CN115217217A - 用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置及应用方法，包括连接球、槽连接螺栓、孔连接螺栓和套筒四部分。连接球的外形为圆形，连接球上设有滑槽和螺栓孔；槽连接螺栓包括螺母、螺杆A、垫片和头部；孔连接螺栓包括螺杆B、旋转部和螺杆C。连接球的轴线顶端和底端各设一个螺栓孔，两螺栓孔之间布设滑槽。槽连接螺栓安放到滑槽内，孔连接螺栓安放到螺栓孔中。套筒内壁为圆筒，筒壁上刻有螺纹，外壁横断面为正六面形状。滑槽的数量和间距能根据需要调整。应用方法的步骤：（1）确定滑槽和螺栓。（2）安装螺栓。（3）将套筒与螺栓连接，然后与桁架杆件连接。（4）桁架结构拼装好以后，释放节点内力，然后进行桁架的应用。

Description

用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置及应用方法

技术领域

本发明涉及桁架结构的节点连接技术。

背景技术

钢结构杆件节点处的连接是钢结构设计中的重要内容之一，节点连接的可靠性和有效性对钢结构整体性能起着非常重要的作用。在大型桁架结构施工过程中，结构体量大，节点的连接构造及应力分布复杂多变，因此必须对节点的连接引起足够的重视。

在杆件连接过程中，有两个问题需要解决：一是同一节点位置处所能连接杆件的数目问题，因为大型的桁架一般都较为复杂，一个节点位置往往需要连接数根杆件，而数根杆件在同一节点位置的连接通常不易保证其刚度和可靠性。另一个问题就是解决在桁架空间结构中，如何保证每一根杆件的连接角度问题，以使杆件尽可能只承受拉压的作用，而不产生弯矩和剪力。

目前，关于桁架结构的节点连接，有以下形式：（1）将各种杆件在节点部位进行焊接，这种方法主要是在焊接过程中容易造成节点部位的焊接残余应力和残余应变，影响节点的受力。同时，由于焊接完成后杆件不能再移动，容易造成杆件在应用过程中承受弯矩和剪力，影响杆件的受力性能。（2）通过连接夹具进行连接，虽然该种方法减小了开孔造成的刚度衰减，但是该种方法适用范围具有局限性，仅适用于部分杆件的连接。因此，一种适用性广、连接杆件灵活的节点装置，则是现阶段钢桁架施工所迫切需要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置及应用方法。

本发明是用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置及应用方法，用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，包括连接球1、槽连接螺栓2、孔连接螺栓3和套筒4四部分，连接球1的外形为圆形，连接球上设有滑槽5和螺栓孔6；槽连接螺栓2包括螺母7、螺杆A 8、垫片9和头部10；孔连接螺栓3包括螺杆B 11、旋转部12和螺杆C 13；连接球1的轴线顶端和底端各设一个螺栓孔6，顶端的螺栓孔6为顶螺栓孔6-1，底端的螺栓孔6为底螺栓孔6-2，顶螺栓孔6-1和底螺栓孔6-2构造相同；从顶螺栓孔6-1向四周设四条滑槽5，每两条滑槽5之间的夹角均为90°，滑槽5止于底螺栓孔6-2；滑槽5的横断面为倒T型，里面宽，外面窄；其倒T型的翼缘14为弧形，翼缘14的顶面宽度为a。

本发明的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置的应用方法，其步骤为：

步骤（1）：确定一个节点上需要的槽连接螺栓2和孔连接螺栓3的数量和位置，进而确定连接球1的滑槽5数量和位置；

步骤（2）：将槽连接螺栓2安放到连接球1上合适的滑槽5内，然后将孔连接螺栓3安装到位，两个孔连接螺栓3必须都要安装；

步骤（3）：将槽连接螺栓2沿滑槽5调整到适宜的位置，拧紧螺母7，将槽连接螺栓2的位置固定；

步骤（4）：将套筒4与螺杆A 8或螺杆C 13相连接，然后再将套筒4与桁架杆件18相连接；

步骤（5）：拼装成桁架结构后，依此将每个连接球1的各个螺母7进行轻微松动，以释放其在安装过程中与滑槽5产生的内力，然后再将螺母7逐个拧紧；

步骤（6）：桁架应用完成后，先将桁架杆件18与套筒4的连接拆除，然后再拆除孔连接螺栓3和槽连接螺栓2。

本发明的有益效果是：采用球形多滑槽节点进行桁架结构的杆件连接，不但可以保证节点连接的安全可靠，同时解决了在同一节点位置不同方向的多根杆件连接的问题。同时连接速度较快，操作简单，避免了采用焊接连接可能出现的一些问题。本发明的结构形式比较简单，实用性强，具有良好的应用价值。

附图说明

图1是球形多滑槽节点装置的立体图，图2是连接球立体图，图3是连接球俯视图，图4是Ⅰ-Ⅰ断面图，图5是Ⅱ-Ⅱ断面图，图6是槽连接螺栓立体图，图7是槽连接螺栓头部尺寸图，图8是孔连接螺栓立体图，图9是套筒立体图，图10是Ⅲ-Ⅲ断面图，图11是Ⅳ-Ⅳ断面图，图12是槽连接螺栓与套筒和杆件连接立体图，图13是孔连接螺栓与套筒和杆件连接立体图。

具体实施方式

本发明是用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置及应用方法，用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，包括连接球1、槽连接螺栓2、孔连接螺栓3和套筒4四部分，连接球1的外形为圆形，连接球上设有滑槽5和螺栓孔6；槽连接螺栓2包括螺母7、螺杆A 8、垫片9和头部10；孔连接螺栓3包括螺杆B 11、旋转部12和螺杆C 13；连接球1的轴线顶端和底端各设一个螺栓孔6，顶端的螺栓孔6为顶螺栓孔6-1，底端的螺栓孔6为底螺栓孔6-2，顶螺栓孔6-1和底螺栓孔6-2构造相同；从顶螺栓孔6-1向四周设四条滑槽5，每两条滑槽5之间的夹角均为90°，滑槽5止于底螺栓孔6-2；滑槽5的横断面为倒T型，里面宽，外面窄；其倒T型的翼缘14为弧形，翼缘14的顶面宽度为a。

以上所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，槽连接螺栓2安放到滑槽5内，螺杆A 8与套筒4相连接；槽连接螺栓2的头部10与滑槽5的横断面形状相契合，为一弧形板结构，槽连接螺栓2的头部10的弧度与滑槽翼缘14的弧度相匹配；槽连接螺栓2头部10长边的长度为b，短边长度为c，且b>c；滑槽翼缘14的宽度与头部10边长关系为：c=a-0.5mm。

以上所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，孔连接螺栓3的螺杆B 11、旋转部12和螺杆C 13固结在一起，螺杆B 11与连接球上的螺栓孔6相连接，螺杆C 13则与套筒4相连接；旋转部12横断面为等六边形；螺栓孔6在连接球1内的深度大于滑槽5在连接球1内的深度，螺杆A8与连接球1的内球15连在一起。

以上所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，套筒4内壁16为圆筒，筒壁上刻有螺纹，外壁17横断面为正六面形状；套筒4的一端与螺杆A 8或螺杆C 13相连接，另一端与桁架杆件18相连接。

以上所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，滑槽5的数量为3~6条；滑槽5的间距能根据工程的需要进行调整，布置成等间距或不等间距的形式。

以上所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置的应用方法，其步骤为：

步骤（1）：确定一个节点上需要的槽连接螺栓2和孔连接螺栓3的数量和位置，进而确定连接球1的滑槽5数量和位置；

步骤（2）：将槽连接螺栓2安放到连接球1上合适的滑槽5内，然后将孔连接螺栓3安装到位，两个孔连接螺栓3必须都要安装；

步骤（3）：将槽连接螺栓2沿滑槽5调整到适宜的位置，拧紧螺母7，将槽连接螺栓2的位置固定；

步骤（4）：将套筒4与螺杆A 8或螺杆C 13相连接，然后再将套筒4与桁架杆件18相连接；

步骤（5）：拼装成桁架结构后，依此将每个连接球1的各个螺母7进行轻微松动，以释放其在安装过程中与滑槽5产生的内力，然后再将螺母7逐个拧紧；

步骤（6）：桁架应用完成后，先将桁架杆件18与套筒4的连接拆除，然后再拆除孔连接螺栓3和槽连接螺栓2。

下面结合附图，用实施例进一步展开本发明的技术内容：

如图1、图2、图6、图8所示，本发明的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，包括连接球1、槽连接螺栓2、孔连接螺栓3和套筒4四部分。连接球1的外形为圆形，连接球上设有滑槽5和螺栓孔6；槽连接螺栓2包括螺母7、螺杆A 8、垫片9和头部10；孔连接螺栓3包括螺杆B 11、旋转部12和螺杆C 13。

如图2~图5所示，连接球1的轴线顶端和底端各设一个螺栓孔6，顶端的螺栓孔6为顶螺栓孔6-1，底端的螺栓孔6为底螺栓孔6-2，顶螺栓孔6-1和底螺栓孔6-2构造相同。从顶螺栓孔6-1向四周设四条滑槽5，每两条滑槽5之间的夹角均为90°，滑槽5止于底螺栓孔6-2。滑槽5的横断面为倒T型，里面宽，外面窄。其倒T型的翼缘14为弧形，翼缘14的顶面宽度为a。

如图5~图7所示，槽连接螺栓2安放到滑槽5内，螺杆A 8与套筒4相连接。槽连接螺栓2的头部10与滑槽5的横断面形状相契合，为一弧形板结构，槽连接螺栓2的头部10的弧度与滑槽翼缘14的弧度相匹配。槽连接螺栓2头部10长边的长度为b，短边长度为c，且b>c。滑槽翼缘14的宽度与头部10边长关系为：c=a-0.5mm。b>c，保证了槽连接螺栓2与滑槽5的接触面积，从而保证了连接的可靠性。c=a-0.5mm，保证了槽连接螺栓2在滑槽5内安装及移动的顺畅。

如图4、图8所示，孔连接螺栓3的螺杆B 11、旋转部12和螺杆C 13固结在一起，螺杆B 11与连接球上的螺栓孔6相连接，螺杆C 13则与套筒4相连接。旋转部12横断面为等六边形，用于将孔连接螺栓3与螺栓孔6拧紧。螺栓孔6在连接球1内的深度大于滑槽5在连接球1内的深度，螺杆A 8与连接球1的内球15连在一起，从而进一步加强了连接球整体的刚度和承载力。

如图9~图11所示，套筒4内壁16为圆筒，筒壁上刻有螺纹，外壁17横断面为正六面形状，以方便拧紧。如图12、图13所示，套筒4的一端与螺杆A 8或螺杆C 13相连接，另一端与桁架杆件18相连接，从而将连接球1与桁架杆件18连接起来。

滑槽5的数量可根据实际连接的需要进行删减，以设置3~6条滑槽为宜。滑槽5的间距可根据工程的需要进行调整，布置成等间距或不等间距的形式，但要保证节点的受力满足工程要求。

本发明的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置的应用方法，其步骤为：

（1）根据桁架杆件18连接要求，确定一个节点上需要的槽连接螺栓2和孔连接螺栓3的数量和位置，进而确定连接球1的滑槽5数量和位置。

（2）将槽连接螺栓2安放到连接球1上合适的滑槽5内，然后将孔连接螺栓3安装到位，两个孔连接螺栓3必须都要安装（根据连接的具体要求，孔连接螺栓3可以不与套筒4连接）。

（3）将槽连接螺栓2沿滑槽5调整到适宜的位置，拧紧螺母7，将槽连接螺栓2的位置固定。

（4）将套筒4与螺杆A 8或螺杆C 13相连接，然后再将套筒4与桁架杆件18相连接。

（5）将桁架杆件18拼装成桁架结构后，依此将每个连接球1的各个螺母7进行轻微松动，以使槽连接螺栓2可沿滑槽5产生轻微的移动，释放其在安装过程中与滑槽5产生的内力，然后再将螺母7逐个拧紧。

（6）桁架应用完成后，先将桁架杆件18与套筒4的连接拆除，然后再拆除孔连接螺栓3和槽连接螺栓2。

Claims (6)

1.用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，包括连接球（1）、槽连接螺栓（2）、孔连接螺栓（3）和套筒（4）四部分，其特征在于连接球（1）的外形为圆形，连接球上设有滑槽（5）和螺栓孔（6）；槽连接螺栓（2）包括螺母（7）、螺杆A（8）、垫片（9）和头部（10）；孔连接螺栓（3）包括螺杆B（11）、旋转部（12）和螺杆C（13）；连接球（1）的轴线顶端和底端各设一个螺栓孔（6），顶端的螺栓孔（6）为顶螺栓孔（6-1），底端的螺栓孔（6）为底螺栓孔（6-2），顶螺栓孔（6-1）和底螺栓孔（6-2）构造相同；从顶螺栓孔（6-1）向四周设四条滑槽（5），每两条滑槽（5）之间的夹角均为90°，滑槽（5）止于底螺栓孔（6-2）；滑槽（5）的横断面为倒T型，里面宽，外面窄；其倒T型的翼缘（14）为弧形，翼缘（14）的顶面宽度为a。

2.根据权利要求1所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，其特征在于槽连接螺栓（2）安放到滑槽（5）内，螺杆A（8）与套筒（4）相连接；槽连接螺栓（2）的头部（10）与滑槽（5）的横断面形状相契合，为一弧形板结构，槽连接螺栓（2）的头部（10）的弧度与滑槽翼缘（14）的弧度相匹配；槽连接螺栓（2）头部（10）长边的长度为b，短边长度为c，且b>c；滑槽翼缘（14）的宽度与头部（10）边长关系为：c=a-0.5mm。

3.根据权利要求1所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，其特征在于孔连接螺栓（3）的螺杆B（11）、旋转部（12）和螺杆C（13）固结在一起，螺杆B（11）与连接球上的螺栓孔（6）相连接，螺杆C（13）则与套筒（4）相连接；旋转部（12）横断面为等六边形；螺栓孔（6）在连接球（1）内的深度大于滑槽（5）在连接球（1）内的深度，螺杆A（8）与连接球（1）的内球（15）连在一起。

4.根据权利要求1所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，其特征在于套筒（4）内壁（16）为圆筒，筒壁上刻有螺纹，外壁（17）横断面为正六面形状；套筒（4）的一端与螺杆A（8）或螺杆C（13）相连接，另一端与桁架杆件（18）相连接。

5.根据权利要求1所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置，其特征在于滑槽（5）的数量为3~6条；滑槽（5）的间距能根据工程的需要进行调整，布置成等间距或不等间距的形式。

6.权利要求1所述的用于桁架杆件连接的球形多滑槽节点装置的应用方法，其特征在于，其步骤为：

步骤（1）：确定一个节点上需要的槽连接螺栓（2）和孔连接螺栓（3）的数量和位置，进而确定连接球（1）的滑槽（5）数量和位置；

步骤（2）：将槽连接螺栓（2）安放到连接球（1）上合适的滑槽（5）内，然后将孔连接螺栓（3）安装到位，两个孔连接螺栓（3）必须都要安装；

步骤（3）：将槽连接螺栓（2）沿滑槽（5）调整到适宜的位置，拧紧螺母（7），将槽连接螺栓（2）的位置固定；

步骤（4）：将套筒（4）与螺杆A（8）或螺杆C（13）相连接，然后再将套筒（4）与桁架杆件（18）相连接；

步骤（5）：拼装成桁架结构后，依此将每个连接球（1）的各个螺母（7）进行轻微松动，以释放其在安装过程中与滑槽（5）产生的内力，然后再将螺母（7）逐个拧紧；

步骤（6）：桁架应用完成后，先将桁架杆件（18）与套筒（4）的连接拆除，然后再拆除孔连接螺栓（3）和槽连接螺栓（2）。

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