适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点及施工方法技术

本发明专利技术提供了适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点及施工方法。所述建筑节点包括上部单元柱、下部单元柱、上部单元底梁、下部单元天花梁，上连接盒，下连接盒，连接板，上锚具，下锚具，上套筒，下套筒，拉杆剪力锁，限位螺母，注胶管道。下锚具与下连接盒顶板固定连接；下部限位螺母与下锚具固定连接；下套筒一端与下锚具固定连接，一端与下连接盒顶板固定连接；上套筒底部与上连接盒底板固定连接。本发明专利技术可在室内实现上下模块间快速装配，无需在楼板或梁上预留洞口；当模块化钢结构建筑受强震或飓风等灾害时，锚具、套筒、拉杆剪力锁可高效传递水平及竖向荷载；当建筑服役结束时，可通过连接节点的简单拆卸实现模块单元的快速回收。收。收。

【技术实现步骤摘要】
适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点及施工方法


[0001]本设计涉及建筑结构抗震领域，具体涉及一种模块化钢结构建筑中的一种适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点及施工方法。

技术介绍

[0002]模块钢结构建筑作为一种高度集成的装配式建筑，在疫情防控、防灾应急等领域发挥着重要作用。该类建筑拥有高度集成化的优点，从而模块间连接的施工成为了现场施工的主要部分。因此，针对不同的建筑类别，需要对其模块间的连接进行具有针对性的设计。
[0003]目前，模块化建筑主要应用于临时性建筑或永久性的低层建筑。但由于模块化建筑具有高度集成化的优点，其现场施工速度远高于一般的装配式建筑，而这种特点完美地契合了当前建筑行业高周转的特点，因此逐步往高层永久性建筑发展。此外，模块化建筑标准化程度高，因此非常适合作为永久建筑使用于高层住宅或高层公寓、酒店。
[0004]此外，我国目前已全面取消非抗震区，且超过一半地区位于7度及以上高烈度区，这对于建造于高烈度区的模块化钢结构建筑提出了新挑战。现有以低层永久性建筑为应用目标的模块化钢结构建筑，仅要求通过模块间连接的竖向承压保持柱的轴力传递，以及模块间连接的水平摩擦力保持柱的剪力传递。当现有模块化钢结构建筑应用于高烈度区的高层建筑时，将出现以下问题：
[0005](1)上下模块单元间缺乏可靠的侧向约束机制：
[0006]当前模块化钢结构建筑的现场连接大多采用干作业形式来保证现场施工速度，通过模块间连接处的相互侧向约束来提供模块间的抗剪承载力。目前主要有两种侧向约束机制：1)利用上下模块单元间的摩擦力提供侧向约束：该种机制的原理在于依靠轴力与抗剪承载力的局部耦合，即依靠轴力提供的上下模块单元交界面处的正压力，进而提供侧向的摩擦力。然而，对于建造于高烈度区的高层模块化钢结构建筑，在地震作用下位于建筑外围的底部楼层的边柱、角柱将存在较为显著的拉拔力，从而显著减小模块交界面的正压力，从而削弱侧向约束，导致上下模块间的侧向约束和抗剪承载力不足。2)利用抗剪键例如螺栓、插销等进行上下模块单元间的机械锁止：该种机制的原理在于利用螺栓、销栓等抗剪键的机械锁止作用提供高强度的侧向约束，但模块间的抗剪键四周均需留置一定的安装间隙(约5mm)以便于模块间的现场安装，此类安装间隙会使得抗剪键仅能在上下单元间发生一定程度水平滑动之后才会起到抗剪作用，导致建造于高烈度区高层模块化钢结构建筑的整体性和侧向刚度显著削弱，增大侧向位移以及动力荷载的放大效应，甚至导致节点侧向受剪破坏。
[0007](2)上下模块单元间缺乏受拉过载保护机制：
[0008]如前所述，我国超一半地区位于7度及以上高烈度区，且地震具有很强的不确定性，上下单元间连接一旦在超过设计预期的超大地震下发生受拉屈服并产生受拉方向的残余变形，进而造成模块间连接受压闭合后无法形成二次受拉刚度和二次受拉承载力，对模
块化建筑在高烈度区的抗震安全性造成极大隐患。
[0009](3)上下模块单元间缺乏经济高效的装配连接机制：
[0010]如前所述，模块化钢结构建筑向高层建筑发展的推动力之一就是源自于其高度集成化和现场施工速度快的优点，这使得模块制作的高成本能够通过现场快速装配快速周转的低施工成本所弥补。目前针对临时性建筑或永久性的低层建筑开发的模块间的连接大致包括湿作业连接和干作业连接。
[0011]现场大规模湿作业(进行混凝土浇筑)会显著拖慢施工速度，无法实现现场快速高效装配，也无法发挥钢结构干作业的显著优势。干作业连接目前主要有机械自锁连接、预应力筋全楼贯通连接、螺栓连接和焊缝连接，其中：
[0012]1)机械自锁连接存在大量复杂精密机械加工，虽然现场连接高效，但连接成本过高；
[0013]2)预应力筋全楼贯通连接则需沿楼高通长布置拉锁，并需现场对拉锁进行套筒续接，对施工精度提出了很高的要求，也会一定程度影响现场施工的高效性，且通长布置的拉锁也显著增加连接成本；
[0014]3)螺栓连接则需在模块箱体外部或箱体之间的完全封闭空间实施连接，因此需对维护墙体、楼板或地板进行局部切削才能留出现场连接所需施工空间，并在施工后对切削部位进行局部回填，难以实现建筑部件的标准化和现场快速装配；
[0015]4)焊缝连接则需在现场完成，但现场焊接质量难以保证，且焊后需对焊缝进行探伤，显著影响整体模块化建筑施工速度的高效性。
[0016]显然，现有模块钢结构建筑无法满足使用需求。

技术实现思路

[0017]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点及施工方法，可在室内实现上下模块间快速装配，当模块化钢结构建筑受强震或飓风等灾害时，连接内的锚具、套筒、拉杆剪力锁可高效传递水平及竖向荷载；当建筑服役结束时，可通过连接节点的简单拆卸实现模块单元的快速回收。
[0018]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，用于连接上、下两个模块单元，包括上部单元柱、下部单元柱、上部单元底梁、下部单元天花梁、上连接盒、下连接盒、连接板、上锚具、下锚具、上套筒、下套筒、拉杆剪力锁、限位螺母和注胶管道，
[0019]上部单元柱、上连接盒、连接板、下连接盒和下部单元柱从上到下依次设置，上部单元底梁的一端与上连接盒侧壁固定连接，下部单元天花梁的一端与下连接盒的侧壁固定连接，具体地，所述上部单元柱的底端与所述上连接盒的顶板固定连接，所述上部单元底梁的一端与所述上连接盒的侧板固定连接，所述下部单元柱的顶端与所述下连接盒的底板固定连接，所述上连接盒位于所述下连接盒的上方，所述连接板夹置于所述上连接盒与下连接盒之间；
[0020]所述上锚具设于上连接盒上部且位于上部单元柱内，所述上锚具底端与所述上连接盒顶板固定连接，所述下锚具顶端与所述下连接盒顶板底面固定连接；
[0021]上锚具、上连接盒的顶板和底板、连接板、下连接盒的顶板和下锚具上均设置有定
位槽孔，所有定位槽孔位于同一竖直线上，
[0022]在上锚具的顶板的两侧均分别固定设置有上部限位螺母，下部限位螺母固定设置在下锚具的底面，所述上套筒底部与所述上连接盒底板固定连接，述下套筒底端与所述下锚具内侧顶面固定连接，顶端与所述下连接盒顶板固定连接；
[0023]拉杆剪力锁包括上部连接段、第一过渡段、拉力控制段、第二过渡段和剪力控制段，上部连接段和剪力控制段的端部分别设置有上部螺纹和下部螺纹，拉杆剪力锁依次穿过上锚具上的定位槽孔、上连接盒的顶板和底板上的定位槽孔、上套筒、连接板上的定位槽孔、下连接盒的顶板的定位槽孔、下套筒和下锚具上的定位槽孔，且上部螺纹与上部限位螺母螺纹连接，下部螺纹与固定于所述下锚具的下部限位螺母螺纹连接，其中，所述拉杆剪力锁顶端穿过所述上锚具，所述上锚具顶板夹置于所述两限位螺母之间，如此设置，可以使得所述上部单元柱的轴向压力能够通过所述上锚具传递给所述拉杆剪力锁；所述下锚具底面与所述下锚具上的限位螺母焊接，如此设置，能使得所述上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，其特征在于，包括上部单元柱、下部单元柱、上部单元底梁、下部单元天花梁、上连接盒、下连接盒、连接板、上锚具、下锚具、上套筒、下套筒、拉杆剪力锁、限位螺母和注胶管道，上部单元柱、上连接盒、连接板、下连接盒和下部单元柱从上到下依次设置，上部单元底梁的一端与上连接盒侧壁固定连接，下部单元天花梁的一端与下连接盒的侧壁固定连接；上锚具固定在上连接盒的顶板上且位于上部单元柱内，下锚具固定在下连接盒的顶板上；上锚具、上连接盒的顶板和底板、连接板、下连接盒的顶板和下锚具上均设置有定位槽孔，所有定位槽孔位于同一竖直线上，在上锚具的顶板的两侧均分别固定设置有上部限位螺母，下部限位螺母固定设置在下锚具的底面，上套筒固定设置在上连接盒的底板上，下套筒固定设置在下连接盒的顶板和下锚具之间；拉杆剪力锁包括上部连接段、第一过渡段、拉力控制段、第二过渡段和剪力控制段，上部连接段和剪力控制段的端部分别设置有上部螺纹和下部螺纹，拉杆剪力锁依次穿过上锚具上的定位槽孔、上连接盒的顶板和底板上的定位槽孔、上套筒、连接板上的定位槽孔、下连接盒的顶板的定位槽孔、下套筒和下锚具上的定位槽孔，且上部螺纹与上部限位螺母螺纹连接，下部螺纹与下部限位螺母螺纹连接；拉杆剪力锁的剪力控制段与上套筒、上连接盒的底板上的定位槽孔、连接板上的定位槽孔、下连接盒的顶板的定位槽孔、下套筒之间均留有安装空隙，注胶管道用于向安装空隙内通入环氧树脂胶。2.根据权利要求1所述的适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，其特征在于，通过所述上部限位螺母对所述拉杆剪力锁施加预紧力。3.根据权利要求1所述的适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，其特征在于，所述拉杆剪力锁上部与所述上连接盒内定位槽孔的内壁间留有空隙。4.根据权利要求1所述的适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，其特征在于，所述拉杆剪力锁中的拉力控制段的直径小于剪力控制端的直径。5.根据权利要求1所述的适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，其特征在于，所述上部单元柱的侧板和上锚具上与该侧板相对的一侧均开设有操作窗口。6.根据权利要求5所述的适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，其特征在于，在上部单元柱侧板上且位于操作窗口的西周设置有柱补强板，所述柱补强板与上部单元柱外壁固定连接。7.根据权利要求5所述的适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，其特征在于，还包括补强加劲肋，补强加劲肋设置在上部单元柱内且位于操作窗口的上方。8.根据权利要求1所述的适用于高烈度区的高层模块化钢结构建筑节点，其特征在于，下连接盒的侧板上开设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊贤，何之秋，田启祥，韩伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：