模块化钢框架制造技术

本发明专利技术提出一种模块化钢框架，属于结构工程技术领域，其能够充分发挥双柱双梁组合效应。该框架包括多层相同模块单元层，每层模块单元层包括多个模块单元，每个模块单元均是由框架柱和框架梁连接而成的箱式框架；还包括连接组件，连接组件包括内套筒、柱连接螺栓和梁连接螺栓；同一模块单元层中，中部四根框架柱通过柱连接螺栓连接成组合中柱，外侧面两根框架柱通过柱连接螺栓连接成组合边柱，角部框架柱为角柱；相邻两层模块单元层中，上下相邻的两根组合中柱、两根组合边柱以及两根角柱之间，均分别通过内套筒相连；相邻两层模块单元层中，中部四根框架梁通过梁连接螺栓连接成组合中梁，外侧面的两根框架梁通过梁连接螺栓连接成组合边梁。

Modular steel frame

The invention provides a modular steel frame, which belongs to the field of structural engineering technology and can give full play to the combination effect of double columns and double beams. The frame consists of multiple layers of the same modular unit, each layer of which consists of multiple modular units, each of which is a box-type frame connected by a frame column and a frame beam, and a connecting component including an inner sleeve, a column connecting bolt and a beam connecting bolt. The frame column is connected to the composite middle column by the column connecting bolt, the outer two frame columns are connected to the composite side column by the column connecting bolt, and the corner frame column is the corner column. In the adjacent two-storey modular element layer, four frame beams in the middle are connected into composite middle beams by beam connecting bolts, and two frame beams in the outer side are connected into composite side beams by beam connecting bolts.

【技术实现步骤摘要】
模块化钢框架
本专利技术属于结构工程
，尤其涉及一种模块化钢框架。
技术介绍
模块化钢框架结构具有承载力高、尺寸选择灵活等特点，具有广阔的发展前景。不同于普通的钢框架结构，模块化钢框架通常由多个模块单元连接构成，每个模块单元均是由框架柱和框架梁连接而成的箱式框架；在模块化钢框架中，多个模块单元呈多排、多列、多层排列，其中，每两个相邻模块单元的相对两侧面相互贴合。连接后，模块化钢框架的中柱位置为上层四根相互紧邻的框架柱，以及下层四根相互紧邻的框架柱，共八根框架柱；边柱位置为上层两根相互紧邻的框架柱，以及下层两根相互紧邻的框架柱，共四根框架柱；角柱位置为上层一根框架柱和下层一根框架柱。模块化钢框架的中梁位置为四根相互紧邻的框架梁，边梁位置为两根相互紧邻的框架梁。因而，在模块化钢框架内部形成“八柱十六梁”的连接节点，在模块化钢框架侧面形成“四柱八梁”的连接节点，在模块化钢框架侧边形成“双柱四梁”的连接节点。如何通过连接件将模块单元安全可靠地连接成模块化钢框架，已成为急需研究的问题。目前，模块单元之间的连接节点形式主要有角件连接节点、盖板螺栓连接节点、预应力连接节点、梁梁连接节点和内套筒连接板节点等几种。其中，角件连接节点、盖板螺栓连接节点和预应力连接节点三种连接形式类似，其连接时，竖向通过柱内开孔安装螺栓或采用通长的预应力钢束施加预紧力的方式连接，水平方向通过连接板连接，但是此种连接形式竖向连接强度较弱，导致模块化钢框架的抗侧刚度较弱。梁梁连接节点中，模块单元的梁与梁之间采用螺栓进行连接，而模块单元柱与柱之间无直接连接，连接节点强度与刚度偏弱。内套筒连接板节点中，竖向通过内套筒将上下模块单元的框架柱焊接连接，水平方向通过连接板将内套筒焊接连接，采用焊接连接保证了节点的连接强度与刚度，但却增加了现场焊接的工作量，现场焊接施工难度较大，难以保证施焊质量。总之，采用上述现有节点形式连接的现有模块化钢框架，由于柱与柱之间或梁与梁之间缺乏有效的连接，会使节点形式中柱与柱之间或梁与梁之间存在很大的空隙，不能将相邻模块单元的柱和梁有效连接形成组合柱和组合梁，很难充分发挥模块化钢框架结构双柱双梁的组合效应，结构受力时易因节点过早破坏或单个模块单元的框架梁柱截面过早屈服，而导致结构整体破坏。因而，如何提供一种构造简单且施工方便的模块化钢框架，以充分发挥模块化钢框架结构的双柱双梁组合效应，是当前急需解决的一项技术问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述的现有模块化钢框架的不足，提出一种模块化钢框架，其相邻模块单元的框架柱和框架梁形成组合柱和组合梁，能够共同受力以充分发挥模块化钢框架结构的双柱双梁组合效应，其各连接节点具有较高的承载力和刚度，同时，该模块化钢框架装配效率高且施工便捷。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：模块化钢框架，包括上下堆叠排列的多层相同模块单元层，每层所述模块单元层包括呈多排多列排列的多个模块单元，每个所述模块单元均是由四根框架柱和八根框架梁连接而成的箱式框架；所述模块化钢框架还包括用于连接相邻两个所述模块单元的连接组件，所述连接组件包括内套筒、柱连接螺栓和梁连接螺栓；同一所述模块单元层中，位于中部的四根相互紧邻的所述框架柱通过所述柱连接螺栓连接成一根组合中柱，位于外侧面的两根并排紧邻的所述框架柱通过所述柱连接螺栓连接成一根组合边柱，位于角部的所述框架柱为角柱；相邻两层所述模块单元层中，上下相邻的两根所述组合中柱之间、上下相邻的两根所述组合边柱之间，以及上下相邻的两根所述角柱之间，均通过所述内套筒相连；所述内套筒的上端插入并固接于位于上层的所述框架柱的下端内，其下端插入并固接于位于下层的对应框架柱的上端内；相邻两层所述模块单元层中，位于中部的四根相互紧邻的所述框架梁通过所述梁连接螺栓连接成一根组合中梁，位于外侧面的两根相互紧邻的所述框架梁通过所述梁连接螺栓连接成一根组合边梁。作为一种优选，所述柱连接螺栓包括用于贯穿相邻两根所述框架柱的对拉长螺栓，以及用于贯穿一根所述框架柱的对拉短螺栓。作为一种优选，所述组合中柱中，每两根相邻的所述框架柱通过所述对拉长螺栓对拉连接，所述对拉长螺栓同时贯穿插入所述框架柱内的所述内套筒。作为一种优选，所述组合边柱中，两根所述框架柱沿其并排排列方向通过所述对拉长螺栓对拉连接，每根所述框架柱在垂直于所述并排排列方向穿设有所述对拉短螺栓，所述对拉长螺栓和对拉短螺栓均贯穿插入所述框架柱内的所述内套筒。作为一种优选，所述角柱的两两相对的侧壁之间均穿设有所述对拉短螺栓，所述对拉短螺栓贯穿插入所述框架柱内的所述内套筒。作为一种优选，所述组合中梁中，四根所述框架梁均为C型槽钢梁，包括第一腹板，垂直连接于所述第一腹板上端的第一上翼缘，垂直连接于所述第一腹板下端的第一下翼缘；同层两个相邻所述框架梁的第一腹板互相贴合，并通过所述梁连接螺栓固定连接；上层所述框架梁的第一下翼缘与下层相邻所述框架梁的第一上翼缘互相贴合，并通过所述梁连接螺栓固定连接。作为一种优选，所述组合边梁中，两根所述框架梁均为H型钢梁，包括第二腹板，垂直连接于所述第二腹板上端的第二上翼缘，垂直连接于所述第二腹板下端的第二下翼缘；上层所述框架梁的第二下翼缘与下层相邻所述框架梁的第二上翼缘互相贴合，并通过所述梁连接螺栓固定连接。作为一种优选，所述模块单元还包括顶部加强板和底部加强板，所述顶部加强板焊接于顶部四根所述框架梁中每两根相邻所述框架梁之间，所述底部加强板焊接于底部四根所述框架梁中每两根相邻所述框架梁之间。作为一种优选，所述顶部加强板和底部加强板均为切角三角形钢板。与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果在于：1、本专利技术提供的模块化钢框架中，相邻模块单元之间，相互紧邻的框架柱通过设置的柱连接螺栓形成组合中柱或组合边柱，能够保证相邻模块单元的框架柱之间无缝隙，形成的组合中柱或组合边柱共同受力，充分发挥模块化钢框架双柱体系的组合效应；进而，相邻层的组合中柱之间、组合边柱之间，以及角部的框架柱之间，均通过设置的内套筒相连，能够保证上下两层模块单元层的有效连接，而且，设置的内套筒还能减小框架柱节点域的变形，提高节点的转动刚度；此外，相互紧邻的框架梁通过设置的梁连接螺栓形成组合中梁或组合边梁，能够保证相邻模块单元的框架梁之间也无缝隙，形成的组合中梁或组合边梁共同受力，充分发挥模块化钢框架双梁体系的组合效应；2、本专利技术提供的模块化钢框架中，相邻两个模块单元的连接均通过连接组件完成，现场无任何焊接连接，安装方便，有效减少施工时间，装配效率高，便于更换和拆卸。附图说明图1为本专利技术实施例提供的模块化钢框架的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的模块单元的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的内套筒的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的柱连接螺栓的示意图；图5为本专利技术实施例提供的模块化钢框架的中柱连接节点的结构示意图；图6为将图5中上层模块单元层去掉后的中柱连接节点的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的组合中柱及插入其中的内套筒的连接截面图；图8为本专利技术实施例提供的模块化钢框架的边柱连接节点的结构示意图；图9为将图8中上层模块单元层去掉后的边柱连接节点的结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的组合边柱及插入其中的内套筒的连接截面图；图11为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.模块化钢框架，包括上下堆叠排列的多层相同模块单元层，每层所述模块单元层包括呈多排多列排列的多个模块单元(1)，每个所述模块单元(1)均是由四根框架柱(11)和八根框架梁(12)连接而成的箱式框架；其特征在于：所述模块化钢框架还包括用于连接相邻两个所述模块单元(1)的连接组件，所述连接组件包括内套筒(7)、柱连接螺栓(8)和梁连接螺栓(9)；同一所述模块单元层中，位于中部的四根相互紧邻的所述框架柱(11)通过所述柱连接螺栓(8)连接成一根组合中柱(2)，位于外侧面的两根并排紧邻的所述框架柱(11)通过所述柱连接螺栓(8)连接成一根组合边柱(3)，位于角部的所述框架柱(11)为角柱(4)；相邻两层所述模块单元层中，上下相邻的两根所述组合中柱(2)之间、上下相邻的两根所述组合边柱(3)之间，以及上下相邻的两根所述角柱(4)之间，均通过所述内套筒(7)相连；所述内套筒(7)的上端插入并固接于位于上层的所述框架柱(11)的下端内，其下端插入并固接于位于下层的对应框架柱(11)的上端内；相邻两层所述模块单元层中，位于中部的四根相互紧邻的所述框架梁(12)通过所述梁连接螺栓(9)连接成一根组合中梁(5)，位于外侧面的两根相互紧邻的所述框架梁(12)通过所述梁连接螺栓(9)连接成一根组合边梁(6)。...

【技术特征摘要】
1.模块化钢框架，包括上下堆叠排列的多层相同模块单元层，每层所述模块单元层包括呈多排多列排列的多个模块单元(1)，每个所述模块单元(1)均是由四根框架柱(11)和八根框架梁(12)连接而成的箱式框架；其特征在于：所述模块化钢框架还包括用于连接相邻两个所述模块单元(1)的连接组件，所述连接组件包括内套筒(7)、柱连接螺栓(8)和梁连接螺栓(9)；同一所述模块单元层中，位于中部的四根相互紧邻的所述框架柱(11)通过所述柱连接螺栓(8)连接成一根组合中柱(2)，位于外侧面的两根并排紧邻的所述框架柱(11)通过所述柱连接螺栓(8)连接成一根组合边柱(3)，位于角部的所述框架柱(11)为角柱(4)；相邻两层所述模块单元层中，上下相邻的两根所述组合中柱(2)之间、上下相邻的两根所述组合边柱(3)之间，以及上下相邻的两根所述角柱(4)之间，均通过所述内套筒(7)相连；所述内套筒(7)的上端插入并固接于位于上层的所述框架柱(11)的下端内，其下端插入并固接于位于下层的对应框架柱(11)的上端内；相邻两层所述模块单元层中，位于中部的四根相互紧邻的所述框架梁(12)通过所述梁连接螺栓(9)连接成一根组合中梁(5)，位于外侧面的两根相互紧邻的所述框架梁(12)通过所述梁连接螺栓(9)连接成一根组合边梁(6)。2.根据权利要求1所述的模块化钢框架，其特征在于：所述柱连接螺栓(8)包括用于贯穿相邻两根所述框架柱(11)的对拉长螺栓(81)，以及用于贯穿一根所述框架柱(11)的对拉短螺栓(82)。3.根据权利要求2所述的模块化钢框架，其特征在于：所述组合中柱(2)中，每两根相邻的所述框架柱(11)通过所述对拉长螺栓(81)对拉连接，所述对拉长螺栓(81)同时贯穿插入所述框架柱(11)内的所述内套筒(7)。4.根据权利要求2所述的模块化钢框架，其特征在于：所述组合边柱(3)中，两根所述框架柱(11)沿其并排排列方向通过所述对拉长螺栓(81)对拉连接，每根所述框架柱(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，郏书朔，安琦，杨怡亭，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37