CN87105634A - 结构构件的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明为装配桁架结构时，所使用的连接装置。该装置1具有旋接于终端构件2B的支持构件11，可移动地套接于支持构件11的连接螺栓6，及与连接螺栓6成为一体的突出部7，突出部7套装在套筒体15内，连接螺栓6的两端制成正反向两个螺纹部6a、6b，并在螺纹部6a上拧紧螺帽。如转动套筒体15即转动连接螺栓6，结构构件2即被连接于节点构件3上。对套筒体15使劲拧转所产生的巨大回转力的作用，便可达到连接紧固结构构件的目的。

Description

本发明为关于结构构件的连接装置，具体地说;即关于以容易且牢固的方式将两件以上长钢管等的结构构件连接于节点构件上，形成桁架结构用的装置。

建立庞大的立体结构物时，要使用大量长件钢管等的结构构件，将各结构构件连接于节点结构件上，制成桁架结构。各结构构件为，利用连接螺栓将其两端连接于多面体的节点构件上，在日本国实用新型专利公报第42-22992号提案“实现桁架结构的连接装置”。它在螺帽（nut）上具有径向射线的孔，在其孔内贯穿有竖立于旋接螺帽及连接螺栓的销，如转动螺帽即经由销将回转力传动于连接螺栓。结果，此回转扭力要取决于所依赖的销子强度，当将结构构件固定于节点构件时，又不容易锁紧连接螺栓，而且在连接装置的任何构成要素上都具有孔或缺口，不能将充分的热力作用于连接螺栓上，并且露出了在受力上属于重要部分的连接螺栓的一部分螺纹，天长日久连接螺栓受到长期地腐蚀。因此，对于连接螺栓一般要求额外更高的强度或质量。

在日本国专利公报56-29064号记载，利用套筒体覆盖连接螺栓，拟由套筒体来转动连接螺栓。当制造由长件结构主要材料与终端构件所组成的结构构件时，由于将连接螺栓安装于焊接结构主要材料端部的终端构件内，因此不能修正因焊接变形所引起的结构构件的长度而变化。为此，结构构件的尺寸变得比原来要求的高，例如在装配桁架时不能吸收尺寸误差，即不能使用具有误差的结构构件，或需要用吸收误差的特别尺寸来调正结构，使连接装置的结构构造变成非常复杂。此外，结构构件的端部开口由于受到连接装置的构成要素的限制而变得狭小，造成长件结构构件的所有内外面进行均质表面处理作业时也变得困难。

本发明的目的在于，提供由结构构件与节点构件形成桁架结构的结构构件的连接装置。以便达到可牢固地将结构构件连接于节点构件上，消除连接螺栓露出，做成不容易腐蚀的结构，用一般机械加工的方法即可实施获得正确结构构件的长度，并由孔或无缺口的简单又牢固结构的结构要素所组成。

本发明的结构构件的连接装置为：

结构构件由结构主要材料与固定于其两端的终端构件所成，利用连接螺栓使结构构件连接于具有螺纹孔的节点构件的结构构件的连接装置。

其连接螺栓具有两端螺纹部，轴部及回转传动部的突出部，旋接于节点构件的一端螺纹部，与旋接螺帽的另一端螺纹部为相反方向的螺纹。

终端构件在其内部具有直径大于螺帽的内螺纹，支持连接螺栓的轴部套装在容许轴向移动的支持构件内。

在外面设有形成回转力作用部的套筒体，其套筒体与突出部的回转传动部套合，同时具有容许其连接螺栓轴向移动的剖面形状。

因此，为了固锁连接螺栓，对于套筒体的回转力作用部使用扳手等的简单工具即可产生极大的扭力作用，使结构构件牢固地固定于节点构件上。而且处于连接状态，即有套筒体而可避免露出连接螺栓，抑制了在受力上属于重要的连接螺栓螺纹部的腐蚀。并且由机械加工即可保证结构构件的正确长度。由于在终端构件具有大直径内螺纹，因此尽管结构构件长仍容易实施表面处理。连接螺栓在结构构件表面处理时不必随带，这可避免因电镀而降低连接螺栓的强度。此外，还可以使用不能电镀的高强度螺栓。

为进一步说明现将附图简述如下：

图1为本发明实施例的连接装置剖面图。

图2为连接装置的放大剖面图。

图3至图10为说明装配顺序的剖面图。

图11为具有不同形状终端构件的结构构件连接装置的剖面图。

图12为表示不同实施例的连接螺栓前端自套筒体突出状态的剖面图。

图13为表示与节点构件接合状态的剖面图。

现参见图1说明如下：两件以上的结构构件2以辐射状固定于多面体的节点构件3上。结构构件2系采用长件钢管等的结构主要材料2A，与同径的终端构件2B所组成。将终端构件2B焊接于其结构主要材料2A的端部，在其终端构件2B装有，将结构主要材料2A连接于具有螺纹孔5节点构件3的连接螺栓6。结构构件2包括终端构件2B的全长应为需要的正确长度。由于对结构构件2在装配前不安装连接装置1的各零件，如连接螺栓6，因此自终端构件2B端面2n至他端终端构件端面的正确长度，可用机械加工切削等的方法获得。

在上述连接螺栓6制成突出部7，同时连接螺栓6两侧端部的螺纹6a、6b制成相反的螺旋。突出部7具有回转连接螺栓6用的回转传动部7a。一端的螺纹部6b为右螺纹。将结构构件2安装于节点构件3时，旋接于另一端螺纹部6a的螺帽8避免随着连接螺栓6的回转在结构构件2内脱落。

在上述终端构件2B的内部，制成直径大于螺帽8的内螺纹9。在内螺纹9内旋接上有外螺纹10的支持构件11，将胶接剂涂敷于外螺纹上以防止其松动。在支持构件11的中心，设有支持连接螺栓6的轴部6m的滑动孔12。另外，支持构件11不必完全旋入终端构件2B内。如图所示除了支持连接螺栓6以外以不阻碍后述套筒体15的回转即可。在本实施例，支持构件11的前端自终端构件2B仅突出如图2所示的长度L，于装配时调正旋入量，如后述为了减轻连接螺栓6的腐蚀，提高其密封性，并使终端构件2B的内螺纹容易被拧入，用卡爪扳手18（参见图5）卡住支持构件11的凹部13。

在上述支持构件11的滑动孔12予先插入连接螺栓6的轴部6m，且使螺帽旋紧于螺纹部6a以后，将支持构件11，连接装置的局部装配物安装于终端构件2B内。在其支持构件11与连接螺栓6的突出部7之间套入弹簧14。此弹簧14为盘簧，缠绕于轴部6m上。它仅在突出部7往终端构件2B方向移动时压缩，并将突出部7推至节点构件3的方向。当连接螺栓6处于完全连接于节点构件3螺纹孔5的状态时，由于其弹簧14不再推突出部7，因此弹簧14仍又处于自由状态。因此，弹簧14仅起到将连接螺栓6推至节点构件3方向的力量，即当螺栓部6b的前端6n基本进入套筒体15内时即可。

对于连接螺栓6的外部，设有套装于其突出部7的回转传动部7a传动回转的套筒体15。如突出部7的外形为六角柱，而套筒体15的剖面形即为六角套，它容许突出部7轴向地在其内部移动。而在套筒体15的外表面形成回转突出部7用的回转力作用部16。通常突出部7或套筒体15均采用六角形，四角形或其它多角形剖面，如用啮合扳手转动回转力作用部16即可，此套筒体15与结构构件2均通过机械加工而制成正确的长度。

套筒体15将结构构件2装在节点构件3上以后，连接螺栓6完全被包覆，因此能阻止连接螺栓6与外气接触或附着水分。本实施例为了更好地提高其水密性，在套筒体15与终端构件2B及套筒体15与节点构件3之间，采用如图2所示的水密结构。在套筒体15的终端构件2B侧的内端部，形成套入支持构件11前端的段差部15n，当套筒体15的端面15a接触终端构件2B的端2n时，调正段差部15n的尺寸或支持构件11的旋入量，以利支持构件11的端面也接触套筒体15的段差凹面15b，在其接触面涂敷微量高分子吸收材料等的密封材料4。因湿气而膨胀其高分子吸收材料，为此能获得极高的水密性。另外，当转动套筒体15将结构构件2固定于节点材料3时，节点构件3与结构构件2的结合力经由上述两处接触面传动。在突出部7一端的螺纹部6b一侧装有弹性衬垫17，如予先选择较大的衬垫厚度，即由套筒体15的回转使连接螺栓6旋接入节点构件3的螺纹孔5时，弹性衬垫17被突出部7压缩，在节点构件3与套筒体15之间仍可获得水密。因此，一旦套筒体15的两端被密封，即可避免水份或外气侵入套筒体15内，而制成经久耐用的连接装置。

下面接着说明结构构件2与节点构件3的连接顺序：将终端构件2B焊接于切线规定尺寸的结构主要材料2A的两端。虽然结构构件2的尺寸由于焊接变形会变得予料不到，但用机械加工仍可取得终端构件2B需要的端面2n并正确求出结构构件2的希望长度，尽管内螺纹会略微缩短，但不影响连接装置，因终端构件2B的内螺纹9开口较大，在结构主要材料2A与终端构件2B所组成的结构构件2内部进行表面处理的处理液仍能比较好地进入，因此在结构构件2内外面能可靠地实施防锈用的表面处理，如酸洗、涂膜质地的粘合处理、烤漆、浸锌等。

按照图3所示，从连接螺栓6的螺纹部6a插入弹簧14。然后，从螺纹部6a将连接螺栓6的轴部6m穿过支持构件11的滑动孔口，使弹簧14介于突出部7与支持构件11之间的状态，按照图4旋接螺帽8至螺纹部6a的最大拧进位置。将连接螺栓6插入于成一体化的各结构主要材料2A端部的终端构件2B的内螺纹9中。按照图5所示，将支持构件11旋接于终端构件2B的内螺纹9内，使用以虚线表示的拧入工具18，将卡爪套入凹部13使其充分拧入。当将支持构件11固定于终端构件2B时，决定拧入量以便从终端构件2B的端面2n仅突出长度L（参阅图2），并利用予先涂敷的胶接剂固定之。按照图6所示套入套筒体15以便锒合于突出部7的回转传动部7a。在其套筒体15的端面15a以及段差凹面15b予先涂敷高分子吸收材料。

将连接螺栓6，对抗弹簧15推入套筒体15内，以便连接螺栓6的前端6n也能进入套筒体15内，然后将它配置于已显示正确尺寸的两个节点构件3、3间。在进行此操作时作业者不必非要将连接螺栓6的螺纹部6b全部推入套筒体15内，如图7所示将连接装置1移至节点构件3的位置，如图8将连接螺栓6的螺纹部6b的前端6n沿节点构件3的球面3a推入。如图9此时连接螺栓6，对抗弹簧14完全退入套筒体15内，连接螺栓6位于套筒体15内，直到连接螺栓6的前端6n与节点构件3的螺纹孔5一致为止。一旦前端6n面临节点构件3的螺纹孔5，连接螺栓6即因弹簧14的反弹力而突出，如图10所示前端6n即套入螺纹孔5内。

将扳手贴在形成于套筒体15外面的回转力作用部16施加回转转动，经由突出部7回转连接螺栓6，螺纹部6b即向节点构件3的螺纹孔5内移动，如图1连接螺栓6即旋接到节点构件3上，此时连接螺栓6一面用滑动孔12支持轴部6m，一面向节点3内的一个螺纹孔5移动，直到螺帽8接触支持构件11。参阅图9，当螺纹部6b的前端6n与套筒体15的前端15c一致时，旋接在螺纹部6a的最大拧入位置的螺帽8与支持构件11的间隔l₁，短于至突出部7与套筒体15前端15c的间隔l₂。因此，可将螺纹部6b牢固地旋接于节点构件3的螺纹孔5内，由于螺纹部6a与螺纹部6b互相形成倒螺旋，因此当将螺纹部6b拧入节点构件3时，促进螺帽8咬入螺纹部6a，螺帽8就不会从螺纹部6a上脱落，也就阻止了这段连接螺栓6的松动。

连接螺栓6与节点构件3的结合力，系由套筒体15与支持构件11传递至终端构件2B，系由套筒体15的端面15a（参阅图2）与段差凹面15b承载其传动力。前述密封材料4被套筒体15与终端构件2B夹住，弹性衬垫17被突出部7与节点构件3夹住压缩。利用密封材料4与弹性衬垫17使得套筒体15的两端部水密。处于如此接合状态时，变成由套筒体15完全覆盖连接螺栓6，尤其在电镀工厂的建筑桁架当作天花板樑使用时，可避免连接螺栓6暴露于处理液的蒸气。尽管不实施利用密封材料4或弹性衬垫17的密封套筒体15的端面仍然紧贴于节点构件3与终端构件2B的面上，因此本方案较以往即现存的连接装置，都极力减少了外气与连接螺栓的接触。

如欲自节点构件3拆除结构构件2时，只要将套筒体15往相反方向回转，使连接螺栓6、对抗弹簧14后退。如图10其前端6n退回至螺纹孔5的开口位置，连接螺栓6虽处于由弹簧14推至节点构件3方向的状态，但由于螺纹部6b的前端6n与螺纹孔5的开口有倒角，如向旁边移动套筒体15，如图9连接螺栓6对抗弹簧14再后退，则处于已出现正确尺寸节点构件3、3间的结构构件2就可以极简便地得到拆除。

以上所说明的连接装置的终端构件2B皆是厚园板，但如图11所示尽管终端构件22B略呈园锥体，仍可运用本发明。它由结构主要材料2A直径近似的园锥部22a与筒部22b所形成，借助机械加工筒部22b的端面2n而可获得结构构件2所要求的正确尺寸。如将筒部22b的外面予先制成六角形即可当做回转套筒体15的去除反力部23，则在套筒体15具有附加扭力的优点就变成非常容易。

上述的实施例要在支持构件11与终端构件2B或与22b的旋接处涂敷胶接剂，因为外螺纹10与螺栓部6B的螺旋方向相同，它承受使连接螺栓6旋接于节点构件3的力。如予先在支持构件11与终端构件2B或22B的螺纹做成与螺纹部6b相反的螺旋，即由套筒体15接触于节点构件3与终端构件2B、22B之后，需将额定的扭力作用变成为可对抗自套筒体15接触面传动的巨大扭力，也就是说如属于与螺纹部6b相同的右螺纹时即认为需要胶接剂，而有时因扭力过大破坏了胶接部分，则予先制成左螺纹即可防止。

如以上所详述，上述结构构件的连接装置即可了解，为了固锁连接螺栓，使用套筒体的回转力作用部即可使巨大的扭力作用产生变得简单。尽管不断装配结构构件，为保证节点构件间的装配尺寸正确，仍可利用弹簧使连接螺栓对于套筒体产生微量位移，以便容易实施装卸。如此，可以不需要考虑结构构件的装配顺序或勉强扩大节点与构件间距离方可装入的弊病，可以有效地实施装配作业。另外，也不会损坏连接装置或产生多余应力的作用，以制成可靠性高的结构构件。此外，当处于连接状态时避免了露出连接螺栓，以及采用了高分子吸收材料等措施，更加提高了连接装置的耐水性，使受力上处于重要的连接螺栓螺纹部免遭腐蚀。因此，本连接装置充分适用于室外结构体。据本发明者研究确认，其耐水性即使在水深100毫米处浸渍24小时仍能维持。而其结构构件皆可由机械加工获得正确的结构尺寸，在进行表面处理时也容易实施，而且连接螺栓在结构构件的表面处理时不必安装，即可避免因电镀而降低了连接螺栓的强度，也可使用不能电镀的高强度螺栓。

图12及图13为不具有上述弹簧14的实施例，可依与前述顺序相似的顺序实施装配或拆卸。依此仍可获得与前述实施例近似的效果。其结构为，突出部7接触支持构件11时，处于螺纹部6a最大旋入位置的螺帽8，与支持构件11的间隔l₁，短子接触支持构件11的突出部7与套筒体15前端15c之间的间隔l₂。当使螺纹部6b旋接于图13所示的节点构件3的螺纹孔5内时，必需予先制成便于作业者看得见连接螺栓6的前端，或感觉得到套入螺纹孔5内。因此，为了简便地将连接螺栓6的前端引导至节点构件的螺纹孔5内，如图12所示处于连接前的状态，连接螺栓6前端6n至少较套筒体15的前端15c仅突出可衔接的长度l，其突出量短到3～5毫米。

当进行装配立体桁架而节点间的距离要求达到正确尺寸时，其连接螺栓的突出将妨碍装配，因此，此时使用具备前述弹簧14的连接装置，而在形成正确尺寸以前的予装配阶段，使用图12所示零件数少价钱便宜的连接装置即可。

如连接螺栓6推进上述间隔l₁，即如图13所示，螺帽8即接触支持构件11，由于螺帽8所旋接的螺纹部6a与旋接于节点构件3的螺纹部6b是相反方向的螺旋，因此借着拧入于节点构件3而促进螺帽8与螺纹部6a的咬紧。为限制连接螺栓6移动过多，突出部7虽也移动距离l₁，但短于至套筒体15前端15c的距离l₂，因此突出部7不接触节点构件3，也不阻碍连接螺栓6固锁。

本发明可牢固地且以密封方式连接形成桁架结构的节点构件与长结构构件，可当做建筑房屋的天花板樑所需要的接头使用。

Claims (4)

1、一种结构构件的连接装置，其中结构构件2为由结构主要材料2A与固定于其两端的终端构件2B所组成，利用连接螺栓6上的套筒体15的回转力使结构构件2连接于具有螺纹孔5的节点构件3的结构构件连接装置；

其连接螺栓6，做成两端的螺纹部6a、6b，轴部6m及回转传动部7a的突出部7，旋接在上述节点构件3的一端螺纹部6b，与旋接在螺帽8的另一端螺纹部6a为相反方向的螺旋。

其终端构件2B，在其内部形成直径大于螺帽8的内螺纹9，旋接上支持构件11以支持连接螺栓6的轴部6m，并容许支持构件11能在轴向移动；

其套筒体15，在外表面具有形成回转力的作用部16，套筒体15是套装在连接螺栓突出部7的回转传动部7a上，并具有容许其连接螺栓6在套筒体内作轴向移动的剖面形状。

2、根据权利要求1所记载的结构构件的连接装置，其中当连接螺栓6的突出部7接触支持构件11时，位于连接螺栓一端螺纹部6a最大旋入位置的螺帽8与支持构件11的间隔，应短于接触支持构件11的突出部7与套筒体15前端15c之间的间隔，而当突出部7接触支持构件11时，连接螺栓另一端的螺纹部6b的前端6n自套筒体15的前端15c仅突出一个倒角量。

3、按权利要求1所记载的结构构件的连接装置，其中在支持构件11与突出部7之间可介入弹簧14，当连接螺栓一端螺纹部6b的前端6n与套筒体15的前端15c一致时，位于连接螺栓另一端螺纹部6a的最大旋入位置的螺帽8与支持构件11的间隔，应短于连接螺栓相反一端的螺纹部6b的前端6n与套筒体15前端15c一致时的突出部7与套筒体15前端15c的间隔。

4、按权利要求1所述的结构构件的连接装置，其中在套筒体15与终端构件2B一侧的内端部形成插入支持构件11前端的段差部15n，在套筒体15的端面15a与终端构件2B端面2n之间介入密封材料4，并在连接螺栓突出部7与节点构件3之间介装弹性衬垫17。

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