专利名称：钢结构万向转动球铰节点夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种张弦空间结构建筑钢撑杆上下端部的节点夹具，特别是大跨度张弦 空间结构建筑钢撑杆上下端部的节点夹具。(二) 背景技术张弦结构是一种预应力钢结构的建筑形式，预应力钢索被夹具一一定位于撑杆端部，并 通过撑杆传递到主结构上。在已有技术中，单向张弦结构的节点夹具仅需满足单向转动即 可，所以， 一般节点夹具由夹持在钢撑杆端部的上下夹板组成。但在双向张弦结构中，这种 可单向转动的索夹装置就不能满足需要。目前在国内外已有较小跨度的双向张弦结构建成的 工程实例，但由于跨度小，对节点的受力及变形转动要求相对较低，因此撑杆上下节点多采 用简单构造处理或类似单向张弦结构的节点构造，这种处理方式不适用于大跨度空间结构。 对于大跨度双向张弦结构，其撑杆的上、下节点受力及变形均较大，必须采用均符合理论计 算分析模型、同时又便于施工安装的构造处理，才能保证结构安全。因此，必须研究一种可 万向转动的节点夹具。(三) 实用新型内容本实用新型的目的是提供一种钢结构万向转动球铰节点夹具，要解决大跨度双向张弦结 构钢撑杆上下端节点可万向转动连接的问题。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案这种钢结构万向转动球铰节点夹具，包括夹持在钢撑杆l端部的卡板，其特征在于钢 撑杆1的下端与球面铰2固定连接，球面铰2的颈部收縮，肩板10与钢撑杆1下端焊接；球面铰2的顶面形状呈球面，并与上夹板3的圆弧形凹面12匹配，球面铰2的颈部卡在颈部卡板4的卡 口9内，卡口9的直径大于球面铰颈部的直径，颈部卡板4与上夹板之间有大于球面铰直径的 铰头活动凹槽8，颈部卡板4与上夹板3由高强螺栓11连接，上夹板3在另一面开有通长的l-2 个钢索槽15，钢索槽内置有横向预应力钢索14，上夹板与开有通长钢索槽的中夹板16和下夹 板17由长螺栓18连接，中夹板和下夹板之间置有l-2道纵向预应力钢索13。上述钢撑杆1的上端与球面铰2固定连接，球面铰2的颈部收縮，肩板10与钢撑杆1上端焊 接；球面铰2的顶面形状呈球面，并与盖板19的圆弧形凹面12匹配，球面铰2的颈部卡在颈部 卡板4的卡口9内，卡口9的直径大于球面铰颈部的直径，颈部卡板4与盖板19之间有铰头活动凹槽8，颈部卡板4与盖板19由高强螺栓11连接。上述铰头活动凹槽8位于颈部卡板的卡口周围，铰头活动凹槽8的内角可为直角或圆角。 上述颈部卡板可为整体形或左右对称两卡板的拼接形。 上述中夹板16可省略或为两个以上。 上述上夹板3的圆弧形凹面12可衬有聚四氟乙烯层。上述盖板19的边沿可有一圈凸缘6，该凸缘与颈部卡板外边的包边凹槽7相配合。上述盖板19的圆弧形凹面12可衬有聚四氟乙烯层。与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果本实用新型构思巧妙，结构简单，整体性好、刚度大，使撑杆上、下端节点均满足受力 及空间万向转动的要求，使钢撑杆和所夹持的钢索可实现万向转动，转动幅度大，能承受较 大的压力和拉力；本实用新型承载能力高，空间受力合理，结构安全性高，受力及变形能力 均符合理论计算分析模型；本实用新型标准化程度高，便于加工制作和施工安装，各方向钢 索可分层就位，且层次分明。可适用于双向、多向张弦空间结构建筑中撑杆与钢索连接的上 下节点，包括大跨度双向张弦拱结构、张弦梁桁架结构撑杆与钢索的连接。本实用新型既可 应用于索撑杆的上节点，也可应用于索撑杆的下节点。此节点的外观特点为夹板平行于钢 索，其与撑杆之间的角度可变。(四)
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。图l是本发明实施例一撑杆下端双向预应力钢索万向转动球铰节点夹具的结构示意图。 图2是本发明实施例一节点转动时的示意图。图3是本发明实施例二撑杆下端单向预应力钢索万向转动球铰节点夹具的结构示意图。图4是本发明实施例二节点转动时的示意图。图5是本发明实施例三撑杆上端节点的结构示意图。图6是本发明实施例三的立体结构示意图。图7是本发明实施例四撑杆上端节点的结构示意图。附图标记1-钢撑杆、2-球面铰、3-上夹板、4-颈部卡板、5-颈部、6 —外凸缘、7 —包 边凹槽、8—铰头活动凹槽、9一卡口、 IO —肩板、11-高强螺栓、12-圆弧形凹面、13-横向 预应力钢索、14-纵向预应力钢索、15-钢索槽、16-中夹板、17-下夹板、18-长螺栓、19-盖 板。
具体实施方式
实施例一参见图l、 2所示，这种钢结构万向转动球铰节点夹具，其特征在于钢撑杆l 的下端与球面铰2固定连接，球面铰2的颈部收縮，肩板10与钢撑杆1下端焊接；球面铰2的顶 面形状呈球面，并与上夹板3的圆弧形凹面12匹配，球面铰2的颈部卡在颈部卡板4的卡口9 内，卡口9的直径大于球面铰颈部的直径，颈部卡板4与上夹板之间有大于球面铰直径的铰头 活动凹槽8，其中的间隙可以更好地保证撑杆的球面铰在夹具中万向转动。颈部卡板4与上夹 板3由高强螺栓11连接，上夹板3在另一面开有通长的l-2个钢索槽15，为减少接触面的相对 摩擦系数，上述钢索槽15的内面和上夹板3的圆弧形凹面12可以衬有聚四氟乙烯层。钢索槽 内置有横向预应力钢索14，上夹板与开有通长钢索槽的中夹板16和下夹板17由长螺栓18连 接，中夹板和下夹板之间置有l-2道纵向预应力钢索13。中夹板16也可以为两个以上，形成 多向预应力钢索空间结构。上述铰头活动凹槽8位于颈部卡板4的卡口9周围，铰头活动凹槽8的内角为直角或圆角。 上述颈部卡板为整体形或左右对称两卡板的拼接形。上述上夹板与中夹板之间可以垫有垫板，中夹板与下夹板之间也可垫有用铅、橡胶或其 它类似材料制作的垫板。实施例二参见图3、 4所示，与实施例一不同的是省略了中夹板，预应力钢索为单向。实施例三参见图5、 6所示，与实施例一、二不同的是钢撑杆l的上端节点也为万向转动 节点。上述钢撑杆1的上端与球面铰2固定连接，球面铰2的颈部收縮，肩板10与钢撑杆1上端 焊接；球面铰2的顶面形状呈球面，并与盖板19的圆弧形凹面12匹配，球面铰2的颈部卡在颈 部卡板4的卡口9内，卡口9的直径大于球面铰颈部的直径，颈部卡板4与盖板19之间有铰头活 动凹槽8，颈部卡板4与盖板19由高强螺栓11连接。为减少接触面的相对摩擦系数，盖板19的 圆弧形凹面12衬有聚四氟乙烯层。实施例四参见图7所示，与实施例一、二不同的是，上述盖板19的边沿有一圈凸缘6，该 凸缘与颈部卡板外边的包边凹槽7相配合。
权利要求1. 一种钢结构万向转动球铰节点夹具，包括夹持在钢撑杆(1)端部的卡板，其特征在于钢撑杆(1)的下端与球面铰(2)固定连接，球面铰(2)的颈部收缩，肩板(10)与钢撑杆(1)下端焊接；球面铰(2)的顶面形状呈球面，并与上夹板(3)的圆弧形凹面(12)匹配，球面铰(2)的颈部卡在颈部卡板(4)的卡口(9)内，卡口(9)的直径大于球面铰颈部的直径，颈部卡板(4)与上夹板之间有大于球面铰直径的铰头活动凹槽(8)，颈部卡板(4)与上夹板(3)由高强螺栓(11)连接，上夹板(3)在另一面开有通长的1-2个钢索槽(15)，钢索槽内置有横向预应力钢索(14)，上夹板与开有通长钢索槽的中夹板(16)和下夹板(17)由长螺栓(18)连接，中夹板和下夹板之间置有1-2道纵向预应力钢索(13)。
2.根据权利要求l所述的钢结构万向转动球铰节点夹具，其特征在 于上述钢撑杆(1)的上端与球面铰(2)固定连接，球面铰(2)的颈部收縮，肩板(10) 与钢撑杆(1)上端焊接；球面铰(2)的顶面形状呈球面，并与盖板(19)的圆弧形 凹面(12)匹配，球面铰(2)的颈部卡在颈部卡板(4)的卡口 (9)内，卡口 (9)的直径 大于球面铰颈部的直径，颈部卡板(4)与盖板(19)之间有铰头活动凹槽(8)，颈部卡板(4)与盖板(19)由高强螺栓(11)连接。
3.根据权利要求1或2所述的钢结构万向转动球铰节点夹具，其特征 在于上述铰头活动凹槽(8)位于颈部卡板(4)的卡口 (9)周围，铰头活动凹槽(8)的 内角为直角或圆角。
4.根据权利要求1或2所述的钢结构万向转动球铰节点夹具，其特征 在于上述颈部卡板为整体形或左右对称两卡板的拼接形。
5.根据权利要求1或2所述的钢结构万向转动球铰节点夹具，其特征 在于上述中夹板(16)为省略或为两个以上。
6.根据权利要求1或2所述的钢结构万向转动球铰节点夹具，其特征 在于上述上夹板(3)的圆弧形凹面(12)衬有聚四氟乙烯层。权利要求7根据权利要求2所述的钢结构万向转动球铰节点夹具，其特征在 于上述盖板(19)的边沿有一圈凸缘(6)，该凸缘与颈部卡板外边的包边凹槽(7)相配合。权利要求8根据权利要求2所述的钢结构万向转动球铰节点夹具，其特征在 于上述盖板(19)的圆弧形凹面(12)衬有聚四氟乙烯层。
专利摘要一种钢结构万向转动球铰节点夹具，钢撑杆的下端与球面铰固定连接，球面铰的颈部收缩，肩板与钢撑杆下端焊接；球面铰的顶面形状呈球面，并与上夹板的圆弧形凹面匹配，球面铰的颈部卡在颈部卡板的卡口内，卡口的直径大于球面铰颈部的直径，颈部卡板与上夹板之间有大于球面铰直径的铰头活动凹槽，颈部卡板与上夹板由高强螺栓连接，上夹板在另一面开有通长的1-2个钢索槽，钢索槽内置有横向预应力钢索，上夹板与开有通长钢索槽的中夹板和下夹板由长螺栓连接，中夹板和下夹板之间置有1-2道纵向预应力钢索。解决了撑杆端部节点万向转动连接的问题，可适用于双向、多向张弦空间结构。
文档编号E04B1/38GK201121367SQ200720201248
公开日2008年9月24日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者阳 冯, 朱忠义, 毅 王, 凯 秦, 阳 覃, 陈金科 申请人:北京市建筑设计研究院;北京城建设计研究总院有限责任公司