CN108999296A - 一种适用于杆件间相互搭接的装配式节点 - Google Patents

一种适用于杆件间相互搭接的装配式节点 Download PDF

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孙荣来
张文博
刘春梅
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    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
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Abstract

本发明公开了一种适用于杆件间相互搭接的装配式节点，包括两个固定结构。每个固定结构分别包括一个连接盘，在连接盘顶面中间焊有一个矩形连接座，在连接座顶面上通过转动轴连接有一个扣件，扣件与连接座形成一个圆形空腔。扣件外壁上设置两个上部垫块，连接座外壁上设置两个下部垫块，垫块间上下对应并开有螺栓孔，通过螺栓固定相连。插在空腔内的钢管构件两端分别设置端部螺纹，并由端部卡扣压紧在扣件断面上。两个连接盘分别在圆周方向上开有四个弧形槽，在钢管构件处于预定位置时弧形槽一一对应。在其中穿入紧固螺栓固定相连，并用PSI速成钢胶填满弧形槽剩余空间。本节点连接简单、刚度大、且误差容忍性强。

Description

一种适用于杆件间相互搭接的装配式节点
技术领域
本发明适用于建筑结构领域，且特别涉及杆件间相互搭接的装配式互承结构。
背景技术
我国自2015年以来密集出台关于装配式建筑的规划，已明确大力推广装配式钢结构建筑的发展趋势。装配式钢结构具有标准化设计、工业化生产、装配化施工的特点。与传统结构相比更有利于节约资源、减少施工污染、提高劳动生产率和质量安全水平。而互承结构能使用小尺寸构件实现大跨度建筑，且建造一个结构物可以只使用一种规格的构件。互承结构特殊的两两之间的连接方式，使得结构的节点形式非常简单。经过特殊设计的互承结构可以具有统一形式和规格的节点。因而非常适合标准化的工业生产。
传统的大跨度钢结构工程结构复杂，构件异型，因而节点形式往往十分复杂。在建造过程中一方面大量使用焊接，一方面存在大量的安装误差和安装强迫就位。焊接将不可避免的产生残余应力，而安装误差和强迫就位使得结构存在安装初始应力，是设计无法考虑的，将对整体结构安全造成无法估量的影响。
一般用于杆件间相互搭接的节点有销钉，扣件和四通钢管连接件等。销钉连接十分简单，但预留孔的销钉连接对施工精度要求很高，误差容忍性几乎为零，稍微的偏差都将导致销钉无法贯穿相互搭接的两根构件。现场打孔则会提高施工难度，降低施工效率，且销钉连接的两根构件可以绕销钉转动，影响整体结构刚度。扣件连接具有很大的误差容忍性，但多用于临时建筑，很难保证结构的稳定性、刚度和抗震性能。四通钢管连接件多用于对中连接构件，且要求两根构件间具有固定角度，误差容忍性很低。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提出一种具有一定误差容忍性且刚度较大的适用于杆件间相互搭接的装配式节点。
本发明一种适用于杆件间相互搭接的装配式节点，包括两个固定结构，用于钢管构件的两两连接，每个固定结构分别包括连接盘，在所述的连接盘顶面中间焊接固定有一个矩形连接座，连接座顶面为水平面，在所述的连接座顶面上扣有一个扣件，在所述的连接座以及扣件中间分别开有轴线沿连接座长度方向设置的半圆形的空腔，当扣件与连接座扣合时，两个半圆空腔组成纵截面为圆形的空腔；
所述的扣件的左侧与连接座通过转动轴转动连接，在所述的扣件的右侧下部外壁上前后间隔设置有两个向外凸出设置的上部垫块，在所述的连接座右侧上部外壁上与两个上部垫块分别对应的设置有两个向外凸出设置的下部垫块，上下对应设置的上部垫块和下部垫块之间上下间隔设置，所述的上部垫块和下部垫块水平设置，在前侧的上部垫块和下部垫块上分别同轴线开有第一螺纹孔，在后侧的上部垫块和下部垫块上分别同轴线开有第二螺纹孔，所述的第一螺纹孔和第二螺纹孔轴线沿竖直方向设置，两个第一螺纹孔之间以及两个第二螺纹孔之间分别通过螺栓固定相连；
所述的转动轴的轴线与圆形的空腔的水平中心平面位于同一个水平面上，一个轴线沿水平方向设置的钢管构件插在空腔内并且在所述的钢管构件的两端分别设置有端部螺纹，所述的钢管构件的一端的端部螺纹与端部卡扣螺纹连接并且端部卡扣压紧在扣件的端面上以限制钢管构件位移；
在两个固定结构的所述的连接盘上分别沿同一圆周方向开有四个弧形槽，两个固定结构的连接盘的弧形槽的位置设置为：在两个连接盘上的钢管构件分别处于预定夹角位置时，一个连接盘的四个弧形槽与另一连接盘的四个弧形槽的槽口上下一一对应重合设置并且在每一组对应设置的两个弧形槽内穿入紧固螺栓固定相连。
本发明的有益效果：
1.本新型装配式节点只在固定连接装置的固定扣件与连接盘处通过螺栓连接，不存在焊接等其他连接方式，因此施工过程中不存在残余应力等，且大大提高了施工效率。
2.固定连接装置的固定扣件与圆钢管构件的相对位置、相对夹角任意可调，连接盘预留的弧形槽可以允许相互搭接的两根构件的相对夹角在一定范围内可调。因此本节点具有非常可观的误差容忍性。在施工过程中可以极大地减少施工误差与强迫就位造成的安装初始内力。
3.每根圆钢管构件均被不少于两个节点限制，因而相互搭接的两根构件间的相对转动力较小，而PSI速成钢胶的抗压强度为69-97Mpa，可以满足节点的刚度要求。端部的卡扣设置限制了圆钢管构件与节点间的相对位移。因此本节点可使整体结构的刚度得到大幅提高。
附图说明
图1本发明的适用于杆件间相互搭接的装配式节点的三维正视示意图；
图2是本发明的装配式节点的俯视图；
图3是本发明的装配式节点的一个固定结构的一个角度的三维示意图；
图4是本发明的装配式节点的固定扣件的正视示意图；
图5是本发明的装配式节点的一个固定结构的立体示意图；
图6是本发明的装配式节点的端部螺纹与端部卡扣示意图；
图7是本发明的装配式节点的端部卡扣的正视示意图；
图8是本发明的装配式节点的一个固定结构的弧形槽布置示意图；
图9是本发明的装配式节点的连接盘螺栓紧固示意图；
图10是本发明的装配式节点的连接盘紧固后PSI速成钢胶填充示意图。
图11是本发明的装配式节点的弧形槽连接使用俯视示意图；
图12是图11所示的结构的仰视图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式。需说明，附图采用简化表现形式，未按照精确比例制作，仅用于本发明实施例的直观化、形象化释明。
参见附图，如图1，2所示本发明的一种适用于杆件间相互搭接的装配式节点，包括两个固定结构，用于钢管构件的两两连接，每个固定结构分别包括连接盘2，在所述的连接盘2顶面中间焊接固定有一个矩形连接座10，连接座顶面为水平面，在所述的连接座顶面上扣有一个扣件1(如图3)，在所述的连接座10以及扣件1中间分别开有轴线沿连接座长度方向设置的半圆形的空腔，当扣件1与连接座10扣合时，两个半圆空腔组成纵截面为圆形的空腔。空腔尺寸随所连接钢管构件5的外径变化(如图4)。
所述的扣件1的左侧与连接座10通过转动轴6转动连接，在所述的扣件1的右侧下部外壁上前后间隔设置有两个向外凸出设置的上部垫块，在所述的连接座10右侧上部外壁上与两个上部垫块分别对应的设置有两个向外凸出设置的下部垫块，上下对应设置的上部垫块和下部垫块之间上下间隔设置，所述的上部垫块和下部垫块水平设置，在前侧的上部垫块和下部垫块上分别同轴线开有第一螺纹孔，在后侧的上部垫块和下部垫块上分别同轴线开有第二螺纹孔，所述的第一螺纹孔和第二螺纹孔轴线沿竖直方向设置，两个第一螺纹孔之间以及两个第二螺纹孔之间分别通过螺栓8固定相连(如图3，4)。
所述的转动轴6的轴线与圆形的空腔的水平中心平面位于同一个水平面上(如图5)。
一个轴线沿水平方向设置的钢管构件5插在空腔内并且在所述的钢管构件5的两端分别设置有端部螺纹，所述的钢管构件的一端的端部螺纹与端部卡扣4螺纹连接并且端部卡扣4压紧在扣件1的端面上以限制钢管构件位移(如图6，7)。
在两个固定结构的所述的连接盘2上分别沿同一圆周方向开有四个弧形槽9。两个固定结构的连接盘2的弧形槽9的位置设置为：在两个连接盘2上的钢管构件5分别处于预定夹角位置时，一个连接盘2的四个弧形槽9与另一连接盘2的四个弧形槽9的槽口上下一一对应重合设置并且在每一组对应设置的两个弧形槽9内穿入紧固螺栓3固定相连(如图9)。紧固螺栓3优选的选用10.9级M20*95型高强螺栓。
如图8所示，优选的一个固定结构的连接盘2上的两个前部的弧形槽9的端部设置在连接座10前侧的短边的延长线上，后部的两个弧形槽的端部设置在后侧的连接座10短边的延长线上。这样不仅弧形槽9的位置避开了连接盘2的最薄弱处，即矩形连接座10四个角对应的位置，且能保证节点的各向刚度。
为防止固定结构间发生相对转动，在每个弧形槽9的空间内填满有PSI速成钢胶7(如图10)。PSI速成钢胶7是一种钢加强型修补剂，市场有售。
本发明中各部件的尺寸可以随钢管构件的变化进行选取。
本结构的使用方法如下：
当一个固定结构以连接座10的两短边的延长线为起点，向连接座10的长边方向作圆心角为15°的弧形槽9，且所固定的两根钢管构件间的夹角为α时(如图11)，另一个固定结构以连接座10的两短边的延长线为起点，四个弧形槽9位置整体旋转角度α以使两个连接盘2上的弧形槽9的槽口上下重合设置(如图12)。
这样，将两固定结构通过弧形槽9固定在一起时，可有30°的误差容许量，即允许两根钢管构件间夹角的最大误差为30°。

Claims (4)

1.一种适用于杆件间相互搭接的装配式节点，其特征在于：包括两个固定结构，用于钢管构件的两两连接，每个固定结构分别包括连接盘，在所述的连接盘顶面中间焊接固定有一个矩形连接座，连接座顶面为水平面，在所述的连接座顶面上扣有一个扣件，在所述的连接座以及扣件中间分别开有轴线沿连接座长度方向设置的半圆形的空腔，当扣件与连接座扣合时，两个半圆空腔组成纵截面为圆形的空腔；
所述的扣件的左侧与连接座通过转动轴转动连接，在所述的扣件的右侧下部外壁上前后间隔设置有两个向外凸出设置的上部垫块，在所述的连接座右侧上部外壁上与两个上部垫块分别对应的设置有两个向外凸出设置的下部垫块，上下对应设置的上部垫块和下部垫块之间上下间隔设置，所述的上部垫块和下部垫块水平设置，在前侧的上部垫块和下部垫块上分别同轴线开有第一螺纹孔，在后侧的上部垫块和下部垫块上分别同轴线开有第二螺纹孔，所述的第一螺纹孔和第二螺纹孔轴线沿竖直方向设置，两个第一螺纹孔之间以及两个第二螺纹孔之间分别通过螺栓固定相连；
所述的转动轴的轴线与圆形的空腔的水平中心平面位于同一个水平面上，一个轴线沿水平方向设置的钢管构件插在空腔内并且在所述的钢管构件的两端分别设置有端部螺纹，所述的钢管构件的一端的端部螺纹与端部卡扣螺纹连接并且端部卡扣压紧在扣件的端面上以限制钢管构件位移；
在两个固定结构的所述的连接盘上分别沿同一圆周方向开有四个弧形槽，两个固定结构的连接盘的弧形槽的位置设置为：在两个连接盘上的钢管构件分别处于预定夹角位置时，一个连接盘的四个弧形槽与另一连接盘的四个弧形槽的槽口上下一一对应重合设置并且在每一组对应设置的两个弧形槽内穿入紧固螺栓固定相连。
2.根据权利要求1所述的适用于杆件间相互搭接的装配式节点，其特征在于：在每个弧形槽的空间内填满有PSI速成钢胶。
3.根据权利要求1或者2所述的适用于杆件间相互搭接的装配式节点，其特征在于：一个固定结构的连接盘上的两个前部的弧形槽的端部设置在连接座前侧的短边的延长线上，后部的两个弧形槽的端部设置在后侧的连接座短边的延长线上。
4.根据权利要求3所述的适用于杆件间相互搭接的装配式节点，其特征在于：所述的紧固螺栓选用10.9级M20*95型高强螺栓。
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