CN110258782A - 牙纹凹槽榫卯式节点及空间网格结构 - Google Patents

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Abstract

一种牙纹凹槽榫卯式节点及空间网格结构，该牙纹凹槽榫卯式节点包括：毂环体，其侧壁上设有若干卯槽，毂环体上设有贯穿毂环体上下表面的中心空洞；梁，其一端设有榫头，所述榫头连接于毂环体的卯槽内；以及固定部件，可穿过中心空洞将毂环体和梁固定，防止梁在竖直方向上滑出毂环体。本发明构造简单，加工安装方便，传力明确可靠；本发明在杆件的榫头加牙纹，增加了榫头与凹燕尾槽之间的接触面，这样新会有杆件凸燕尾榫头与毂环凹燕尾槽的更好的联锁传力，并提高节点的承载力可靠性。

Description

牙纹凹槽榫卯式节点及空间网格结构
技术领域
本发明属于建筑结构工程技术领域，尤其涉及一种牙纹凹槽榫卯式节点及空间网格结构。
背景技术
目前，空间网格结构常用的节点可分为焊接节点和装配式节点两种。装配式中螺栓连接式节点最为常用，但有时装配构造复杂，成本较高，装配时间长。
榫卯连接概念多用于木结构，现在也被用到钢管脚手架并取得了良好效果，但尚未应用于空间网格结构。新型承插连接空间网格结构榫卯式节点构造简单，承载力高，便于安装，经济效益良好，但这种节点依靠杆件凸燕尾榫头与毂环凹燕尾槽的联锁传力，受力较大时杆件可能被拔出，这样会导致节点失稳，进而影响到整个空间网格结构的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种牙纹凹槽榫卯式节点及空间网格结构，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，本发明提供了一种承插连接空间网格结构牙纹凹槽榫卯式节点，包括：
毂环体，其侧壁上设有若干卯槽，毂环体上设有贯穿毂环体上下表面的中心空洞；
梁，其一端设有榫头，所述榫头连接于毂环体的卯槽内；以及
固定部件，可穿过中心空洞将毂环体和梁固定，防止梁在竖直方向上滑出毂环体。
作为本发明的另一个方面还提供了一种空间网格结构，内含有如上所述的榫卯式节点。
基于上述技术方案可知，本发明的牙纹凹槽榫卯式节点及空间网格结构相对于现有技术至少具有以下优势之一：
1、本发明构造简单，加工安装方便，传力明确可靠；
2、本发明在杆件的榫头加牙纹，增加了榫头与凹燕尾槽之间的接触面，这样新会有杆件凸燕尾榫头与毂环凹燕尾槽的更好的联锁传力，并提高节点的承载力可靠性；
3、本发明还提高了杆件的抗拔出能力、节点的安全性能。
附图说明
图1为本发明一实施例中的牙纹凹槽榫卯式节点的安装爆炸结构示意图；
图2为图1的俯视方向结构示意图；
图3为图1的剖面结构示意图；
图4为本发明一实施例中的牙纹凹槽榫卯式节点的俯视方向剖面结构示意图；
图5为本发明一实施例中的毂环体横截面结构示意图；
图6为本发明一实施例中毂环体的立体结构示意图；
图7为本发明一实施例中的六角垫片结构示意图；
图8为本发明一实施例中梁的结构示意图。
上图中，附图标记如下：
1-毂环体；2-榫头；3-梁；4-垫片；5-螺栓；6-垫圈；7-螺母；8-凹燕尾槽；9-牙纹凸块；10-牙纹凹槽；11-中心空洞。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种牙纹凹槽榫卯式节点，包括：
毂环体，其侧壁上设有若干卯槽，毂环体上设有贯穿毂环体上下表面的中心空洞；
梁，其一端设有榫头，所述榫头连接于毂环体的卯槽内；以及
固定部件，可穿过中心空洞将毂环体和梁固定，防止梁在竖直方向上滑出毂环体。
其中，所述的榫头上设有若干用于防止榫头在水平方向上脱离卯槽的牙纹凸块，所述卯槽上设有用于匹配牙纹凸块的牙纹凹槽。
其中，所述的毂环体上设有弧形凹槽，弧形凹槽设在相邻的两个卯槽之间。
其中，所述毂环体采用的材料包括钢材或铝合金。
其中，若干所述卯槽均匀分布在毂环体侧壁上；
其中，所述卯槽的个数为4个、6个或9个。
其中，所述的卯槽为燕尾型槽。
其中，所述卯槽的宽度大于榫头的宽度。
其中，所述的梁包括H型或圆管型；
其中，所述的梁靠近榫头的一端呈楔形。
其中，所述固定部件包括：
至少两个垫片，其分别设置在毂环体顶部和底部，用于防止榫头在垂直方向上脱离卯槽；
螺栓，其穿过中心空洞将毂环体和梁固定；
其中，所述固定部件还包括用于加固连接的垫圈；
其中，所述的垫片为六角形。
本发明还公开了一种空间网格结构，内含有如上所述的榫卯式节点。
以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
本发明在榫卯式节点的基础上，进行改进优化，得到新型承插连接空间网格结构牙纹凹槽榫卯式节点。原榫卯式节点采用了普通的榫卯连接构造，而牙纹凹槽榫卯式节点则将凹槽与榫头设计成相互咬合的牙纹形式。对两种节点进行建模分析得知，牙纹凹槽榫卯式钢节点的承载力和稳定性远高于普通榫卯式钢节点。牙纹凹槽榫卯式节点的组成主要包括：有六个牙纹状卯槽的新型毂环体1；H型或圆管梁的榫头2；H型或圆管梁3；六角垫片4；螺栓5；小的垫圈6；螺母7；毂环体1的凹燕尾槽(卯槽)8；H型或圆管梁榫头的牙纹凸块9；毂环凹燕尾槽的牙纹凹槽10；毂环体1上的中心空洞11。
新型承插连接空间网格结构牙纹凹槽榫卯式节点采用承插连接概念，榫头插入毂环的卯槽形成连接。节点毂环体1采用牙纹状卯槽(如图5所示)，节点梁可以用圆管梁或H型梁(如图8所示)，节点上下垫片采用六角形垫片(如图7所示)，节点的其他的部分包括螺栓、螺栓的螺母和小垫片如无特殊要求，都按节点设计要求确定。
为了进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实例，并配合附图详细说明如下：
牙纹凹槽榫卯式节点采用了承插连接概念，如图1所示。铸件(牙纹状榫头2)与圆管或H型梁3环焊后，插入毂环体1的凹槽形成节点。牙纹状榫头2和卯槽的结合形式可以有效防止梁的水平位移(如图4所示)，承载力与稳定性能远高于一般凹槽。为了防止榫头2竖向拔出，榫头插入卯槽后，在榫头2和卯槽结合处两端放置上下六角垫片4和小的垫圈6，用螺栓5穿过六角垫片4中心，再用螺母7将两端连接(如图2和图3所示)，以约束梁的垂直位移(如图3所示)。为了确保设计的容错性，毂环体1的卯槽要略大于梁的榫头2，安装要求可以参考单层网壳嵌入式毂节点的规范。由于牙纹凹槽榫卯式节点的形状特殊(如图6和图8所示)，尺寸较小，这种节点应该采用高屈服强度钢材制作毂环体1，榫头构件2，螺栓5和螺母7，如钢材Q345，而节点的梁3和六角垫片4可以采用普通钢材。
牙纹凹槽榫卯式节点的设计要考虑的控制参数包括：毂环体墙厚度、毂环体外径、毂环体和榫头的高度、榫头型、榫头最大和最小宽度、卯槽燕尾的深度、毂环体卯槽燕尾的数量、榫头和卯槽燕尾牙纹的形式和数量、采用的材料。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种牙纹凹槽榫卯式节点，其特征在于，包括：
毂环体，其侧壁上设有若干卯槽，毂环体上设有贯穿毂环体上下表面的中心空洞；
梁，其一端设有榫头，所述榫头连接于毂环体的卯槽内；以及
固定部件，可穿过中心空洞将毂环体和梁固定，防止梁在竖直方向上滑出毂环体。
2.根据权利要求1所述的榫卯式节点，其特征在于，
所述的榫头上设有若干用于防止榫头在水平方向上脱离卯槽的牙纹凸块，所述卯槽上设有用于匹配牙纹凸块的牙纹凹槽。
3.根据权利要求1所述的榫卯式节点，其特征在于，
所述的毂环体上设有弧形凹槽，弧形凹槽设在相邻的两个卯槽之间。
4.根据权利要求1所述的榫卯式节点，其特征在于，
所述毂环体采用的材料包括钢材或铝合金。
5.根据权利要求1所述的榫卯式节点，其特征在于，
若干所述卯槽均匀分布在毂环体侧壁上；
作为优选，所述卯槽的个数为4个、6个或9个。
6.根据权利要求1所述的榫卯式节点，其特征在于，
所述的卯槽为燕尾型槽。
7.根据权利要求1所述的榫卯式节点，其特征在于，
所述卯槽的宽度大于榫头的宽度。
8.根据权利要求1所述的榫卯式节点，其特征在于，
所述的梁包括H型或圆管型；
作为优选，所述的梁靠近榫头的一端呈楔形。
9.根据权利要求1所述的榫卯式节点，其特征在于，
所述固定部件包括：
至少两个垫片，其分别设置在毂环体顶部和底部，用于防止榫头在垂直方向上脱离卯槽；
螺栓，其穿过中心空洞将毂环体和梁固定；
作为优选，所述固定部件还包括用于加固连接的垫圈；
作为优选，所述的垫片为六角形。
10.一种空间网格结构，其特征在于，内含有如权利要求1-9任一项所述的榫卯式节点。
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