专利名称：蝶型自锁连接卡及其建筑钢框架节点的连接结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑结构及其连接件，具体说，涉及一种建筑钢框架节点的蝶型自锁连接卡及其建筑钢框架节点连接结构。
背景技术：
建筑钢框架中，其竖粱采用方钢管柱，横粱采用“H”型钢梁或“工”字型钢粱，两者的连接质量是结构承载能力及抗震能力的关键。传统的钢结构节点连接一般采取对接方式焊接或焊接和螺栓结合连接方式，其缺点是应力的传递差、难以释放容易造成应力集中，局部破坏性大，力学特性依赖于柱的材质与壁厚。
ZL02235905.2实用新型公开了一种“蝶型自锁连接卡”，包括卡主体，在卡主体4的两端分别设置有具有自锁肩的、相互平行的两个卡翼，各卡翼与卡主体4连接的一面，其上具有通孔。所述自锁肩是在与卡主体两端连接的卡翼板上凸起的相对侧面，它既对竖柱1有卡紧作用，又对横梁有压紧作用。其作用是有效的解决了在有限空间内使节点的强度和刚度达到最佳。但其不足之处在于该连接卡对所连接的横梁的界面形状要求复杂，且实现三维交叉连接不理想。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，提供一种不破坏竖柱的建筑钢框架节点的蝶型自锁连接卡及其建筑钢框架节点的连接结构。
本发明所述的蝶型自锁连接卡，包括卡主体，在卡主体的两端分别设置有两个横截面为门形的卡翼，该卡翼包括与卡主体4连接的承载板，与其相对的预紧板，和连接上述两板的自锁紧固板，在自锁板上具有至少两个通孔，在预紧板上具有至少一个通孔。
所述预紧板平行于承载板，或者所述预紧板倾斜于承载板设置。
所述自锁板靠近卡主体的一端具有凸出的自锁肩，该自锁肩与卡主体的连接处具有朝向自锁紧固板方向的圆弧凹槽，其另一端与预紧板的连接面为斜面。
所述自锁肩与预紧板的连接面的倾斜角为大于预紧时承载板7转动的角度的2倍。
本发明所述的建筑钢框架节点连接结构，包括竖柱、横粱和连接两者的连接卡，其特征是所述连接卡包括卡主体，在卡主体的两端分别设置有两个横截面为门形的卡翼，该卡翼包括与卡主体4连接的承载板，与其相对的预紧板，和连接上述两板的自锁紧固板，在自锁板上具有至少两个通孔，在预紧板上具有至少一个通孔，所述主体卡位于竖柱的两相对的侧面上，卡翼的预紧板相对放置，横粱的腹板插入相对设置的两个卡翼的预紧板之间，其翼板放置在自锁紧固板上，用螺丝先将两个预紧板与横粱的腹板固定连接，然后用螺丝连接自锁紧固板与横梁的上、下翼板。
所述连接卡的上、下两平行自锁紧固板的外表面之间的距离根据所要安装的横粱的高度确定；主体卡一端的自锁肩与同一平面上的另一端的自锁肩之间的距离根据所要安装的竖柱的宽度确定；两相对预紧板之间的间隙等于或大于横粱腹板的厚度。
本发明所述的建筑钢框架节点的蝶型自锁连接卡及其建筑钢框架节点连接结构利用了自锁原理，使其接点强度和刚度可以达到理想，与对接方式比没有因焊接产生的应力，减小了连接强度受螺丝和被连接的基体强度的影响，与现有的连接方式相比，采用同型号的竖柱和横梁时，能最大限度的实现其连接刚度和强度，最大的特点是能直接传递应力，大大的减小了应力集中。其有益效果是1.有效的解决矩形柱与“H”型梁或“工”字型梁的连接；2.节点的抗变形力臂在限定横梁和竖柱几何空间的条件下达到了充分发挥；3.“H”型梁或“工”字型梁之间在节点上的横向连接是通过蝶型自锁连接卡相互连接，因而在横梁的轴向连接上是刚性的，交叉方向上是通过摩擦自锁方式连接，是柔性的，使得节点更不易被破坏；4.基于以上的特点，使得各个轴向力的传递良好，因而避免了应力集中，且在各方向上的应力传递干扰很小，使得宏观上各节点的应力分布和达到均匀，因而能大大提高整体结构的功效。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述蝶型自锁连接卡的立体图；图2本发明所述建筑钢框架节点连接结构立体图；图3是图2的俯视图，其中去掉了横粱的翼板，表示连接卡的一个实施例；图4是图3所示结构的另一个实施例；图5是现有连接结构的整体受力分析图；图6是本发明所述连接结构的受力分析图。
具体实施例方式
参见图1、图2和图3，本发明所述的建筑钢框架节点连接结构包括竖柱1、横粱2和连接两者的连接卡3。所述连接卡3包括卡主体4，在卡主体4的两端分别设置有两个横截面为门形的卡翼5，该卡翼5包括与卡主体4连接的立板称为承载板7，与其相对的立板称为预紧板6，和连接上述两板的连接板称为自锁紧固板9，在自锁板9上具有至少两个通孔，在预紧板6上具有至少一个通孔。
一般情况下，横粱相互之间是垂直布局，因此，所述预紧板6平行于承载板7，见图3。在某种情况下，其中的一根或两根横粱需要在水平方向转折一个角度，因此，所述预紧板6倾斜于承载板7设置，见图4，其倾斜角根据实际需要确定。
所述自锁板9的内端，即靠近卡主体4的一端具有凸出的自锁肩8。该自锁肩与卡主体4的连接处具有朝向自锁紧固板方向的圆弧凹槽，其另一端与预紧板6的连接面为斜面。该连接面的倾斜角大于预紧时承载板7转动的角度的2倍。
安装时，将主体卡4放置在竖柱1的两相对的侧面上，卡翼5的预紧板6相对放置，横粱2的腹板，即“H”型梁或“工”字型梁的腹板插入相对设置的两个卡翼5的预紧板6之间，其翼板放置在自锁紧固板9上，用螺丝10先将两个预紧板6与横粱的腹板固定连接，其作用在于通过拉紧预紧板6而带动承载板7弯折，使自锁紧固板9的自锁肩8锁定竖柱1和定位横梁2，然后用螺丝连接自锁紧固板9与横梁2的上下翼板，其作用在于获得最大力矩。在竖柱的另两个对称面上如果需要连接横梁，其安装与此相同。
所述连接卡3的上、下两平行自锁紧固板9的外表面之间的距离S根据所要安装的横粱的高度确定；主体卡4一端的自锁肩8与同一平面上的另一端的自锁肩8之间的距离L根据所要安装的竖柱1的宽度确定；两相对连接卡3的预紧板6之间的距离A根据腹板的厚度确定，即是说，两相对预紧板6之间的间隙A等于或大于横粱腹板的厚度。主卡的厚度与承载板的宽度，根据承载大小确定。
两相对预紧板6之间的间隙A略大于横粱腹板的厚度时其夹紧力增强。
在紧固过程中，两个自锁紧固面9上的自锁肩8向竖柱压紧。根据卡翼的长度与自锁肩宽度比可以几倍至十几倍于螺丝的紧固压力夹紧竖柱，使之在完成横梁连接的同时又完成了与竖柱的连接。两个连接卡的四个自锁肩能使力量充分平衡，使其连接角度完全根据卡的自锁肩定，并从三维空间结构上充分利用了力臂作用，消除了结构的节点薄弱问题；消除了焊接的节点的内应力大的问题，由于连接不依赖机体，可实现节点连接强度大于基体，且可通过改变预紧板6与承载板7之间的夹角，而改变横粱，即“H”型梁或“工”字型梁2在水平方向的角度。
下面对本发明所述的钢框架连接结构的受力情况与现有的钢框架连接结构的受力情况进行分析比较。
参见图5，在现有技术中，当竖柱1左边的横梁2受到外力时，首先通过焊接点11传递到法兰盘12，法兰盘12再通过螺栓传递到竖柱1，竖柱1再通过螺栓传递到对面的法兰盘13，法兰盘13通过其上的焊接点14传递到右横梁，完成了传递过程。
图6是本发明所述的钢框架连接结构，当左边的横梁2受到外力时，首先通过螺栓传递到蝶型自锁连接卡3，自锁连接卡3将力通过右边螺栓传递给右横梁，只有部分力传递给竖柱1。
从两种不同的力的传递过程可得出①横向力现有技术中，力在节点上的传递必须通过柱体传递。而本发明所述的连接结构，力在节点上的传递只通过连接卡完成。因此节点产生破坏时现有的连接方法通常使柱体表面产生撕裂，导致横向和纵向均遭到破坏；而本发明的连接结构，力在节点上的传递只通过连接卡完成，只将部分力传给柱体，连接卡起了桥梁作用，因此节点产生破坏时只会拉断卡翼不会撕裂柱体；②纵向力现有的连接，力在节点上近似于作用于柱体的一个面。而本发明由于结构的桥梁作用，力在节点上作用于柱体多个面，而当产生破坏时现有的连接通常使柱体表面产生撕裂，而本发明的连接节点结构仅产生位移而不会产生断裂，位移时角度产生变化后会使结点卡得更紧而不会失控；③本发明的节点结构比现有的连接方式的抗冲力能力强，力的传递好、释放快；④根据以上特点，该结构在宏观其节点受力分配均匀。
本发明所述的连接卡与方形柱的连接是通过锁紧预紧面的螺丝是自锁面与柱面产生摩擦力实现自锁紧固的，卡与横梁的连接是通过螺栓使卡翼与横梁搭接方式实现的；空间的交叉方式是由蝶型自锁连接卡两端的卡翼形状决定的。
权利要求
1.蝶型自锁连接卡，其特征是包括卡主体(4)，在卡主体(4)的两端分别设置有两个横截面为门形的卡翼(5)，该卡翼(5)包括与卡主体4连接的承载板(7)，与其相对的预紧板(6)，和连接上述两板的自锁紧固板(9)，在自锁板(9)上具有至少两个通孔，在预紧板(6)上具有至少一个通孔。
2.根据权利要求1所述的连接卡，其特征是所述预紧板(6)平行于承载板(7)，或者所述预紧板(6)倾斜于承载板(7)设置。
3.根据权利要求1或2所述的连接卡，其特征是所述自锁板(9)靠近卡主体(4)的一端具有凸出的自锁肩(8)，该自锁肩与卡主体(4)的连接处具有朝向自锁紧固板方向的圆弧凹槽，其另一端与预紧板(6)的连接面为斜面。
4.根据权利要求2所述的连接卡，其特征是所述自锁肩(8)与预紧板的连接面的倾斜角(a)为大于预紧时承载板7转动的角度的2倍。
5.建筑钢框架节点连接结构，包括竖柱(1)、横粱(2)和连接两者的连接卡(3)，其特征是所述连接卡(3)包括卡主体(4)，在卡主体(4)的两端分别设置有两个横截面为门形的卡翼(5)，该卡翼(5)包括与卡主体4连接的承载板(7)，与其相对的预紧板(6)，和连接上述两板的自锁紧固板(9)，在自锁板(9)上具有至少两个通孔，在预紧板(6)上具有至少一个通孔，所述主体卡(4)位于竖柱(1)的两相对的侧面上，卡翼(5)的预紧板(6)相对放置，横粱(2)的腹板插入相对设置的两个卡翼(5)的预紧板(6)之间，其翼板放置在自锁紧固板(9)上，用螺丝(10)先将两个预紧板(6)与横粱的腹板固定连接，然后用螺丝连接自锁紧固板(9)与横梁(2)的上、下翼板。
6.根据权利要求5所述的连接结构，其特征是所述连接卡(3)的上、下两平行自锁紧固板(9)的外表面之间的距离根据所要安装的横粱的高度确定；主体卡(4)一端的自锁肩(8)与同一平面上的另一端的自锁肩(8)之间的距离根据所要安装的竖柱(1)的宽度确定；两相对预紧板(6)之间的间隙(A)等于或大于横粱腹板的厚度。
全文摘要
本发明涉及蝶型自锁连接卡及建筑钢框架节点连接结构。连接卡包括卡主体，卡主体的两端分别设置有两个横截面为门形的卡翼，该卡翼包括与卡主体4连接的承载板，与其相对的预紧板，和连接上述两板的自锁紧固板，在自锁板上具有至少两个通孔，在预紧板上具有至少一个通孔。框架连接结构是主体卡位于竖柱的两相对的侧面上，卡翼的预紧板相对放置，横梁的腹板插入相对设置的两个卡翼的预紧板之间，其翼板放置在自锁紧固板上，用螺丝先将两个预紧板与横梁的腹板固定连接，然后用螺丝连接自锁紧固板与横梁的上、下翼板。本发明利用了自锁原理，使其接点强度和刚度可以达到理想，无焊接产生的应力，大大地减小了应力集中，最大限度的实现其连接刚度和强度。
文档编号E04B1/19GK1737280SQ200510086280
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月24日 优先权日2005年8月24日
发明者甘秀明 申请人:甘秀明