本發明涉及建筑工程設備技術領域，涉及一種鋼結構模塊化建筑中鋼結構模塊之間的連接節點結構，特別是一種模塊化鋼框架連接裝置及其連接方法。

背景技術：

隨著近些年來社會的快速發展，人們生活水平的提高，建筑模式也在悄然發生著變化，人們對建筑的要求不再僅僅注重房屋的整體結構性能，而且對于建筑施工的質量和速度也有了更高的要求。

裝配式建筑是采用在工廠制造的構件運輸至施工現場進行裝配而成的建筑形式。這種建筑的優點包括建造速度快、受氣候條件制約小、節約勞動力以及可以提高建筑質量。裝配式建筑的發展是建筑工業化的關鍵環節，也是工業化建筑最終實現途徑和根本特征。

目前，根據不同的預制程度，裝配式建筑所采用預制單元一般可分為：桿件單元、板體單元和模塊單元幾種，其所對應建筑結構體系為：直接裝配式結構體系、預制板體單元結構體系與模塊化建筑結構體系。

模塊化建筑作為一種新興的建筑體系具有高度的預制化比例，對提高工程質量、縮短工期、節約人力物力、保護環境等多方面有顯著的優勢，符合對于建筑工業化以及綠色建筑的發展要求。

模塊化建筑結構體系通常以整個房間作為單個空間模塊單元在工廠進行預制，并可對模塊單元的內部空間進行布置與裝修，之后運輸到施工場地采用吊裝使模塊可靠的連接為建筑整體。

鋼結構模塊化建筑是指將工廠預制好的鋼結構模塊運到建筑現場通過連接結構連接起來組成建筑整體。鋼結構模塊是鋼結構模塊化建筑的基本單元，其組合與連接方式直接與建筑的形象和力學性能緊密相關。鋼結構模塊化建筑在中國剛剛起步，對其鋼結構模塊連接裝置的研究很少且工業化程度不高，鋼結構模塊連接裝置的設計中依然存在許多問題，這不利于中國模塊化建筑的發展。

現有的鋼結構模塊建筑主要由3種類型。第一類為用集裝箱改造成的集裝箱房：可對廢棄貨柜集裝箱再次利用，也可對新集裝箱進行改造，使其具備需要的建筑功能，優點是堅固耐用，缺點是用鋼量較大且模塊尺寸比較單一；第二類為采用冷彎薄壁型鋼構成的模塊體系：用鋼量省，尺寸較靈活，模塊間連接較方便，缺點是承載力不高，僅能用于低、多層建筑；第三類為采用型鋼焊接而成的模塊建筑，具有承載力較高、尺寸選擇較靈活的特點。

而對于采用型鋼焊接而成的模塊建筑，其連接裝置接其連接方式，直接影響建筑的美觀程度和承載情況，因此，連接裝置接其連接方式對于鋼結構模塊化建筑來說至關重要。

中國專利CN 103993654 A模塊化裝配式鋼結構房屋建筑體系，公開了模塊化裝配式鋼結構房屋建筑體系，包括裝配式套間模塊和連接部件；其中，裝配式套間模塊在工廠施工預制完成；所述裝配式套間模塊包括梁、柱、樓板以及按項目要求在其中添加的結構和設備；在施工現場，套間單元之間能夠借助連接件進行連接；連接部件包括高強螺栓、在模塊連接用孔洞處及外墻連接處安裝的填補部件和裝飾部件或安裝操作用孔洞的現澆填補部件、模塊間起連接作用的給排水管道及給排水管道連接部件、模塊間起連接作用的供暖管道及供暖管道連接部件、模塊間起連接作用的電線及電線連接部件以及裝配式運輸設備或樓梯。此專利中的連接部件主要為高強度螺栓，此種加工方式連接處多，施工極其復雜，且牢固程度不能夠保障。

中國專利CN 104763059 A建筑用連接件、框架結構和用連接件組裝框架結構的方法，公開了一種型材組合模塊化建筑用連接件，包括一個中心部件和數個從中心部件向外延伸的連接部；連接部上設置有用于連接梁柱材料的固定裝置，其中，固定裝置為螺孔。此建筑用連接組件框架與前述專利中所用的連接技術相同，均是采用螺孔與螺栓的配合。但是，此種施工方式的工作量極大，需要每一個螺孔進行固定連接，且連接位置的增加，無疑會增加松動的風險，降低建筑物的承載能力。

技術實現要素：

根據上述不足之處，本發明的目的是提供一種施工便捷，承載力大的模塊化鋼框架連接裝置及其連接方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案在于：一種模塊化鋼框架連接裝置，至少包括內部中空的第一方鋼管柱和第二方鋼管柱，第一方鋼管柱和第二方鋼管柱之間通過內套筒相連，內套筒與第一方鋼管柱和第二方鋼管柱之間間隙配合，內套筒外周環設有與第一方鋼管柱和第二方鋼管柱的柱口相平行的定位塊。

優選的是：所述的定位塊至少為上下兩層。

優選的是：還包括連接板，所述的連接板設有與內套筒相配合的裝配孔。

優選的是：所述的裝配孔與內套筒間隙配合。

優選的是：所述的連接板并列設有與內套筒相配合的兩個裝配孔。

優選的是：所述的連接板中心對稱設有與內套筒相配合的四個裝配孔。

優選的是：所述相鄰的裝配孔之間設有間隔筋。

本發明還提供一種模塊化鋼框架連接裝置的連接方法，包括如下步驟：

(1)按施工要求，在工廠內預制所需的第一方鋼管柱、第二方鋼管柱、內套筒和連接板；

(2)在工廠內預先將內套筒嵌入第二方鋼管柱內，通過內套筒的下層定位塊卡在第二方鋼管柱的柱口位置進行定位；

(3)將內套筒與第二方鋼管柱采用周邊圍焊角焊縫連接，并將定位塊打磨至內套筒和連接板下表面外輪廓齊平，然后將焊縫補齊完整；

(4)根據施工要求，將若干個第一方鋼管柱連接成上層模塊化鋼框架，將若干個第二方鋼管柱連接成下層模塊化鋼框架；

(5)將上層模塊化鋼框架、下層模塊化鋼框架和連接板運輸至施工現場，將下層模塊化鋼框架的第二方鋼管柱與基礎固定；

(6)角部連接：將上層模塊化鋼框架吊裝至下層模塊化鋼框架的內套筒上方，并將上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱下落至接觸內套筒，使得內套筒的上端嵌入上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱內，通過內套筒的上層定位塊將第一方鋼管柱卡在第一方鋼管柱的柱口位置進行定位；將內套筒與第一方鋼管柱采用周邊圍焊角焊縫連接，并將定位塊打磨至與第一方鋼管柱的外輪廓齊平，然后將焊縫補齊完整，完成角部連接；

側向連接：將設有兩個裝配孔的連接板吊裝至下層模塊化鋼框架的內套筒上方，并落下，將內套筒套入連接板的裝配孔內，同時內套筒側面的上層定位塊托住連接板進行定位，連接板的下表面與內套筒采用周邊圍焊角焊縫連接，焊接完成后將定位塊打磨至與內套筒和連接板下表面外輪廓齊平然后將焊縫補齊完整；通過吊裝，再將上層模塊化鋼框架吊裝至內套筒上方，并落下，使得內套筒的上端嵌入上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱內，第一方鋼管柱的柱底接觸連接板上表面進行定位，將第一方鋼管柱的底部與連接板的上表面采用周邊圍焊V形坡口焊縫連接；

中心連接：將設有四個裝配孔的連接板吊裝至下層模塊化鋼框架的內套筒上方，并落下，將內套筒套入連接板的裝配孔內同時內套筒側面的上層定位塊托住連接板進行定位，連接板的下表面與內套筒采用周邊圍焊角焊縫連接，焊接完成后將定位塊打磨至與內套筒和連接板下表面外輪廓齊平然后將焊縫補齊完整；通過吊裝，再將上層模塊化鋼框架吊裝至內套筒上方，并落下，使得內套筒的上端嵌入上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱內，第一方鋼管柱的柱底接觸連接板上表面進行定位，將第一方鋼管柱的底部與連接板的上表面采用周邊圍焊V形坡口焊縫連接。

本發明的有益效果在于：

(1)模塊化鋼框架之間通過內套筒的方式進行連接，省卻了螺釘或螺栓的固定方式，大大節省了現場施工的工序，縮短了施工時間；

(2)通過模塊化鋼框架與內套筒之間相互焊接，大大增強了框架之間的牢固程度，避免因螺釘或螺栓松動引起的風險；

(3)通過將模塊化的鋼框架預先在工廠進行部分加工，再到施工現場進行施工，大大縮短了現場施工的時間，并且對于現場的環境不會造成過多的影響；

(4)模塊建筑是一種高度工業化的預制裝配建筑，符合建筑產業技術進步的趨勢和國家的政策導向。鋼結構模塊建筑有許多優點：功能分區與布置靈活、設計建造周期短、設計生產一體化、建筑重量輕、承載力高、抗震性能優越、產品質量可靠穩定、施工速度快、便于拆除和改建。

附圖說明

圖1是本發明的角部連接點的結構示意圖；

圖2是本發明的側向連接點的結構示意圖；

圖3是本發明的中心連接點的結構示意圖；

圖4是本發明的原理示意圖；

圖5是本發明內套筒的結構示意圖；

圖6是本發明的二孔連接板的結構示意圖；

圖7是本發明的四孔連接板的結構示意圖；

圖8是本發明側向連接節點的第二方鋼管柱與內套筒采用周邊圍焊角焊縫連接的結構原理示意圖；

圖9是本發明側向連接節點的連接板下表面與內套筒采用周邊圍焊角焊縫連接的結構原理示意圖；

圖10是發明中心連接節點的第二方鋼管柱與內套筒采用周邊圍焊角焊縫連接的結構原理示意圖；

圖11是發明中心連接節點的連接板下表面與內套筒采用周邊圍焊角焊縫連接的結構原理示意圖；

圖12是本發明模塊化鋼框架角部連接節點結構示意圖；

圖13是本發明模塊化鋼框架側向連接節點結構示意圖；

圖14是本發明模塊化鋼框架中心連接節點結構示意圖；

圖15是模塊化鋼框架連接結構示意圖。

圖中，1-第一方鋼管柱；2-連接板；21-四孔連接板；22-二孔連接板；3-內套筒；4-第二方鋼管柱；5-定位塊；51-上層定位塊；52-下層定位塊；6-間隔筋；7-裝配孔。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。

如圖1所示的一種模塊化鋼框架連接裝置，至少包括內部中空的第一方鋼管柱1和第二方鋼管柱4，第一方鋼管柱1和第二方鋼管柱4之間通過內套筒3相連，內套筒3與第一方鋼管柱1和第二方鋼管柱4之間間隙配合，如圖5所示的內套筒3外周環設有與第一方鋼管柱1和第二方鋼管柱4的柱口相平行的定位塊5。

一種優選的實施例是，定位塊5至少為上下兩層。其中，上層定位塊51用于托住連接板2，下層定位塊52用于卡在第二方鋼管柱4上方。用于角部連接的內套筒3與用于側向連接和中心連接的內套筒3是不完全一樣的，其中用于角部連接的內套筒的上下兩層定位塊的間距大于用于側向連接和中心連接的內套筒上的上下兩層定位塊的間距。這是因為，用于側向連接和中心連接的內套筒的上表面要安裝連接板2，連接板2有一定的寬度，為保證模塊化鋼框架連接的平整性，用于角部連接的內套筒的上下兩層定位塊的間距要多留出一個連接板2的厚度。

一種優選的實施例是，還包括連接板2，如圖6、7所示，連接板2設有與內套筒3相配合的裝配孔7。通過連接板2可以將側向連接或中心連接的模塊化鋼框架進行聚攏，一方面是便于形成規整的模塊化鋼框架，另一方面提高模塊化鋼框架的牢固程度，從而提高承重能力。

一種優選的實施例是，裝配孔7與內套筒3間隙配合。這樣可以便于將連接板與內套筒或者連接板進行連接固定，便于后期的焊接，減少焊材的使用。

一種優選的實施例是，連接板2并列設有與內套筒3相配合的兩個裝配孔7，即二孔連接板22，如圖6所示，將其用于側向連接的模塊化鋼框架，如圖2所示。

一種優選的實施例是，連接板2中心對稱設有與內套筒3相配合的四個裝配孔7，即四孔連接板21，如圖7所示，將其用于中心連接的模塊化鋼框架，如圖3所示。

一種優選的實施例是，相鄰的裝配孔7之間設有間隔筋6，如圖6、7所示，通過間隔筋6可以使得模塊化鋼框架進行組裝時，便于焊接，使其更加牢固。

本發明還提供一種模塊化鋼框架連接裝置的連接方法，包括如下步驟：

(1)按施工要求，在工廠內預制所需的第一方鋼管柱1、第二方鋼管柱4、內套筒3和連接板2；

(2)在工廠內預先將內套筒3嵌入第二方鋼管柱4內，通過內套筒3的下層定位塊54卡在第二方鋼管柱4的柱口位置進行定位；

(3)將內套筒3與第二方鋼管柱4采用周邊圍焊角焊縫連接，并將下層定位塊52打磨至內套筒3和連接板2下表面外輪廓齊平，然后將焊縫補齊完整；

(4)根據施工要求，將若干個第一方鋼管柱1連接成上層模塊化鋼框架，將若干個第二方鋼管柱連接成下層模塊化鋼框架；

(5)將上層模塊化鋼框架、下層模塊化鋼框架和連接板2運輸至施工現場，將下層模塊化鋼框架的第二方鋼管柱4與基礎固定；

(6)角部連接：將上層模塊化鋼框架吊裝至下層模塊化鋼框架的內套筒3上方，并將上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱1下落至接觸內套筒3，使得內套筒3的上端嵌入上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱1內，通過內套筒3的上層定位塊51將第一方鋼管柱1卡在第一方鋼管柱1的柱口位置進行定位；將內套筒3與第一方鋼管柱1采用周邊圍焊角焊縫連接，并將上層定位塊51打磨至與第一方鋼管柱1的外輪廓齊平，然后將焊縫補齊完整，完成角部連接；

側向連接：將設有兩個裝配孔7的連接板2吊裝至下層模塊化鋼框架的內套筒3上方，并落下，將內套筒3套入連接板的裝配孔7內，同時內套筒3側面的上層定位塊51托住連接板2進行定位，連接板2的下表面與內套筒3采用周邊圍焊角焊縫連接，焊接完成后將定位塊打磨至與內套筒3和連接板2下表面外輪廓齊平然后將焊縫補齊完整；通過吊裝，再將上層模塊化鋼框架吊裝至內套筒3上方，并落下，使得內套筒3的上端嵌入上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱1內，第一方鋼管柱1的柱底接觸連接板2上表面進行定位，將第一方鋼管柱1的底部與連接板2的上表面采用周邊圍焊V形坡口焊縫連接；

中心連接：將設有四個裝配孔7的連接板2吊裝至下層模塊化鋼框架的內套筒3上方，并落下，將內套筒3套入連接板2的裝配孔7內同時內套筒3側面的上層定位塊51托住連接板2進行定位，連接板2的下表面與內套筒3采用周邊圍焊角焊縫連接，焊接完成后將上層定位塊51打磨至與內套筒3和連接板2下表面外輪廓齊平然后將焊縫補齊完整；通過吊裝，再將上層模塊化鋼框架吊裝至內套筒3上方，并落下，使得內套筒3的上端嵌入上層模塊化鋼框架的第一方鋼管柱1內，第一方鋼管柱1的柱底接觸連接板2上表面進行定位，將第一方鋼管柱1的底部與連接板2的上表面采用周邊圍焊V形坡口焊縫連接。

采用周邊圍焊V形坡口焊縫連接，可以增加受力性能，使得承載力更大。

最終形成如圖12、13和14所示的角部連接模塊化鋼框架、側向連接的模塊化鋼框架和中心連接的模塊化鋼框架。

經過施工現場的施工，最終形成如圖15所示的模塊化鋼框架連接結構。