CN110735841A - 一种t型单边螺栓紧固件及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种T型单边螺栓紧固件及使用方法，包括：一体式连接的螺杆和螺栓头：螺栓头能够穿过钢梁端板及钢立柱上开设的矩形或腰形的安装孔，螺栓头穿入钢立柱转动设定角度，能够与钢立柱内侧面接触，螺杆设置有沿其轴线方向的凹槽，螺栓杆的同一截面上，凹槽底面与螺栓杆截面圆心之间的垂直于凹槽底面的连线与螺栓头的长轴线呈夹角设置；卡块，包括卡块部，卡块部底面设有卡块凸肋，卡块部能够与螺杆滑动连接，卡块凸肋的两侧设有与卡块部固定连接的卡肢，卡肢能够与螺栓头端面接触，卡块能够置入安装孔中，并且与安装孔的孔面接触；锁紧螺母，能够与螺杆螺纹连接，本发明的紧固件施工方便，承载力高。

Description

一种T型单边螺栓紧固件及使用方法

技术领域

本发明涉及土木工程和机械装配件技术领域，具体涉及一种T型单边螺栓紧固件及使用方法。

背景技术

装配式建筑的特征之一是构件生产工厂化，现场施工装配化。钢结构建筑基本实现了构件的工厂化制造，但现场安装仍有大量的焊接作业，如钢框架柱与钢梁节点的栓焊连接。因此进一步提高钢结构现场装配化率，研究开发新型的装配式节点，具有重要的科学意义和工程实践价值。

钢结构建筑中，框架柱采用钢管截面更具优势，如截面抗弯刚度和抗扭刚度大；钢管壁为两边支撑板件，局部稳定性好；钢管内部浇筑混凝土，组成钢管-混凝土组合截面，可显著增强截面的承载力、刚度和耐火性能；钢管外表面积小，减少防腐防火涂装工程量。发明人发现，由于截面封闭，箱形截面用作框架柱时梁柱节点更加复杂。进入到钢管内部拧紧螺栓非常困难，当梁-钢管柱采用端板连接时，一般事先在钢管上开安装孔，到现场螺栓连接后，再将安装孔补焊。临时安装孔的切割和焊接破坏了钢管柱的整体性，同时也有大量的现场焊接。由此可见，既有高强螺栓端板连接方法，并未提升钢管柱与钢梁连接的现场装配化水平。因此提出一种方便现场装配，同时受力合理的钢梁-钢管柱高强螺栓端板连接方案显得尤为必要。

此时，单边螺栓应运而生。顾名思义，单边螺栓可以实现单侧安装、单侧拧紧功能，能在钢管柱外完成螺栓连接，实现钢管柱与钢梁的高强螺栓端板连接。在一定条件下其力学性能可与传统带有螺母的从两侧安装的高强度螺栓相媲美，适用于钢管结构的连接。发明人发现，现有套筒式单边螺栓大多构造复杂，且套筒部分极易破坏，部分机械锚固式的也因锚固部位薄弱而限制其承载能力。因此目前急需一种构造简单，使用方便且承载能力高的单边螺栓。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种单边紧固件，施工效率高，刚度和承载能力强。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种T型单边螺栓紧固件，包括：

一体式连接的螺杆和螺栓头：螺栓头能够穿过钢梁端板及钢立柱上开设的矩形或腰形安装孔，螺栓头穿入钢立柱转动设定角度后，能够与钢立柱内侧面接触，螺杆设置有沿其轴线方向的凹槽，螺栓杆的同一截面上，凹槽底面与螺栓杆截面圆心之间的垂直于凹槽底面的连线与螺栓头的长轴线呈设定夹角设置。

卡块，包括卡块部，卡块部底面设有卡块凸肋，卡块部能够通过卡块凸肋及凹槽与螺杆滑动连接，卡块凸肋的两侧设有与卡块部固定连接的卡肢，卡肢能够与螺栓头端面接触，卡块能够置入安装孔中，并且与安装孔的孔面接触，限制螺杆的转动。

锁紧螺母，能够与螺杆螺纹连接。

进一步的，所述螺栓头截面为矩形或椭圆形，螺栓杆的同一截面上，凹槽底面和螺栓杆截面圆心的垂直于凹槽底面的连线与螺栓头矩形或椭圆形截面的长轴线垂直。

进一步的，所述螺栓杆与卡块拼接咬合后形成的整体的截面形状与钢管柱及钢梁端板上安装孔的截面形状相同。

进一步的，所述卡块厚度等于待紧固的钢立柱和钢梁端板厚度之和。

一种T型单边螺栓紧固件，包括：

一体式连接的螺杆和螺栓头：螺栓头能够穿过钢梁端板及钢立柱上开设的矩形或腰形安装孔，螺栓头穿入钢立柱转动设定角度后，能够与钢立柱内侧面接触，所述螺栓杆的外周面上设置有第一凸肋及第二凸肋，第一凸肋及第二凸肋设置在螺栓杆同一根直径线的两端，且第一凸肋及第二凸肋所在的螺栓杆直径线与螺栓头的长轴线呈夹角设置，第一凸肋和第二凸肋能够与安装孔的孔面接触，限制螺栓杆的转动。

锁紧螺母，能够与螺杆螺纹连接。

进一步的，所述螺栓头截面为矩形或椭圆形，第一凸肋及第二凸肋所在的螺栓杆直径线与螺栓头截面矩形或椭圆形的长轴线呈夹角设置。

进一步的，所述螺栓头一侧端面与螺杆连接，另一侧端面与加长钢筋的一端固定连接，加长钢筋的另一端固定有锚固头。

进一步的，所述T型单边螺栓紧固件还包括垫圈，所述垫圈用于设置在锁紧螺母与钢梁端板之间。

本发明还公开了一种T型单边螺栓紧固件的使用方法：包括以下步骤：

步骤1：将锁紧螺母套在螺栓杆上。

步骤2：将螺栓头和钢管柱及钢梁端板的矩形或腰形的安装孔对齐后，将螺栓头穿过安装孔伸入钢管柱内部，转动螺栓杆及螺栓头至设定角度，使螺栓头与钢管柱的内侧面接触。

步骤3：将卡块通过卡块凸肋和螺栓杆的凹槽与螺栓杆滑动连接，推动卡块沿凹槽运动，将卡块推入钢管柱和钢梁端板的安装孔内，卡块贴住安装孔的内孔面。

步骤4：转动锁紧螺母，锁紧螺母将钢梁端板压紧在钢管柱上。

本发明还公开了一种T型单边螺栓紧固件的使用方法，包括以下步骤：

步骤a：将锁紧螺母套在螺栓杆上。

步骤b：将螺栓头和钢管柱及钢梁端板的矩形或腰形安装孔对齐后，将螺栓头穿过安装孔伸入钢管柱内部，转动螺栓杆及螺栓头至第一凸肋及第二凸肋与安装孔的内孔面接触。

步骤c：转动锁紧螺母，锁紧螺母将钢梁端板压紧在钢管柱上。

本发明的有益效果：

1.本发明的螺栓紧固件，由于具有能够与安装孔内孔面接触的卡块或第一凸肋、第二凸肋，实现了单侧单人拧紧，解决了闭口截面的钢管柱与钢梁端板的螺栓安装问题，提高了施工效率和装配效率。

2.本发明的螺栓紧固件，相比传统套筒式单边螺栓和机械锚固式单边螺栓，其破坏准则只有螺栓杆拉断，不会因套筒变形或者锚固部件变形太大而退出工作，其刚度和承载力有提高。

3.本发明的螺栓紧固件，与传统的高强螺栓相似，加工方法成熟，易工厂化生产，同时可以直接引用高强螺栓相关标准，便于推广使用。

4.本发明的螺栓紧固件，使用方法简单，工人无需培训即可上岗工作，此外紧固件的安装不需要额外的安装辅助工具，只需一个扳手拧紧螺母即可，减少了工序，提高工人安装效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1整体结构示意图；

图2为本发明实施例1整体结构主视示意图；

图3为本发明实施例1一体式螺杆与螺栓头示意图；

图4为本发明实施例1卡块结构示意图；

图5为本发明实施例2整体结构示意图；

图6为本发明实施例2卡块结构示意图；

图7为本发明实施例3钢管柱结构示意图；

图8为本发明实施例3钢梁端板结构示意图；

图9为本发明实施例3紧固件使用方法示意图；

图10为本发明实施例4整体结构示意图；

图11为本发明实施例4整体结构主视示意图；

图12为本发明实施例5整体结构示意图；

图13为本发明实施例5整体结构主视示意图；

图14为本发明实施例5一体式螺栓头与螺杆示意图；

图15为本发明实施例7整体结构示意图；

图16为本发明实施例7整体结构主视示意图；

其中，1.螺栓头，2.螺杆，3.卡块，3-1.卡块部，3-2.卡块凸肋，3-3.卡肢，4.锁紧螺母，5.垫圈，6.凹槽，7.钢管柱，7-1.第一安装孔，8.钢梁端板，8-1.第二安装孔，9.加长钢筋，10.锚固头，11.第一凸肋，12.第二凸肋。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的钢管柱与钢梁端板使用螺栓连接时施工工序复杂，使用传统的单边螺栓连接时，单边螺栓承载能力弱，针对上述问题，本申请提出了一种T型单边螺栓紧固件。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-4所示，一种T型单边螺栓紧固件，包括一体式连接的螺栓头1和螺杆2，卡块3、锁紧螺母4及垫圈5。

所述螺栓头截面与钢管柱和钢梁端板上开设的腰形的安装孔相匹配，包括一体式连接的位于中部的长方体部和位于长方体部两侧的半圆柱部，螺杆连接在螺栓头的中部位置。所述螺栓杆上开设有凹槽6，所述凹槽沿螺栓杆的轴线方向设置，凹槽底面的对称面经过螺栓杆的轴线，且在螺栓杆的同一个截面上，凹槽底面中点与螺栓杆截面圆心的连线(垂直于凹槽底面的连线)垂直于螺栓头的长轴线。

所述螺栓头能够通过安装孔穿过钢管柱和钢梁端板并伸入钢管柱内部，螺栓杆及螺栓头转动90°，螺栓头的端面能够与钢管柱的内侧面接触，防止螺栓头和螺栓杆从钢管柱和钢梁端板拔出。

所述卡块包括卡块部3-1，所述卡块部的底面中心位置设置有卡块凸肋3-2，卡块凸肋的两侧设有与卡块部底面一体式连接的卡肢3-3。所述卡肢的内侧面为与螺杆相匹配的弧面，所述卡块部的顶面为与腰形的安装孔相匹配的弧面。

所述卡块能够通过卡块凸肋和螺杆上的凹槽与螺杆滑动连接，所述卡块和螺杆连接后，形成的整体的截面形状与腰形的安装孔的形状相同，且尺寸略小，卡块能够沿螺杆滑动，并进入安装孔内，且卡块的外侧面能够与安装孔的内孔面贴合，卡块的卡肢能够与螺栓头的端面接触，防止卡块从螺杆上掉落。

所述卡块的厚度等于待紧固的钢管柱管壁和钢梁端板的厚度之和。

所述锁紧螺母能够与螺杆螺纹连接，所述垫圈能够套在螺杆上，垫圈用于设置在锁紧螺母和钢梁端板之间。

实施例2：

本实施例公开了一种T型单边螺栓紧固件，如图5-6所示，所述螺栓头形状与钢管柱和钢梁端板上矩形安装孔相匹配，其截面形状为矩形，所述卡块部顶面为与安装孔相匹配的矩形面，其他结构与实施例1相同。

实施例3：

本实施例公开了一种实施例1或实施例2所述的T型单边螺栓紧固件的使用方法：如图7-9所示，预先在钢管柱7和钢梁端板8上加工矩形或者腰形安装孔，钢管柱上的安装孔为第一安装孔7-1，钢梁端板上的安装孔为第二安装孔8-1。T型单边螺栓紧固件的使用方法包括以下步骤：

步骤1：将垫圈套在螺杆上，将锁紧螺母与螺杆螺纹连接，锁紧螺母拧入深度不可过多，为卡块的安装提供安装空间。

步骤2：将螺栓头与安装孔对齐，将螺栓头穿过安装孔伸入钢管柱内部，将螺栓头及螺杆旋转90°，螺栓头与钢管柱的内侧面接触，螺栓头及螺杆无法拔出，此时凹槽朝上或朝下设置。

步骤3：将卡块通过卡块凸肋和凹槽与螺杆连接，推动卡块，将卡块推动至安装孔内部，此时卡块的外侧面与安装孔的内孔面接触，螺杆及螺栓头无法转动。

步骤4：转动锁紧螺母，锁紧螺母通过垫圈将钢梁端板压紧在钢管柱上。

实施例4：

本实施例公开了一种T型单边螺栓紧固件，如图10-11所示，结构与实施例1或实施例2相同，区别在于螺栓头的端面焊接有加长钢筋9，所述加长钢筋一端与螺栓头焊接固定，另一端固定有锚固头10，增加了钢管内混凝土的锚固作用，使紧固件的紧固强度更高。

实施例5：

本实施例公开了一种T型单边螺栓紧固件，如图12-14所示，包括一体式连接的螺栓头和螺杆、锁紧螺母和垫圈，所述螺栓头的形状与实施例1相同，所述螺杆上固定有第一凸肋11和第二凸肋12，所述第一凸肋和第二凸肋位于螺杆直径线的两端，且第一凸肋和第二凸肋所在直径线与螺栓头的长轴线呈夹角设置。

实施例6：

本实施例公开了实施例5所述的T型单边螺栓紧固件的使用方法：预先在钢管柱和钢梁端板上加工矩形或腰形安装孔。T型单边螺栓紧固件的使用方法包括以下步骤：

步骤a：将垫圈套在螺杆上，将锁紧螺母与螺杆螺纹连接，

步骤b：将螺栓头与钢管柱及钢梁端板上的安装孔对齐，将螺栓头通过安装孔伸入钢管柱内部，顺时针转动螺栓头及螺杆，直至第一凸肋和第二凸肋与安装孔的内孔面接触。

步骤c：顺时针转动锁紧螺母，锁紧螺母向钢梁端板的方向移动，直至锁紧螺母利用垫圈将钢梁端板与钢管柱压紧固定。

实施例7：

本实施例公开了一种T型单边螺栓紧固件，如图15-16所示，结构与实施例5相同，区别在于螺栓头的端面焊接有加长钢筋，所述加长钢筋一端与螺栓头焊接固定，另一端固定有锚固头，增加了钢管内混凝土的锚固作用，使紧固件的紧固强度更高。

本实施例的紧固件，施工简单方便，施工效率高，与传统单边螺栓相比，具有更高的承载力。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种T型单边螺栓紧固件，包括：

一体式连接的螺杆和螺栓头：螺栓头能够穿过钢梁端板及钢立柱上开设的矩形或腰形安装孔，螺栓头穿入钢立柱转动设定角度后，能够与钢立柱内侧面接触，螺杆设置有沿其轴线方向的凹槽，螺栓杆的同一截面上，凹槽底面与螺栓杆截面圆心之间的垂直于凹槽底面的连线与螺栓头的长轴线呈设定夹角设置；

卡块，包括卡块部，卡块部底面设有卡块凸肋，卡块部能够通过卡块凸肋及凹槽与螺杆滑动连接，卡块凸肋的两侧设有与卡块部固定连接的卡肢，卡肢能够与螺栓头端面接触，卡块能够置入安装孔中，并且与安装孔的孔面接触，限制螺杆的转动；

锁紧螺母，能够与螺杆螺纹连接。

2.如权利要求1所述的一种T型单边螺栓紧固件，其特征在于，所述螺栓头截面为矩形或椭圆形，螺栓杆的同一截面上，凹槽底面和螺栓杆截面圆心的垂直于凹槽底面的连线与螺栓头矩形或椭圆形截面的长轴线垂直。

3.如权利要求1所述的一种T型单边螺栓紧固件，其特征在于，所述螺栓杆与卡块连接后形成的整体的截面形状与钢管柱及钢梁端板上安装孔的截面形状相同。

4.如权利要求1所述的一种T型单边螺栓紧固件，其特征在于，所述卡块厚度等于待紧固的钢立柱和钢梁端板厚度之和。

5.一种T型单边螺栓紧固件，包括：

一体式连接的螺杆和螺栓头：螺栓头能够穿过钢梁端板及钢立柱上开设的矩形或腰形安装孔，螺栓头穿入钢立柱转动设定角度后，能够与钢立柱内侧面接触，所述螺栓杆的外周面上设置有第一凸肋及第二凸肋，第一凸肋及第二凸肋设置在螺栓杆同一根直径线的两端，且第一凸肋及第二凸肋所在的螺栓杆直径线与螺栓头的长轴线呈夹角设置，第一凸肋和第二凸肋能够与安装孔的孔面接触，限制螺栓杆的转动；

锁紧螺母，能够与螺杆螺纹连接。

6.如权利要求5所述的一种T型单边螺栓紧固件，其特征在于，所述螺栓头截面为矩形或椭圆形，第一凸肋及第二凸肋所在的螺栓杆直径线与螺栓头截面矩形或椭圆形的长轴线呈夹角设置。

7.如权利要求1或5所述的一种T型单边螺栓紧固件，其特征在于，所述螺栓头一侧端面与螺杆连接，另一侧端面与加长钢筋的一端固定连接，加长钢筋的另一端固定有锚固头。

8.如权利要求1或5所述的一种T型单边螺栓紧固件，其特征在于，所述T型单边螺栓紧固件还包括垫圈，所述垫圈用于设置在锁紧螺母与钢梁端板之间。

9.一种权利要求1所述的T型单边螺栓紧固件的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将锁紧螺母套在螺栓杆上；

步骤2：将螺栓头和钢管柱及钢梁端板的矩形或腰形的安装孔对齐后，将螺栓头穿过安装孔伸入钢管柱内部，转动螺栓杆及螺栓头至设定角度，使螺栓头与钢管柱的内侧面接触；

步骤3：将卡块通过卡块凸肋和螺栓杆的凹槽与螺栓杆滑动连接，推动卡块沿凹槽运动，将卡块推入钢管柱和钢梁端板的安装孔内，卡块贴住安装孔的内孔面。

10.一种权利要求5所述的T型单边螺栓紧固件的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：将锁紧螺母套在螺栓杆上；

步骤b：将螺栓头和钢管柱及钢梁端板的矩形或腰形安装孔对齐后，将螺栓头穿过安装孔伸入钢管柱内部，转动螺栓杆及螺栓头至第一凸肋及第二凸肋与安装孔的内孔面接触；

步骤c：转动锁紧螺母，锁紧螺母将钢梁端板压紧在钢管柱上。

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