[發明專利]竹結構的螺栓球預應力轉換接頭

有效

• 申請號: 201310093633.7
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103184769A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 文獻民;呂金炭;劉大衛;張云蓮;楊建輝;程澤海
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院;福建榮盛鋼結構實業有限公司
• 主分類號: E04B1/58
• 分類號: E04B1/58;E04C5/08
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 王桂名

技術領域

本發明屬于建筑工程領域，涉及一種竹結構的螺栓球預應力轉換接頭。

技術背景

竹材是地球上分布較為廣泛的一種天然綠色可再生材料，具有較高的比強度和比剛度和柔韌性等優點。我國的竹材資源非常豐富，長期以來被廣泛應用于工農業生產和生活的各個方面，特別是在2010年世博會以后，社會各界更加重視低碳環保的可持續發展，人們又開始研究如何把這個古老的材料運用于現代建筑領域中，使其重新煥發新的青春。

為了使竹材能夠更加廣泛地應用于現代建筑領域，其關鍵點之一是如何解決竹材之間的連接問題。由于竹材生長過程的不可控性決定了其口徑、壁厚等截面幾何尺寸的不規則性，竹材不可能像經過人工制造生產出來的型鋼那樣具有很好的尺寸穩定性。因此，在過去千百年的生產生活中，人們一直采用綁扎、榫卯、螺栓、套筒等方式將竹材連接，連接強度和剛度很難得到保障，因而直接影響到竹結構強度、剛度和穩定性，制約了竹材的應用。

授權公告號為CN?2761727，名稱為“用于傣家竹樓的原竹結構節點”的中國專利文獻中介紹了用于原竹結構常用節點構造，其中一字型、T型、X型、L型節點等均由一根或多根原竹完整貫穿節點，柱腳構造采用金屬杯口灌注混凝土方式對節點予以加強，盡管在節點處增加了螺栓等構造措施，但是連接的剛度和強度并不可靠；授權公告號CN?2021171176U，名稱為“一種竹結構連接節點”和授權公告號為CN202023258U，名稱為“一種竹結構螺栓球連接節點”的中國專利文獻中分別公開了兩種用于竹結構連接的鋼節點，其主要特征是鋼節點與竹材之間采用預埋鋼筋加混凝土灌注的方式進行連接。這種連接的方式存在的問題是：混凝土與竹材之間的粘結強度很低，兩者之間會發生相對滑動，無法通過混凝土傳遞軸向力，因此在大多數情況下，軸向力實際上主要是通過十字加強筋在竹材和鋼箍之間進行傳遞的，在竹材與鋼箍的接觸點會產生應力集中現象，連接所能夠傳遞的荷載大小完全取決于十字加強筋與竹材之間的擠壓強度、竹材的抗劈裂能力，接觸點處會先于竹材破壞，不能充分發揮竹材的承載能力。

由于連接的不可靠性，現有的結構分析理論和有限元計算方法以及實驗手段不能深入地應用于竹結構的分析計算中。

由于竹結構連接方面存在的種種問題，竹結構的應用范圍收到了很大的制約，一般主要應用于重要性不高的臨時性的建筑結構中或者加工制作成板材。而目前大量應用的鋼結構網架和桁架所采用的球節點和板節點是一種十分成熟節點形式，如果能夠將竹材通過球節點或板節點相互連接，組成鋼節點的竹結構，一定會極大地促進竹材在建筑工程領域的應用。解決這個問題的關鍵是找到一種竹材與鋼節點之間的轉換接頭，并且能夠使其連接強度和剛度均高于竹材自身強度和剛度構造方式。

發明內容

為了克服現有技術中竹材之間的連接處強度低的缺陷，本發明提供了一種安裝簡單、連接可靠的竹材與螺栓球節點之間的轉換接頭。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案是：一種竹結構的螺栓球預應力轉換接頭，包括圓套管、錐頭、螺栓桿、套筒和銷栓，所述錐頭為空心圓臺結構，其上底面中部設有圓孔，下底面固定在圓套管的一端邊緣上，螺栓桿穿出錐頭的圓孔，套筒套設在螺栓桿穿出錐頭的螺桿上，銷栓將套筒固定在螺栓桿上，所述圓套管內設有預應力楔形膨脹桿、預應力楔形套筒和驅動齒輪，預應力楔形膨脹桿呈漏斗形，其包括兩個部分，第一部分為圓柱形桿件，其外側帶有若干齒槽，第二部分為錐臺體，其截面圓形直徑最小的一端與第一部分連接，所述預應力楔形套筒套設在預應力楔形膨脹桿上，預應力楔形套筒的內徑小于預應力楔形膨脹桿的最大外徑，大于預應力楔形膨脹桿第一部分圓柱形桿件的外徑，預應力楔形套筒沿圓周方向開有若干個與其軸線平行的切口，切口的長度均小于預應力楔形套筒的長度，所述圓套管的內側沿圓周設有用于限制預應力楔形套筒的位移的環肋，圓套管外表面上對稱地設有耳板，圓套管側壁的耳板安裝位置上設有驅動齒輪安裝孔，驅動齒輪安裝在耳板上并穿過管套管側壁，所述驅動齒輪圓周上設有與預應力楔形膨脹桿上的齒槽配合的若干齒牙。

圓套管嵌套在竹材端部的外側，預應力楔形套筒插入在竹材內側，圓套管的內側沿圓周設有環肋，用于限制楔形套筒的位移，使竹材端部位于楔形套筒和圓套管之間，預應力楔形膨脹桿呈漏斗狀，位于在預應力楔形套筒的內，在驅動齒輪的作用，預應力楔形膨脹桿向錐頭一側移動，預應力楔形膨脹桿的錐臺體部分嵌入楔形套筒內，使預應力套筒沿圓周向外膨脹，將竹材端部緊緊的夾在楔形套筒和圓套管之間，使竹材和轉換接頭形成穩定的連接。