CN107338867A - 一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点，包括通过连接装置相连的上部钢结构模块和下部钢结构模块，连接装置包括插杆、锥形卡笋、套筒、复位弹簧、安全弹簧、限位块、内定位筒、外定位筒、定位板、定位螺杆、解锁杆、解锁板和解锁千斤顶。连接装置自锁连接前，所述限位块位于所述锥形卡笋内，锥形卡笋受到限位块的限制无法合拢；连接装置自锁连接过程中，插杆插入预定位置处时将所述限位块推开，锥形卡笋合拢实现自锁连接；所述解锁杆穿过定位板上的孔与套筒固定；解锁板与解锁杆的末端固定；解锁千斤顶与定位板固定，可通过解锁千斤顶推动解锁板，以使解锁杆带动套筒运动，实现在不破坏构件的情况下通过连接装置实现自解锁。
Description
技术领域
本发明属于建设工程技术领域，具体涉及一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点。
背景技术
在模块化钢结构中，上部钢结构模块与下部钢结构模块之间的连接一般采用螺栓连接节点或焊接连接节点，现有的节点形式在连接过程中需要一定的操作的空间和较长的连接时间。但对于某些部位或某些区域，却需要在缺乏操作空间和时间的情况下进行连接。例如对于中柱节点位置布置有多个梁柱和多面墙体、楼板等构件，若采用现有的节点形式，则缺乏操作空间，无法在不破坏这些周围构件的情况下实现连接；模块化结构对于连接时间的长短较为敏感，而现有的连接形式都难以在短时间内完成连接过程；现有的连接形式在连接后难以在不破坏构件的情况下拆除。因此，采用一种不需要操作空间和较短的连接时间的节点形式，是解决模块化钢结构中节点连接问题的关键。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点，只需将采用有这种节点的上下钢结构模块在对应位置处插入贴近即可实现可靠连接，不需要额外的连接操作；连接完成后，可以在不破坏构件的情况下通过连接装置实现自解锁。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点，包括通过连接装置相连的上部钢结构模块和下部钢结构模块，所述连接装置包括插杆、锥形卡笋、套筒、复位弹簧、安全弹簧、限位块、内定位筒、外定位筒、定位板、定位螺杆、解锁杆、解锁板和解锁千斤顶，所述插杆与所述下部钢结构模块固定，插杆的侧面设有第一环形齿，所述锥形卡笋的形状为分瓣式的锥台形，锥形卡笋的內孔壁上设有与所述第一环形齿相配合的第二环形齿，所述限位块设置于锥形卡笋内，所述套筒的内壁与所述锥形卡笋的外壁相配合，套筒的外壁设有用于与所述复位弹簧相连的凸边，所述定位板通过定位螺杆与所述上部钢结构模块固定，用于为所述复位弹簧和安全弹簧提供支撑面；所述内定位筒固定于所述定位板上，外定位筒套接于内定位筒的外侧，所述安全弹簧设置于内定位筒和外定位筒之间；
所述连接装置自锁连接前，所述限位块位于所述锥形卡笋内，锥形卡笋受到限位块的限制无法合拢；连接装置自锁连接过程中，插杆插入预定位置处时将所述限位块推开，锥形卡笋合拢实现自锁连接；所述解锁杆穿过定位板上的孔与套筒固定；解锁板与解锁杆的末端固定；解锁千斤顶与定位板固定，可通过解锁千斤顶推动解锁板，以使解锁杆带动套筒运动，实现解锁。
进一步的，所述锥形卡笋和套筒的接触面为圆锥面，所述圆锥面与圆锥轴线之间的夹角小于锥形卡笋与套筒之间的摩擦角。
进一步的，所述插杆与所述下部钢结构模块的顶板相连，所述连接装置除插杆外的所有零件均布置在上部钢结构模块的内部，
进一步的，所述下部钢结构模块的顶板与上部钢结构模块的底板在连接位置处相对应地设置有连接孔。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.本发明节点当插杆插入锥形卡笋内的预先设定的位置处时，即可实现上下钢结构模块之间的连接，不需要额外的操作过程。
2.套筒与锥形卡笋的接触面为圆锥面，圆锥面与圆锥轴线之间的角度小于锥形卡笋与套筒之间的摩擦角，通过摩擦自锁的原理，使合拢后的锥形卡笋无法再次张开，从而实现可靠地抗拔连接。
3.连接过程前，安全弹簧处于压缩或拉伸状态，对限位块施加一定的力使限位块保持在预先设定的位置处，避免限位块受到震动或其他因素影响而离开预先设定的位置处，从而避免锥形卡笋收到影响而错误合拢。
4.具有自解锁能力，可以在不破坏构件的情况下通过连接装置实现自解锁；整体具有结构简单紧凑，施工方便，工作可靠等特点。
附图说明
图1为本发明的不完全分解状态立体结构示意图；
图2为本发明的连接装置在仰视视角的分解状态立体结构示意图；
图3为本发明的连接装置在俯视视角的分解状态立体结构示意图；
图4为本发明的连接装置在连接前的剖面结构示意图；
图5为本发明的连接装置在连接过程中的剖面结构示意图；
图6为本发明的连接装置在连接之后的剖面结构示意图；
图7为本发明的连接装置在解锁过程中的剖面结构示意图；
图中：1-上部钢结构模块，2-连接装置，3-下部钢结构模块，4-解锁板，5-解锁杆，6-解锁千斤顶，7-内定位筒，8-安全弹簧，9-外定位筒，10-限位块，11-上部钢结构模块底板，12-下部钢结构模块顶板，13-定位板，14-定位螺杆，15-复位弹簧，16-套筒，17-锥形卡笋，18-插杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1，一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点，包括上部钢结构模块1、下部钢结构模块3和连接装置2。
如图2和图3，连接装置2包括插杆18、锥形卡笋17、套筒16、复位弹簧15、安全弹簧8、限位块10、内定位筒7、外定位筒9、定位板13、定位螺杆4、解锁杆5、解锁板4和解锁千斤顶6。用于上部钢结构模块底板11和下部钢结构模块顶板12之间的自锁连接，插杆18通过螺纹或其他方式固定在下部钢结构模块顶板12上，插杆18的侧面设置有第一环形齿。锥形卡笋17的形状为分瓣式的锥台形，锥形卡笋17的内孔壁上设置有第二环形齿，第二环形齿的形状可以和插杆18侧面上的第一环形齿相互配合，外壁为圆锥面。套筒16为整体的圆环形，其内孔壁为圆锥面，其角度与锥形卡笋17的外壁相同，因此可以互相配合。套筒16与锥形卡笋17的接触面为圆锥面，圆锥面与圆锥轴线方向之间的角度小于锥形卡笋与套筒的摩擦角，应用了摩擦自锁的原理实现连接。复位弹簧15处于压缩状态，对套筒16施加了一定的挤压力使套筒16内壁与锥形卡笋17外壁互相贴紧。连接过程前，安全弹簧8处于压缩或拉伸状态，对限位块10施加一定的力使限位块保持在预先设定的位置处，避免限位块10受到震动或其他因素影响而离开预先设定的位置处，从而避免锥形卡笋17收到影响而错误合拢。定位板13通过定位螺杆14固定在距离上部钢结构模块顶板11的一定位置处，可以为复位弹簧15、安全弹簧8和解锁千斤顶6提供支撑面。内定位筒7通过焊接或其他方式连接在定位板13上，外定位筒9套在内定位筒7外侧，安全弹簧8设置在内定位筒7与外定位筒9之间。解锁杆5穿过定位板13上的孔，解锁杆5与套筒16固定；解锁板4与解锁杆5的末端固定；解锁千斤顶6与定位板13固定，且能推动解锁板4通过解锁杆5带动套筒16运动。
本发明的节点的连接和解锁过程如下：
在连接过程前，见图4，处于压缩状态的复位弹簧15对套筒16施加压力，套筒16通过其内壁的圆锥面挤压锥形卡笋17，使锥形卡笋17有合拢的趋势；锥形卡笋17受到限位块10的限制无法合拢；此时锥形卡笋17处于张开状态，内孔的空间能够允许插杆18插入；
在连接过程中，见图5，插杆18插入锥形卡笋17内孔中，在接近预定位置时，插杆18与限位块10发生接触并推动限位块10；在限位块10被插杆18推出锥形卡笋17的内孔范围后，处于压缩状态的复位弹簧15推动套筒16沿着锥形面运动，套筒16挤压锥形卡笋17合拢；在锥形卡笋17合拢后，锥形卡笋17内孔壁的第二环形齿与插杆18侧面的第一环形齿发生接触并咬合，实现连接过程；本发明所公开的节点在连接过程中仅需将插杆18插入锥形卡笋17内孔中，不需要额外的操作过程。
在连接过程完成后，见图6，当被连接的两个钢构件产生分离的趋势时，插杆18上是拉力通过第一环形齿和第二环形齿传递给锥形卡笋17，使锥形卡笋17产生分离的趋势，但由于锥形卡笋17与套筒16之间的接触面为圆锥面，此圆锥面与圆锥轴线方向之间的角度小于锥形卡笋17与套筒16之间的摩擦角，在分离作用下处于摩擦自锁状态，因此套筒16与锥形卡笋17之间不会发生相对运动，套筒16阻碍了锥形卡笋17的分离趋势，防止了钢构件之间的分离。
在连接过程完成后需要解锁时，见图7，解锁千斤顶6推动解锁板5通过解锁杆4带动套筒16向上运动，套筒16的内孔壁与锥形卡笋17的外孔壁分离，锥形卡笋17不再受到套筒16的约束而发生分离，锥形卡笋17的内孔壁上的第二环形齿与插杆18外壁的第一环形齿发生分离，从而实现解锁。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点，其特征在于，包括通过连接装置相连的上部钢结构模块和下部钢结构模块，所述连接装置包括插杆、锥形卡笋、套筒、复位弹簧、安全弹簧、限位块、内定位筒、外定位筒、定位板、定位螺杆、解锁杆、解锁板和解锁千斤顶，所述插杆与所述下部钢结构模块固定，插杆的侧面设有第一环形齿，所述锥形卡笋的形状为分瓣式的锥台形，锥形卡笋的內孔壁上设有与所述第一环形齿相配合的第二环形齿，所述限位块设置于锥形卡笋内，所述套筒的内壁与所述锥形卡笋的外壁相配合，套筒的外壁设有用于与所述复位弹簧相连的凸边，所述定位板通过定位螺杆与所述上部钢结构模块固定，用于为所述复位弹簧和安全弹簧提供支撑面；所述内定位筒固定于所述定位板上，外定位筒套接于内定位筒的外侧，所述安全弹簧设置于内定位筒和外定位筒之间；
所述连接装置自锁连接前，所述限位块位于所述锥形卡笋内，锥形卡笋受到限位块的限制无法合拢；
连接装置自锁连接过程中，插杆插入预定位置处时将所述限位块推开，锥形卡笋合拢实现自锁连接；
所述解锁杆穿过定位板上的孔与套筒固定；解锁板与解锁杆的末端固定；解锁千斤顶与定位板固定，可通过解锁千斤顶推动解锁板，以使解锁杆带动套筒运动，实现解锁。
2.根据权利要求1所述一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点，其特征在于，所述锥形卡笋和套筒的接触面为圆锥面，所述圆锥面与圆锥轴线之间的夹角小于锥形卡笋与套筒之间的摩擦角。
3.根据权利要求1所述一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点，其特征在于，所述插杆与所述下部钢结构模块的顶板相连，所述连接装置除插杆外的所有零件均布置在上部钢结构模块的内部。
4.根据权利要求1所述一种可解锁的模块化钢结构插入自锁式节点，其特征在于，所述下部钢结构模块的顶板与上部钢结构模块的底板在连接位置处相对应地设置有连接孔。
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