[发明专利]一种钢结构榫卯连接件及其连接方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑用连接件技术领域，具体涉及一种钢结构榫卯连接件及其连接方法。

背景技术

由于钢材强度高、变形性能好且施工简便，因而大型厂房、场馆及超高层建筑等均做成钢结构。在钢结构建筑中，各构件或者部件之间一般采用焊接、铆接和螺栓连接等连接方式进行连接，这些传统的连接方式通常需要在构件连接处进行开洞、钻孔或是焊接等，而这些措施在一定程度上会造成结构或构件损伤，影响结构的完整性，加之开洞或焊接处往往是应力集中处，正是结构的受力薄弱处，这无论对于锚固栓钉还是焊缝都有较高的强度和变形能力要求，稍处理不好就会造成构件脱节甚至结构破坏。

在连接方式上，传统的连接方式受施工人员的连接技术水平和施工现场环境影响较大，构件连接质量难以准确控制，对于复杂钢构件连接及高空作业环境时，施工质量就更难以保证，势必影响结构安全。除上述问题外，目前国家正在大力推行装配式建筑并发展建筑工业化以改善环境并控制能耗，这就要求未来的建筑施工现场要尽量减少高能耗、高环境污染的施工作业，对于现场焊接、开洞及钻孔等传统钢构件连接方式和施工方法要进行改进和调整。但目前对于开发此类钢构件连接件的报道还尚少见到。

综上所述，针对钢构件的连接问题，有必要研究更安全可靠且适用于未来建筑工业化发展的钢构件连接件和连接方法。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种结构简单、连接可靠、施工方便且能耗少的钢构件榫卯连接件及其连接方法。

为实现上述目的之一提供一种钢结构榫卯连接件，本发明采用了以下技术方案：

一种钢结构榫卯连接件，包括榫头、榫槽，所述榫头与榫槽形成工位严密卡合配合，所述榫头与榫槽还通过固定螺栓进行锚固；另外，所述榫头和榫槽二者在卡合连接前分别与钢构件一和钢构件二连接。

优选的，所述榫头为工字型钢结构，榫槽为T型钢滑槽，工字型钢结构和T型钢滑槽之间榫卯结合紧密。

进一步的，所述榫槽设为配合工字型榫头卡入榫槽后不滑出的底部封闭的T型滑槽，且工字型榫头与T型滑槽尺寸相配、连接严丝合缝。

进一步的，所述工字型钢榫头上翼缘两侧沿高度方向分别设有凹槽；所述T型钢榫槽翼缘两侧沿高度方向分别设有凸头；当榫头和榫槽卡紧后，连接处翼缘两侧的凸头和凹槽恰好完全契合。

进一步的，所述凹槽设为凹梯形楔槽，沿工字型榫头上翼缘两侧的高度方向分别对称设置；所述凸头设为凸梯形楔头，沿T型钢榫槽翼缘两侧的高度方向分别对称设置；当榫头和榫槽卡紧后，连接处翼缘两侧的凸梯形楔头和凹梯形楔槽恰好完全契合。

优选的，所述榫头和榫槽上部分别设有带孔榫立耳和带孔卯立耳，所述带孔榫立耳和带孔卯立耳分别位于榫卯结合面两侧且通过固定螺栓锚固。

优选的，所述榫头和榫槽在连接前分别焊接于钢构件一和钢构件二上。

本发明还提供了上述钢结构榫卯连接件的连接方法，包括如下步骤：

S1、制作榫头：先确定原材料的钢号及规格，然后依次进行放样、号料、切割以及矫正和成型，制作出所需规格的工字型榫头，再通过钢板锻压出凹槽模胚，最后经过二次加工在工字型钢榫头上翼缘两侧沿高度方向制作出凹槽；

S2、制作榫槽：先确定原材料的钢号及规格，然后依次进行放样、号料、切割以及矫正和成型，制作出底部封闭的T型钢榫槽，再通过钢板锻压出凸头模胚，最后经过二次加工在T型钢榫槽翼缘两侧沿高度方向分别制作出凸头；

S3、制作立耳：对所需立耳进行放样、号料、切割成型后，再采用数控钻床加工技术对其进行钻孔，制作出相应的带孔榫立耳和带孔卯立耳，并将其分别与榫头和榫槽进行牢靠焊接；

S4、钢构件与连接件连接：将钢构件一和钢构件二的待连接端分别焊接于连接件榫头和榫槽的底板上，并在焊接结束后彻底清除焊缝及其两侧焊渣、飞溅和焊瘤等；

S5、超声波探伤：运用超声波探伤技术对所有焊缝进行检测，保证焊接质量良好；

S6、预制件运输：将预制好的连接件从厂房运至施工现场；

S7、榫卯连接：通过吊装操作将榫头自榫槽开口处插入榫槽底部，使其位置卡定，且接头翼缘两侧的凸头和凹槽相互扣合紧密；

S8、螺栓连接：通过采用固定螺栓将榫卯连接件上部的带孔榫立耳和带孔卯立耳锚固，进而将榫头在榫槽锚固，进一步限制榫头在榫槽内滑动，确保连接牢靠。