一种装配式冷弯薄壁型钢板柱结构榫卯插接体系技术领域
本实用新型涉及一种装配式冷弯薄壁型钢板柱结构榫卯插接体系，属于结构工程
技术领域。
背景技术
装配式建筑是实现建筑工业化的必然选择，不但可以推进建筑工业化，有实现节
能减排、推进绿色安全施工、提高工程质量，而且能改善人居环境、促进产业结构升级。装配
式房屋是采用工厂预制的标准化部件，进行现场安装。目前，装配式房屋的使用越来越多，
然而，现有的装配式房屋大多采用钢结构板柱与混凝土预制板体系或采用薄壁轻钢密肋龙
骨复合结构体系，装配化程度较低，混凝土材料自重较大，轻钢密肋龙骨复合结构的作业量
普遍较大，同时安装方式单一及安装过程复杂。木结构房屋体系在国内外已趋于成熟，尤其
是它的节点处采用榫卯原理，不但在安全性能上连接可靠，而且易于施工。如何将传统钢板
柱结构与木结构相结合创造出一种结构体系清晰、安装方便、用钢量少、更加节约工期、从
而降低成本的新型装配式房屋及其安装方法具有较大的实际工程意义和市场价值。
实用新型内容
本实用新型提出了一种装配式冷弯薄壁型钢板柱结构榫卯插接体系及其施工方
法，其目的在于将模块化、工厂化、装配化、榫卯原理的思路融入装配式轻钢结构体系的生
产、施工中，实现工业流水线生产、现场快速装配，在保证施工质量的情况下，增强结构体系
受力合理性、提高安装速度，减少工期、降低成本。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下，一种装配式冷弯薄壁型钢板
柱结构榫卯插接体系，该体系包括单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)、楼板模块
(7)及楼板与柱的连接方式(8)。
单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)为该体系的支撑柱，楼板模块(7)为
该体系的主体结构，楼板与柱的连接方式(8)为该体系的支撑柱与主体结构连接方式。
所述的单孔柱(1)为工厂预制的方形轻钢空心柱，单孔柱(1)包括小方形柱(101)、
单孔柱端板(102)；小方形柱(101)为端部四面带有预留孔的轻钢空心方钢管，壁厚为2mm-
5mm；单孔柱端板(102)由四周的肋板与底钢板组成，肋板与底钢板通过满焊连接后用来承
受顶部榫头(5)的竖向压力；小方形柱(101)与单孔柱端板(102)通过开口焊接。
所述的双孔柱(2)为工厂预制的矩形轻钢空心柱，双孔柱(2)包括矩形柱(201)、双
孔柱端板(202)；矩形柱(201)为端部四面带有预留孔的轻钢空心矩形钢管且沿长边开缝，
缝长200mm-300mm，壁厚为2mm-5mm；双孔柱端板(202)由四周的肋板、底钢板、一字形分隔板
组成，肋板、底钢板、一字形分隔板通过满焊相互连接后用来承受上部的榫头(5)竖向压力；
一字形分隔板将矩形柱(201)分隔成相同的两个小方形腔，矩形柱(201)与双孔柱端板
(202)通过满焊及沿开缝处焊接。
所述的三孔柱(3)为工厂预制的L形轻钢空心柱，三孔柱(3)包括L形柱(301)、三孔
柱端板(302)；L形柱(301)为端部六面带有预留孔的轻钢空心L形钢管且沿长边及阴角开
缝，壁厚为2mm-5mm，缝长200mm-300mm；三孔柱端板(302)由四周的肋板、底钢板、L形分隔板
组成，肋板、底钢板、L形分隔板通过满焊相互连接，用来承受上部的榫头(5)竖向压力；L形
分隔板将L形柱(301)分隔成相同的三个小方形腔，L形柱(301)与三孔柱端板(302)通过满
焊及沿开缝处焊接。
所述的四孔柱(4)为工厂预制的方形轻钢空心柱，四孔柱(4)包括大方形柱(401)、
四孔柱端板(402)；大方形柱(401)为端部四面带有预留孔的轻钢空心方形钢管且每边开
缝，壁厚为2mm-5mm，缝长200mm-300mm；四孔柱端板(402)由四周的肋板、底钢板、十字形分
隔板组成，肋板、底钢板、十字形分隔板通过满焊相互连接后用来承受上部榫头(5)的竖向
压力；十字形分隔板将大方形柱(401)分隔成相同的四个小方形腔，大方形柱(401)与四孔
柱端板(402)通过满焊及沿开缝处焊接。
所述的楼板模块(7)为按建筑模数在工厂预制的楼板，楼板模块(7)包括榫头(5)、
轻钢桁架梁(6)；所述的榫头(5)为工厂预制的连接组件，榫头(5)包括方头(501)、连接板
(502)、加劲板(503)、吊装件(504)；方头(501)用外径比单孔柱(1)的内径小1.0mm-2.0mm的
方钢管通过两端缩口形成榫尖而成，壁厚为3mm-6mm，端部四面预留孔；连接板(502)与方头
(501)通过双面焊接，加劲板(503)与方头(501)、连接板(502)通过三面焊接，吊装件(504)
与方头(501)通过双面焊接。轻钢桁架梁(6)由弦杆(601)与斜腹杆(602)通过自攻螺钉连
接，弦杆(601)为带凹槽及外卷边的U型截面形式，斜腹杆(602)为C型钢；四根依次相互垂直
的轻钢桁架梁(6)通过榫头(5)连接，上部、下部平行的弦杆(601)与连接板(502)通过自攻
螺钉连接形成楼板模块(7)的外框架。
单孔柱(1)、双孔柱(2)分别设置在楼板模块(7)底部的节点连接支撑处；三孔柱
(3)设置在楼板模块(7)底部的拐角支撑处。
四孔柱(4)设置在楼板模块(7)底部的中心交叉支撑处。
所述的楼板与柱的连接方式(8)为榫头(5)下端的方头(501)插入下层支撑柱中上
端的小方形腔中，榫头(5)上端的方头(501)插入上层支撑柱中下端的小方形腔中，并在方
头(501)与支撑柱上、下两端相应的预留孔处用拉铆钉(9)连接；榫头(5)为预制装配式梁柱
节点，方头(501)作为连接短柱保证了上、下层支撑柱间的刚性连接，连接板(502)作为水平
连接件保证了轻钢桁架梁(6)与连接短柱的刚接。
所述的双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)的尺寸均以单孔柱(1)的外径模数尺寸
为基准组装形成。
一种装配式冷弯薄壁型钢板柱结构榫卯插接体系的施工方法，包括如下步骤，
S1按照施工设计图纸进行独立基础施工，在独立基础上预埋好可调标高及平动自
由度的短柱，短柱的形状分别与单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)相同，调整所
有短柱的顶端标高至设计标高；
S2按设计施工图纸中的顺序，吊装底层楼板模块(7)作为底板，吊装时，由于存在
施工误差，调整独立基础上短柱的水平位移，使得所有短柱间的中心距与设计尺寸一致，吊
装过程中将楼板模块(7)下侧的四个榫头(5)中心与短柱中心对准，利用重力将榫头(5)插
入在短柱中，并用拉铆钉(9)在相应的预留孔中连接。
S3将第一层的单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)按设计编号套入底层
楼板模块(7)上侧的榫头中，用拉铆钉(9)在相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接
方式(8)，完成一层支撑柱的装配。
S4将配套的连接件沿墙体中线分别固定在楼板模块(7)中轻钢桁架梁(6)上部、下
部的弦杆(601)外侧面及单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)的侧边，将预制好四
周带凹槽的隔墙板按顺序依次吊装就位并使水平侧边及下侧边凹槽卡入轻钢桁架梁(6)的
连接件中，完成首层隔墙的装配。
S5将楼板模块(7)连同下部的弦杆(601)的连接件吊装就位，利用重力将楼板模块
(7)下侧的四个榫头(5)插入单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)中，用拉铆钉(9)
在相应的预留孔中连接固定形成楼板与支撑柱的连接方式(8)，同时，下部的弦杆(601)的
连接件卡入预制好的隔墙板的上侧凹槽中，完成第二层楼板模块(7)的装配。
S6依次重复S3、S4、S5的工序，完成多层建筑主体结构的装配。
S7安装女儿墙，然后进行屋面找坡、防水及屋面瓦铺装即可完成整体建筑的装配。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、通过柱、楼板、节点的全工厂化预制，大大提高建筑主要受力构件的预制率，从
而更有利于保证建筑的结构安全和质量，减少了现场作业量，减少施工环境污染、缩短施工
工期、节约成本。
2、通过引入木结构中节点的榫卯原理优化改进梁柱节点成榫卯插接节点，大大减
少了节点处的施工现场作业量，相对于传统钢结构提高了装配化程度。
3、通过采用梁柱节点植入楼板中优化轻钢板柱式结构体系的方法，使结构受理更
合理，大大减少了建筑材料消耗及施工现场作业量，真正实现了快速化绿色施工。
4、节点处采用拉铆钉连接代替传统钢结构中的自攻螺钉连接及焊接，不但解决了
薄钢板焊接性能差的弊端，而且提高了节点的连接效率及强度。
5、工厂预制构件选择更加绿色、低碳、环保、节能的材料。
6、建筑整体坚固耐用、保温隔热，而且质量轻、节能环保，适合各种房屋建筑，适用
性强，将带来良好的经济效益和社会效益。
附图说明
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手
段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型一种装配式冷弯薄壁型钢板柱结构榫卯插接体系示意图。
图2是本实用新型的楼板模块结构示意图。
图3是本实用新型的整体结构分解示意图。
图4是本实用新型的楼板与柱连接方式示意图。
图5是本实用新型的单孔柱与楼板连接方式分解图。
图6是本实用新型的双孔柱与楼板连接方式分解图。
图7是本实用新型的三孔柱与楼板连接方式分解图。
图8是本实用新型的四孔柱与楼板连接方式分解图。
图9是本实用新型的榫头分解图。
图中：1、单孔柱，101、小方形柱，102、单孔柱端板，2、双孔柱，201、矩形柱，202、双
孔柱端板，3、三孔柱，301、L形柱，302、三孔柱端板，4、四孔柱，401、大方形柱，402、四孔柱端
板，5、榫头，501、方头，502、连接板，503、加劲板，504、吊装件，6、轻钢桁架梁，601、弦杆，
602、斜腹杆，7、楼板模块，8、楼板与柱的连接方式，9、拉铆钉。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
一种装配式冷弯薄壁型钢板柱结构榫卯插接体系，该体系包括单孔柱(1)、双孔柱
(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)、榫头(5)、轻钢桁架梁(6)、楼板模块(7)及楼板与柱的连接方式
(8)。
参照图2所示，楼板模块(7)为按建筑模数在工厂预制的楼板，楼板模块(7)包括榫
头(5)、轻钢桁架梁(6)；轻钢桁架梁(6)由弦杆(601)与斜腹杆(602)通过自攻螺钉连接，弦
杆(601)为带凹槽及外卷边的U型截面形式，斜腹杆(602)为C型钢；四跟相互垂直的轻钢桁
架梁(6)的上、下弦杆(601)与榫头(5)的连接板(502)通过自攻螺钉连接组成如图2所示的
楼板模块(7)。
参照图3、5所示，所述的单孔柱(1)为工厂预制的方形轻钢空心柱，单孔柱(1)包括
小方形柱(101)、单孔柱端板(102)；小方形柱(101)通过壁厚为2mm-5mm的钢板在冷弯机上
冷弯成方形形状，然后在接口处通过高频焊接形成封闭方形管，最后在上、下两端处的四面
按规定钻出预留孔；单孔柱端板(102)由四周的肋板与底钢板组成，肋板与底钢板通过满焊
连接，用来承受上部榫头(5)的竖向压力；小方形柱(101)与单孔柱端板(102)通过开口焊接
组成单孔柱(1)。
参照图3、6所示，所述的双孔柱(2)为工厂预制的矩形轻钢空心柱，双孔柱(2)包括
矩形柱(201)、双孔柱端板(202)；矩形柱(201)为通过壁厚为2mm-5mm的钢板在冷弯机上冷
弯成矩形形状，然后在接口处通过高频焊接形成封闭矩形管，在上、下两端处的四面按规定
钻出预留孔，并沿图6中位置开200mm-300mm长的焊接缝；双孔柱端板(202)由四周的肋板、
底钢板、一字形分隔板组成，肋板、底钢板、一字形分隔板通过满焊相互连接；一字形分隔板
将矩形柱(201)分隔成相同的两个小方形腔，矩形柱(201)与双孔柱端板(202)通过满焊及
沿开缝处焊接组成双孔柱(2)。
参照图3、7所示，所述的三孔柱(3)为工厂预制的L形轻钢空心柱，三孔柱(3)包括L
形柱(301)、三孔柱端板(302)；形柱(301)为通过壁厚为2-5mm的钢板在冷弯机上冷弯成L形
管状，然后在接口处通过高频焊接形成封闭L形管，在上、下两端处的六面按规定钻出预留
孔，并沿图7中位置开200mm-300mm长的焊接缝；三孔柱端板(302)由四周的肋板、底钢板、L
形分隔板组成，肋板、底钢板、L形分隔板通过满焊相互连接；L形分隔板将L形柱(301)分隔
成相同的三个小方形腔，L形柱(301)与三孔柱端板(302)通过满焊及沿开缝处焊接组成三
孔柱(3)。
参照图3、8所示，所述的四孔柱(4)为工厂预制的方形轻钢空心柱，四孔柱(3)包括
大方形柱(401)、四孔柱端板(402)；大方形柱(401)为通过壁厚为2mm-5mm的钢板在冷弯机
上冷弯成方形管状，然后在接口处通过高频焊接形成封闭方形管，在上、下两端处的四面按
规定钻出预留孔，并沿图8中位置开200-300mm长的焊接缝；四孔柱端板(402)由四周的肋
板、底钢板、十字形分隔板组成，肋板、底钢板、十字形分隔板通过满焊相互连接，用来承受
上部榫头(5)的竖向压力；十字形分隔板将大方形柱(401)分隔成相同的四个小方形腔，大
方形柱(401)与四孔柱端板(402)通过满焊及沿开缝处焊接组成四孔柱(4)。
参照图9所示，所述的榫头(5)为工厂预制的连接组建，榫头(5)包括方头(501)、连
接板(502)、加劲板(503)、吊装件(504)；方头(501)用其外径比单孔柱(1)的内径小1.0mm-
2.0mm的方钢管通过两端缩口形成榫尖而成，壁厚为3mm-6mm，端部四面预留空；连接板
(502)与方头(501)通过双面焊接，加劲板(503)与方头(501)、连接板(502)通过三面焊接，
吊装件(504)与方头(501)通过双面焊接。
参照图3所示，所述的楼板与柱的连接方式(8)为榫头(5)下端的方头(501)插入下
层柱上端的小方形腔中，榫头(5)上端的方头(501)插入上层柱下端的小方形腔中，并在方
头(501)与柱上、下两端相应的预留孔处用拉铆钉(9)连接。
一种装配式冷弯薄壁型钢板柱结构榫卯插接体系的施工方法，包括如下步骤，
S1按照施工设计图纸进行独立基础施工，在独立基础上预埋好可调标高及平动自
由度的短柱，短柱的形状分别与单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)相同，调整所
有短柱的顶端标高至设计标高；
S2按设计施工图纸中的顺序，吊装底层楼板模块(7)作为底板，吊装时，由于存在
施工误差，须调整独立基础上短柱的水平位移，使得所有短柱间的中心距与设计尺寸一致，
吊装过程中将楼板模块(7)下侧的四个榫头(5)中心与短柱中心对准，利用重力将榫头(5)
插入在短柱中，并用拉铆钉(9)在相应的预留孔中连接。
S3将第一层的单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)按设计编号套入底层
楼板模块(7)上侧的榫头中，用拉铆钉(9)在相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接
方式(8)，完成一层柱的装配。
S4将配套的连接件沿墙体中线分别固定在楼板模块(7)中轻钢桁架梁(6)的上、下
弦杆(601)外侧面及单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)的侧边，将预制好四周带
凹槽的隔墙板按顺序依次吊装就位并使水平侧边及下侧边凹槽卡入轻钢桁架梁(6)的连接
件中，完成首层隔墙的装配；
S5将楼板模块(7)连同下弦杆(601)的连接件吊装就位，利用重力将楼板模块(7)
下侧的四个榫头(5)插入单孔柱(1)、双孔柱(2)、三孔柱(3)、四孔柱(4)中，用拉铆钉(9)在
相应的预留孔中连接固定形成楼板与柱的连接方式(8)，同时，下弦杆(601)的连接件卡入
预制好的隔墙板的上侧凹槽中，完成二层楼板模块(7)的装配。
S6依次重复S3、S4、S5的工序，可完成多层建筑主体结构的装配；
S7安装女儿墙，然后进行屋面找坡、防水及屋面瓦铺装即可完成整体建筑的装配。