CN110259794A - 一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程领域，具体涉及一种由单方向放入即可拧紧的螺栓装置，适用于建筑中封闭截面构件进行单侧拧紧的连接。包括扭剪型圆头螺栓杆、锥形套体、内套筒、外套筒、垫圈和螺母，所述扭剪型圆头螺栓杆一端为圆头螺帽另一端为梅花头，所述内套筒靠近螺栓帽一端为阻挡体，所述内套筒靠近阻挡体一端设有三或四条轴向裂口，所述螺母通过螺纹与扭剪型圆头螺栓杆啮合。本发明安装方便，易于实施，安装迅速。
Description
技术领域
本发明属于土木工程领域，具体涉及一种由单方向放入即可拧紧的螺栓装置，适用于建筑中封闭截面构件进行单侧拧紧的连接。
背景技术
当前在土木工程领域中，螺栓连接是钢结构节点的主要连接形式之一，其相对于焊接等其他连接形式而言，在抗震等方面有其显著地优势，并且螺栓工厂加工标准化、模数化、绿色环保，符合绿色产业化建筑的发展趋势。在工程施工中对结构构件连接的安装需求量很大，但是就目前普遍使用的螺栓而言，安装时需要工人在构件两侧同时作业，即在一侧插入带螺帽的螺杆，另一侧用工具将螺母拧紧。这种连接紧固方法结构简单，操作方便，承载性能好，但仅适用于开口截面构件的连接，对于某些特殊连接中，比如封闭截面构件中或不易于在构件另一侧进行紧固作业的情况下，就无法使用这种常规的螺栓螺母连接紧固的方法进行连接。以常见的梁柱节点为例，由于H型柱为开口截面，因此普通高强螺栓可用于H型梁与H型柱的端板连接，但不能用于H型梁与矩形钢管柱的端板连接。之前国内工程项目中使用过长度能贯穿整个钢管柱截面的特制螺栓，俗称对穿螺栓，对穿螺栓的连接节点，一方面需要在钢管壁上两侧打孔，削弱了截面面积；另一方面对梁柱工厂加工和现场安装的精度要求较高，施工效率随之降低，这两个弊端使该形式螺栓的使用严重受限，故工程中并未广泛推广。而单向螺栓的研发和应用使方钢管柱与钢梁的连接成为现实。但就目前已公开的相关专利而言，或是对螺栓杆削弱过多，或是螺栓端部受力点过于集中，其整体受力性能并不理想，在实际工程应用中受到很大限制。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，解决了现有技术中存在的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，包括扭剪型圆头螺栓杆1、锥形套体2、内套筒3、外套筒4、垫圈5和螺母6，所述扭剪型圆头螺栓杆1一端为圆头螺帽另一端为梅花头，所述内套筒3靠近螺栓帽一端为阻挡体3a，所述内套筒3靠近阻挡体3a一端设有三或四条轴向裂口，所述螺母6通过螺纹与扭剪型圆头螺栓杆1啮合。
优选的，所述螺栓杆1为高强螺栓，直径一般为8～20mm。
优选的，所述裂口的长度为内套筒高度的50％-60％。
优选的，所述阻挡体3a的内径边缘为光滑弧面，所述锥形套体2的小头端能卡入阻挡体3a内，可以有效地随着螺栓杆向前移动将阻挡体3a撑开。
优选的，所述外套筒4与内套筒3之间留有2～4mm的空隙，使内套筒阻挡体端3a能够被自由撑开。
优选的，所述内套筒阻挡体中心轴与螺栓杆设置有一定的角度，角度为85～88°，使阻挡体3a被锥形套体2撑开后能与安装孔内壁紧密贴合。
优选的，所述一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件采用电动扳手安装，以扭剪型螺栓杆设有梅花头端被扭断作为判断所建立预应力是否合格的标准。
本发明的有益效果是：1、本发明适用于封闭截面或不易于在构件内侧进行紧固作业的构件连接，实现了螺栓的单边作业；
2、本发明可以在螺栓杆中施加预紧力，达到摩擦型高强螺栓的效果；
3、本发明在不降低安装速度和节点强度的前提下，避免了传统方法在完成封闭截面构件螺栓连接时对连接截面的开口削弱；
4、本发明通过内套筒变形张开，带动阻挡体撑开使之卡在钢管内壁上，与已有的单向螺栓专利相比，对螺栓杆部分无削弱且结构形式简单，安装方便，易于实施，不需要特殊材料，紧固效果较好；
5、本发明阻挡体被撑开后形成三或四个同等扇形环组成的圆环，安装完成后，螺栓端部受力较均匀；
6、本发明安装时，仅需要用扭剪型螺栓专用的标准电动扭矩扳手即可完成安装，不需要特殊的安装工具，操作简便，安装迅速。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件的结构示意图；
图2是螺栓杆的示意图；
图3是外套筒的示意图；
图4是内套筒的示意图；
图5是锥形套体的示意图；
图6是单边螺栓紧固件拧紧前示意图；
图7是单边螺栓紧固件拧紧后示意图；
图8是单边螺栓紧固件拧紧后安装孔内侧示意图。
图中：螺栓杆-1，锥形套体-2，内套筒-3，阻挡体-3a，外套筒-4，垫圈-5，螺母-6，安装孔外侧-7，安装孔内侧-8
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1～5，一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，包括扭剪型圆头螺栓杆1、锥形套体2、内套筒3、外套筒4、垫圈5和螺母6；所述扭剪型圆头螺栓杆1一端为圆头螺帽另一端为梅花头，螺栓杆1直径一般为8～20mm；所述螺母6通过螺纹与扭剪型圆头螺栓杆1啮合；所述内套筒3靠近螺栓帽一端为阻挡体3a，内套筒3靠近阻挡体3a一端设有三或四条轴向裂口，裂口的长度为内套筒高度的50％-60％；所述阻挡体3a的内径边缘为光滑弧面，锥形套体2的小头端能卡入阻挡体3a内，可以有效地随着螺栓杆向前移动将阻挡体3a撑开；
进一步的，所述外套筒4与内套筒3之间留有2～4mm的空隙，使内套筒阻挡体端3a能够被自由撑开；所述内套筒阻挡体的中心轴与螺栓杆设置有一定的角度，角度为85～88°，使阻挡体3a被锥形套体2撑开后能与安装孔内壁紧密贴合。
如图6所示，具体操作实施时，先将锥形套体2套在螺栓杆1上，然后将内套筒3、外套筒4先后套在螺栓杆1上，外套筒4将内套筒3包裹在内部，最后将垫圈5和螺母6依次套在螺栓杆1上并拧紧螺母6，使得螺栓杆1上的组件依次紧密贴合。
具体的，如图7～8所示，在钢结构构件连接时，在所需连接的两个被连接件上预留相应位置相应尺寸的螺栓孔，安装时对准连接件，按照前述方法将单边螺栓六个部件组装完成后穿过螺栓孔，随后用扭剪型螺栓专用的标准电动扭矩扳手夹紧螺栓，其中把扭剪扳手的内套筒夹住该单边螺栓紧固件的梅花头，扭剪扳手外套筒夹住螺母6，内外套筒输出大小相等、方向相反的扭矩，扭剪扳手外套筒固定不动，内套筒随着扭转带动螺栓杆1不断沿螺杆轴向外侧移动，使螺栓杆1上的锥形套体2撑开螺栓内套筒端部的阻挡体3a，从而卡住螺栓孔，此后，扭剪扳手内套筒继续扭转梅花头，在螺栓杆中产生预紧力，当梅花头沿切口剪断时，螺栓中的预紧力达到设计值，完成螺栓单向安装连接。
综上所述，本单边螺栓无需对封闭截面进行开孔，施工人员只需要在外部进行拧紧就可以完成构件的连接，结构简单，操作方便，安装快捷，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有良好的应用前景。
以上实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，任何熟悉此技术的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变，因此，凡在本发明精神和原则范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，其特征在于，包括扭剪型圆头螺栓杆(1)、锥形套体(2)、内套筒(3)、外套筒(4)、垫圈(5)和螺母(6)，所述扭剪型圆头螺栓杆(1)一端为圆头螺帽另一端为梅花头，所述内套筒(3)靠近螺栓帽一端为阻挡体(3a)，所述内套筒(3)靠近阻挡体(3a)一端设有三或四条轴向裂口，所述螺母(6)通过螺纹与扭剪型圆头螺栓杆(1)啮合。
2.根据权利要求1所述的一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述螺栓杆(1)为高强螺栓，直径一般为8～20mm。
3.根据权利要求1所述的一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述裂口的长度为内套筒高度的50％-60％。
4.根据权利要求1所述的一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述阻挡体(3a)的内径边缘为光滑弧面，所述锥形套体(2)的小头端能卡入阻挡体(3a)内，可以有效地随着螺栓杆向前移动将阻挡体(3a)撑开。
5.根据权利要求1所述的一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述外套筒(4)与内套筒(3)之间留有2～4mm的空隙，使内套筒阻挡体端(3a)能够被自由撑开。
6.根据权利要求1所述的一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述内套筒阻挡体中心轴与螺栓杆设置有一定的角度，角度为85～88°，使阻挡体(3a)被锥形套体(2)撑开后能与安装孔内壁紧密贴合。
7.根据权利要求1所述的一种扭剪型自锁式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述扭剪型自锁式单边螺栓紧固件采用电动扳手安装，以扭剪型螺栓杆设有梅花头端被扭断作为判断所建立预应力是否合格的标准。
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| CN1260864A (zh) * | 1997-07-09 | 2000-07-19 | 乌帕特有限公司 | 膨胀螺栓 |
| US20080213063A1 (en) * | 2006-10-05 | 2008-09-04 | Pratt John D | Dual-action disposable clamp |
| CN106286524A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-01-04 | 沈阳建筑大学 | 一种扭剪型自锁式高强单向螺栓连接副及其使用方法 |
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