一种具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，包括弦杆和腹杆，弦杆由壁面相对设置并相互固定的薄壁件形成，且相对设置的薄壁件之间夹固有板块，板块沿侧面伸出薄壁件形成弦杆凸肋；还包括毂节点，毂节点的外周壁具有沿周向分布的凹槽，凹槽在其轴向延伸；腹杆设有腹杆凸肋，腹杆凸肋和弦杆凸肋分别插接定位于对应的凹槽中，以实现弦杆与腹杆之间的连接。弦杆和腹杆形成榫卯式连接，连接强度获得较大程度地提高。且插接的连接方式操作简便，安装效率高。并且，弦杆凸肋由夹固于两侧薄壁件之间的板块形成，结构简单，易加工；薄壁件相较于现有技术中的管型件，降低了桁架式结构的重量，减少了材料的使用，降低了生产的成本。
【专利说明】
一种具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及桁架技术领域，尤其涉及一种具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构。
【背景技术】
[0002]桁架式结构以平面、空间刚度好，技术经济指标优越等优点广泛用于工业、民用等建筑领域。桁架式结构主要包括弦杆和腹杆，根据不同的断面形状，弦杆主要有圆形弦杆和方形弦杆。在传统的桁架式结构中，弦杆与腹杆的连接形式通常为焊接和螺栓连接。
[0003]请参考图1和图2，图1为现有技术中一种桁架的结构示意图，图2为将图1中弦杆替换为方形弦杆时的桁架的结构示意图。
[0004]如图1和图2所示，该桁架式结构包括弦杆I和腹杆2，弦杆I和腹杆2之间通过焊接的方式连接在一起。这种连接方式对弦杆I及腹杆2的加工精度和施工人员的安装能力要求较低，只需将对应的弦杆I和腹杆2焊接于一起即可。但是，桁架式结构一般设于具有一定高度的空间当中并起支撑作用，若在高空中进行焊接，操作不便，整个桁架式结构的施工周期会较长，且也较难保证焊接过程中的焊接质量及施工安全。
[0005]请参考图3和图4，图3为现有技术中另一种析架的结构不意图，图4为将图3中弦杆替换为方形弦杆时的桁架的结构示意图。
[0006]如图3和图4所示，该桁架式结构中亦包括弦杆I和腹杆2，弦杆I的外周壁设有连接板3，上述腹杆2通过螺栓固定于连接板3。这种连接方式对杆件的加工精度和施工人员的安装能力要求较高，施工现场经常出现连接板3上的螺栓孔和腹杆2上的螺栓孔对不上的情况，以至于现场对螺栓孔进行扩孔，扩孔则会导致弦杆I和腹杆2之间连接强度的下降，从而为桁架式结构的安全使用埋下隐患。
[0007]因此，如何提供一种安装简便、施工效率高且安全可靠的桁架式结构，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的是提供一种安装简便、施工效率高且安全可靠的桁架式结构。
[0009]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，包括弦杆和腹杆，所述弦杆由壁面相对设置并相互固定的薄壁件形成，且相对设置的所述薄壁件之间夹固有板块，所述板块沿侧面伸出所述薄壁件形成弦杆凸肋；
[0010]还包括毂节点，所述毂节点的外周壁具有沿周向分布的凹槽，所述凹槽在其轴向延伸；
[0011]所述腹杆设有腹杆凸肋，所述腹杆凸肋和所述弦杆凸肋分别插接定位于对应的所述凹槽中，以实现所述弦杆与所述腹杆之间的连接。
[0012]采用上述结构，本实用新型所提供桁架式结构中的弦杆和腹杆通过设于其上的弦杆凸肋和腹杆凸肋与毂节点上的凹槽形成榫卯式连接，能够承受传统连接方式所不能承受的弯矩和剪切力，连接强度获得较大程度地提高，进一步保证了桁架式结构的整体稳定性。且插接的连接方式，较之现有技术中的焊接和螺栓连接，其对杆件的加工精度要求较低，可大批量的生产，且其对施工人员的安装能力要求也不高，只需将对应的弦杆和腹杆通过弦杆凸肋和腹杆凸肋插接于凹槽当中即可，操作简便。即便出现个别弦杆或腹杆无法插入凹槽的现象，直接更换其他的杆件即可，不会影响施工进度，安装效率高。
[0013]更为重要的是，利用毂节点进行插接可以形成类似固定连接的结构，同时又兼具了可拆卸连接的便捷性，有利于本领域技术人员根据需要对桁架式结构进行调整，使得桁架式结构的设计更为多样化。而且，毂节点连接无需设置辅助件，即可自然形成格构式的结构，既可以保证连接的可靠性，同时也带来了安装上的便利。并且，弦杆凸肋由夹固于两侧薄壁件之间的板块形成，结构简单，易加工;而且，薄壁件相较于现有技术中的管型件，较大程度上地降低了桁架式结构的重量，减少了材料的使用，降低了生产的成本。
[0014]可选地，相对设置的所述薄壁件和所述板块由螺栓贯穿固定。
[0015]可选地，所述薄壁件为钢结构型钢。
[0016]可选地，相邻两所述腹杆的一端插入同一毂节点对应的所述凹槽中。
[0017]可选地，所述腹杆的两端通过压扁形成所述腹杆凸肋。
[0018]可选地，所述凹槽为锯齿槽，所述锯齿槽的相对两侧壁均设有锯齿，且两侧壁上的锯齿轴向对称设置;所述弦杆凸肋和所述腹杆凸肋的外周设有锯齿，与所述锯齿槽相啮合。
[0019]可选地，所述毂节点的轴向两端设有盖板，以压紧所述弦杆及所述腹杆与所述毂节点的连接处。
【附图说明】
[0020]图1为现有技术中一种桁架的结构示意图；
[0021]图2为将图1中弦杆替换为方形弦杆时的桁架的结构示意图；
[0022]图3为现有技术中另一种析架的结构不意图；
[0023]图4为将图3中弦杆替换为方形弦杆时的桁架的结构示意图；
[0024]图5为本实用新型所提供具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构的一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0025]图6为图5中A部位的局部放大示意图；
[0026]图7为将图5的右视图；
[0027]图8为图7中B部位的局部放大图。
[0028]图1-4中附图标记说明如下:
[0029]I弦杆、2腹杆、3连接板
[0030]图5-8中附图标记说明如下:
[0031]I弦杆、11薄壁件、12板件、121弦杆凸肋、13螺栓；
[0032]2腹杆、21腹杆凸肋；
[0033 ]3毂节点、31凹槽、32盖板、33盖板螺栓
[0034]4 杆件
[0035]5连接板【具体实施方式】
[0036]为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0037]请参考图5-8,图5为本实用新型所提供具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构的一种【具体实施方式】的结构示意图；图6为图5中A部位的局部放大示意图；图7为将图5的右视图；图8为图7中B部位的局部放大图。
[0038]本实用新型提供一种具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，包括弦杆1、腹杆2和毂节点3。
[0039]本方案中的弦杆1由壁面相对设置并相互固定的薄壁件11形成，如图5、7所示，两条沿轴向延伸的长条形薄壁件11相对设置形成弦杆1，即弦杆1相当于“双层薄壁件”。单个薄壁件11为整体件，当然根据弦杆1的长度需求，薄壁件11也可以由单个薄壁件沿长度方向拼接形成。另外，本方案中的两薄壁件11之间夹固有板块12,板块12的数量可以根据所需连接的腹杆2数量而定，如图5所示，每根弦杆1上示出两个板块12。夹固的方式有多种，图中， 两侧的薄壁件11和中间的板块12通过螺栓13固定。
[0040]板块12部分夹固在两个薄壁件11之间，以使板块12固定于弦杆1，板块12的另一部分伸出薄壁件11，从图7来看，显然是从两个薄壁件11相对固定后形成的沿长度方向的缝隙中伸出，伸出的部分形成弦杆凸肋121。
[0041]所述毂节点3的外周壁具有沿周向分布的凹槽31，所述凹槽31在其轴向延伸，以图 8为视角，毂节点3以及弦杆1的轴向均为垂直于纸面的方向。[〇〇42]所述腹杆2的端部设有腹杆凸肋21，所述腹杆凸肋21和上述的弦杆凸肋121分别插接定位于对应的凹槽31中，以实现所述弦杆1与所述腹杆2之间的连接。由此可见，毂节点3 上设置两个凹槽31即可；当然，也可以设置更多的凹槽31，以作为冗余使用；或者，当同一板块12伸出形成一个以上的弦杆凸肋121(比如，板块12伸出端呈Y型)时，也需要设置多个凹槽31，此时的连接更加稳固。
[0043]采用上述结构，本实用新型所提供桁架式结构中的弦杆1和腹杆2通过设于其上的弦杆凸肋121和腹杆凸肋21与毂节点3上的凹槽31形成榫卯式连接，能够承受传统连接方式所不能承受的弯矩和剪切力，连接强度获得较大程度地提高，进一步保证了桁架式结构的整体稳定性。且插接的连接方式，较之现有技术中的焊接和螺栓连接，其对杆件的加工精度要求较低，可大批量的生产，且其对施工人员的安装能力要求也不高，只需将对应的弦杆1 和腹杆2通过弦杆凸肋121和腹杆凸肋21插接于凹槽31当中即可，操作简便。即便出现个别弦杆1或腹杆2无法插入凹槽31的现象，直接更换其他的杆件即可，不会影响施工进度，安装效率高。
[0044]需要强调的是，上述插接不能简单理解为插件插入空隙当中，本方案采取的是插接定位，插件与空隙的外形存在配合，使得插件插入空隙之后除插拔方向外不存在其他方向上的相对运动。例如，积木中的插接，两块积木插接之后，可以在插接方向上再将两块积木分开，而其他方向却较难存在相对运动，以保证连接的稳定性。
[0045]本实用新型所提供具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，利用毂节点3进行插接以形成类似固定连接的结构，同时又兼具了可拆卸连接的便捷性，有利于本领域技术人员根据需要对桁架式结构进行调整，使得桁架式结构的设计更为多样化。而且，毂节点3的连接无需设置辅助件，即可自然形成格构式的结构，既可以保证连接的可靠性，同时也带来了安装上的便利。
[0046]为保证弦杆1与毂节点3之间的可靠连接，弦杆凸肋121由夹固于两侧薄壁件11之间的板块12形成，结构简单，易加工;而且，薄壁件11相较于现有技术中的管型件，较大程度上地降低了桁架式结构的重量，减少了材料的使用，降低了生产的成本。
[0047]并且，薄壁件11可以选为钢结构型钢，材料更为轻盈，具有较好的强度，也可以选择其他材质，可以冷弯成型。如图7所示，型钢结构有多种，例如H型、U型、C型等，型钢的翼板容易固定彩钢板，因此，采用型钢的薄壁件11作为弦杆1时，彩钢板可以直接固定在桁架的薄壁件11翼板上，从而无需向现有技术中一样单独设置固定彩钢板的檩条，即本方案还可以省去檩条结构，简化安装步骤，降低劳动强度。图7中，两个薄壁件11为C型型钢，开口相背，壁面相对，上下翼板可用于固定外部的彩钢板。
[0048]区别与弦杆凸肋121的形成方式，腹杆凸肋21可以通过将腹杆2的两端通过特制的模具压扁形成。腹杆2作为杆件，对于其端部直接进行锻造冲压较为简单，且采用这种方式， 简化了腹杆2的生产步骤，便于批量生产，节约了安装和使用成本。
[0049]另外，上述毂节点3可以是圆柱状的主体，其外周壁具有若干沿周向的凹槽31，凹槽31在其轴向延伸。具体到本方案中，可以由毂节点3的外周壁沿其径向向内凹陷以形成上述凹槽31。
[0050]其中，凹槽31的凹陷方向也可以是相对毂节点3的径向偏离一定的角度，只要是由毂节点3的外周壁向内凹陷一定距离，以形成用于安装上述弦杆凸肋121和腹杆凸肋21的安装槽即可。同理，凹槽31在其轴向延伸，可以是凹槽31沿毂节点3的轴向贯穿，也可以是仅具有一定的轴向长度而不贯穿毂节点3,只要能够保证弦杆凸肋121和腹杆凸肋21具有足够的接触面积即可。[0051 ]上述凹槽31可以为锯齿槽，锯齿槽的相对两侧壁均可以设有锯齿，且两侧壁上的锯齿可以轴向对称设置。相应地，上述弦杆凸肋121和腹杆凸肋21的外周设有锯齿，以与上述锯齿槽相啮合。采用这种结构，弦杆1和腹杆2与毂节点3之间的连接更为紧密，保证了连接的可靠性。
[0052]当然，锯齿槽也可以设置为非对称结构，例如，锯齿槽相对两侧壁上可以是只有一侧设有锯齿或者两侧设有不对称分布的锯齿，处于两侧的锯齿可以对称地设置在同一直径的圆周上，也可以相互交错而不处于同一直径的圆周上。然而，无论上述凹槽31设置成何种形式，都需保证弦杆凸肋121和腹杆凸肋21的外周具有和上述凹槽31相配合的外形，以保证连接的稳定性。
[0053]弦杆凸肋121、腹杆凸肋21与毂节点3啮合插接时，可以沿轴向插入(凹槽31至少贯穿毂节点3的一端)，从而在径向以及周向实现定位，此时，为了防止弦杆凸肋121和腹杆凸肋21沿插入方向脱离，上述毂节点3的轴向两端还进一步设有盖板32(如图6所示)，以压紧弦杆1及腹杆2与毂节点3的连接处，避免了弦杆1和腹杆2沿轴向滑脱出上述凹槽31，进一步地保证了弦杆1及腹杆2与毂节点3的可靠连接。而且，盖板32的设置可以对弦杆凸肋121和腹杆凸肋21插入凹槽31的部分进行防护，使得插入部分的材料特性不受影响，尤其是可以使得插入部分的固定更为可靠。
[0054]上述盖板32与毂节点3之间可以通过盖板螺栓33固定，上述盖板螺栓33可以是贯穿毂节点3轴向的长螺栓，也可以是在毂节点3的两端分别用短螺栓进行固定，也可是在盖板32的下端设有与毂节点3外周壁上的若干凹槽31相配合的凸起，利用凸起与凹槽31之间的过盈挤压进行固定。无论采用何种方式，只要能够将盖板32固定于毂节点3的轴向两端即可。
[0055]可以理解，本方案的目的是实现弦杆凸肋121、腹杆凸肋21插接定位于毂节点3的凹槽31内，因此，除了锯齿配合方式，也可以是其他插接定位方式，比如直接从凹槽的槽口压装入内，当然，锯齿配合还有便于实现拆卸。
[0056]针对上述各方案，通过腹杆2相连的两根弦杆1可以是呈直线型的弦杆，两根弦杆1 相互平行设置或呈一定的夹角设置，上述弦杆1也可以为曲线型的弦杆。当两根弦杆1为相互平行的直线型弦杆时，处于两根弦杆1之间的腹杆2可以是垂直于弦杆1设置的直腹杆，也可以是倾斜设置的斜腹杆，如图5所示，腹杆2倾斜设置，相邻两根腹杆2插入同一毂节点3的同一凹槽31中，两根腹杆2与一弦杆1形成大致三角状，结构稳定，并减少毂节点3的设置。各腹杆2的径向尺寸可以相等，也可以不等，图5中腹杆2为示意图，右侧两根腹杆2实际上与左侧腹杆2径向尺寸相等。
[0057]图5中，弦杆1可以通过连接板5连接于杆件4,杆件4可以是主杆管件，若干弦杆1均可以连接于该杆件4,由于弦杆1采用“双层薄壁件”的结构，连接板5的上端与上述的板块12 相同，可以通过螺栓夹固于两薄壁件11之间，连接板5的下端可以直接焊接固定于杆件4,使得弦杆1与杆件4的连接也较为简便。
[0058]以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，包括弦杆(I)和腹杆(2)，其特征在于，所述弦杆(I)由壁面相对设置并相互固定的薄壁件(11)形成，且相对设置的所述薄壁件(11)之间夹固有板块(12)，所述板块(12)沿侧面伸出所述薄壁件(11)形成弦杆凸肋(121); 还包括毂节点(3)，所述毂节点(3)的外周壁具有沿周向分布的凹槽(31)，所述凹槽(31)在其轴向延伸； 所述腹杆(2)设有腹杆凸肋(21)，所述腹杆凸肋(21)和所述弦杆凸肋(121)分别插接定位于对应的所述凹槽(31)中，以实现所述弦杆(I)与所述腹杆(2)之间的连接。2.如权利要求1所述的具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，其特征在于，相对设置的所述薄壁件(11)和所述板块(12)由螺栓(13)贯穿固定。3.如权利要求1所述的具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，其特征在于，所述薄壁件(11)为钢结构型钢。4.如权利要求1所述的具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，其特征在于，相邻两所述腹杆(2)的一端插入同一毂节点(3)对应的所述凹槽(31)中。5.如权利要求1所述的具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，其特征在于，所述腹杆(2)的两端通过压扁形成所述腹杆凸肋(21)。6.根据权利要求1-5任一项所述的具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，其特征在于，所述凹槽(31)为锯齿槽，所述锯齿槽的相对两侧壁均设有锯齿，且两侧壁上的锯齿轴向对称设置;所述弦杆凸肋(121)和所述腹杆凸肋(21)的外周设有锯齿，与所述锯齿槽相啮合。7.根据权利要求6所述的具有榫卯式毂节点的薄壁桁架式结构，其特征在于，所述毂节点(3)的轴向两端设有盖板(32)，以压紧所述弦杆(I)及所述腹杆(2)与所述毂节点(3)的连接处。
【文档编号】E04B1/58GK205669257SQ201620583080
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】李庆建, 刘涛, 刘学武, 周娟
【申请人】华电重工股份有限公司