CN100419281C - 钢梁连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于连接结构件的连接装置。该连接装置能够在无需机械加工的情况下吸收被连接结构件的厚度的差异。能够在保证被连接结构件之间的牢固连接的同时，适应被连接结构件在建造过程中产生的深度和垂直偏差的变化。该连接装置造价低，包括带有连接槽(210)的连接壳(200)，连接槽(210)内设置有被连接的结构件(100)；设置在该连接槽(210)内的填充物(300)，该填充物(300)与该连接槽(210)的内表面(212)接触；以及在所述连接槽(210)内的填充物(300)与结构件(100)之间插入的一体或分开式的楔形物(400)。

Description

钢梁连接装置
技术领域
本发明涉及用于连接结构件的连接装置。该连接装置能够吸收被连接的结构件的厚度差异，而无需机械处理。还能够吸收在保证被连接结构件之间的牢固连接的同时，被连接结构件在建造过程中产生的深度和直线偏差的变化。该连接装置造价低，其包括带有连接槽的连接壳，连接槽内设置有被连接的结构件；设置在该连接槽内的填充物；以及设置在填充物与结构件之间的楔形物。
背景技术
螺栓连接被广泛应用于民用和建筑领域的结构连接，例如，柱拼接、梁柱连接、梁拼接以及支柱连接。螺栓连接需要在被连接的结构件上钻取大量的穿孔，且被连接的结构件的一侧或两侧设置有拼接板或支架，以利用螺栓和螺母将结构件连接。
然而，螺栓连接需要的大量的穿孔将导致截面减少、应力集中、能量吸收能力减弱以及增加在危险工作环境下装配的时间等问题。另外，由于螺栓的直径通常小于穿孔的直径，被连接的结构件之间的滑动可能会产生受拉或压缩的应力。为防止滑动和应力集中的产生，摩阻式的连接已被应用，其中，高夹紧力导致在连接表面产生摩擦力，以抵消外加的力。然而，螺栓连接存在的问题并不能完全解决。
为了解决螺栓连接存在的问题，本发明的发明人公开了一种连接技术(PCT/KR01/00572)，如图1所示，该连接技术中的连接装置包括一个带有连接槽的连接壳20，被连接的结构件10置于连接壳20内，以及插入到结构件与连接壳之间的空隙内的楔形物30。该楔形物30与结构件10接触的表面的摩擦系数大于与连接壳20接触的表面的摩擦系数。当外力作用在结构件10上时，由于楔形物斜面与连接壳20之间的摩擦系数与楔形物底面与结构件10之间的摩擦系数的不同，导致随着外力的增大，楔形物30对结构件10产生的垂直作用力也增大。结构件10由于楔形物30在连接壳20和结构件10之间的楔作用，而无法从连接壳20中脱离，直到连接壳失效为止。
PCT/KR01/00572中的连接装置因为不需要在被连接的结构件上钻螺栓孔，所以没有由螺栓孔所导致的诸如截面减少、应力集中、能量吸收能力减弱的问题。该连接装置的制作成本也可比需要螺栓、钻孔以及诸如拼接板或支架的螺栓连接要低。另外，该连接装置比需要大量螺栓的螺栓连接更容易安装，能够缩短建筑时间，降低劳动成本，以及减少由于高空作业导致的事故。然而，该连接装置还有如下一些问题：
首先，为了与楔形物和被连接的结构件的尺寸精密的匹配，需要花费大量的人力和物力在对连接壳上的连接槽的机械加工上。另外，由于将楔形物插入精密制作的连接壳和结构件之间比较困难，安装时间可能会增加。
其次，由于宽翼缘梁在生产过程中允许尺寸公差，该连接装置就必须能够吸收梁缘厚度的变化，以便方便和安全地安装。然而，却存在一个不可避免的问题是，仅仅利用连接壳的连接槽和楔形物无法吸收该变化。
第三，在连接处存在厚度和/或直线偏差的差异的情况下，该连接装置的应用就存在局限性。
发明内容
本发明就是用来为解决上述连接装置存在的技术问题的。本发明目的是提供一种改进的连接装置，用于实现结构钢之间的连接，该连接装置造价低，并能够在保证被连接的结构件之间牢固连接的同时，适应被连接的结构件在建造过程中产生的厚度上的差异、深度上的变化以及直线偏差，而无需经过机械加工。为了实现上述目的，本发明提供了一种连接装置，包括带有连接槽的连接壳，连接槽内设置有被连接的结构件；设置在该连接槽内的一对填充物，该填充物与该连接槽的内表面接触；以及在所述填充物与结构件之间设置的楔形物。
在本发明的连接装置中，连接壳的连接槽形成一圆孔，该圆孔的直径大于供结构件插入的缝隙的宽度，使得其相对现有的连接装置的连接槽的两斜面必须通过精密的机械加工而容易制作。该填充物设置在连接槽内，具有与连接壳接触的外表面和与楔形物接触的内表面。该内表面具有呈向外锥形的斜面一和斜面二。该楔形物具有外表面和内表面，外表面具有与所述填充物的斜面一和斜面二对应的斜面一和斜面二，内表面与结构件接触。
在本发明的另一实施例中，楔形物沿斜面一和斜面二的交界线分成两个部分，并在分开的楔形物之间设置有弹簧以将楔形物分离。
在本发明的再一实施例中，楔形物沿结构件长度方向被分成两个部分，该方向与楔形物的长度方向垂直，该分开的楔形物的外表面形成向外的锥形，该填充物的内表面形成与楔形物的外表面对应的向内的锥形。分开的楔形物之间设有将其分离的间距调节器。在连接装置安装好以后，通过调节间距调节器推动分开的楔形物向外扩展，能够保证更好的楔作用。
在本发明的又一实施例中，为保证楔形物与结构件之间的紧密接触，这种紧密接触可以增强连接装置的安全性，在结构件的表面连接有柱头螺栓，楔形物的内表面形成有与所述柱头螺栓相应的穿孔。
附图说明
图1示出了本发明的发明人的先前发明中的连接装置及其工作原理。
图2示出了本发明的连接装置的分解图。
图3示出了使用本发明的连接装置的宽翼缘梁及其细节。
图4示出了本发明的连接装置的连接壳的横截面。
图5示出了本发明的连接装置的填充物。
图6示出了本发明的连接装置的楔形物。
图7示出了本发明另一实施例的连接装置的横截面。
图8示出了利用图7的连接装置连接的结构件的活动性。
图9示出了本发明再一实施例的处于分解状态下的连接装置。
图10示出了图9中的连接装置的组合状态。
图11示出了本发明又一实施例中处于分解状态下的连接装置。
图12示出了图11中的连接装置的组合状态。
图13示出了图11中的连接装置的楔形物。
图14示出了图11中的连接装置的填充物。
图15示出了连接不同深度结构件的连接装置。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明，该实施例可以在本发明的范围内做修改和改进。
图2示出了本发明中连接装置的分解状态，图3示出了本发明应用于钢结构宽翼缘梁接头中的连接装置。
如图2及图3所示，本发明中的连接装置包括具有连接槽210的连接壳200，其内设置有被连接的结构件100；设置在连接槽210内的一对填充物300，与槽210的内表面212接触；以及设置在槽210内的填充物300和被连接的结构件之间的楔形物400。
在本发明中，所述结构件100包括作为钢结构建筑的梁或柱等各种各样的钢结构件，桥梁结构中的钢结构件，有色金属，不限于材料、尺寸、或形状的玻璃钢。虽然所述结构能够通过拼接、相交连接等方式，下面将仅对拼接进行说明。
如图4所示，本发明中的连接装置的连接壳200具有至少一个连接槽210，该连接槽210形成一个圆孔，该圆孔的直径D大于用来插入被连接的结构件的缝隙214的宽度d。
连接壳200的宽度可以制作成与被连接的结构件的宽度匹配，例如，宽翼缘梁的翼缘宽。连接槽210具有圆孔和缝隙214，圆孔的两端与为开放的，以供填充物和楔形物插入，缝隙214可供被连接的结构件插入。
如图4所示，当结构件采用拼接的方式连接的时候，连接壳200的连接槽210可设置为对称式结构。当结构件垂直相连的时候，连接槽210相应的设置为直角式结构。连接槽210的数量和位置可以根据结构件的连接类型作相应的变化。连接壳200的形状也不局限于图4所示的圆形，根据需要也可以是矩形、多边形、或椭圆形。
图5示出了本发明中连接装置的组件之一填充物300，具有促使结构件100与楔形物400紧密接触的功能。该填充物具有一个外表面310以及内表面320，外表面310具有与连接壳200的连接槽210的圆孔的内表面相同的回转半径，内表面320与楔形物400接触。该填充物的内表面320具有斜面一322和斜面二324，斜面一322和斜面二324形成锥形结构，以防止楔形物400从连接壳中脱离。
所述填充物300可以制作成不同尺寸，以吸收结构件在厚度上的变化，与楔形物接触的内表面320被机械加工，以降低摩擦系数。
另外，填充物300可以制作成比楔形物400长，以通过调整插入长度来吸收尺寸偏差。填充物300的内表面320的宽度和厚度可以制作成一端较小的形状，以便于插入。
图6示出了本发明中连接装置的楔形物400。该楔形物具有外表面410和内表面420，外表面410具有与内表面320的斜面一322和斜面二324对应的斜面一412和斜面二414，内表面420与结构件100接触。
楔形物400的外表面410被机械加工，以降低摩擦系数。与结构件100接触的内表面420被加工成粗糙或带有锯齿状突起(图未示)。
图7示出了本发明另一实施例中的连接装置的横截面，图8示出了利用图7中连接装置连接的结构件的活动性。
在本实施例中，设置于连接壳200的连接槽210内的结构件100表面连接有柱头螺栓110，并且在楔形物400与该结构件接触的内表面设有与柱头螺栓110对应的穿孔422。其它结构与第一实施例相同。
在本实施例中，当结构件100和楔形物400之间由于接触不充分产生的滑移时，在接触面的初始摩擦力之外，还通过在柱头螺栓110和穿孔422之间形成定位连接，能够提高可靠性。
结构件100可在连接槽210的一定范围内移动，并可绕连接槽210圆孔中心任意转动，如图8所示，提供了带有一定活动性的连接装置，以吸收由于建筑误差导致的结构件100的直线偏差。
图9示出了本发明中连接装置再一个实施例的分解状态，图10示出了图9中连接装置的组合状态。
在本实施例中，连接壳200和填充物300与第一和第二实施例相同。其区别在于结构件100任意一侧的楔形物400被分成两半，即本实施例中的楔形物400沿斜面一412和斜面二414的交界线切成两个部分400a，400b，这个交界线为结构件的横切方向。分开的楔形物400a，400b之间设置有弹簧400c，以将楔形物400a，400b在连接壳200的连接槽210向两边扩展，使楔形物400a，400b与结构件紧密接触。
图11示出了本发明又一实施例中的连接装置的分解状态，图12示出了图11中连接装置组合状态。图13和图14分别示出了图11中的楔形物和填充物。
在本实施例中，连接壳200与第一至第三实施例的连接壳相同，而楔形物400和填充物300具有不同的形状。与第三实施例不同的是，楔形物400在结构件的方向(楔形物的横切方向)被分成两部分。如图13所示，分开的楔形物400d，400e向外形成锥形，填充物300的内表面320向内形成锥形，以与楔形物400的外表面对应，如图14所示。分开的楔形物400d，400e之间设有螺纹式间距调节器400f，通过调节间距调节器400f分开或拉拢分开的楔形物400d，400e，使得楔形物400与结构件100紧密接触或分开。
图15示出了本发明中连接不同深度的结构件的连接装置。本发明中的连接装置通过调节填充物300插入程度或选择适当的尺寸，来吸收被连接的结构件100厚度上差异、深度上不同以及垂直偏差，使在建筑场地方便地安装成为可能。
工业应用性
本发明中的连接装置可以通过楔作用连接结构件，这种楔作用是在楔形物和结构件被设置在该连接壳的连接槽后，通过插入填充物或伸展楔形物，使楔形物和结构件紧密接触所产生的。本发明中的该连接装置通过吸收被连接的结构件厚度上差异以及深度上不同，使在建筑场地方便地安装成为可能。填充物的插入使楔形物与结构件紧密接触，使楔作用变得可靠。如果在结构件上连接柱头螺栓，该柱头螺栓可以在楔形物与结构件不是紧密接触的情况下保证可靠的楔作用。分体式楔形物可以容易地吸收结构件厚度上的差异，并通过弹簧的推力或间隔调节装置保证可靠的楔作用，与传统螺栓连接和先前发明中的连接装置相比，能大幅度减少建筑时间和劳动成本。

Claims (8)

1. 一种连接装置，用来连接结构件(100)，包括带有连接槽(210)的连接壳(200)，所述连接槽(210)具有一圆孔，圆孔的直径(D)大于供所述结构件插入的缝隙(214)的宽度(d)；
设置在该连接壳(200)的连接槽(210)内的一对填充物(300)，该填充物(300)的与该连接槽(210)的内表面(212)接触的外表面(310)具有与该内表面(212)相同的半径；
以及在所述连接槽(210)内的填充物(300)与结构件(100)之间的空隙内插入的楔形物(400)，该楔形物(400)分别与设在该连接壳(200)的连接槽(210)内的一对填充物(300)和结构件(100)相接合。
2. 根据权利要求1所述的连接装置，其中，所述填充物具有与该连接槽(210)的内表面(212)接触的外表面(310)，以及与楔形物(400)接触的内表面(320)；该填充物(300)的内表面(320)具有呈锥形的斜面一(322)和斜面二(324)。
3. 根据权利要求2所述的连接装置，其中，所述楔形物(400)具有与所述填充物的斜面一(322)和斜面二(324)对应的斜面一(412)和斜面二(414)的外表面(410)，以及与结构件(100)接触的内表面(420)。
4. 根据权利要求3所述的连接装置，其中，所述楔形物(400)沿该楔形物的斜面一(412)和斜面二(414)的交界线分成两个部分(400a，400b)，该交界线为结构件(100)的横切方向。
5. 根据权利要求4所述的连接装置，其中，所述楔形物(400a，400b)之间设置有弹簧(400c)，以将楔形物(400a，400b)分离。
6. 根据权利要求3所述的连接装置，其中，所述楔形物(400)沿结构件(100)长度方向分成两个部分(400d，400e)，该方向为楔形物的横切方向；该分开的楔形物的外表面(410)形成向外的锥形，并且该填充物(300)的内表面形成与楔形物(400)的外表面(410)对应的向内的锥形。
7. 根据权利要求6所述的连接装置，其中，分开的楔形物(400d，400e)之间设有螺纹型间距调节器(400f)。
8. 根据权利要求3所述的连接装置，其中，所述结构件(100)的表面连接有柱头螺栓(110)，所述楔形物(400)的内表面(420)形成有与所述柱头螺栓(110)相应的穿孔(422)。
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