一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法与流程

1.本发明涉及钢结构梁与梁连接技术领域，具体为一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法。


背景技术：

2.钢结构工程中，经常遇到梁与梁间对接节点，这样的节点目前多采用焊缝或螺栓或二者联合使用的方式，将两个梁对接在一起。这样的梁一般需要承受垂直方向上的荷载和弯矩，以及垂直于梁轴线的平面内的弯矩。对于这样的空间受力体系，节点处对焊缝和螺栓的质量要求一般较高。
3.但是现有技术在实际使用时，现场施工中，由于受到气候、设备水平、施工人员水平和质量检测水平的影响，现场焊接的焊缝，很难保证每一处都高质量完成，因此，现场施工中，由于这样的节点安装造成的质量问题，会影响到整体钢结构的安全性和稳定性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括左端梁、转动限制部件、节点卯端部件、节点榫端部件和右端梁，所述转动限制部件包括底板、扇形卡销、端板、长固定杆、短固定杆和固定环，所述节点卯端部件包括卯端轴、卯端底板和扇形卯块，所述卯端轴的上下两端均开设有第一轴卯槽，所述卯端底板的中部开设有底板卯眼，所述扇形卯块的数量为两个，且两个扇形卯块关于卯端底板中点的水平轴线为对称轴对称设置，两个所述扇形卯块相对面的一端均分别开设有扇形卯槽，所述节点榫端部件包括端部榫头、前部卡环、扇形榫块、榫端轴、后部卡环、限位杆和榫端底板，所述扇形榫块的两个榫块上均分别在前后两平面上开设有转动槽，所述榫端轴相对应右端梁的位置开设有第二轴卯槽。
6.优选的，所述左端梁腹板相对应底板位置的一端开设有第一安装槽，且右端梁腹板相对应榫端轴位置的一端开设有第二安装槽，所述第一安装槽的宽度与两个第一轴卯槽之间的距离相等，且左端梁腹板的厚度与第一轴卯槽的宽度相等，所述第二轴卯槽为u字形结构，所述第二轴卯槽u型内壁的最小距离与第二安装槽的宽度相等，且第二轴卯槽的厚度与右端梁腹板的厚度相等。
7.优选的，所述长固定杆和短固定杆均由钢棒材料构件，且长固定杆和短固定杆的头部设有螺纹，所述固定环的内壁设有螺纹。
8.优选的，所述底板、卯端底板、扇形卯块和榫端底板相对应长固定杆和短固定杆的位置均开设有固定杆孔，且固定杆孔的内径与长固定杆和短固定杆的直径相等。
9.优选的，所述底板、扇形卡销和端板的内壁均固定连接有楔形榫头，所述卯端轴、卯端底板、前部卡环和榫端底板的相对应楔形榫头位置的一端均开设有楔形卯眼。
10.优选的，所述扇形榫块和后部卡环的中部均开设有限位杆孔，所述扇形榫块中部
限位杆孔的数量为四个，且四个限位杆孔水平垂直对称开设在扇形榫块的中部，所述限位杆孔的内部设有螺纹，所述后部卡环的长度为榫端底板长度的两倍。
11.本发明还提供一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点方法，优选的方法包括以下步骤：步骤一、节点卯端部件组装步骤：步骤1：将卯端底板和两个扇形卯块上下部分分别对齐，然后将四周连接处焊接牢固；步骤2：将卯端轴和卯端底板中心对齐，然后将四周连接处焊接牢固，使其连接成一个整体；步骤二、左端梁与节点卯端部件组装步骤：将节点卯端部件插入左端梁上下翼缘中间，第一轴卯槽插入左端梁腹板的第一安装槽位置处，然后将左端梁上下翼缘和节点卯端部件上下部分接触部位焊接在一起，并将卯端底板和左端梁腹板接触部位焊接在一起，将卯端轴和左端梁腹板接触部位焊接在一起；步骤三、节点榫端部件组装步骤；步骤1：将前部卡环套在榫端轴前部，并与榫端轴前端齐平，并将前部卡环四周与榫端轴焊接在一起。
12.步骤2：将端部榫头焊接在榫端轴前部中心位置。
13.步骤3：将扇形榫块从榫端轴后部套在榫端轴的表面，并与前部卡环紧贴在一起，扇形榫块为转动部件，无需焊接。
14.步骤4：将后部卡环插入榫端底板中心的孔中，使二者后部保持齐平，并将二者接触部位焊接在一起。
15.步骤5：将焊接在一起的后部卡环和榫端底板从后部套在榫端轴表面，并将后部卡环前端与扇形榫块互相紧贴，这样，前部卡环和后部卡环刚好限制住扇形榫块的位置，使其不会沿榫端轴平行移动而只能转动。
16.步骤6：将限位杆旋入限位杆孔内，可起到临时限制扇形榫块转动的作用；步骤四、节点榫端部件与右端梁组装步骤：将节点榫端部件插入右端梁上下翼缘中间，榫端轴后部的第二轴卯槽插入右端梁腹板中第二安装槽内，使榫端轴和右端梁腹板彼此咬合在一起，然后将右端梁上下翼缘与榫端底板接触部位焊接在一起，将右端梁腹板与榫端底板接触部位焊接在一起，将榫端轴和右端梁腹板接触部位焊接在一起；步骤五、转动限制部件组装步骤；步骤1：将扇形卡销焊接在底板上，二者外表面圆弧处保持齐平；步骤2：将端板焊接在扇形卡销上，二者外表面圆弧处保持齐平；步骤3：将4根长固定杆插入底板上的固定杆孔位置处，长固定杆和底板后表面保持齐平，并将二者接触部位焊接在一起；步骤4：将2根短固定杆焊接在扇形卡销上的对应位置处；步骤5：将固定环旋入长固定杆和短固定杆的头部；步骤六、整体组装步骤；步骤1：将左端梁与节点卯端部件组装部分和节点榫端部件与右端梁组装部分均水平放置，将节点榫端部件与右端梁组装部分中的扇形榫块转到水平位置，并用限位杆旋入限
位杆孔内，使扇形榫块保持水平位置不能自由转动；步骤2：将节点榫端部件中心对准节点卯端部件中心，将节点榫端部件插入节点卯端部件中心槽孔中，节点榫端部件的端部榫头刚好插入节点卯端部件的底板卯眼中，节点榫端部件的前部卡环和后部卡环插入节点卯端部件中上下两个扇形卯块形成的中心圆形孔位，左端梁与节点卯端部件组装部分和节点榫端部件与右端梁组装部分的上下翼缘均分别相抵，此时，端部榫头、前部卡环、后部卡环、底板卯眼、扇形卯块和上下翼缘共同限制住节点卯端部件和节点榫端部件的位置，使其不会发生相对位移；步骤3：此时，旋出限位杆，以扇形榫块上的4个转动槽为受力点，借助转动槽帮助将扇形榫块顺时针或逆时针转动90度，使扇形榫块刚好旋入扇形卯槽中并紧密贴合，此时，再次将限位杆旋入限位杆孔中，限制扇形榫块的位置使扇形榫块不能自由转动，方便后面转动限制部件的安装；步骤4：将一侧的转动限制部件，从卯端底板后部将4个长固定杆对准卯端底板上的固定杆孔，并将转动限制部件上的楔形榫头对准卯端轴上的楔形卯眼，然后前推转动限制部件，将转动限制部件上的扇形卡销推入节点卯端部件上下两个扇形卯块34两侧形成的扇形空档处，此时，4根长固定杆和2根短固定杆正好插入节点榫端部件中的榫端底板上的6个固定杆孔内，转动限制部件上的楔形榫头正好插入相应的楔形卯眼中，最后，将6个固定环旋入长固定杆和短固定杆的端部，然后用同样的方式将另一侧的转动限制部件安装上。
17.优选的，所述转动限制部件的数量为两个，且两个转动限制部件分别安装在节点左右两侧。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过将左端梁、转动限制部件、节点卯端部件、节点榫端部件和右端梁之间彼此咬合在一起并固定后即可完成梁与梁的对接安装，这样的安装方式不仅快捷高效，而且安全稳定，本设计方案采用埋入型的节点设计，安装完成后，卯榫式节点完全包裹在节点组件内部，得到很好的保护，从而提高了整体钢结构的安全性、稳定性和美观性；2、本发明同时还通过所有焊接都在工厂内完成，保证焊缝质量，节点组件标准化设计，工厂可进行流水线生产，提高产量，降低成本，现场安装完全不需要焊接，可实现快速安装，提高现场施工效率，节点安装完成后，两个梁上下表面平滑过渡，没有任何凸起，方便将来在梁上下表面安装设备。
附图说明
19.图1为本发明一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法整体结构爆炸图；图2为本发明一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法转动限制部件结构爆炸图；图3为本发明一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法转动限制部件结构示意图；图4为本发明一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法节点卯端部件结构爆炸图；图5为本发明一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法节点榫端部件
结构爆炸图；图6为本发明一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点组件及方法整体结构示意图。
20.图中：1、左端梁；2、转动限制部件；21、底板；22、扇形卡销；23、端板；24、长固定杆；25、短固定杆；26、固定环；3、节点卯端部件；31、卯端轴；32、第一轴卯槽；33、卯端底板；34、扇形卯块；35、扇形卯槽；36、底板卯眼；4、节点榫端部件；41、端部榫头；42、前部卡环；43、扇形榫块；44、转动槽；45、榫端轴；46、第二轴卯槽；47、后部卡环；48、限位杆；49、榫端底板；5、右端梁；6、第一安装槽；7、第二安装槽；8、固定杆孔；9、楔形榫头；10、楔形卯眼；11、限位杆孔。
具体实施方式
21.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。
22.请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：包括左端梁1、转动限制部件2、节点卯端部件3、节点榫端部件4和右端梁5，转动限制部件2包括底板21、扇形卡销22、端板23、长固定杆24、短固定杆25和固定环26，节点卯端部件3包括卯端轴31、卯端底板33和扇形卯块34，卯端轴31的上下两端均开设有第一轴卯槽32，卯端底板33的中部开设有底板卯眼36，扇形卯块34的数量为两个，且两个扇形卯块34关于卯端底板33中点的水平轴线为对称轴对称设置，两个扇形卯块34相对面的一端均分别开设有扇形卯槽35，节点榫端部件4包括端部榫头41、前部卡环42、扇形榫块43、榫端轴45、后部卡环47、限位杆48和榫端底板49，扇形榫块43的两个榫块上均分别在前后两平面上开设有转动槽44，榫端轴45相对应右端梁5的位置开设有第二轴卯槽46。
23.左端梁1腹板相对应底板21位置的一端开设有第一安装槽6，且右端梁5腹板相对应榫端轴45位置的一端开设有第二安装槽7，第一安装槽6的宽度与两个第一轴卯槽32之间的距离相等，且左端梁1腹板的厚度与第一轴卯槽32的宽度相等，第二轴卯槽46为u字形结构，第二轴卯槽46u型内壁的最小距离与第二安装槽7的宽度相等，且第二轴卯槽46的厚度与右端梁5腹板的厚度相等。
24.长固定杆24和短固定杆25均由钢棒材料构件，且长固定杆24和短固定杆25的头部设有螺纹，固定环26的内壁设有螺纹。
25.底板21、卯端底板33、扇形卯块34和榫端底板49相对应长固定杆24和短固定杆25的位置均开设有固定杆孔8，且固定杆孔8的内径与长固定杆24和短固定杆25的直径相等。
26.底板21、扇形卡销22和端板23的内壁均固定安装有楔形榫头9，卯端轴31、卯端底板33、前部卡环42和榫端底板49的相对应楔形榫头9位置的一端均开设有楔形卯眼10。
27.扇形榫块43和后部卡环47的中部均开设有限位杆孔11，扇形榫块43中部限位杆孔11的数量为四个，且四个限位杆孔11水平垂直对称开设在扇形榫块43的中部，限位杆孔11的内部设有螺纹，后部卡环47的长度为榫端底板49长度的两倍。
28.本发明还提供一种速装钢结构梁与梁对接埋入型卯榫式节点方法，其方法包括以
下步骤：步骤一、节点卯端部件3组装步骤：步骤1：将卯端底板33和两个扇形卯块34上下部分分别对齐，然后将四周连接处焊接牢固；步骤2：将卯端轴31和卯端底板33中心对齐，然后将四周连接处焊接牢固，使其连接成一个整体。
29.步骤二、左端梁1与节点卯端部件3组装步骤：将节点卯端部件3插入左端梁1上下翼缘中间，第一轴卯槽32插入左端梁1腹板的第一安装槽6位置处，然后将左端梁1上下翼缘和节点卯端部件3上下部分接触部位焊接在一起，并将卯端底板33和左端梁1腹板接触部位焊接在一起，将卯端轴31和左端梁1腹板接触部位焊接在一起；步骤三、节点榫端部件4组装步骤：步骤1：将前部卡环42套在榫端轴45前部，并与榫端轴45前端齐平，并将前部卡环42四周与榫端轴45焊接在一起；步骤2：将端部榫头41焊接在榫端轴45前部中心位置；步骤3：将扇形榫块43从榫端轴45后部套在榫端轴45的表面，并与前部卡环42紧贴在一起，扇形榫块43为转动部件，无需焊接；步骤4：将后部卡环47插入榫端底板49中心的孔中，使二者后部保持齐平，并将二者接触部位焊接在一起；步骤5：将焊接在一起的后部卡环47和榫端底板49从后部套在榫端轴45表面，并将后部卡环47前端与扇形榫块43互相紧贴，这样，前部卡环42和后部卡环47刚好限制住扇形榫块43的位置，使其不会沿榫端轴45平行移动而只能转动；步骤6：将限位杆48旋入限位杆孔11内，可起到临时限制扇形榫块43转动的作用。
30.步骤四、节点榫端部件4与右端梁5组装步骤：将节点榫端部件4插入右端梁5上下翼缘中间，榫端轴45后部的第二轴卯槽46插入右端梁5腹板中第二安装槽7内，使榫端轴45和右端梁5腹板彼此咬合在一起，然后将右端梁5上下翼缘与榫端底板49接触部位焊接在一起，将右端梁5腹板与榫端底板49接触部位焊接在一起，将榫端轴45和右端梁5腹板接触部位焊接在一起。
31.步骤五、转动限制部件2组装步骤：步骤1：将扇形卡销22焊接在底板21上，二者外表面圆弧处保持齐平；步骤2：将端板23焊接在扇形卡销22上，二者外表面圆弧处保持齐平；步骤3：将4根长固定杆24插入底板21上的固定杆孔8位置处，长固定杆24和底板21后表面保持齐平，并将二者接触部位焊接在一起；步骤4：将2根短固定杆25焊接在扇形卡销22上的对应位置处；步骤5：将固定环26旋入长固定杆24和短固定杆25的头部。
32.步骤六、整体组装步骤：步骤1：将左端梁1与节点卯端部件3组装部分和节点榫端部件4与右端梁5组装部分均水平放置，将节点榫端部件4与右端梁5组装部分中的扇形榫块43转到水平位置，并用限位杆48旋入限位杆孔11内，使扇形榫块43保持水平位置不能自由转动；
步骤2：将节点榫端部件4中心对准节点卯端部件3中心，将节点榫端部件4插入节点卯端部件3中心槽孔中，节点榫端部件4的端部榫头41刚好插入节点卯端部件3的底板卯眼36中，节点榫端部件4的前部卡环42和后部卡环47插入节点卯端部件3中上下两个扇形卯块34形成的中心圆形孔位，左端梁1与节点卯端部件3组装部分和节点榫端部件4与右端梁5组装部分的上下翼缘均分别相抵，此时，端部榫头41、前部卡环42、后部卡环47、底板卯眼36、扇形卯块34和上下翼缘共同限制住节点卯端部件3和节点榫端部件4的位置，使其不会发生相对位移；步骤3：此时，旋出限位杆48，以扇形榫块43上的4个转动槽44为受力点，借助转动槽44帮助将扇形榫块43顺时针或逆时针转动90度，使扇形榫块43刚好旋入扇形卯槽35中并紧密贴合，此时，再次将限位杆48旋入限位杆孔11中，限制扇形榫块43的位置使扇形榫块43不能自由转动，方便后面转动限制部件2的安装；步骤4：将一侧的转动限制部件2，从卯端底板33后部将4个长固定杆24对准卯端底板33上的固定杆孔8，并将转动限制部件2上的楔形榫头9对准卯端轴31上的楔形卯眼10，然后前推转动限制部件2，将转动限制部件2上的扇形卡销22推入节点卯端部件3上下两个扇形卯块34两侧形成的扇形空档处，此时，4根长固定杆24和2根短固定杆25正好插入节点榫端部件4中的榫端底板49上的6个固定杆孔8内，转动限制部件2上的楔形榫头9正好插入相应的楔形卯眼10中，最后，将6个固定环26旋入长固定杆24和短固定杆25的端部，然后用同样的方式将另一侧的转动限制部件安装上。
33.转动限制部件2的数量为两个，且两个转动限制部件2分别安装在节点左右两侧，这一对转动限制部件完全相同，可互换使用。
34.工作原理：在使用时，该发明将中国传统的卯榫式结构应用到钢结构节点中，受力部分的部件都在工厂中完成生产制造和焊接以保证高质量，这样有利于保证节点的结构强度，现场施工不再需要任何焊接操作，只需要将左端梁1、转动限制部件2、节点卯端部件3、节点榫端部件4和右端梁5之间彼此咬合在一起并固定后即可完成梁与梁的对接安装，这样的安装方式不仅快捷高效，而且安全稳定，本设计方案采用埋入型的节点设计，安装完成后，卯榫式节点完全包裹在节点组件内部，得到很好的保护，整个节点组件外表面简洁，没有多余部件，而且整个节点组件镶入到梁腹板位置，可以利用左端梁1和右端梁5上下翼缘来承受节点组件传递来的荷载，进一步提高节点的强度，此外，由于左端梁1和右端梁5的上下翼缘正好夹住整个节点组件，当左端梁1和右端梁5完成对接安装后，左端梁1和右端梁5的上下翼缘正好贴合在一起，使左端梁1和右端梁5对接处上下翼缘平整过渡，方便将来安装楼板和顶板等设施。
35.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
36.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。