一种装配式框架钢结构及其组装方法与流程

本发明涉及装配式建筑，特别涉及一种装配式框架钢结构及其组装方法。

背景技术：

1、近年来，装配式建筑蓬勃发展，其中装配式结构被广泛应用。

2、装配式结构与现浇结构相比具有受气候条件制约小、工期短、建造速度快、节约劳动力并能提高建筑质量等优点。但装配式结构的整体性能差，抗震能力不好，震后调查表明，结构倒塌的大部分原因是结构节点发生破坏。所以节点的连接性能往往决定了装配式结构的抗震性能，预制构件的连接受到广大技术人员的关注。

3、现有技术中一般采用灌浆套筒连接、钢筋焊接接头、螺栓连接等连接方式，上述连接方式碳排放量较高，不符合钢结构行业节能减排的要求，同时，上述连接方式中构件的连续性、结构的整体稳定性、结构的受力性能、结构的整体性和结构的耐久性都有待提高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种装配式框架钢结构及其组装方法，能够在保证柱连接节点的受力性能，同时降低建造产生的碳排放量，达到钢结构行业节能减排目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种装配式框架钢结构，包括装设在上端的上柱和装设在上柱下端的下柱，所述上柱下端设有第一结合部，所述下柱上端设有与第一结合部相互扣合的第二结合部；所述第一结合部和第二结合部端面的连接处装设有横向垫板，所述横向垫板和第一结合部之间装设有横向楔条，所述横向楔条向两端进行挤压，将上柱和下柱在端面方向上紧固连接；所述第一结合部和第二结合部侧面的连接处装设有竖直垫板，所述竖直垫板和第一结合部之间装设有竖直楔条，所述竖直楔条向两侧进行挤压，将上柱和下柱在侧面方向上紧固连接。

3、作为优选的，所述第一结合部包括设置在末端的第一凹槽、从上柱延伸的第一延伸部和设置在第一延伸部末端的第一侧面凸起；所述第二结合部包括设置在末端的第二凹槽、从下柱延伸的第二延伸部和设置在第二延伸部末端的第二侧面凸起；所述第一结合部插入到第二结合部内部，并旋转，第一侧面凸起与第二侧面凸起扣合在一起。

4、作为优选的，所述第一结合部或者第二结合部内部固定装设有支撑端板，所述支撑端板一端装设在第一结合部内部，另一端装设在第二结合部内部，所述支撑端板对第一结合部和第二结合部的连接进行支撑。

5、作为优选的，还包括装设在上柱和下柱侧面的横梁，所述横梁两端都设置有第一结合部，所述上柱和下柱侧面设置有第二结合部，所述第一结合部和第二结合部相互扣合，将横梁装设在上柱和下柱一侧。

6、作为优选的，所述横向垫板与横向楔条相接触的一侧设有第一倾斜面，所述第一延伸部、竖直垫板、竖直楔条末端与横向楔条相接触的一侧设有第二倾斜面，所述横向楔条两侧分别设有第三倾斜面和第四倾斜面，所述第三倾斜面与第一倾斜面相接触，所述第四倾斜面与第二倾斜面相接触；所述竖直垫板与竖直楔条相接触一侧设有第五倾斜面，所述第一延伸部与竖直楔条相接触一侧设有第六倾斜面，所述竖直楔条两侧分别设有第七倾斜面和第八倾斜面，所述第七倾斜面与第五倾斜面相接触，所述第八倾斜面与第六倾斜面相接触。

7、本发明还提供了一种装配式框架钢结构组装方法，包括以下步骤：

8、步骤s1：在工厂批量预制设有第一结合部的上柱、设有第二结合部的下柱、横向垫板、横向楔条、竖直垫板和竖直楔条；

9、步骤s2：将步骤s1中的预制构件输送至施工现场，并在搭建位置放置并固定所述下柱，所述第二结合部竖直向上；

10、步骤s3：吊装所述上柱，使得上柱的第一结合部竖直向下，并与第二结合部扣合在一起；

11、步骤s4：在所述第一结合部和第二结合部端面的连接处放置横向垫板，在所述第一结合部和第二结合部侧面的连接处放置竖直垫板；

12、步骤s5：在横向垫板和第一结合部之间放置横向楔条，在竖直垫板和第一结合部之间放置竖直楔条，所述横向楔条和竖直楔条使用锤子进行敲击，插入到间隙中，所述横向楔条将第一结合部向上顶紧，所述竖直楔条将第一结合部从侧面顶紧。

13、作为优选的，在所述步骤s3中，所述第一结合部包括设置在末端的第一凹槽、从上柱延伸的第一延伸部和设置在第一延伸部末端的第一侧面凸起；所述第二结合部包括设置在末端的第二凹槽、从下柱延伸的第二延伸部和设置在第二延伸部末端的第二侧面凸起；将第一结合部插入到第二结合部内部，其中，第一延伸部和第一侧面凸起进入到第二凹槽内部，第二延伸部和第二侧面凸起进入到第一凹槽内部；驱动上柱相对下柱顺时针旋转，所述第一侧面凸起与第二侧面凸起扣合在一起。

14、作为优选的，在所述步骤s1中，所述下柱预制时，将支撑端板固定在第二结合部内部；在组装时，所述支撑端板一端插入到第一结合部内部，所述支撑端板对第一结合部和第二结合部的组装进行辅助支撑。

15、作为优选的，在所述步骤s1中，还需要预制横梁，所述横梁两端都设置有第一结合部；在所述步骤s3中，所述上柱和下柱侧面设置有第二结合部，所述第一结合部和第二结合部相互扣合，将横梁装设在上柱和下柱一侧。

16、作为优选的，在所述步骤s5中，所述横向垫板与横向楔条相接触的一侧设有第一倾斜面，所述第一延伸部、竖直垫板、竖直楔条末端与横向楔条相接触的一侧设有第二倾斜面，所述横向楔条两侧分别设有第三倾斜面和第四倾斜面；

17、将横向楔条使用锤子进行敲击，插入到第一倾斜面和第二倾斜面之间，使得第三倾斜面与第一倾斜面相接触，所述第四倾斜面与第二倾斜面相接触；完成横向楔条的嵌入后，将其突出于表面的部分切除，以保证拼接节点表面的平整；

18、所述竖直垫板与竖直楔条相接触一侧设有第五倾斜面，所述第一延伸部与竖直楔条相接触一侧设有第六倾斜面；所述竖直楔条两侧分别设有第七倾斜面和第八倾斜面；

19、将竖直楔条使用锤子进行敲击，插入到第五倾斜面和第六倾斜面之间，使得第七倾斜面与第五倾斜面相接触，所述第八倾斜面与第六倾斜面相接触；完成竖直楔条的嵌入后，将其突出于表面的部分切除，以保证拼接节点表面的平整。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、1、本发明通过第一结合部和第二结合部的扣合实现上柱和下柱的拼接组合，还通过横向楔条向两端进行挤压，将上柱和下柱在端面方向上紧固连接；通过竖直楔条向两侧进行挤压，将上柱和下柱在侧面方向上紧固连接；使用楔条挤压方式完成上柱和下柱的稳定连接，无需使用螺栓连接或进行焊接，不仅能够降低制造成本，又降低了建造产生的碳排放量，达到钢结构行业节能减排目的。

22、2、本发明在上柱和下柱的结合处采用嵌入楔条这种类似榫卯的结构，所述楔条向两侧挤压，通过两侧的接触面产生机械摩擦力，确保整个节点形成一个整体，保证上柱和下柱连接节点的受力性能。

23、3、本发明中所有构件均可在工厂进行预制，且连接结构形式简单，便于施工安装。

技术特征：

1.一种装配式框架钢结构，其特征在于：包括装设在上端的上柱（1）和装设在上柱（1）下端的下柱（2），所述上柱（1）下端设有第一结合部（11），所述下柱（2）上端设有与第一结合部（11）相互扣合的第二结合部（21）；所述第一结合部（11）和第二结合部（21）端面的连接处装设有横向垫板（5），所述横向垫板（5）和第一结合部（11）之间装设有横向楔条（7），所述横向楔条（7）向两端进行挤压，将上柱（1）和下柱（2）在端面方向上紧固连接；所述第一结合部（11）和第二结合部（21）侧面的连接处装设有竖直垫板（4），所述竖直垫板（4）和第一结合部（11）之间装设有竖直楔条（6），所述竖直楔条（6）向两侧进行挤压，将上柱（1）和下柱（2）在侧面方向上紧固连接。

2.根据权利要求1所述的一种装配式框架钢结构，其特征在于：所述第一结合部（11）包括设置在末端的第一凹槽（111）、从上柱（1）延伸的第一延伸部（112）和设置在第一延伸部（112）末端的第一侧面凸起（113）；所述第二结合部（21）包括设置在末端的第二凹槽（211）、从下柱（2）延伸的第二延伸部（212）和设置在第二延伸部（212）末端的第二侧面凸起（213）；所述第一结合部（11）插入到第二结合部（21）内部，并旋转，第一侧面凸起（113）与第二侧面凸起（213）扣合在一起。

3.根据权利要求1所述的一种装配式框架钢结构，其特征在于：所述第一结合部（11）或者第二结合部（21）内部固定装设有支撑端板（3），所述支撑端板（3）一端装设在第一结合部（11）内部，另一端装设在第二结合部（21）内部，所述支撑端板（3）对第一结合部（11）和第二结合部（21）的连接进行支撑。

4.根据权利要求1所述的一种装配式框架钢结构，其特征在于：还包括装设在上柱（1）和下柱（2）侧面的横梁（8），所述横梁（8）两端都设置有第一结合部（11），所述上柱（1）和下柱（2）侧面设置有第二结合部（21），所述第一结合部（11）和第二结合部（21）相互扣合，将横梁（8）装设在上柱（1）和下柱（2）一侧。

5.根据权利要求2所述的一种装配式框架钢结构，其特征在于：所述横向垫板（5）与横向楔条（7）相接触的一侧设有第一倾斜面（51），所述第一延伸部（112）、竖直垫板（4）、竖直楔条（6）末端与横向楔条（7）相接触的一侧设有第二倾斜面（52），所述横向楔条（7）两侧分别设有第三倾斜面（73）和第四倾斜面（74），所述第三倾斜面（73）与第一倾斜面（51）相接触，所述第四倾斜面（74）与第二倾斜面（52）相接触；所述竖直垫板（4）与竖直楔条（6）相接触一侧设有第五倾斜面（61），所述第一延伸部（112）与竖直楔条（6）相接触一侧设有第六倾斜面（62），所述竖直楔条（6）两侧分别设有第七倾斜面（63）和第八倾斜面（64），所述第七倾斜面（63）与第五倾斜面（61）相接触，所述第八倾斜面（64）与第六倾斜面（62）相接触。

6.一种装配式框架钢结构组装方法，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种装配式框架钢结构组装方法，其特征在于：在所述步骤s3中，所述第一结合部（11）包括设置在末端的第一凹槽（111）、从上柱（1）延伸的第一延伸部（112）和设置在第一延伸部（112）末端的第一侧面凸起（113）；所述第二结合部（21）包括设置在末端的第二凹槽（211）、从下柱（2）延伸的第二延伸部（212）和设置在第二延伸部（212）末端的第二侧面凸起（213）；将第一结合部（11）插入到第二结合部（21）内部，其中，第一延伸部（112）和第一侧面凸起（113）进入到第二凹槽（211）内部，第二延伸部（212）和第二侧面凸起（213）进入到第一凹槽（111）内部；驱动上柱（1）相对下柱（2）顺时针旋转，所述第一侧面凸起（113）与第二侧面凸起（213）扣合在一起。

8.根据权利要求6所述的一种装配式框架钢结构组装方法，其特征在于：在所述步骤s1中，所述下柱（2）预制时，将支撑端板（3）固定在第二结合部（21）内部；在组装时，所述支撑端板（3）一端插入到第一结合部（11）内部，所述支撑端板（3）对第一结合部（11）和第二结合部（21）的组装进行辅助支撑。

9.根据权利要求6所述的一种装配式框架钢结构组装方法，其特征在于：在所述步骤s1中，还需要预制横梁（8），所述横梁（8）两端都设置有第一结合部（11）；在所述步骤s3中，所述上柱（1）和下柱（2）侧面设置有第二结合部（21），所述第一结合部（11）和第二结合部（21）相互扣合，将横梁（8）装设在上柱（1）和下柱（2）一侧。

10.根据权利要求7所述的一种装配式框架钢结构组装方法，其特征在于：在所述步骤s5中，所述横向垫板（5）与横向楔条（7）相接触的一侧设有第一倾斜面（51），所述第一延伸部（112）、竖直垫板（4）、竖直楔条（6）末端与横向楔条（7）相接触的一侧设有第二倾斜面（52），所述横向楔条（7）两侧分别设有第三倾斜面（73）和第四倾斜面（74）；

技术总结
本发明公开了一种装配式框架钢结构及其组装方法，包括装设在上端的上柱和装设在上柱下端的下柱，所述上柱下端设有第一结合部，所述下柱上端设有与第一结合部相互扣合的第二结合部；所述第一结合部和第二结合部端面的连接处装设有横向垫板，所述横向垫板和第一结合部之间装设有横向楔条，所述横向楔条向两端进行挤压，将上柱和下柱在端面方向上紧固连接；所述第一结合部和第二结合部侧面的连接处装设有竖直垫板，所述竖直垫板和第一结合部之间装设有竖直楔条，所述竖直楔条向两侧进行挤压，将上柱和下柱在侧面方向上紧固连接；本发明能够在保证柱连接节点的受力性能，同时降低建造产生的碳排放量，达到钢结构行业节能减排目的。

技术研发人员：王恩超,于占福,饶孟树,李庆,范立军,李照轩,陈士哲,赵东卓,何嘉年
受保护的技术使用者：中铁建设集团南方工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29