一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点及施工方法

本发明属于混凝土模块施工，具体涉及一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点及施工方法。

背景技术：

1、混凝土堆叠模块化建筑是一种创新的建筑方法，它将建筑物拆分为独立的模块单元，这些模块单元在工厂内完成大部分的构件工作，如图1所示，常见的混凝土堆叠模块结构为若干方框形模块结构的堆叠结构，目前，混凝土模块之间的竖向连接主要有螺栓连接、拉杆连接等干式连接或套筒灌浆、浆锚搭接等局部湿作业的连接，水平连接主要采用连接钢板。

2、但是，根据相关试验经验，拉杆连接、螺栓连接一般为铰接或者半刚接，该连接较弱，结构整体性能较差；套筒灌浆、浆锚搭接或钢筋机械连接虽然可达到刚接，因模块化结构四个角柱同时拼装，钢筋连接对施工精度要求更高；常见的水平连接钢板位于柱端，使得节点核心区水平连接太弱。因此本发明提出一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点及施工方法，竖向连接通过钢管芯筒灌浆连接，水平连接采用柱端钢板连接，该双向连接可实现刚性节点的需求。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明包括两块方形下模块和两块方形上模块，所述下模块角柱位置顶面预埋有钢管内芯筒，所述上模块角柱位置底面向内预开设有方形空腔，还包括钢板架，所述钢板架上开设有两个等于所述钢管内芯筒配合的开孔，两块所述方形下模块并排设置后，所述钢板架分别套入两根钢管内芯筒，使两根所述钢管内芯筒之间距离固定，所述上模块的外侧还开设贯穿进入所述方形空腔的浇筑孔，所述方形空腔套入所述钢管内芯筒，使两块所述上模块并排堆叠在两块所述下模块顶面。

4、进一步，还包括辅支撑架，所述辅支撑架包括螺纹柱、支撑板、连柱、挡板和导向板，所述螺纹柱螺纹连接于所述下模块顶面，所述螺纹柱位于钢管内芯筒内侧，所述支撑板底侧与所述连柱固定连接，所述导向板固定于钢管内芯筒内侧，所述导向板开设导向孔，所述连柱竖直滑设在所述导向板上，所述挡板固定在所述连柱底端，所述挡板上开设一个外径大于所述螺纹柱的通孔，所述螺纹柱中段固设有一圈挡台，所述挡板位于所述挡台上方，所述螺纹柱穿过所述通孔，放置所述上模块前，所述支撑板在所述螺纹柱的支撑下，从所述钢管内芯筒上方露出，用于支撑放下的所述上模块，下移所述螺纹柱，所述上模块渐渐与下模块接触堆叠。

5、进一步，所述挡板与下模块之间还支撑设有缓冲弹簧。

6、进一步，所述钢板架包括两块钢板板块，所述开孔分别开设于两块所述钢板板块上，所述钢板板块一侧向上设置竖板，所述竖板上开设贯通的横槽，还包括若干锁定螺柱，所述锁定螺柱尾端为球状结构，所述锁定螺柱分别穿过两块所述竖板上的横槽，所述锁定螺柱螺纹连接螺母，所述螺母和锁定螺柱的球状结构将两块所述竖板夹持。

7、进一步，两块所述下模块的相对面向内设有凹陷并螺纹连接有若干带环螺柱，两块所述下模块相互拼接时，两侧的所述带环螺柱交错排列，还包括一根插筋，所述插筋同时插入所有所述带环螺柱的环内。

8、进一步，所述钢管内芯筒在所述下模块的露出部分侧壁开设若干供浇筑混凝土流通的注浆孔并兼做混凝土抗剪键。

9、本发明还提供了一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接施工方法，步骤如下：

10、s1、预制下模块，将钢管内芯筒预埋在下模块内，在下模块的相对面设置凹陷并预埋若干带环螺柱；

11、s2、预制上模块，在上模块底侧开设方形空腔；

12、s3、将需要搭建的下模块并排放置，对齐，将插筋插入所有带环螺柱内；

13、s4、套入钢板架，再将两块上模块的并排堆叠在下模块顶侧；

14、s5、旋转锁定螺柱，使锁定螺柱支撑的支撑板支撑在上模块的方形空腔内侧，转动锁定螺柱，对齐上模块的同时，下放上模块；

15、s6、从浇筑孔浇筑混凝土，直至混凝土充满

16、本发明的有益效果在于：

17、本发明，上模块和下模块之间通过钢管内芯筒预埋在下模块的单元柱顶，上模块通过方形空腔连接露出的钢管内芯筒，在浇筑完成后，实现模块之间的柱-柱连接，实现上模块与下模块之间的整体化，此连接方式能有效传递弯矩、剪力以及轴力等内力；并且通过钢板架实现水平模块之间的横向连接，通过钢板架将并排的左右两块钢管内芯筒水平连接，可以有效传递节点区域荷载；此结构通过竖向柱-柱连接配合横向钢板架连柱连接，加强节点位置的连接强度和刚度，增强整体结构的稳定性，可实现堆叠混凝土模块化建筑从低层到高层的突破；相对于传统的钢筋灌浆套筒连接，钢管内芯筒灌浆施工更加方便，简化施工流程，加快施工进度，节省建设成本。

18、本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点，包括两块方形下模块(1)和两块方形上模块(2)，其特征在于：所述下模块(1)角柱位置顶面预埋有钢管内芯筒(3)，所述上模块(2)角柱位置底面向内预开设有方形空腔(21)，还包括钢板架(4)，所述钢板架(4)上开设有两个等于所述钢管内芯筒(3)配合的开孔(411)，两块所述方形下模块(1)并排设置后，所述钢板架(4)分别套入两根钢管内芯筒(3)，使两根所述钢管内芯筒(3)之间距离固定，所述上模块(2)的外侧还开设贯穿进入所述方形空腔(21)的浇筑孔(22)，所述方形空腔(21)套入所述钢管内芯筒(3)，使两块所述上模块(2)并排堆叠在两块所述下模块(1)顶面。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点，其特征在于：还包括辅支撑架(5)，所述辅支撑架(5)包括螺纹柱(51)、支撑板(52)、连柱(53)、挡板(54)和导向板(55)，所述螺纹柱(51)螺纹连接于所述下模块(1)顶面，所述螺纹柱(51)位于钢管内芯筒(3)内侧，所述支撑板(52)底侧与所述连柱(53)固定连接，所述导向板(55)固定于钢管内芯筒(3)内侧，所述导向板(55)开设导向孔，所述连柱(53)竖直滑设在所述导向板(55)上，所述挡板(54)固定在所述连柱(53)底端，所述挡板(54)上开设一个外径大于所述螺纹柱(51)的通孔(541)，所述螺纹柱(51)中段固设有一圈挡台(511)，所述挡板(54)位于所述挡台(511)上方，所述螺纹柱(51)穿过所述通孔(541)，放置所述上模块(2)前，所述支撑板(52)在所述螺纹柱(51)的支撑下，从所述钢管内芯筒(3)上方露出，用于支撑放下的所述上模块(2)，下移所述螺纹柱(51)，所述上模块(2)渐渐与下模块(1)接触堆叠。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点，其特征在于：所述挡板(54)与下模块(1)之间还支撑设有缓冲弹簧(56)。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点，其特征在于：所述钢板架(4)包括两块钢板板块(41)，所述开孔(411)分别开设于两块所述钢板板块(41)上，所述钢板板块(41)一侧向上设置竖板(42)，所述竖板(42)上开设贯通的横槽(421)，还包括若干锁定螺柱(43)，所述锁定螺柱(43)尾端为球状结构，所述锁定螺柱(43)分别穿过两块所述竖板(42)上的横槽(421)，所述锁定螺柱(43)螺纹连接螺母(44)，所述螺母(44)和锁定螺柱(43)的球状结构将两块所述竖板(42)夹持。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点，其特征在于：两块所述下模块(1)的相对面向内设有凹陷并螺纹连接有若干带环螺柱(61)，两块所述下模块(1)相互拼接时，两侧的所述带环螺柱(61)交错排列，还包括一根插筋(62)，所述插筋(62)同时插入所有所述带环螺柱(61)的环内。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点，其特征在于：所述钢管内芯筒(3)在所述下模块(1)的露出部分侧壁开设若干供浇筑混凝土流通的注浆孔(31)并形成混凝土抗剪键。

7.一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接施工方法，其步骤如下：

技术总结本发明公开了一种混凝土模块化堆叠框架结构双向连接节点及施工方法，属于混凝土模块施工技术领域，上模块和下模块之间通过钢管内芯筒预埋在下模块的单元柱顶，上模块通过方形空腔连接露出的钢管内芯筒，在浇筑完成后，实现模块之间的柱‑柱连接，实现上模块与下模块之间的整体化，此连接方式能有效传递弯矩、剪力以及轴力等内力；并且通过钢板架实现水平模块之间的横向连接，通过钢板架将并排的左右两块钢管内芯筒水平连接，可以有效传递节点区域荷载；此结构通过竖向柱‑柱连接配合横向钢板架连接，加强节点位置的连接强度和刚度，增强整体结构的稳定性，可实现堆叠混凝土模块化建筑从低层到高层的突破。技术研发人员：张虎跃,杨远龙,鲁光耀,郭兰慧,江世永,梁文涛,聂万前,杨庆杰,于莹莹受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18