CN102221125B - 一种嵌套式复合型材的连接结构 - Google Patents

Abstract

一种嵌套式复合型材的连接结构，包括由长条形构件交错嵌套而成为一薄壁柱体的立柱和横梁，其特征在于：立柱和横梁之间通过连接接头垂直相连，连接接头包括底板和凸台，凸台沿垂直于底板的方向开设有孔腔，凸台和横梁插配连接，底板和立柱的侧壁之间通过紧固件连接，立柱的外侧壁沿长度方向成型有凸筋，底板的底部设置有能和凸筋相适配的导向槽，立柱外侧壁还设置有与底板的下边沿相抵的凸起。与现有技术相比，本发明通过可拆卸式的连接接头进行垂直相连，连接接头的底板和立柱之间用异形螺栓相连，不仅实现可拆式连接，还能保证复合结构的立柱双侧侧壁之间紧密贴合，实现该立柱双侧侧壁之间的无缝连接，显著提高立柱的强度和刚性。

Description

一种嵌套式复合型材的连接结构

技术领域

本发明涉及一种连接结构，特别是一种采用嵌套式复合型材的横梁和立柱之间的垂直连接结构。

背景技术

现有技术中，车库底架、展示柜架或陈列架等框架结构装置中所用到立柱或横梁多采用浇铸方式成型，而这种立柱和横梁之间的垂直连接多为直接焊接固定，或者先在立柱(横梁)上焊接一个连接板，然后再将横梁(立柱)固定到连接板上。但是，采用焊接方式现场安装时工作量大，操作不方便，立柱或横梁容易受热变形，而在梁柱上预先焊接连接板的方式，因为连接板外凸的原因，使得梁柱并非一个等截面型材，造成包装和运输的麻烦，也容易在运输途中损坏连接板而造成无法现场安装使用；特别地，对于普通合抱梁来说，由于这种合抱梁是将薄钢板辊压成C形断面，然后相同断面的梁旋转180度后合抱复合而成，所形成的合抱梁成为空心的薄壁柱体，成型后在立柱或横梁端部没有连接头，若采用传统的方法将连接头焊接到立柱或横梁上，因为立柱和横梁的壁厚很薄且内部中空，很难做到连接部件和立柱双层侧壁之间的均匀焊接，不仅焊接难度大，而且在焊接过程中也容易变形，焊接后的焊缝也会影响到立柱的整体美观性。

目前，现有技术中为解决焊接带来的问题，有如专利号为ZL01247226.3的实用新型专利《柱梁连接装置》公开了这样一种柱梁的连接装置，包括位于立柱上的榫孔和横梁端部连接的榫架，立柱的横截面为中空框形，其侧面或者棱角上开有榫孔，榫架与横梁垂直，与立柱贴合，其上有榫头与榫孔配合。但是，该连接装置是通过榫头与榫孔连接方式实现的，并需要在立柱上开设榫孔，尺寸配合要求较高，而且连接后拆卸不方便。另有专利号为ZL01218054.8的实用新型专利《横梁与直柱之间的连接结构》则披露了这样一种连接结构，横梁与直柱均为中空型材，横梁及直柱外侧有凹槽，该连接结构由连接座、连接组合件构成，连接座是直角形角件，连接座角件的垂直边，用连接坚固件紧固在横梁的内壁，连接座角件的水平边有螺纹孔，连接组合件的一端有外伸螺纹部外伸螺纹部即固定在螺纹孔内，连接组合件的另一端有连接锁的锁爪，锁爪在直柱外侧的凹槽内锁定，使横梁与直柱构成直杆间连接。但是，该专利的连接结构组成部件较多，结构复杂，而且连接坚固件是固定于横梁内壁上的，装配和拆卸都较为不便，也不利于连接结构相对于立柱和横梁上的定位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够有效防止型材变形、拆装容易且结构简单、连接强度较好的嵌套式复合型材的连接结构连，该连接结构特别适用于通过冷轧方式嵌套成型的组合型材之间的垂直连接。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该嵌套式复合型材的连接结构，包括有横截面呈矩形的立柱和横梁，所述立柱和横梁分别由两个形状与尺寸相同且等断面的长条形构件相互交错嵌套而成为一薄壁柱体，其特征在于：所述的立柱和横梁之间通过连接接头垂直相连，所述连接接头包括有底板和垂直设置在该底板上的凸台，所述凸台沿垂直于所述底板的方向开设有孔腔，其中，所述凸台和所述横梁插配连接，所述底板和所述立柱的侧壁之间通过紧固件连接，所述立柱的外侧壁沿长度方向成型有凸筋，所述底板的底部设置有能和所述凸筋相适配的导向槽，同时在所述立柱的外侧壁还设置有与所述底板的下边沿相抵的凸起。

作为优选，所述底板上开设有和所述孔腔相贯通的孔，所述孔腔和所述孔在交界处形成有向所述孔腔的中心内凸的挡肩。在凸台上开设孔腔不仅可以减轻连接接头的重量，还可以使得该凸台既可以插接在直径较大的横梁之内，也可以套接在直径较小的横梁之外，扩大了适用范围。

作为进一步优选，所述的底板连接在该空腔的底部而形成该孔腔的限位挡部。由于底板直接作为孔腔的底部而封闭该孔腔，无需另外设计限位挡肩，底板本身即可以起到孔腔的轴向限位作用，结构更为简单，加工更为方便。

为了提高连接接头的强度和刚性，所述连接接头在所述凸台的外周面上还成型有加强筋。该加强筋能够有效地防止凸台在开设有孔腔的情况下，因为壁厚变薄而产生的变形。

为了实现底板和立柱的可靠、快捷的连接，并且防止嵌套式复合结构的立柱侧壁受力变形，作为优选，所述底板上开设有通孔，所述立柱在和所述底板相连的侧壁上开设有能和所述通孔相对应的第一孔，所述立柱在和所述底板相平行设置的另一侧壁上开设有和所述第一孔相对齐的第二孔，而所述的紧固件为一异形螺栓，该异形螺栓的本体横截面呈腰圆形，本体的两端具有螺杆，所述通孔、第一孔和第二孔均呈腰形且大小分别和所述异形螺栓本体的横截面相适配，该异形螺栓穿设在上述通孔、第一孔和第二孔中，且该异形螺栓的本体两端面分别和所述第一孔、第二孔的内端面90度错位相抵，露于所述立柱和连接板之外的所述异形螺栓的螺杆则和螺母螺纹连接。其中，螺杆增加了异形螺栓两端的距离，使得异形螺栓能够架设在第一孔和第二孔之间，保证安装时异形螺栓能够始终处于水平方向插入立柱之中，提高了装配效率；异形螺栓能够依次穿过通孔、第一孔和第二孔，异形螺栓的横截面采用腰圆形是为了既能便于插入立柱之内，又能实现和第一孔、第二孔的内端面进行错位相抵，以从内部起到支撑立柱内侧面的作用；当立柱和底板相连后，异形螺栓本体的内端面和立柱侧壁的内端面相抵，立柱侧壁的外端面和螺母相抵，立柱的侧壁同时受到内外挤压力的作用，使得立柱的双层侧壁能够紧密贴合，不仅增强了立柱的刚性和强度，还能够有效防止变形，同时提高了立柱和底板的连接可靠性。底板和立柱侧壁的连接方式通过异形螺栓实现，操作方便，便于拆卸，能够有效提高安装效率。

为了便于操作，所述螺杆的端头还具有沿轴向方向设置的标志槽，该标志槽的槽口方向和所述异性螺栓的本体横截面的长度方向一致。安装时，若标志槽呈垂直(水平)方向，当装入立柱中后，异形螺栓旋转90度限位，则标志槽呈水平(垂直)方向。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本申请在立柱和横梁之间通过可拆卸式的连接接头进行垂直相连，连接接头的底板和立柱之间用异形螺栓相连，不仅能够实现可拆式连接，还能够保证复合结构的立柱双侧侧壁之间紧密贴合，最终实现该复合结构的立柱双侧侧壁之间的无缝连接，显著提高立柱的强度和刚性，最大限度的减少立柱变形，从而延长立柱的使用寿命；而连接接头的凸台和横梁之间则为插接方式，凸台能够插入横梁的截面开口中固定，不仅操作方便，而且提高了横梁和立柱之间的连接精度和连接强度，能够有效防止横梁与立柱之间的变形与错位。

附图说明

图1为本发明立体车库底架的结构示意图。

图2为的梁柱连接结构示意图之一。

图3为本发明实施例的梁柱连接结构示意图之二。

图4为本发明的第一连接接头的结构示意图。

图5为图4所示第一连接接头另一方向的结构示意图。

图6为本发明第二连接接头的结构示意图。

图7为图6所示第二连接接头另一方向的结构示意图。

图8为图1所示立柱的结构示意图。

图9为本发明实施例的异形螺栓和立柱配合的平面结构示意图。

图10为图9所示的A-A向剖视图。

图11为图9所示的B-B向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～图11所示，为本实施例的立体车库底架所示意的梁柱连接结构图，该立体车库底架包括有立柱1、纵横梁3、前横梁2和后立柱6，其中，立柱1和纵横梁3以及立柱1和前横梁2之间的垂直连接方式为本实施例的发明点，本实施例的立柱1、前横梁2和纵横梁3的成型区别于传统的浇铸工艺，本实施例中的立柱1、前横梁2和纵横梁3分别采用嵌套式复合型材结构，每一种梁柱均分别通过冷轧工艺并由两个形状与尺寸相同的第一构件和第二构件相互交错合抱而成为一横截面呈矩形的中空薄壁柱体，其中，立柱1包括有相互嵌套组合的第一构件和第二构件，第一构件具有相互平行设置的第一横边151和第二横边152，第一横边151和第二横边152之间连接有第一竖边152，第二构件具有相互平行设置的第三横边161和第四横边162，第三横边161和第四横边162之间连接有第二竖边163，第一横边151和第三横边161贴合为第一侧边17，第二横边152和第四横边162贴合为第二侧边18，参见图8；

其中，立柱1和纵横梁3之间通过第一连接接头4相连，立柱1和前横梁2之间通过第二连接接头5相连，参见图2、图3，为了保证第一连接头4和第二连接头5的可靠定位和快速安装，立柱1在连接第一连接头4的外侧壁上设置有锥形第一凸筋11，该第一凸筋11两侧设置有能和第一连接接头4的底边相抵的第一凸起12，立柱1在连接第二连接头5的外侧壁上设置有第二凸筋13，该第二凸筋13两侧设置有能和第二连接接头5的底边相抵的锥形第二凸起14。

如图4、图5所示为本实施例的第一连接接头4的结构示意图，第一连接接头4包括有平面型第一底板41和垂直于该第一底板41设置的第一凸台42，第一凸台42和连接板通过铸造一体成型；第一凸台42的外轮廓与纵横梁3的型材截面相适配，纵横梁3可以套设在该第一连接接头4的第一凸台42外部；第一凸台42沿垂直于连接板的方向开设有第一孔腔421，第一底板41上同样开设有和第一孔腔421相贯通的孔411，第一底板41的底部设置有第一导向槽412，第一凸筋11和第一导向槽412相适配，在第一孔腔421和第一底板41的交界面上具有向第一孔腔421的中心内凸的挡肩422，第一底板41在第一凸台42的两侧还开设有安装用的第一通孔43；

为了提高强度，在第一凸台41的两侧还成型有截面呈三角形的加强筋44，加强筋44的一条直角边和第一凸台41外周面固定，加强筋44的另一条直角边和第一底板41固定。

如图6、图7所示为本实施例的第二连接接头5的结构示意图，第二连接连头5和第一连接接头4的基本组成结构相同，也包括有平面型的第二底板51和垂直于该第二底板51设置的第二凸台52，第二凸台52和第二底板51为一体成型；第二凸台52的外轮廓与前横梁2的型材截面相适配，前横梁2可以套设在该第二连接接头5的第二凸台52外部，第二凸台52沿垂直于第二底板51的方向开设有第二孔腔521，孔腔521的底部封闭，第二底板51直接连接在第二空腔521的底部，第二底板51的底部具有沿长度方向设置的第二导向槽511，第二底板51在第二凸台52的两侧同样开设有安装用的第二通孔512。

安装时，如图2、图3所示，纵横梁3套设在第一连接接头4的第一凸台42之外，第一连接接头4的第一底板41和立柱1的第一侧边17之间通过异形螺栓7相连，前横梁2套设在第二连接接头5的第二凸台52之外，第二连接头5的第二底板51和立柱1的第一竖边153之间也通过异形螺栓7固定相连；

上述异形螺栓采用如图9～图11所示的螺栓组件，该异形螺栓7的本体72横截面呈腰圆形，本体72的两端分别具有螺杆71，本体7加上螺杆71的长度使得异形螺栓的两端能够穿出立柱1之外，螺杆71能够和螺母8配合相连，螺杆71上还具有沿轴线方向设置而用于指示异形螺栓旋转方向的标志槽711；

其中，立柱1的第一侧边17上开设有能和第一底板41上的第一通孔43相对应的第一孔171，立柱1在和该第一侧边17平行间隔设置的第二侧边18上开设有和第一孔171相对齐的第二孔181，第一通孔43、第一孔171和第二孔181均为腰形孔且孔的大小分别和本体72的横截面相适配；

连接时，异形螺栓7通过螺杆71的引导作用水平地进入立柱1内，异形螺栓7两端的螺杆71可分别穿于相对而设的第一通孔43、第一孔171和第二孔181内，本体72正好位于立柱1的第一横边151的内侧面和第四横边162的内侧面之间，将异形螺栓旋转90度后，本体72两端的腰圆形截面分别和相对而设的第一孔171、第二孔181的内端面90度错位相抵，露于立柱1和第一连接接头4的第一底板41之外的异性螺栓7两端的螺杆71则分别和螺母8螺纹连接，当拧紧螺母8时，第一侧边17和第二侧边18分别在本体72的端部和螺母8的作用力作用下紧密贴靠在一起，在实现立柱1和第一连接接头4可靠相连的前提下，还能够将立柱1的第一横边151和第三横边161之间紧密压紧并实现无缝连接，同时将立柱1的第二横边152和第四横边162之间紧密压紧并实现无缝连接，从而最大限度提高了立柱1的强度和刚性。

同样地，立柱1的第一竖边153也开设有能和第二底板51上的第二通孔512相对应的第一孔191，立柱1在和该第一竖边153平行间隔设置的第二竖边163上开设有和第一孔191相对齐的第二孔192，第二通孔512、第一孔191和第二孔192均为腰形孔且孔的大小分别和本体72的横截面相适配；

连接时，异形螺栓7穿过第二通孔512、第一孔191和第二孔192，本体72位于立柱1的第一竖边153内侧面和第二竖边163内侧面之间，将异形螺栓旋转90度后，本体72两端的腰圆形截面分别和相对而设的第一孔191、第二孔192的内端面90度错位相抵，露于立柱1和第二连接接头4的第二底板41之外的异性螺栓7两端的螺杆71则分别和螺母8螺纹连接，当拧紧螺母8时，当拧紧螺母8时，异性螺杆的本体72实现对立柱的第一竖边153和第二竖边163内侧面的支撑，防止立柱1变形。

上述这种异形螺栓连接方式还可以在立柱1沿长度方向的任何位置上安装，只要在立柱1相对而设的一组侧边上开设相对齐的一组第一孔和第二孔，异形螺栓7穿入立柱后其两端分别设置在第一孔和第二孔内，将异形螺栓旋转90度，则异形螺栓本体72两端能够分别和第一孔、第二孔的内端面90错位相抵，保证立柱双层横边的紧密贴靠而实现无缝连接，提高立柱的整体刚性和强度，防止立柱变形。

Claims (5)

1.一种嵌套式复合型材的连接结构，包括有横截面呈矩形的立柱和横梁，所述立柱和横梁分别由两个形状与尺寸相同且等断面的长条形构件相互交错嵌套而成为一薄壁柱体，其特征在于：所述的立柱和横梁之间通过连接接头垂直相连，所述连接接头包括有底板和垂直设置在该底板上的凸台，所述凸台沿垂直于所述底板的方向开设有孔腔，其中，所述凸台和所述横梁插配连接，所述底板和所述立柱的侧壁之间通过紧固件连接，所述立柱的外侧壁沿长度方向成型有凸筋，所述底板的底部设置有能和所述凸筋相适配的导向槽，同时在所述立柱的外侧壁还设置有与所述底板的下边沿相抵的凸起； 

所述底板上开设有通孔，所述立柱在和所述底板相连的侧壁上开设有能和所述通孔相对应的第一孔，所述立柱在和所述底板相平行设置的另一侧壁上开设有和所述第一孔相对齐的第二孔，而所述的紧固件为一异形螺栓，该异形螺栓的本体横截面呈腰圆形，本体的两端具有螺杆，所述通孔、第一孔和第二孔均呈腰形且大小分别和所述异形螺栓本体的横截面相适配，该异形螺栓穿设在上述通孔、第一孔和第二孔中，且该异形螺栓的本体两端面分别和所述第一孔、第二孔的内端面90度错位相抵，露于所述立柱和连接板之外的所述异形螺栓的螺杆则和螺母螺纹连接。 

2.根据权利要求1所述的嵌套式复合型材的连接结构，其特征在于：所述底板上开设有和所述孔腔相贯通的孔，所述孔腔和所述孔在交界处形成有向所述孔腔的中心内凸的挡肩。 

3.根据权利要求1所述的嵌套式复合型材的连接结构，其特征在于：所述的底板连接在该孔腔的底部而形成该孔腔的限位挡部。 

4.根据权利要求1所述的嵌套式复合型材的连接结构的连接结构，其特征在于：所述连接接头在所述凸台的外周面上还成型有加强筋。 

5.根据权利要求1所述的嵌套式复合型材的连接结构，其特征在于：所述螺杆的端头还具有沿轴向方向设置的标志槽，该标志槽的槽口方向和所述异形螺栓的本体横截面的长度方向一致。