專利名稱：張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種張弦空間結(jié)構(gòu)建筑鋼撐桿上下端部的節(jié)點(diǎn)夾具，特別是大跨度張弦空間 結(jié)構(gòu)建筑鋼撐桿上下端部的節(jié)點(diǎn)夾具。(二) 背景技術(shù)張弦結(jié)構(gòu)是一種預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的建筑形式，預(yù)應(yīng)力鋼索被夾具一一定位于撐桿端部，并 通過撐桿傳遞到主結(jié)構(gòu)上。在已有技術(shù)中，單向張弦結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)夾具僅需滿足單向轉(zhuǎn)動(dòng)即 可，所以， 一般節(jié)點(diǎn)夾具由夾持在鋼撐桿端部的上下夾板組成， 一般索夾裝置由帶圓弧凹槽 的上夾板和下夾板直接夾持鋼索而成。但在雙向張弦結(jié)構(gòu)中，這種可單向轉(zhuǎn)動(dòng)的索夾裝置就 不能滿足需要。目前在國(guó)內(nèi)外已有較小跨度的雙向張弦結(jié)構(gòu)建成的工程實(shí)例，但由于跨度 小，對(duì)節(jié)點(diǎn)的受力及變形轉(zhuǎn)動(dòng)要求相對(duì)較低，因此撐桿上下節(jié)點(diǎn)多采用簡(jiǎn)單構(gòu)造處理或類似 單向張弦結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，這種處理方式不適用于大跨度空間結(jié)構(gòu)。對(duì)于大跨度雙向張弦結(jié) 構(gòu)，其撐桿的上、下節(jié)點(diǎn)受力及變形均較大，必須采用均符合理論計(jì)算分析模型、同時(shí)又便 于施工安裝的構(gòu)造處理，才能保證結(jié)構(gòu)安全。因此，必須研究一種可萬向轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸接裝置。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種鋼結(jié)構(gòu)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸節(jié)點(diǎn)夾具，要解決大跨度雙向張弦結(jié)構(gòu)鋼 撐桿上下端節(jié)點(diǎn)可萬向轉(zhuǎn)動(dòng)連接的問題，并要解決大跨度雙向張弦結(jié)構(gòu)鋼索與撐桿節(jié)點(diǎn)可萬 向轉(zhuǎn)動(dòng)連接的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案這種張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置，包括連接于撐桿端部的夾板， 其特征在于鋼撐桿1的下端與球面鉸2固定連接，球面鉸2的頸部收縮，肩板10與鋼撐桿1下端焊接；球面鉸2的頂面形狀呈球面，并與上夾板3的圓弧形凹面12匹配，球面鉸2的頸部卡在頸部卡 板4的卡口9內(nèi)，卡口9的直徑大于球面鉸頸部的直徑，頸部卡板4與上夾板之間有大于球面鉸 直徑的鉸頭活動(dòng)凹槽8，頸部卡板4與上夾板3由高強(qiáng)螺栓11連接，上夾板3在另一面開有通長(zhǎng) 的1-2個(gè)鋼索槽15，鋼索槽內(nèi)置有橫向預(yù)應(yīng)力鋼索14，上夾板與開有通長(zhǎng)鋼索槽的中夾板16 和下夾板17由長(zhǎng)螺栓18連接，中夾板和下夾板之間置有l(wèi)-2道縱向預(yù)應(yīng)力鋼索13。上述鋼撐桿1的上端與球面鉸2固定連接，球面鉸2的頸部收縮，肩板10與鋼撐桿1上端焊
接；球面鉸2的頂面形狀呈球面，并與蓋板22的圓弧形凹面12匹配，球面鉸2的頸部卡在頸部 卡板4的卡口9內(nèi)，卡口9的直徑大于球面鉸頸部的直徑，頸部卡板4與蓋板22之間有鉸頭活動(dòng) 凹槽8，頸部卡板4與蓋板22由高強(qiáng)螺栓11連接。上述縱向預(yù)應(yīng)力鋼索13和橫向預(yù)應(yīng)力鋼索14被夾持在球形夾20中，球形夾20由兩個(gè)中心 有半圓弧凹槽201的半球組合連接，半圓弧凹槽的直徑不大于鋼索的直徑，兩半球由對(duì)穿螺 栓203固定連接，球形夾20的表面開有相應(yīng)的螺母臥槽202;上述鋼索槽15的槽寬等于鋼索的 直徑、槽深大于鋼索的半徑，鋼索槽15的中段擴(kuò)大成球形夾槽21，球形夾20正好置于球形夾 槽21中。上述蓋板的邊沿可有一圈凸緣6，該凸緣與頸部卡板外邊的包邊凹槽7相配合。 上述蓋板22的圓弧形凹面102襯有聚四氟乙烯層。上述鉸頭活動(dòng)凹槽8位于頸部卡板的卡口周圍，鉸頭活動(dòng)凹槽8的內(nèi)角可為直角或圓角。上述頸部卡板可為整體形或左右對(duì)稱兩卡板的拼接形。上述中夾板16可為省略或?yàn)閮蓚€(gè)以上。上述上夾板與中夾板之間可墊有墊板19，中夾板與下夾板之間也可墊有墊板19。上述球形夾20可由兩個(gè)或四個(gè)對(duì)穿螺栓固定連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果本發(fā)明構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體性好、剛度大，使撐桿上、下端節(jié)點(diǎn)均滿足受力及空 間萬向轉(zhuǎn)動(dòng)的要求，使鋼撐桿和所夾持的鋼索可實(shí)現(xiàn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)幅度大，能承受較大的 壓力和拉力；本發(fā)明承載能力高，空間受力合理，結(jié)構(gòu)安全性高，受力及變形能力均符合理 論計(jì)算分析模型；本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)化程度高，便于加工制作和施工安裝，各方向鋼索可分層就 位，且層次分明。可適用于雙向、多向張弦空間結(jié)構(gòu)建筑中撐桿與鋼索連接的上下節(jié)點(diǎn)，包 括大跨度雙向張弦拱結(jié)構(gòu)、張弦梁桁架結(jié)構(gòu)撐桿與鋼索的連接。本發(fā)明既可應(yīng)用于鋼索撐桿 的上節(jié)點(diǎn)，也可應(yīng)用于鋼索撐桿的下節(jié)點(diǎn)。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖l是本發(fā)明實(shí)施例一撐桿下端雙向預(yù)應(yīng)力鋼索萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例二撐桿下端單向預(yù)應(yīng)力鋼索萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例二節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例三撐桿上端節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例三的立體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是本發(fā)明實(shí)施例四撐桿上端節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例五撐桿下端雙向預(yù)應(yīng)力鋼索萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明實(shí)施例六撐桿下端雙向預(yù)應(yīng)力鋼索萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明實(shí)施例六節(jié)點(diǎn)扣合連接后的示意圖。圖ll是球形夾的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是球形夾與鋼索的連接示意圖。圖13是本發(fā)明實(shí)施例七撐桿下端單向預(yù)應(yīng)力鋼索萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖。 圖14是本發(fā)明實(shí)施例七節(jié)點(diǎn)扣合連接后的示意圖。附圖標(biāo)記1-鋼撐桿、2-球面鉸、3-上夾板、4-頸部卡板、5-頸部、6 —外凸緣、7 —包 邊凹槽、8—鉸頭活動(dòng)凹槽、9一卡口、 IO —肩板、11-高強(qiáng)螺栓、12-圓弧形凹面、13-縱向 預(yù)應(yīng)力鋼索、14-橫向預(yù)應(yīng)力鋼索、15-鋼索槽、16-中夾板、17-下夾板、18-長(zhǎng)螺栓、19一 墊板、20 —球形夾、201 —半圓弧凹槽、202 —螺母臥槽、203 —對(duì)穿螺栓、21—球形夾槽、 22 —蓋板。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見圖l、 2所示，鋼撐桿1的下端與球面鉸2固定連接，球面鉸2的頸部收縮， 肩板10與鋼撐桿1下端焊接；球面鉸2的頂面形狀呈球面，并與上夾板3的圓弧形凹面12匹 配，為減少接觸面的相對(duì)摩擦系數(shù)，上述上夾板3的圓弧形凹面12襯有聚四氟乙烯層。球面 鉸2的頸部卡在頸部卡板4的卡口9內(nèi)，卡口9的直徑大于球面鉸頸部的直徑，頸部卡板4與上 夾板之間有大于球面鉸直徑的鉸頭活動(dòng)凹槽8，其中的間隙可以更好地保證撐桿的球面鉸在 夾具中萬向轉(zhuǎn)動(dòng)。頸部卡板4與上夾板3由高強(qiáng)螺栓11連接，上夾板3在另一面開有通長(zhǎng)的l-2 個(gè)鋼索槽15，鋼索槽內(nèi)置有橫向預(yù)應(yīng)力鋼索14，上夾板與開有通長(zhǎng)鋼索槽的中夾板16和下夾 板17由長(zhǎng)螺栓18連接，中夾板和下夾板之間置有l(wèi)-2道縱向預(yù)應(yīng)力鋼索13。中夾板16也可以 為兩個(gè)以上，形成多向預(yù)應(yīng)力鋼索空間結(jié)構(gòu)。實(shí)施例二參見圖3、 4所示，與實(shí)施例一不同的是省略了中夾板，預(yù)應(yīng)力索為單向。 實(shí)施例三參見圖5、 6所示，與實(shí)施例一不同的是鋼撐桿1的上端節(jié)點(diǎn)也為萬向轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié) 點(diǎn)。鋼撐桿1的上端與球面鉸2固定連接，球面鉸2的頸部收縮，肩板10與鋼撐桿1上端焊接； 球面鉸2的頂面形狀呈球面，并與蓋板22的圓弧形凹面12匹配，為減少接觸面的相對(duì)摩擦系 數(shù)，上述蓋板22的圓弧形凹面12襯有聚四氟乙烯層。球面鉸2的頸部卡在頸部卡板4的卡口9 內(nèi)，卡口9的直徑大于球面鉸頸部的直徑，頸部卡板4與蓋板22之間有鉸頭活動(dòng)凹槽8，頸部
卡板4與蓋板22由高強(qiáng)螺栓11連接。實(shí)施例四參見圖7所示，與實(shí)施例三不同的是，上述蓋板的邊沿有一圈凸緣6，該凸緣與 頸部卡板外邊的包邊凹槽7相配合。上述鉸頭活動(dòng)凹槽8位于頸部卡板4的卡口9周圍，鉸頭活 動(dòng)凹槽8的內(nèi)角為直角或圓角。上述頸部卡板4為整體形或左右對(duì)稱兩卡板的拼接形。實(shí)施例五參見圖8、 11、 12所示，與上述實(shí)施例不同的是，上述縱向預(yù)應(yīng)力鋼索13和橫 向預(yù)應(yīng)力鋼索14被夾持在球形夾20中，球形夾20由兩個(gè)中心有半圓弧凹槽201的半球組合連 接，半圓弧凹槽的直徑不大于鋼索的直徑，兩半球由對(duì)穿螺栓203固定連接，球形夾20的表 面開有相應(yīng)的螺母臥槽202，上述球形夾20由兩個(gè)或四個(gè)對(duì)穿螺栓固定連接。上述鋼索槽15 的槽寬等于鋼索的直徑、槽深大于鋼索的半徑，鋼索槽15的中段擴(kuò)大成球形夾槽21，球形夾 20正好置于球形夾槽21中。球形夾的尺寸由鋼索直徑和節(jié)點(diǎn)受力決定，上、中、下夾板的尺 寸由球直徑和節(jié)點(diǎn)的受力及變形要求決定。安裝時(shí)最好自上而下，先連接上夾板與撐桿，然 后安裝球形夾和第一層鋼索，再依次安裝中夾板、第二層鋼索和下夾板。此類節(jié)點(diǎn)的外觀特 點(diǎn)為夾板方向由撐桿方向控制，若撐桿垂直與地面，則夾板可平行于地面。上夾板與中夾板之間墊有墊板19，中夾板與下夾板之間墊有用鉛、橡膠或其它類似材料 制作的墊板19。中夾板16也可以為兩個(gè)以上，形成多向預(yù)應(yīng)力鋼索空間結(jié)構(gòu)。實(shí)施例六參見圖9、 IO所示，與實(shí)施例五不同的是無墊板19。實(shí)施例七參見圖13、 14所示，與實(shí)施例六不同的是上述中夾板16為省略，形成單向預(yù)應(yīng) 力鋼索空間結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置，包括連接于撐桿端部的夾板，其特征在于鋼撐桿(1)的下端與球面鉸(2)固定連接，球面鉸(2)的頸部收縮，肩板(10)與鋼撐桿(1)下端焊接；球面鉸(2)的頂面形狀呈球面，并與上夾板(3)的圓弧形凹面(12)匹配，球面鉸(2)的頸部卡在頸部卡板(4)的卡口(9)內(nèi)，卡口(9)的直徑大于球面鉸頸部的直徑，頸部卡板(4)與上夾板之間有大于球面鉸直徑的鉸頭活動(dòng)凹槽(8)，頸部卡板(4)與上夾板(3)由高強(qiáng)螺栓(11)連接，上夾板(3)在另一面開有通長(zhǎng)的1-2個(gè)鋼索槽(15)，鋼索槽內(nèi)置有橫向預(yù)應(yīng)力鋼索(14)，上夾板與開有通長(zhǎng)鋼索槽的中夾板(16)和下夾板(17)由長(zhǎng)螺栓(18)連接，中夾板和下夾板之間置有1-2道縱向預(yù)應(yīng)力鋼索(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 接裝置，其特征在于上述鋼撐桿(1)的上端與球面鉸(2)固定連接，球面鉸(2)的頸 部收縮，肩板(10)與鋼撐桿(1)上端焊接；球面鉸(2)的頂面形狀呈球面，并與蓋板( 22)的圓弧形凹面(12)匹配，球面鉸(2)的頸部卡在頸部卡板(4)的卡口 (9)內(nèi)，卡 口 (9)的直徑大于球面鉸頸部的直徑，頸部卡板(4)與蓋板(22)之間有鉸頭活動(dòng)凹槽( 8)，頸部卡板(4)與蓋板(22)由高強(qiáng)螺栓(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn) 動(dòng)鉸接裝置，其特征在于上述縱向預(yù)應(yīng)力鋼索(13)和橫向預(yù)應(yīng)力鋼索(14)被夾持在球 形夾(20)中，球形夾(20)由兩個(gè)中心有半圓弧凹槽(201)的半球組合連接，半圓弧凹 槽的直徑不大于鋼索的直徑，兩半球由對(duì)穿螺栓(203)固定連接，球形夾(20)的表面開 有相應(yīng)的螺母臥槽(202);上述鋼索槽(15)的槽寬等于鋼索的直徑、槽深大于鋼索的半 徑，鋼索槽(15)的中段擴(kuò)大成球形夾槽(21)，球形夾正好置于球形夾槽(21)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 接裝置，其特征在于上述蓋板(22)的邊沿有一圈凸緣(6)，該凸緣與頸部卡板外邊的 包邊凹槽(7)相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 接裝置，其特征在于上述蓋板(22)的圓弧形凹面(12)襯有聚四氟乙烯層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 接裝置，其特征在于上述鉸頭活動(dòng)凹槽(8)位于頸部卡板(4)的卡口 (9)周圍，鉸頭 活動(dòng)凹槽(8)的內(nèi)角為直角或圓角。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 接裝置，其特征在于上述頸部卡板為整體形或左右對(duì)稱兩卡板的拼接形。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 接裝置，其特征在于上述中夾板(16)為省略或?yàn)閮蓚€(gè)以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 接裝置，其特征在于上述上夾板與中夾板之間墊有墊板(19)，中夾板與下夾板之間墊有 墊板(19)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng) 鉸接裝置，其特征在于上述球形夾(20)由兩個(gè)或四個(gè)對(duì)穿螺栓固定連接。
全文摘要
一種張弦空間結(jié)構(gòu)鋼索撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接裝置，鋼撐桿的下端與球面鉸固定連接，球面鉸的頸部收縮，肩板與鋼撐桿下端焊接；球面鉸的頂面形狀呈球面，并與上夾板的圓弧形凹面匹配，球面鉸的頸部卡在頸部卡板的卡口內(nèi)，卡口的直徑大于球面鉸頸部的直徑，頸部卡板與上夾板之間有大于球面鉸直徑的鉸頭活動(dòng)凹槽，頸部卡板與上夾板由高強(qiáng)螺栓連接，上夾板在另一面開有通長(zhǎng)的1-2個(gè)鋼索槽，鋼索槽內(nèi)置有橫向預(yù)應(yīng)力鋼索，上夾板與開有通長(zhǎng)鋼索槽的中夾板和下夾板由長(zhǎng)螺栓連接，中夾板和下夾板之間置有1-2道縱向預(yù)應(yīng)力鋼索。解決了撐桿端部節(jié)點(diǎn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)連接的問題，可適用于雙向、多向大跨度張弦空間結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)E04B1/38GK101158179SQ20071020231
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者陽 馮, 朱忠義, 毅 王, 凱 秦, 陽 覃, 陳金科 申請(qǐng)人:北京市建筑設(shè)計(jì)研究院;北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司