一种平面钢桁架节点连接装置的制作方法

1.本发明属于建筑施工技术领域，特别是涉及一种平面钢桁架节点连接装置。


背景技术：

2.近年来，随着我国现代化进程的加快，装配式结构已广泛应用于建筑行业，其最大的特点是工厂预制、现场装配，施工周期短，机械化程度高。其中，装配式钢桁架结构是我国建筑结构的主流之一，许多大型场馆的屋架、雨棚大都采用装配式钢桁架结构，其特点是结构自重轻，跨越能力强，传力路径明确，装配施工方便，各构件或部件之间常采用焊缝、螺栓或铆钉等连接方式。
3.然而在现场实际施工过程中，装配式结构也存在一些难题，如：焊接工作量繁重、焊缝质量无法保证、连接节点处存在应力集中现象、节点承载力和可靠性不佳、节点杆件定位不准等。
4.另外，装配式钢桁架结构一般采用“一点多杆”的连接方法，即一个节点引出多根杆件，此方法要求节点装置具有较好的拼装灵活性和受力可靠性，以适应任意数量、任意角度杆件的连接，而现有技术中通常只能预先根据想要的连杆数量预制节点，节点的可安装连杆数量不能现场调节。因此，有必要对现有技术进行革新，以适应装配式钢桁架结构发展的需要。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：针对目前的连接节点无法现场调节可安装杆件数量和角度的问题，提供一种可以调节夹角和数量的空间节点连接装置。
6.本发明的技术方案为：
7.一种平面钢桁架节点连接装置,包括底座，底座上表面安装钢套筒，底座两侧有凸台，底座下表面有锚固台座，钢套筒上安装可拆卸圆管。
8.底座一侧有一个凸台，另一侧有两个凸台构成圆台夹槽，两个凸台之间的间隙大于一个凸台的厚度，凸台上有通孔。
9.三个或三个以上底座相连拼接为节点，两侧通过凸台和圆台夹槽用螺栓连接。
10.多个底座拼接够，在各个锚固台座之间安装扁头撑杆。
11.所述扁头撑杆包括端部扁平头和中部撑杆，两端扁平头开孔并通过螺栓和锚固台座连接。
12.相邻两个锚固台座之间安装扁头撑杆，其中一个锚固台座再用扁头撑杆连接不相邻的其他锚固台座。
13.四个或六个底座首尾相连拼接。
14.钢套筒的外表面有螺纹和可拆卸圆管内表面的螺纹配合。
15.可拆卸圆管由两个半圆管组成，两个半圆管的两端有侧板，两个半圆管对接后通过侧板和螺栓固连。
16.在钢套筒端部放置桁架圆管，两个半圆管同时夹合钢套筒和桁架圆管后在侧板上安装螺栓固定，桁架圆管端部也有螺纹，通过旋转可拆卸圆管调节桁架圆管端部和钢套筒之间的距离。
17.本发明的有益效果是：
18.本发明在投入使用时，根据现场需要，确定连接单元的数量以及端板、扁头撑杆的长度，然后先令各端板绕一号螺栓旋转定位，然后依次地，将两片半圆管同时夹合钢套筒和平面桁架圆管，拧紧侧板上的四个螺栓，形成可拆卸圆管，通过旋转可拆卸圆管，使得平面桁架圆管向钢套筒靠拢，实现杆件应力调节，最后锚固扁头撑杆，形成几何不变稳定节点，以此实现平面内任意角度、任意数量的杆件连接。此外，在装配式钢桁架结构后期运营过程中，如果出现桁架杆锈蚀，需要更换时，可快速拧开可拆卸圆管侧板上的螺栓，分离出旧杆，装配上新杆，操作简单快捷。
19.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
20.(1)通过控制端板的数量和尺寸，可实现平面任意数量、任意角度的杆件连接；
21.(2)可拆卸套筒可拆卸和安装，施工方便，实现了杆件的快速更换。同时，反向螺纹的设置实现了杆件应力的可调节，使得整个结构内力可控，更贴合设计计算。此外，可拆卸圆管的存在还可解决平面钢桁架圆管的长度误差问题；
22.(3)通过螺栓连接各个端板，端板之间可形成铰接，传力路径明确，受力合理；
23.(4)整个装置全部采用机械连接，避免了焊接带来的应力集中和质量缺陷问题。
附图说明：
24.限于篇幅，本技术只列出其中三种工程中常用的节点连接装置，分别为三杆、四杆以及六杆连接装置，其余情况以此类推。
25.图1为本发明优选实施例提供的三杆连接装置示意图。
26.图2为本发明优选实施例提供的四杆连接装置示意图。
27.图3为本发明优选实施例提供的六杆连接装置示意图。
28.图4为优选实施例中端板的放大示意图。
29.图5为优选实施例中可拆卸圆管的放大示意图。
30.图6为优选实施例中扁头撑杆的放大示意图。
31.图7为优选实施例中螺栓的放大示意图。
32.图示序号：
33.1—端板，11—底座、12—圆台夹槽、13—凸台、14—锚固台座；
34.2—钢套筒；
35.3—可拆卸圆管，31—半圆管，32—侧板；
36.4—扁头撑杆；
37.5—螺栓，51—一号螺栓，52—二号螺栓，53—三号螺栓。
具体实施方式
38.实施例1：
39.本发明提供的这种平面钢桁架节点连接装置，包括任意数量的连接单元，一个连
接单元包括端板1、钢套筒2、可拆卸圆管3、扁头撑杆4、螺栓5。
40.所述端板1包括底座11、左侧的一对圆台夹槽12、右侧的单个凸台13以及底部的单个锚固台座14。
41.所述底座11为长方体钢块，其长度可根据平面杆件位置提前预制，宽度略大于钢套筒2，厚度需根据计算确定，以保证底座不被冲剪破坏为目标。
42.所述圆台夹槽12由两个凸台13组成，凸台13由长方体与半圆柱体构成，且长方体的高度与半圆柱体的直径一致，均等于端板厚度。此外，在半圆柱体圆心处开有一定直径的螺栓孔，且一个端板1的凸台13能刚好伸入另一个端板1的圆台夹槽12中，使得三个螺栓孔的圆心在一条直线上，并最终通过销轴实现相邻端板的铰接。
43.所述的钢套筒2直接焊接在底座11上表面，外壁刻有螺纹，其外径与连接对象——平面桁架圆管一致，平面桁架圆管外表面须在端部刻有一定长度螺纹。
44.所述可拆卸圆管3包括两片带侧板的半圆管31，两者可紧密拼接成体，其内壁刻有螺纹，内径与钢套筒外径一致。
45.所述侧板32与半圆管31两侧端部连接，并与端部齐平，其上开有两个螺栓孔。
46.所述的扁头撑杆4端部为轧制的扁平头，其上开有螺栓孔，中部为细圆管，其长度需等所有端板定位后确定，最后通过螺栓将两端扁平头分别锚固于两块端板的锚固台座上，使装置内部构成三角形稳定结构。
47.所述螺栓5包括六角头、衬垫、螺杆、螺帽。在本装置中，螺栓具有三种尺寸，一号螺栓51用于端板之间的铰接，二号螺栓52用于可拆卸圆管的拼接，三号螺栓53用于扁头撑杆的锚固。
48.实施例2：
49.优选实施例，如图1、图2、图3所示，本实施例包括端板1、钢套筒2、可拆卸圆管3、扁头撑杆4、螺栓5，适用于平面任意角度、任意数量的圆管的连接。
50.如图1所示，所述端板1包括底座11、圆台夹槽12、凸台13以及锚固台座14，可在工厂提前批量生产。
51.如图4所示，底座11为长方体实心钢板，其主要作用是传力，承受钢桁架圆管、相邻端板1、扁头撑杆4传递过来的外力，其长度根据平面钢桁架圆管位置确定，保证整个装置的所有端板1能铰接成体，其宽度大于钢套筒2的外径2～4cm，厚度主要根据冲剪计算确定，宜厚不宜薄。
52.圆台夹槽12与凸台13形状尺寸完全一致，可理解为圆台夹槽12由两个凸台13组成。凸台13形状由矩形块和半圆柱体块构成，矩形块长度可灵活设计，以保证相邻端板1之间自由转动为基础，高度与端板1厚度一致，厚度保证不被破坏即可。同时，半圆柱体块的的圆心处开有圆形螺栓孔，孔径需计算确定。此外，圆台夹槽12之间的净距离需与凸台13的厚度保持一致，确保凸台13能嵌入到圆台夹槽12中。
53.锚固台座14为标准半圆柱体块，可参照凸台13的半圆柱体块进行制作，螺栓孔位置、孔径需合理设置。
54.如图1所示，钢套筒2为空心圆柱桶，外壁刻有螺纹，外径与平面钢桁架圆管外径一致。
55.如图5所示，可拆卸圆管3包括两片半圆管和四块侧板，每片半圆管两侧端部各焊
接一块侧板，内部刻有螺纹，纹路与钢套筒2和平面钢桁架圆管的纹路相反。侧板为矩形块，其上有两个螺栓孔，用于锚固连接两片圆管。
56.如图6所示，扁头撑杆4包括端部扁平头和中部撑杆。扁平头通过轧制而成，其上开有螺栓孔。中部圆管主要承受轴力作用，其尺寸需保证不发生屈曲破坏。
57.如图7所示，该装置需用到三种型号的螺栓，包括六角头、衬垫、螺杆、螺帽，一号螺栓51用于相邻两块端板1的铰接，二号螺栓52用于可拆卸圆管的拼接，三号螺栓53用于扁头撑杆4的锚固。
58.本发明在投入使用时，根据现场需要，确定连接单元的数量以及端板1、扁头撑杆4的长度，然后先令各端板1绕一号螺栓51旋转定位，然后依次地，将两片半圆管同时夹合钢套筒2和平面桁架圆管，拧紧侧板上的四个二号螺栓52，形成可拆卸圆管3。通过旋转可拆卸圆管3，可使得平面桁架圆管向钢套筒2靠拢，实现杆件应力调节。最后，当外部所有端板1定位后，即可锚固扁头撑杆4，撑杆放置以构成三角形稳定结构为原则，形成几何不变体系，以此实现平面内任意角度、任意数量的杆件连接。
59.此外，在装配式钢桁架结构后期运营过程中，如果出现桁架杆锈蚀，需要更换时，可快速拧开可拆卸圆管3侧板32上的二号螺栓52，分离出旧杆，装配上新杆，操作简单快捷。
60.根据空间结构的各个节点的构造特点、连接杆件的数量和尺寸，选择端板1、扁头撑杆4的长度，以及
61.具体应用时的使用方法：
62.(1)节点连接装置标准件加工：根据工程空间结构常用连接尺寸加工不同模数的端板、钢套筒、可拆卸圆管、扁头撑杆以及配套的螺栓装置部件和连接件等，作为节点连接装置标准件；
63.(2)现场节点装置形状拼装：根据现场空间结构的施工情况、定位及角度需要，利用不同节点装置标准件拼装组合成不同的节点连接装置，将连接装置连接已固定的空间杆件端部。
64.(3)现场施工杆件连接：将其他与节点相连的杆件分别与节点连接装置的其他方向钢套筒利用可拆卸圆管粗连。然后，再根据各端板间距离确定连接扁平撑杆的尺寸，选择合适的连接扁平撑杆，并连接节点连接装置。最后，分别拧紧与各杆件连接的可拆卸圆管，直至杆件连接固定为止。