本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域，具體為一種鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)及組裝方法，生產(chǎn)的內(nèi)置螺栓連接裝置可在鋼結(jié)構(gòu)建筑中用于連接鋼管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

鋼結(jié)構(gòu)建筑具有輕質(zhì)高強、抗震性能好等優(yōu)點，成為當(dāng)代和未來建筑的重要發(fā)展方向之一。在鋼結(jié)構(gòu)中，由于運輸及吊裝等因素，鋼管的長度受到限制，不可避免的存在鋼管的連接。傳統(tǒng)的鋼管連接，主要采用焊縫連接，存在連接處焊接殘余應(yīng)力大，現(xiàn)場施工難度大，施工質(zhì)量難于保證等缺點，也有法蘭盤式連接，即在鋼管連接處焊接法蘭盤，然后通過螺栓連接法蘭盤，但是該種連接方式，因為法蘭盤外漏于鋼管，影響連接的美觀，在鋼結(jié)構(gòu)尤其是幕墻鋼結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用受到很大限制。因此，提出鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)及組裝方法，以方便實際工程設(shè)計施工的需要，推動鋼結(jié)構(gòu)建筑的更好的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)及組裝方法，實現(xiàn)鋼管與鋼管之間的牢固連接，滿足實際工程需要。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括：普通鋼管、單孔圓鋼板、多孔圓鋼板、帶榫卯凹槽鋼板、鋼板榫卯凹槽、外包環(huán)形鋼板、外包環(huán)形鋼板榫卯鍵、外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽、螺栓、螺母，具體結(jié)構(gòu)如下：

帶榫卯凹槽鋼板的單側(cè)開鋼板榫卯凹槽，帶榫卯凹槽鋼板的兩個端面為圓弧面，圓弧面的直徑與普通鋼管的內(nèi)直徑相同；兩個帶榫卯凹槽鋼板上下放置，使二者的鋼板榫卯凹槽對位咬合，形成在水平方向垂直相交的十字型鋼板；單孔圓鋼板設(shè)置于普通鋼管的端部，十字型鋼板的一端面設(shè)置于單孔圓鋼板的頂面，十字型鋼板的另一端面設(shè)置多孔圓鋼板，形成組裝體；兩個組裝體的多孔圓鋼板對位，多孔圓鋼板之間通過配套的螺栓和螺母連接，形成普通鋼管之間的內(nèi)置螺栓連接。

所述的鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)，普通鋼管之間的連接處設(shè)置外包環(huán)形鋼板，外包環(huán)形鋼板為兩個半環(huán)對開結(jié)構(gòu)，外包環(huán)形鋼板的兩個半環(huán)扣接在普通鋼管之間的連接部分。

所述的鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)，外包環(huán)形鋼板的兩個半環(huán)之間通過外包環(huán)形鋼板榫卯鍵和外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽配合連接，每個半環(huán)的兩端分別設(shè)置外包環(huán)形鋼板榫卯鍵和外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽。

所述的鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)，外包環(huán)形鋼板榫卯鍵的截面為等腰三角形，外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽容納外包環(huán)形鋼板榫卯鍵，并在外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽的端部帶卡扣。

所述的鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)，外包環(huán)形鋼板的內(nèi)直徑和厚度均與普通鋼管相同，外包環(huán)形鋼板的高度等于帶榫卯凹槽鋼板高度與多孔圓鋼板厚度的2倍。

所述的鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)，單孔圓鋼板的直徑同普通鋼管的外直徑，多孔圓鋼板的直徑與普通鋼管的內(nèi)徑相同，鋼板榫卯凹槽貫通帶榫卯凹槽鋼板的深度為1/2鋼板的高度。

所述的鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)的組裝方法，具體組裝過程如下：

(1)將單孔圓鋼板以坡口焊的形式，焊接于普通鋼管的端部；

(2)將兩個帶榫卯凹槽鋼板上下放置，使二者的鋼板榫卯凹槽對位咬合，形成在水平方向垂直相交的十字型鋼板；

(3)將十字型鋼板的一端面焊接于單孔圓鋼板的頂面，焊接時，保證帶榫卯凹槽鋼板的端面與單孔圓鋼板的邊緣保持距離相等，距離為普通鋼管的厚度；

(4)將多孔圓鋼板焊接于十字型鋼板的另一端面，焊接時，保證帶榫卯凹槽鋼板的端面與多孔圓鋼板的邊緣對齊，形成組裝體；

(5)將組裝體運送至施工現(xiàn)場，將兩個組裝體對位，然后將螺栓穿過多孔圓鋼板的圓孔，擰緊螺母，完成普通鋼管的對位連接。

所述的鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)的組裝方法，將外包環(huán)形鋼板的兩個半環(huán)扣在普通鋼管之間的連接部分且放置在單孔圓鋼板上，使外包環(huán)形鋼板一個半環(huán)的外包環(huán)形鋼板榫卯鍵和外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽，分別卡入另一個半環(huán)的外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽和外包環(huán)形鋼板榫卯鍵。

所述的裝配式鋼結(jié)構(gòu)梁貫通榫卯式節(jié)點結(jié)構(gòu)的組裝方法，步驟(1)-(4)均在工廠預(yù)制拼裝完成，步驟(5)以后在現(xiàn)場組裝完成。

本發(fā)明具有以下特點及有益效果：

1、該連接，需要焊接的部分均可在工廠預(yù)制完成，在現(xiàn)場施工時，僅需要螺栓連接，連接構(gòu)造簡單，安裝方便，對施工人員技術(shù)水平要求不高，現(xiàn)場施工難度小，施工質(zhì)量容易保證。

2、該連接，普通鋼管的連接部分，均被包含于外包環(huán)形鋼板內(nèi)部，安裝完成后，幾乎不影響整體鋼管的建筑美觀要求。

3、該連接，相比傳統(tǒng)鋼管連接方式，更加靈活，實用性更強，且后續(xù)的保養(yǎng)更換更加方便，拆卸也比較簡單，對于臨時或活動型建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)越性更加突出。

4、該連接，相比傳統(tǒng)鋼管連接方式，連接構(gòu)件可以反復(fù)多次利用，環(huán)保節(jié)能，更好的滿足了當(dāng)下綠色建筑的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的普通鋼管的三維圖。

圖2是本發(fā)明的單孔圓鋼板的三維圖。

圖3是本發(fā)明的多孔圓鋼板的三維圖。

圖4是本發(fā)明的帶榫卯凹槽鋼板的三維圖。

圖5是本發(fā)明的鋼管連接處的外包環(huán)形鋼板的三維圖。

圖6是單孔圓鋼板與普通鋼管焊接之后的三維圖。

圖7是兩個帶榫卯凹槽鋼板組裝過程中的三維圖。

圖8是兩個帶榫卯凹槽鋼板組裝完成的三維圖。

圖9是帶榫卯凹槽鋼板、單孔圓鋼板組裝過程的三維圖。

圖10是帶榫卯凹槽鋼板、單孔圓鋼板組裝完成的三維圖。

圖11是多孔圓鋼板與圖10組裝過程的三維圖。

圖12是多孔圓鋼板與圖10組裝完成的三維圖。

圖13是圖12與圖12連接過程的三維圖。

圖14是圖12與圖12連接完成的三維圖。

圖15是外包環(huán)形鋼板與鋼管連接處組裝過程的三維圖。

圖16是外包環(huán)形鋼板與鋼管連接處組裝完成的三維圖。

圖中，1普通鋼管；2單孔圓鋼板；3多孔圓鋼板；4帶榫卯凹槽鋼板；5鋼板榫卯凹槽；6外包環(huán)形鋼板；7外包環(huán)形鋼板榫卯鍵；8外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽；9螺栓；10螺母。

具體實施方式

如圖1-圖16所示，本發(fā)明鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)，主要包括：普通鋼管1、單孔圓鋼板2、多孔圓鋼板3、帶榫卯凹槽鋼板4、鋼板榫卯凹槽5、外包環(huán)形鋼板6、外包環(huán)形鋼板榫卯鍵7、外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽8、螺栓9、螺母10等，具體結(jié)構(gòu)如下：

如圖2所示，本發(fā)明的單孔圓鋼板2，單孔位于單孔圓鋼板2中間，單孔直徑5cm左右，該單孔的設(shè)置目的是組裝時，可將手指或其它工具，伸入單孔，移動安裝單孔圓鋼板2。單孔圓鋼板2的直徑與普通鋼管1的外直徑相同，單孔圓鋼板2的厚度，根據(jù)普通鋼管1連接處帶榫卯凹槽鋼板4傳到單孔圓鋼板2處力的大小計算確定。

如圖3所示，本發(fā)明的多孔圓鋼板3，多孔圓鋼板3的圓孔數(shù)量與螺栓9的數(shù)量相同，螺栓9的數(shù)量根據(jù)鋼管抗剪和抗彎計算。多孔圓鋼板3的直徑與普通鋼管1的內(nèi)徑相同，多孔圓鋼板3的厚度根據(jù)普通鋼管1連接處帶榫卯凹槽鋼板4傳到多孔圓鋼板3處力的大小計算確定。

如圖4所示，本發(fā)明的帶榫卯凹槽鋼板4，帶榫卯凹槽鋼板4的單側(cè)開鋼板榫卯凹槽5，鋼板榫卯凹槽5貫通帶榫卯凹槽鋼板4的深度為1/2鋼板的高度。帶榫卯凹槽鋼板4的厚度，根據(jù)普通鋼管1連接處帶榫卯凹槽鋼板4的實際受力情況計算確定。帶榫卯凹槽鋼板4的高度，根據(jù)施工要求滿足安裝螺栓的施工空間要求。帶榫卯凹槽鋼板4的兩個端面為圓弧面，圓弧面的直徑與普通鋼管的內(nèi)直徑相同。

如圖5所示，本發(fā)明普通鋼管1連接處的外包環(huán)形鋼板6為兩個半環(huán)對開結(jié)構(gòu)，外包環(huán)形鋼板6的內(nèi)直徑和厚度均與普通鋼管1相同。外包環(huán)形鋼板6的高度，等于帶榫卯凹槽鋼板4高度與多孔圓鋼板3厚度的2倍。外包環(huán)形鋼板6的兩個半環(huán)之間通過外包環(huán)形鋼板榫卯鍵7和外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽8配合連接，每個半環(huán)的兩端分別設(shè)置外包環(huán)形鋼板榫卯鍵7和外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽8。外包環(huán)形鋼板榫卯鍵7的截面為等腰三角形，外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽8剛好可以容納外包環(huán)形鋼板榫卯鍵7，并在外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽8的端部帶卡扣，外包環(huán)形鋼板榫卯鍵7和外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽8的截面尺寸，根據(jù)二者連接時的受力變形情況及生產(chǎn)工藝要求確定。

如圖6-圖16所示，本發(fā)明鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)的組裝方法，具體組裝過程如下：

如圖6所示，將單孔圓鋼板2以坡口焊的形式，焊接于普通鋼管1的端部。

如圖7-圖8所示，將兩個帶榫卯凹槽鋼板4上下放置，使二者的鋼板榫卯凹槽5對位咬合，形成在水平方向垂直相交的十字型鋼板。

如圖9-圖10所示，將十字型鋼板的一端面焊接于單孔圓鋼板2的頂面，焊接時，保證帶榫卯凹槽鋼板4的端面距離單孔圓鋼板2的邊緣內(nèi)側(cè)大大小為普通鋼管厚度。

如圖11-圖12所示，將多孔圓鋼板3焊接于十字型鋼板的另一端面，焊接時，保證帶榫卯凹槽鋼板4的端面與多孔圓鋼板3的邊緣對齊，形成組裝體。

上述組裝過程可在工廠預(yù)制完成。

如圖13-圖14所示，將組裝體運送至施工現(xiàn)場，按施工現(xiàn)場的要求，將兩個組裝體對位，然后將螺栓9穿過多孔圓鋼板3的圓孔，擰緊螺母10，完成普通鋼管1的對位連接。

如圖15-圖16所示，將外包環(huán)形鋼板6的兩個半環(huán)扣在普通鋼管1之間的連接部分，使外包環(huán)形鋼板6一個半環(huán)的外包環(huán)形鋼板榫卯鍵7和外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽8，分別卡入另一個半環(huán)的外包環(huán)形鋼板榫卯凹槽8和外包環(huán)形鋼板榫卯鍵7。進而，完成鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)的組裝。

實施例結(jié)果表明，本發(fā)明鋼管內(nèi)置螺栓連接裝置結(jié)構(gòu)及組裝方法：內(nèi)置螺栓連接裝置需要焊接的部分均可在工廠預(yù)制完成，在現(xiàn)場施工時，僅需要螺栓連接，連接構(gòu)造簡單，安裝方便，對施工人員技術(shù)水平要求不高，現(xiàn)場施工難度小，施工質(zhì)量容易保證；普通鋼管的連接部分，均被包含于外包環(huán)形鋼板內(nèi)部，安裝完成后，幾乎不影響整體鋼管的建筑美觀要求；該連接，相比傳統(tǒng)鋼管連接方式，更加靈活，實用性更強，且后續(xù)的保養(yǎng)更換更加方便，拆卸也比較簡單，對于臨時或活動型建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)越性更加突出；該連接，相比傳統(tǒng)鋼管連接方式，連接構(gòu)件可以反復(fù)多次利用，環(huán)保節(jié)能，更好的滿足了當(dāng)下綠色建筑的要求。