CN203145196U - 一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，属于建筑杆件连接装置领域，其结构包括耳板连接组件和可调底座组件，所述耳板连接组件上具有调节连接耳板之间夹角的弧形长条孔、嵌入槽或支撑柱，连接耳板围绕弧形长条孔、嵌入槽或支撑柱旋转，或在嵌入槽内转动。耳板连接组件可以单独使用，也可与可调底座组件组装成一体使用。本装置通过设置耳板连接组件和安装在该组件上的可旋转连接耳板，来吸收杆件之间角度的偏差；通过设置球头支撑螺杆，来调整耳板连接组件及杆件的空间位置与角度；通过设置螺纹套筒来调整耳板组件的前后位移。本实用新型设计巧妙，结构简洁合理，具有较强的三维空间可调能力，可以将不同数量、不同空间角度的杆件连为一体，并具有补尝偏差、方便安装、易于施工等优点，适于大规模推广应用。

Description

一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置

(一)技术领域

本实用新型涉及一种建筑杆件连接装置，具体地说是一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置。该装置具有很强的三维空间调节能力，具有较强的建筑施工误差吸收能力，尤其适合在建筑精度要求高、空间结构复杂、体型多变的建筑结构体系中应用。

(二)背景技术

近20年来，随着我国国民经济的高速发展和综合国力的不断提高，各种扭曲、双曲面、多面体的复杂空间结构建筑逐年增加。特别是08年奥运会、10年上海世博会等重大国际活动的成功举办，各种造型复杂、外观别致的异形建筑如雨后春笋般在全国各地涌现。复杂空间结构建筑在带给人们视觉冲击享受的同时，也给建筑施工增加了巨大难度，对施工技术提出了更高的要求，施工图设计人员必须突破常规才能把建筑师的设计理念真实的展现出来。

对于复杂(异形)空间结构外表皮解决方案目前有三种解决手段：第一种是采用双曲面面板材料，支撑杆件根据造型需要进行弯曲。这种做法造价昂贵、加工精度高、施工周期长、材料浪费严重，但装饰效果最好；第二种是采用层叠或阶梯状的形式进行模拟，这种解决手段用单曲面或平面面板就可以表达出来。此做法可以营造出丰富的层次感和韵律感，但这种效果必须是在不影响建筑整体效果的情况下使用；第三种是采用三角形的平面面板来模拟，这也是最常采用的解决手段，由于支撑杆件为三角形网格，根据三点共面原理，这种解决手段适用性最好，可适合于各种规则、不规则的复杂空间曲面。以上解决方案无论采用哪一种手段，由于受材料性能和制作安装等方面的制约，都可能导致支撑杆件与面板材料之间配合不够紧密，从而造成面板之间不共面，而且设计时杆件系统的理论模型和最终真实结构不可避免的存在一定误差。如何补尝偏差、方便安装、易于施工是复杂(异形)空间结构必须要面对的技术难题。

空间结构体系的杆件交汇处一般由3-6根杆件组成，杆件之间一般不共面，杆件与杆件之间的夹角一般也不相同，杆件与垂直方向之间的倾角有时也不相同。目前国内复杂建筑空间结构体系的杆件连接以现场焊接为主。由于现场焊接条件差、杆件焊接易变形、焊接质量难以保证等因素的限制，导致杆件安装精度难以控制。而采用定型化标准件产品，便可大大提高杆件加工安装精度，降低工时耗量，缩短施工周期。

(三)发明内容

本实用新型的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置。该装置可以吸收和调整空间杆件之间角度偏差与杆件交汇处的空间位置，确保空间杆件与垂直方向的偏转精度，从而轻松实现复杂建筑空间的杆件连接。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，包括耳板连接组件和安装在该组件上的两个以上的连接耳板，所述耳板连接组件上具有调节连接耳板之间夹角的弧形长条孔、嵌入槽或支撑柱，连接耳板围绕弧形长条孔、嵌入槽或支撑柱旋转，或在嵌入槽内转动。

耳板连接组件有以下四种结构形式：

结构一：耳板连接组件包括耳板底座、连接柱和耳板扣盖，连接柱位于耳板底座和耳板扣盖之间，连接柱不作为单一构件存在，既可以与耳板底座连为一体，也可以与耳板扣盖连为一体，耳板底座、连接柱和耳板扣盖共同形成环形嵌入槽，连接耳板的一端设置在嵌入槽内，另一端用于固定杆件。耳板连接组件单独使用时，连接节点应设计为钢性或半钢性连接，连接耳板组件在其位置调整合适后，再通过限位螺栓或采用焊接等方式将其固定牢固。

结构二：耳板连接组件包括耳板底座、连接柱和耳板扣盖，连接柱位于耳板底座和耳板扣盖之间，连接柱不作为单一构件存在，既可以与耳板底座连为一体，也可以与耳板扣盖连为一体，两个以上的连接耳板套置在连接柱上，耳板底座、连接柱和耳板扣盖通过扣盖连接螺栓连接成一体。耳板连接组件单独使用时，为防止耳板转动，耳板底座、耳板扣盖以及环形耳板接触面处应刻有互相啮合的齿面或通过焊接将其固定。

结构三：耳板连接组件包括耳板底座和耳板扣盖，耳板底座和耳板扣盖上分别对应开设有两个以上的球形凹槽，耳板底座和耳板扣盖扣合以后形成两个以上的大于1/2的球形嵌入槽，带有球形头的连接耳板设置于球形嵌入槽内。该耳板连接组件不能单独使用，必须与可调底座组件组装成一体使用，同时应将可调底座组件中的球头支撑螺杆调整为不带球头或带圆柱头的支撑螺杆。

结构四：耳板连接组件为一耳板底座，耳板底座上开设有两个以上的弧形长条孔，弧形长条孔之间为同心圆关系，连接耳板通过连接螺栓设置于耳板底座上。

上述连接耳板的数量为3-6个。

该装置还包括一个与耳板连接组件相连接的可调底座组件。耳板连接组件即可以单独使用，也可以与可调底座组件组装成一体使用。

与耳板连接组件相连接的可调底座组件包括球头支撑螺杆、螺纹套筒和锁紧螺母，球头支撑螺杆的顶部为一球头，该球头设置在耳板底座底部的球形槽内，并通过锁紧螺母锁紧，球头支撑螺杆的底部开有螺纹，并与螺纹套筒上端部配合，通过旋转球头支撑螺杆，来调节耳板连接组件的空间位置。螺纹套筒下端既可以与主体结构直接连接，还可以通过下端螺纹与加长支撑螺杆连接，当螺纹套筒与加长支撑螺杆连接时，通过旋转螺纹套筒来调节耳板连接组件的空间位置，并且球头支撑螺杆与加长支撑螺杆的螺纹螺向相反。

本实用新型的一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置与现有技术相比，所产生的有益效果是：

本实用新型通过设置耳板连接组件和安装在该组件上的可旋转连接耳板，来吸收杆件之间因加工、安装造成的角度偏差；在不改变耳板连接组件的情况下，通过增减连接耳板来满足杆件交汇处杆件数量不同的要求；通过连接耳板在工厂内精加工或在连接耳板与杆件之间设置铰接点，来保证每根杆件在垂直方向的偏转精度；通过设置球头支撑螺杆，来调整耳板连接组件处的空间位置与角度；通过设置球头支撑螺杆与锁紧螺母，将耳板连接组件与可调底座组件连为一体；通过设置螺纹套筒来调整耳板连接组件处的前后位移。以上所有构件均通过螺栓连接，方便安装、易于施工，并且可以将所有连接构件设计成标准件，从而减少非标件的加工，降低了施工难度，提高了施工速度。

(四)附图说明

图1a、图1b、图1c分别为连接耳板固定在嵌入槽内的组装、分解、局部剖面示意图；

图2a、图2b、图2c分别为连接耳板套置在连接柱上的组装、分解、单独使用连接耳板装置示意图；

图3a、图3b、图3c分别为带有球头的连接耳板设置在嵌入槽内的组装、分解、局部剖面示意图；

图4a、图4b、图4c分别为连接耳板固定在弧形长条孔上的组装、分解、局部剖面示意图；

图5为可调底座组件剖面图；

图6为带有加长支撑螺杆的可调底座组件剖面图；

图7为单独使用耳板连接组件的示意图；

图8为空间结构体系中的杆件位置示意图。

图中，1、耳板底座，2、连接柱，3、耳板扣盖，4、连接耳板，5、扣盖连接螺栓，6、限位螺栓，7、球头支撑螺杆，8、锁紧螺母，9、螺纹套筒，10、固定螺栓，11、耳板连接螺栓，12、杆件，13、杆件连接板，14、加长支撑螺杆。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置作以下详细地说明。

图1a、图1b、图1c显示了连接耳板固定在嵌入槽内的示意图，图1a为组装成一体的示意图；图1b为分解示意图；图1c为局部剖面图。该实施方式的杆件12先与部分连接耳板4连接牢固，再将所有连接耳板4放入耳板底座1中的嵌入槽，通过圆盘扣盖3及扣盖连接螺栓5将其与之连接，在连接过程中不断调节连接耳板4的角度，直至完全合适为止。在杆件12、连接耳板4、耳板底座1临时固定后，再将球头支撑螺杆7放入耳板底座1底部的球形凹槽内。通过锁紧螺母8将球头支撑螺杆7临时固定，转动球头支撑螺杆7将其与螺纹套筒9连接。再通过调节球头支撑螺杆7的长度使耳板底座1及空间杆件12位移到准确空间位置。在全部调整合适后，将扣盖连接螺栓5、锁紧螺母8进行紧固，扣盖连接螺栓5以连接耳板4不能自由滑动为最低限度，锁紧螺母8以球头支撑螺杆7不能自由转动为最低限度。

图2a、图2b、图2c显示了连接耳板套置在连接柱上的示意图，图2a为组装成一体的示意图，图2b为分解图，图2c为单独使用耳板连接组件的局部示意图。该实施方式的连接耳板4中心部位做成环状，将两个以上的连接耳板4套置在连接柱2上，连接耳板4通过围绕连接柱2转动来调整耳板4之间的夹角，耳板底座1、连接柱2和耳板扣盖3通过扣盖连接螺栓5连接成一体。该实施方式的耳板连接组件单独使用时，应将连接耳板4与杆件12之间的连接设置成钢性或半钢性连接，与可调底座组件组成一体使用时，可以将连接耳板4与杆件12之间的连接设置成铰接，通过杆件12在铰接点处的转动来保证每根杆件12在垂直方向的偏转精度。耳板连接组件单独使用时，为防止耳板4转动，耳板底座1、耳板扣盖3以及环形耳板4接触面处应刻有互相啮合的齿面或通过焊接将其固定为一体。

图3a、3b、3c显示了带有球头的连接耳板设置在嵌入槽内的示意图，图3a为组装成一体的示意图，3b为分解图，3c为耳板底座局部剖面图。该实施方式的耳板底座1和耳板扣盖3上分别对应开设有两个以上的球形凹槽，耳板底座1和耳板扣盖3扣合以后形成两个以上的大于1/2的球形嵌入槽，带有球形头的连接耳板4设置于球形嵌入槽内，耳板扣盖3通过其下端部螺纹及扣盖连接螺栓5与耳板底座1连为一体，支撑螺杆7顶部为一圆柱头，将该圆柱头设置在耳板底座1的凹槽内，并通过锁紧螺母8锁紧，圆柱头支撑螺杆7通过底部螺纹与螺纹套筒9连接，通过旋转圆柱头支撑螺杆7调整耳板连接组件的空间位置。

图4a、4b、4c显示了连接耳板固定在弧形长条孔上的示意图，图4a为组装成一体的示意图，图4b为分解图，图4c为局部剖面图。该实施方式在耳板底座1上开设有两个以上的弧形长条孔，弧形长条孔之间为同心圆关系，连接耳板4通过连接螺栓5固定在耳板底座1上，连接耳板4与杆件12连接可以设置成钢性连接，也可以设置成铰接。将球头支撑螺杆7的球头设置在耳板底座1底部的球形槽内，通过锁紧螺母8锁紧，球头支撑螺杆7通过底部螺纹与螺纹套筒9连接，并通过旋转球头支撑螺杆7，来调节耳板连接组件的空间位置。螺纹套筒9下端与主体结构连接。

图5显示了可调底座组件剖面图。该实施方式是将球头支撑螺杆7的球头设置在耳板底座1底部的球形槽内，通过锁紧螺母8锁紧，球头支撑螺杆7通过底部螺纹与螺纹套筒9连接，并通过旋转球头支撑螺杆7，来调节耳板连接组件的空间位置。螺纹套筒9下端与主体结构连接。

图6显示了带有加长支撑螺杆14的可调底座组件剖面图。该实施方式是将球头支撑螺杆7的球头设置在耳板底座1底部的球形槽内，通过锁紧螺母8锁紧，球头支撑螺杆7通过底部螺纹与螺纹套筒9连接，螺纹套筒9下端部连接加长支撑螺杆14，加长支撑螺杆14与主体结构连接。球头支撑螺杆7与加长支撑螺杆14的螺纹螺向相反。通过旋转螺纹套筒9，来调节耳板连接组件的空间位置。

图7显示了单独使用耳板连接组件的示意图。该实施方式的连接耳板4通过耳板扣盖3及耳板连接螺栓5与耳板底座1连接，连接耳板4可以围绕耳板底座1旋转，连接耳板4与垂直方向的夹角必须与设计图纸一致，可以通过电脑放样工厂内加工来确保角度的准确，为了防止安装后的连接耳板4再发生移动，应采用限位螺栓6进行限制或采用焊接将其焊死，单独使用的连接耳板组件必须按钢节点或半钢性节点来设计。

如图8显示了空间结构体系中的杆件位置示意图，空间体系中的每根杆件12都有可能与水平面、垂直面存在夹角，杆件12与杆件12之间的夹角也不相同。

本实用新型所有示意的实例均是按照连接杆件不共面(曲面结构)进行考虑的，当然在本实用新型其它的实例中，所有连接杆件均共面也是可以的。

本实用新型的杆件连接装置是杆件的重要传力部位，因此连接耳板与耳板底座连接处的抵抗力必须满足设计承载力要求。耳板底座及其上的所有嵌入槽、锁紧螺母、限位螺栓等应具有足够的强度，槽孔开口处的强度也必须满足设计需要。由于本杆件连接装置比较复杂，所有构件加工必须精确，安装时才能吻合良好，配合紧密。

以上所揭露的仅为本实用新型的实施实例而已，不能以此来限定本实用新型的权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，包括耳板连接组件和安装在该组件上的两个以上的连接耳板，其特征在于：所述耳板连接组件上具有调节连接耳板之间夹角的弧形长条孔、嵌入槽或支撑柱，连接耳板围绕弧形长条孔、嵌入槽或支撑柱旋转，或在嵌入槽内转动。

2.根据权利要求1所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：所述耳板连接组件包括耳板底座、连接柱和耳板扣盖，连接柱位于耳板底座和耳板扣盖之间，并形成环形嵌入槽，连接耳板的一端设置在嵌入槽以内，另一端用于固定杆件。

3.根据权利要求1所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：所述耳板连接组件包括耳板底座、连接柱和耳板扣盖，连接柱位于耳板底座和耳板扣盖之间，两个以上的连接耳板套置在连接柱上。

4.根据权利要求1所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：所述耳板连接组件包括耳板底座和耳板扣盖，耳板底座和耳板扣盖上分别对应开设有两个以上的球形凹槽，耳板底座和耳板扣盖扣合以后形成两个以上的大于1/2的球形嵌入槽，带有球形头的连接耳板设置在球形嵌入槽内。

5.根据权利要求1所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：所述耳板连接组件为一耳板底座，耳板底座上开设有两个以上的弧形长条孔，连接耳板通过连接螺栓设置在耳板底座上。

6.根据权利要求5所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：所述弧形长条孔之间为同心圆关系。

7.根据权利要求2至5中的任意一项所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：所述连接耳板的数量为3-6个。

8.根据权利要求1至5中的任意一项所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：还包括一个与耳板连接组件相连接的可调底座组件。

9.根据权利要求8所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：所述可调底座组件包括球头支撑螺杆、螺纹套筒和锁紧螺母，球头支撑螺杆的顶部为一球头，该球头设置在耳板底座底部的球形槽内，并通过锁紧螺母锁紧，球头支撑螺杆的底部开有螺纹，并与螺纹套筒上端部配合。

10.根据权利要求9所述的应用于复杂建筑空间结构体系中的杆件连接装置，其特征在于：还包括一个与螺纹套筒下端部螺纹连接的加长支撑螺杆，上述球头支撑螺杆与加长支撑螺杆的螺纹螺向相反。

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