装配化模块用内衬管辅助法兰式半刚性节点连接结构

技术领域

本发明属于装配化模块半刚性节点连接技术领域，具体涉及一种装配化模块用内衬管辅助法兰式半刚性节点连接结构，装配式空间金属框架结构中均可应用，尤其适用于构件连接处节点域狭小不利于操作的铝合金框架装配化模块中。

背景技术

装配式建筑更符合绿色建筑的要求，设计标准化、管理信息化及加工数字化使整个装配式建筑的性价比会越来越高。此外，铝合金空间结构具有极高的回收再生性能，对于装配式铝合金空间异形框架结构，建筑空间构成复杂，杆件及连接点较多。若采用杆件散装，现场安装难度大、安装施工周期长，且安装所带来的累积误差大难以保证结构质量标准。结合结构空间构成和结构所用材料性能的综合分析，采用模块式装配化技术进行作业是大势所趋。

对于预制装配结构次方向节点连接，由于构件连接处节点域狭小，常规构件连接的栓接构造型式难以满足建筑节点形象要求，对于铝合金结构的节点连接设计没有足够相应的国家、行业及地方技术标准，没有可借鉴设计经验。若采用现场焊接，由于铝合金材料焊接的残余应力大，热影响区的材料强度衰减严重，不能满足单元模块间连接节点的刚性连接要求，不能满足结构承载力的要求。小直径圆管与箱形铝合金柱的连接既要满足建筑专业美观干净的要求，又要满足空间异形框架承载力及稳定要求。现有常规构件连接难以达到两者统一，故研发出内衬管辅助法兰式半刚性节点。因此有必要提出改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种装配化模块用内衬管辅助法兰式半刚性节点连接结构，本发明通过采用预设补强的节点内衬管外加套管法兰的辅助方式满足铝合金梁柱半刚性连接的目的，解决装配式铝合金框架中方管柱与圆管横梁的连接问题，在建筑美观特定前提下满足节点半刚性连接要求，使空间约束满足结构整体稳定要求。

本发明采用的技术方案：装配化模块用内衬管辅助法兰式半刚性节点连接结构，包括装配化框架单元中的铝合金方管柱和铝合金圆管横梁，所述铝合金方管柱次方向两侧均连接有铝合金圆管横梁，所述铝合金方管柱次方向横穿有节点内衬管，所述节点内衬管两端伸出铝合金方管柱次方向两侧且与铝合金方管柱固定连接，所述铝合金方管柱对应一侧的铝合金圆管横梁端部套在节点内衬管伸出端外部，所述铝合金圆管横梁端部外部套有套管法兰，所述套管法兰与铝合金方管柱腹板固定连接，所述套管法兰、铝合金圆管横梁和节点内衬管三者通过螺栓穿透连接。

对上述技术方案的进一步限定，所述节点内衬管与铝合金方管柱通过焊接固定连接，所述节点内衬管是采用加强不锈钢制成的内套管。

对上述技术方案的进一步限定，所述套管法兰包括法兰盘和法兰套管，所述法兰盘通过螺钉与铝合金方管柱次方向腹板固定连接，所述法兰套管套在铝合金圆管横梁端部，所述法兰套管外表面上圆周对称均布有法兰辅助盖片，所述套管法兰的法兰辅助盖片上以及对应的法兰套管上、铝合金圆管横梁上、节点内衬管上均设有用于螺栓穿过的孔。

对上述技术方案的进一步限定，所述套管法兰采用铸铝法兰。

对上述技术方案的进一步限定，所述螺钉采用不锈钢沉头螺钉。

对上述技术方案的进一步限定，所述螺栓采用限位抗剪螺栓。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案中的内衬管辅助法兰式半刚性节点连接技术，采用预设补强的节点内衬管外加套管法兰的辅助方式满足铝合金梁柱半刚性连接的目的，解决装配式铝合金框架中方管柱与圆管横梁的连接问题，在建筑美观特定前提下满足节点半刚性连接要求，使空间约束满足结构整体稳定要求；

2、本方案广泛应用于装配式铝合金框架次方向框架梁柱的半刚性连接，工程应用效果较好，可供装配式铝合金框架半刚性连接工程借鉴。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中套管法兰的连接侧面示意图；

图3为本发明中套管法兰的结构示意图；

图4为本发明实施例中节点连接分析示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1-4，详述本发明的实施例。

装配化模块用内衬管辅助法兰式半刚性节点连接结构，包括装配化框架单元中的铝合金方管柱1和铝合金圆管横梁2，所述铝合金方管柱1次方向两侧均连接有铝合金圆管横梁2。为了控制铝合金柱的安装误差，在铝合金方管柱1与铝合金方管柱底板之间预留20mm调整间隙用于限位。

所述铝合金方管柱1次方向横穿有节点内衬管4，所述节点内衬管4两端伸出铝合金方管柱1次方向两侧且与铝合金方管柱1固定连接。所述节点内衬管4与铝合金方管柱1通过焊接固定连接，优选的，所述节点内衬管4 是采用加强不锈钢制成的内套管。所述铝合金方管柱1对应一侧的铝合金圆管横梁2端部套在节点内衬管4伸出端外部，所述铝合金圆管横梁2端部外部套有套管法兰3，所述套管法兰3与铝合金方管柱1腹板固定连接，所述套管法兰3、铝合金圆管横梁2和节点内衬管4三者通过螺栓6穿透连接。

具体的，所述套管法兰3包括法兰盘3-1和法兰套管3-2，所述法兰盘 3-1通过螺钉5与铝合金方管柱1次方向腹板固定连接，所述法兰套管3-2 套在铝合金圆管横梁2端部，所述法兰套管3-2外表面上圆周对称均布有法兰辅助盖片3-3，所述套管法兰3的法兰辅助盖片3-3上以及对应的法兰套管3-2上、铝合金圆管横梁2上、节点内衬管4上均设有用于螺栓6穿过的孔。

优选的，所述套管法兰3采用铸铝法兰。

优选的，所述螺钉5采用不锈钢沉头螺钉，利用不锈钢外筒上焊接锚固栓钉锚入混凝土。

优选的，所述螺栓6采用限位抗剪螺栓，承担节点剪力。

本内衬管辅助法兰式半刚性节点连接技术在隋长安城明德门异地标识项目中成功应用，较好的解决了新材料在历史文物保护领域的应用，体现技术创新与文化自信的完美结合。

对于铝合金框架的次方向的密布阵列式小直径的铝合金圆管横梁(Φ100x4mm)，穿透箱形柱形成次方向框架(Y向布置)，应用本内衬管辅助法兰式半刚性节点连接，通过结构建模分析，空间刚度及杆件强度满足Y向承载力及变形要求。

数据支撑：提取Midas三维模型分析内力进行节点验算，得到法兰连接的螺钉5为4M14(不锈钢)，法兰的抗剪螺栓为2M12(不锈钢)。计算模型中剪力不计算，内衬管的外径和和外套圆管的内径尺寸近乎相同，故考虑为等强连接。弯曲作用下，受拉螺栓N

本发明采用预设补强的节点内衬管外加套管法兰的辅助方式满足铝合金梁柱半刚性连接的目的，解决装配式铝合金框架中方管柱与圆管横梁的连接问题，在建筑美观特定前提下满足节点半刚性连接要求，使空间约束满足结构整体稳定要求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。