专利名称：弹性曲弯柔杆组合结构的刚度调节装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能调节双肢组合构件抗弯刚度的构造装置，尤其是用于弹性曲弯柔 杆组合结构在建造和承载两个不同阶段的刚度调节的建筑构造装置。
技术背景弹性曲弯柔杆结构的应用场景很多，例如用于旅游活动帐篷或者温室大棚的支撑骨架， 其应用过程为将直杆曲弯成拱形构件后再约束住拱脚的活动即可支撑起拱形空间，这种曲弯 过程是弹性可恢复的，外力或约束撤除后即可恢复成直杆，相比其它常见的杆件永久性弯曲 制造方法如钢结构构件的冷弯、热轧以及木结构或竹结构构件的烘弯等方法，这种弹性曲弯 柔杆建造过程非常方便，无需工厂专用设备而与用短直杆拼接成近似曲杆的方法相比，则 避免了焊接等复杂工序，施工简单。然而弹性曲弯柔杆结构在结构工程领域的应用潜力并未 能充分发挥，其主要不足是结构工程中对构件承载时的变形有各种限制要求，而弹性曲弯柔 杆建造时杆件较柔的优点到了承载时就变为刚度不足的缺点，如果期望承载阶段构件有足够 刚度而选择了大径杆件，往往又反过来造成建造阶段杆件难以曲弯成形的新问题。因此无论 釆取何种措施，如果弹性曲弯柔杆结构在建造阶段和承载阶段的相应刚度不能调节，就难以 在实际工程中大规模应用。 发明内容为了克服现有弹性曲弯柔杆用于结构工程时刚度适应能力不足的缺点，本实用新型提供 一种将弹性曲弯柔杆加以组合的连结构造技术，可以很方便的调节弹性曲弯组合柔杆的抗弯 刚度，提高结构在承载阶段的刚度值，从而使构件在建造和承载两阶段具有不同刚度。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是应用土木工程中组合梁构件以抗剪连 结实现构件组合的原理来构造双肢组合柔杆，组合柔杆采用若干复合夹具作为上下肢柔杆组 合过程中的剪力连结件，其中上下肢夹具均由附有橡胶垫的活动夹板和固定夹板构成，活动 夹板开孔穿过固定夹板上的螺杆，通过拧紧螺母可以使柔杆被夹板夹持，同时上下肢夹具通 过各自的固定夹板底面的芯杆和套管以销孔插销方式相连从而形成复合夹具。在结构建造阶 段的弹性曲弯过程中，上肢夹具的螺母并未拧紧，也即上肢夹具保持未夹紧状态，柔杆杆件 在夹具中可以自由滑移，此时上下肢柔杆处于抗剪连结生效前的组合状态，两杆虽同时弯曲， 但属于各自独立抗弯而非组合抗弯，因此等效于双杆未组合构件；当结构弹性曲弯到位后处 于承载阶段时，将上下肢夹具的螺母全部拧紧，柔杆与夹具间不再允许滑移，则复合夹具作 为剪力连接件其抗剪连结生效，上下肢杆件形成有效组合构件共同抗弯，其抗弯刚度比螺母 拧紧前可大幅度提高根据组合构件截面惯性矩计算方法，当上下肢杆件截面相差不大时，螺母拧紧前后组合杆件抗弯刚度相差的差值大小与上下肢杆件截面形心之间的距离平方成正 比，故前后刚度的改变幅度可以由上下肢杆件间距算出。当上下肢夹具通过芯杆与套管的销
孔相互对位组合时，可根据承载阶段相比建造阶段所需要提高的刚度倍数来选择合适的对位 销孔构成组合构件。当组合构件按较小的上下杆件间距完成销孔对位组合时，螺母拧紧后相 比拧紧前的刚度提高倍数也较小；而当组合构件的上下杆件间距较大时，则螺母拧紧后相比 拧紧前的刚度提高倍数也迅速放大。上下肢夹具中夹板所附的橡胶垫除了起到适应多种杆件 截面形状、加大夹持的摩擦力作用外，也能起到一定的螺栓弹簧垫圈作用；对于部分承载要 求较高例如承受动力荷载的结构，可以在螺母下另外加设金属弹簧垫圈并在螺母拧紧过程中 向尚未被压实的夹板与杆件接触面上加注粘结剂。本实用新型的有益效果是，可以在组合杆件弹性曲弯成形前后通过螺栓的拧紧与否获得 不同的结构刚度，而刚度的变化幅度可以通过调整组合构件的腹高即通过调整复合夹具的芯 杆和套管上的销孔对位来改变，构造简单。
图1是双肢抗剪连结的组合柔杆在弹性曲弯过程中组合原理的相关概念图图2是本实用新型中实现抗剪连结的剪力连接件侧视图图3是剪力连接件中的上肢夹具三维视图图4是剪力连接件中的下肢夹具三维视图图5是上下肢夹具相互间销孔对位组合后的复合夹具三维视图图6是为弹性曲弯组合柔杆实施例的侧视图图中l.上肢杆件，2.下肢杆件，3.固定夹板，4.活动夹板，5.螺杆，6.螺母，7.橡胶 垫，8.芯杆，9.套管，IO.销栓。
具体实施方式
图1为图6所示实施例所遵循的基本原理的概念示意图，上肢杆件(1)和下肢杆件(2)在 曲弯前和曲弯成形过程中的组合属于非有效组合状态，各自独立抗弯，两者间的连结从抗剪 连结角度可视为虚接；只有在曲弯到位后作为承载结构使用时才将上肢杆件(1)和下肢杆件 (2)构造为真正的组合构件共同抗弯，此时两者间的抗剪连结真正发挥作用。图2， 3, 4表达了具体实施时上肢杆件(1)和下肢杆件(2)之间的剪力连接f^的详细构 造，其由上下肢夹具复合而成，上肢夹具的固定夹板(3)刚性连结四根螺杆(5)，另一面刚 性连结四根销孔芯杆(8)，活动夹板(4)穿过四根螺杆(5)，螺杆(5)上的螺母(6)可限 定活动夹板(4)的变位范围，拧紧后可使穿过夹板橡胶垫层(7)间的上肢杆件(1)被完全 固定夹持。下肢夹具(2)的固定夹板(3)也刚性连结四根螺杆(5)，另一面则刚性连结四 根销孔套管(9)，用于和上肢夹具的销孔芯杆(8)相互插配。图5为上肢夹具和下肢夹具通过销孔对位组合的实施过程，上肢夹具的四根销孔芯杆(8) 和下肢夹具的四根销孔套管(9)相互插合并将销孔对位后插上销栓(10)固定，芯杆(8)
和套管(9)上的销孔有多种对位位置供选择调节，相互插合后的对位选孔可根据结构期望的 各种刚度放大倍数确定。在图6所示实施例中，将所有的上下肢夹具均按预先设定的刚度调整倍数选定对位销孔 并插上销栓(10)固定从而形成复合夹具，各复合夹具沿杆件均布排列，上下肢杆件分别放 置入相应夹板内，下肢夹具的夹板螺母已拧紧，但上肢夹具的夹板螺母(6)在弹性曲弯过程 中保持未拧紧状态，夹板与上肢杆件(1)间留有一定空隙，可供杆件在夹板内滑移。当双肢 组合构件已弹性曲弯到期望位置时，将构件两端固定到地面形成一个弹性曲弯的拱形结构， 此时再将上肢夹具的夹板螺母(6)拧紧，该结构抗弯刚度将变为上下肢杆件真正组合后的放 大刚度值。
权利要求1. 一种用于可弹性曲弯柔杆组合结构的刚度调节装置，在杆件组合过程中，用腹杆式剪力连接件连接组合结构的上肢杆件和下肢杆件，其特征是剪力连接件由上下肢杆件夹具组成，其工作状态由夹具的松与紧决定。
2. 根据权利要求1所述的刚度调节装置，其特征是组合构件的上肢杆件和下肢杆件分别由 上下肢夹具的活动夹板和固定夹板夹持，活动夹板的定位由穿过活动夹板的螺杆及相应螺母控制。
3. 根据权利要求1或2所述的刚度调节装置，其特征是上肢夹具和下肢夹具的固定夹板底 面分别连有相对应的芯杆和套管，上下肢夹具通过将芯杆插入各自对应的套管内来相互组合。
4. 根据权利要求1或2或3所述的刚度调节装置，其特征是每根芯杆和套管分别设有多个 不同位置的销孔，可以根据设计所需的芯杆插入深度选择相应的对位销孔并插上销栓，上下 肢夹具所夹持的杆件间距可由此调节。
专利摘要一种适用于弹性曲弯柔杆组合结构的刚度调节装置，能调节双肢组合构件尤其是弹性曲弯的柔性双肢组合构件的抗弯刚度。上肢杆件和下肢杆件分别被多个由固定夹板和活动夹板组成的夹具夹持，上肢夹具和下肢夹具之间通过芯杆和套管嵌套后以销孔插配方法固结；夹具的螺母拧紧前，上下肢杆件未构成有效组合，分别独立抗弯，总抗弯刚度小，适合于杆件被弹性曲弯成设计形状，而夹具的螺母拧紧后，则上下肢杆件形成有效组合构件，抵抗变形的刚度可以大幅度提高，适合于弹性曲弯后的杆件承载。
文档编号E04C3/02GK201080669SQ20072003844
公开日2008年7月2日 申请日期2007年7月10日 优先权日2007年7月10日
发明者方立新 申请人:方立新