总长度被压缩产生压应力，此时，连接套3a和连接套3b也会承受来自于工字钢段23的压力，使得连接套3a和连接套3b中产生压应力。在钢结构梁2进入工作状态时，该压应力能够与拉力相抵消，使得连接套3a和连接套3b的承拉能力更强。
34.本发明通过上述钢结构梁2与钢结构柱1的连接结构，能够实现钢结构梁2与钢结构柱1的可拆卸连接，相比于现有技术中的焊接连接方式，能够避免焊接产生的残余应力、也能够避免拆除焊接连接时对钢材的破坏，可重复利用率高；且能够避免现场焊接施工带来的施工质量难以保证的缺陷、质量可靠。
35.在一些实施例中，请参阅图5和图6，钢结构柱1表面设有两个第一连接头11，每一个第一连接头11均用于连接一个钢结构梁2，两个第一连接头11的朝向相互垂直，其中一个第一连接头11用于连接钢结构横梁，另一个第一连接头11用于连接钢结构纵梁。通过上述结构，可以实现钢结构框架在空间三轴方向的连接，即：钢结构柱1、钢结构横梁和钢结构纵梁的互相连接。
36.在一些实施例中，请参阅图7，十字钢芯包括第一辐板12、与第一辐板12垂直且一体成型的第二辐板13；钢结构柱1的其中一个第一连接头11的长度延伸方向与第一辐板12的板面方向共面；另一个第一连接头11的长度延伸方向与第二辐板13的板面相方向共面。例如，与钢结构横梁连接的第一连接头11的长度延伸方向与第一辐板12的板面方向共面，与钢结构纵梁连接的第一连接头11的长度延伸方向与第二辐板13的板面方向共面。第一连接头11与钢结构梁2连接后，其载荷左右到钢结构柱1上，将变为钢结构柱1受到的剪力。与钢结构横梁连接的第一连接头11，其所受到的载荷沿第一辐板12的板面方向传递；与钢结构纵梁连接的第一连接头11，其所受到的载荷沿第二辐板13的板面方向传递。即钢结构柱1所收到的剪力均与沿其承剪能力较强的表面传递，从而能够较好地避免钢结构柱1发生结构失稳，同时又有利于控制钢结构柱1的钢材耗费梁、降低材料成本和运输成本。
37.请参阅图8
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11，钢结构柱1包括第一节段15和第二节段16，其中，第一节段15包括十字钢芯与管钢外壳，第一连接头11设置于第一节段15的管钢外壳的侧部；第二节段16与第一节段15螺纹连接，包括十字钢芯和管钢外壳。钢结构柱1还包括第一节段15和第二节段16，第一节段15和第二节段16均包括十字钢芯和管钢外壳，连接第一节段15和第二节段16，可以形成更长的钢结构柱1，便于运输。
38.在一些实施例中，第一节段15与第二节段16螺纹连接时，第一节段15的管钢外壳端面与第二节段16的管钢外壳端面接触；第二节段16的十字钢芯出露于第二节段16的与第一节段15接触的管钢外壳端面。通过上述结构，在第一节段15与第二节段16螺纹连接时，第一节段15的十字钢芯必然与第二节段16的十字钢芯相抵接，且抵接端面处存在压应力，从而使得第一节段15和第二节段16的受力可以顺利地沿十字钢芯传递。例如，使用时，第二节段16位于第一节段15的上部，第二节段16所受到的载荷可以顺利的沿其十字钢芯传递给第一节段15的十字钢芯。
39.在一些实施例中，请参阅图8和图9，钢结构柱1还包括第一承台151、第二承台161和受压件17，其中，第一承台151设置于第一节段15内，第一承台151与十字钢芯和管钢外壳固定连接。第二承台161设置于第二节段16内，第二承台161与十字钢芯和管钢外壳固定连接。受压件17位于十字钢芯与管钢外壳所围合形成的空间内，受压件17一端与第一承台151抵接，另一端与第二承台161抵接。换言之，受压件17一部分位于第一节段15中，另一部分位于第二节段16中，可知，沿钢结构柱1的长度方向，受压件17的位置基本与第一节段15和第二节段16的螺纹连接段的位置相对应。受压件17在此处承受压力，其反作用力施加给第一节段15和第二节段16，从而可以减小第一节段15和第二节段16的螺纹连接段在工作中所收到的压力。进而在钢结构柱1的结构薄弱处实现了加强。
40.进一步的，钢结构柱1的十字钢芯与管钢外壳形成了四个互相隔离的内部空间，在每一个这样的内部空间中，均设置有受压件17、第一承台151/第二承台161，使得受压件17作用给各个承台的力能够沿钢结构柱1的环向均匀分布。
41.在一些实施例中，请参阅图8及图10，钢结构柱1还包括预压件14，第一节段15的管钢外壳设有通孔，通孔与受压件17所在的空间连通；预压件14穿过通孔，用于在连接第一节段15与第二节段16前压紧受压件17。在连接第一节段15与第二节段16后，拆除预压件14，受压件17的压力得到部分释放，从而形成一端与第一承台151抵接、另一端与第二承台161抵接的状态。
42.在一些实施例中，通孔为螺纹孔，预压件14包括预压部141和螺纹连接部142，其中，预压部141用于在第一节段15内部压紧受压件17，螺纹连接部142与预压部141固定连接，螺纹连接部142为实心结构，与螺纹孔螺纹连接。在第一节段15和第二节段16后，取下预压件14即可实现受压件17的正常工作。然后可通过切割的方式去除预压部141，再将螺纹连接部142安装到通孔中，通过螺纹连接部142起到对通孔的支撑作用，避免出现结构薄弱点。
43.受压件17可以选择为弹簧。
44.在一些实施例中，钢结构梁2包括钢结构横梁及钢结构纵梁。钢结构纵梁上设有若干个第一连接头11，钢结构纵梁的第一连接头11与钢结构横梁通过连接套3连接。在钢结构纵梁上设置若干个第一连接头11，则可以在相对设置的两根钢结构纵梁之间连接若干个钢结构横梁，从而后期可以在钢结构横梁和钢结构纵梁上安装板状结构，从而形成住宅的地板或天花板。钢结构纵梁上的第一连接头11与钢结构横梁之间通过连接套3连接，其连接方式可参照钢结构柱1的第一连接头11与钢结构横梁之间的连接方式，在此不予赘述。
45.以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。