專利名稱：配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑結構及其連接件，具體說，涉及一種建筑鋼框架節點的配合有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及其建筑鋼框架節點連接結構。
背景技術：
建筑鋼框架中，其豎粱采用方鋼管柱，橫粱采用“H”型鋼梁或“工”字型鋼梁，兩者的連接質量是結構承載能力及抗震能力的關鍵。傳統的鋼結構節點連接一般采取對接方式焊接或焊接和螺栓結合連接方式，其缺點是應力的傳遞差、難以釋放容易造成應力集中，局部破壞性大，力學特性依賴于柱的材質與壁厚，且經濟性差。
ZL02235905.2實用新型公開了一種“蝶型自鎖連接卡”，包括卡主體，在卡主體4的兩端分別設置有具有自鎖肩的、相互平行的兩個卡翼，各卡翼與卡主體4連接的一面，其上具有通孔。所述自鎖肩是在與卡主體兩端連接的卡翼板上凸起的相對側面，它既對豎柱1有卡緊作用，又對橫梁有壓緊作用。其作用是有效的解決了在有限空間內使節點的強度和剛度達到最佳。但其不足之處在于該連接卡對所連接的橫梁的界面形狀要求復雜，且實現三維交叉連接不理想，也無法實現與園形柱的連接且承載能力有限。
發明內容
本發明的目的是克服上述不足，提供一種不破壞豎柱連接面的建筑鋼框架節點的，配合有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及其建筑鋼框架節點的連接結構，不僅使連接強度和剛度達到理想，而且通過變換摩擦抗剪板而實現“H”型鋼梁或“工”字型鋼梁與方形柱連接，或與圓形柱三維連接，且有理想的承載能力。
本發明所述的摩擦抗剪板，包括主體是一對相互垂直的平面，兩平面的一邊相連另一邊分開形成V形槽狀，形成V形槽的一對兩平面稱V型摩擦板，在V型摩擦板的兩個互為垂直的內表面與所連接的方型柱相配合，外表面的同一端各有一個垂直于摩擦板外表面的立板稱抗剪板，其上有孔，整個構件稱V型摩擦抗剪板。如果是與圓柱相配合，則將原結構被稱為V型摩擦抗剪板的內側連接一個弧度半徑與所連接的圓柱相同的弧形摩擦板稱為C型摩擦板，原V型摩擦板則稱為摩擦支撐板。有摩擦支撐板的C型摩擦板加外表面的抗剪板統稱為C型摩擦抗剪板。
所述V型摩擦板，其內側與所連接的方形柱面相配合產生摩擦面，外側與“蝶型自鎖連接卡”的自鎖肩相接觸傳遞“蝶型自鎖連接卡”壓力。
所述C型摩擦板，其內側與所連接的圓形柱面相配合產生摩擦面，外側為V型摩擦支撐板與“蝶型自鎖連接卡”的自鎖肩相接觸傳遞“蝶型自鎖連接卡”壓力。
所述抗剪板，置于V型摩擦板或C型摩擦板外側的一端，且垂直于每個外表面，與之相連接，起支撐“H”型鋼梁或“工”字型鋼梁的作用。
所述V型摩擦板或C型摩擦板，在和方型柱配合是用V型摩擦板，和園型柱配合是用C型摩擦板，其特征是，由四個V型摩擦板組合后總體外表面形成方型節點柱，由四個C型摩擦板組合后總體外表面仍然形成方型節點柱，形成了同樣的與蝶型自鎖連接卡的配合面。
本發明所述的蝶型自鎖連接卡，包括卡主體，在卡主體的兩端分別設置有兩個橫截面為門形的卡翼，該卡翼包括與卡主體4連接的承載板，與其相對的預緊板，和連接上述兩板的自鎖緊固板，在自鎖板上具有至少兩個通孔，在預緊板上具有至少一個通孔。
所述預緊板平行于承載板，或者所述預緊板傾斜于承載板設置。
所述自鎖板靠近卡主體的一端具有凸出的自鎖肩，該自鎖肩與卡主體的連接處具有朝向自鎖緊固板方向的圓弧凹槽，其另一端與預緊板的連接面為斜面。
所述自鎖肩與預緊板的連接面的傾斜角為大于預緊時承載板7轉動的角度的2倍。
本發明所述的建筑鋼框架節點連接結構，包括豎柱、橫粱、摩擦抗剪板和連接前兩者的連接卡。其特征是所述摩擦抗剪板包括摩擦板和抗剪板，將四個摩擦抗剪板放置于豎柱的四個棱上，抗剪板置于下方，用螺絲將四個摩擦抗剪板的每相鄰的兩個抗剪板相聯接，形成了四個抗剪肩，起支撐節點的四個“H”型梁或“工”字型梁的作用。所述連接卡包括卡主體，在卡主體的兩端分別設置有兩個橫截面為門形的卡翼，該卡翼包括與卡主體4連接的承載板，與其相對的預緊板，和連接上述兩板的自鎖緊固板，在自鎖板上具有至少兩個通孔，在預緊板上具有至少一個通孔，所述主體卡位于豎柱的兩相對的側面及摩擦抗剪板外面和抗剪板上面，卡翼的預緊板相對放置，橫粱的腹板插入相對設置的兩個卡翼的預緊板之間，其翼板放置在自鎖緊固板上，用螺絲先將兩個預緊板與橫粱的腹板固定連接，然后用螺絲連接自鎖緊固板與橫梁的上、下翼板。
所述連接卡的上、下兩平行自鎖緊固板的外表面之間的距離根據所要安裝的橫粱的高度確定；主體卡一端的自鎖肩與同一平面上的另一端的自鎖肩之間的距離根據所要安裝的豎柱的寬度和摩擦抗剪板厚度而確定；兩相對預緊板之間的間隙大于橫粱腹板的厚度。
本發明所述的建筑鋼框架節點的配合有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及其建筑鋼框架節點的連接結構，利用了摩擦和自鎖原理，使其節點的承重、強度和剛度可以達到理想，與對接方式比沒有因焊接產生的應力，減小了連接強度受螺絲和被連接的基體強度的影響，消除了連接孔對柱體的損害，去掉了對柱節點的加工成本。與現有的連接方式相比，采用同型號的豎柱和橫梁時，能最大限度的實現其連接剛度和強度，最大的特點是能直接傳遞應力，大大的減小了應力集中。其有益效果是1.有效的解決矩形柱與“H”型梁或“工”字型梁的連接；2.節點的抗變形力臂在限定橫梁和豎柱幾何空間的條件下達到了充分發揮；3.“H”型梁或“工”字型梁之間在節點上的橫向連接是通過蝶型自鎖連接卡相互連接，因而在橫梁的軸向連接上是剛性的，縱向交叉方向上的是通過摩擦自鎖方式連接，使得節點在受到破壞時不損壞豎柱，使整體系統的安全性得到有效提高；4.摩擦抗剪板的作用，在于當同樣的自鎖壓力下使得有效摩擦面比靠蝶型自鎖連接卡的自鎖肩的接觸面積可以放大幾倍至幾十倍，以獲得足夠承載摩擦力。
5.基于以上的特點，使得各個軸向力的傳遞良好，因而避免了應力集中，且在各方向上的應力傳遞干擾很小，使得宏觀上各節點的應力分布可達到均勻，因而能大大提高整體結構的功效。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明所述V型摩擦抗剪板和C型摩擦抗剪板的立體圖；圖2是本發明所述V型摩擦抗剪板組合后的立體圖；圖3是本發明所述C型摩擦抗剪板組合后的立體圖；圖4是本發明所述蝶型自鎖連接卡的立體圖；圖5是本發明所述建筑鋼框架方型柱和圓型柱節點連接結構立體圖；圖6是圖5的俯視圖，其中去掉了橫粱的翼板，表示連接卡的一個實施例；圖7是圖6所示結構的另一個實施例；圖8是現有連接結構的整體受力分析圖；圖9是本發明所述連接結構的受力分析圖。
具體實施例方式
參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，本發明所述的建筑鋼框架節點連接結構包括豎柱1、橫粱2和連接兩者的連接卡3和摩擦抗剪板11或12。所述V型摩擦抗剪板11包括V型摩擦板14，在V型摩擦板的兩個外表面的同一端各有一個垂直于外表面的抗剪板13，其上有孔。整個構件稱V型摩擦抗剪板11。如果是與圓柱相配合，則將原結構被稱為V型摩擦抗剪板11的內側連接一個弧度半徑與圓柱相同的弧形摩擦板稱為C型摩擦板15，原V型摩擦板14則稱為摩擦支撐板16。有摩擦支撐板16的C型摩擦板15加外表面的抗剪板統稱為C型摩擦抗剪板12。所述V型摩擦板11或C型摩擦板12，在和方型柱配合是用V型摩擦板11，和園型柱配合是用C型摩擦板12，其特征是，由四個V型摩擦板11組合后總體外表面形成方型節點柱18，由四個C型摩擦板組合后總體外表面仍然形成方型節點柱18，形成了同樣的與蝶型自鎖連接卡的配合面。所述連接卡3包括卡主體4，在卡主體4的兩端分別設置有兩個橫截面為門形的卡翼5，該卡翼5包括與卡主體4連接的立板稱為承載板7，與其相對的立板稱為預緊板6，和連接上述兩板的連接板稱為自鎖緊固板9，在自鎖板9上具有至少兩個通孔，在預緊板6上具有至少一個通孔。
一般情況下，橫粱相互之間是垂直布局，因此，所述預緊板6平行于承載板7，見圖6。在某種情況下，其中的一根或兩根橫粱需要在水平方向轉折一個角度，因此，所述預緊板6傾斜于承載板7設置，見圖7，其傾斜角根據實際需要確定。
所述自鎖板9的內端，即靠近卡主體4的一端具有凸出的自鎖肩8。該自鎖肩與卡主體4的連接處具有朝向自鎖緊固板方向的圓弧凹槽，其另一端與預緊板6的連接面為斜面。該連接面的傾斜角大于預緊時承載板7轉動的角度的2倍。
安裝時，以方柱為例，將四個V型摩擦抗剪板11放置于豎柱1的四個棱上，抗剪板13置于下方位置其上有孔，用螺絲將四個V型摩擦抗剪板11的每相鄰的兩個抗剪板13相聯接，形成了四個抗剪肩17見圖2、圖3，起支撐節點的四個“H”型梁或“工”字型梁的作用。由四個V型摩擦板11組合后總體外表面形成方型節點柱18見圖2，形成了與蝶型自鎖連接卡的配合面。將主體卡4放置在豎柱1的兩相對的側面及摩擦抗剪板11外面和抗剪肩17上面，卡翼5的預緊板6相對放置，橫粱2的腹板，即“H”型梁或“工”字型梁的腹板插入相對設置的兩個卡翼5的預緊板6之間，其翼板放置在自鎖緊固板9上，用螺絲10先將兩個預緊板6與橫粱的腹板固定連接，其作用在于通過拉緊預緊板6而帶動承載板7彎折，使自鎖緊固板9的自鎖肩8鎖定摩擦抗剪板11與豎柱1且定位橫梁2，然后用螺絲連接自鎖緊固板9與橫梁2的上下翼板，其作用在于獲得足夠的縱向承載力和最大力矩。在豎柱的另兩個對稱面上如果需要連接橫梁，其安裝與此相同。
所述摩擦抗剪板11的摩擦板12長度根據所要安裝的橫粱的高度確定，摩擦板12寬度根據所要安裝的主體卡4的自鎖肩8的位置、寬度及立柱的寬度確定。抗剪板13的高度根據承載大小確定，抗剪板13的寬度即位置根據“H”型梁或“工”字型梁2的安裝位置確定。
所述連接卡3的上、下兩平行自鎖緊固板9的外表面之間的距離S根據所要安裝的橫粱的高度確定；主體卡4一端的自鎖肩8與同一平面上的另一端的自鎖肩8之間的距離L根據所要安裝的豎柱1的寬度確定；兩相對連接卡3的預緊板6之間的距離A根據腹板的厚度確定，即是說，兩相對預緊板6之間的間隙A大于橫粱腹板的厚度。主卡的厚度與承載板的寬度，根據承載大小確定。
兩相對預緊板6之間的間隙A略大于橫粱腹板的厚度時其夾緊力增強。
在緊固過程中，兩個自鎖緊固面9上的自鎖肩8向摩擦抗剪板11及豎柱1壓緊。根據卡翼的長度與自鎖肩寬度比可以幾倍至十幾倍于螺絲的緊固壓力夾緊摩擦抗剪板11及豎柱1，使之在完成橫梁連接的同時又完成了與豎柱的連接。兩個連接卡的四個自鎖肩能使力量充分平衡，使其連接角度完全根據卡的自鎖肩定，并從三維空間結構上充分利用了力臂作用，消除了結構的節點薄弱問題；消除了焊接的節點的內應力大的問題，由于連接不依賴機體，可實現節點連接強度大于基體，且可通過改變預緊板6與承載板7之間的夾角，而改變橫粱，即“H”型梁或“工”字型梁2在水平方向的角度見圖7。
如果是與圓形柱連接，則將四個C型摩擦抗剪板12放置于豎柱1的四個相對各為90度的弧面分割點上，抗剪板13置于下方位置其上有孔，用螺絲將四個C型摩擦抗剪板12的每相鄰的兩個抗剪板13相聯接，形成了四個抗剪肩16，由四個C型摩擦板12組合后總體外表面形成方型節點柱18，形成了與蝶型自鎖連接卡的配合面。見圖3，以后的安裝同方型柱。
下面對本發明所述的鋼框架連接結構的受力情況與現有的鋼框架連接結構的受力情況進行分析比較。
參見圖8，在現有技術中，當豎柱1左邊的橫梁2受到外力時，首先通過焊接點21傳遞到法蘭盤22，法蘭盤22再通過螺栓傳遞到豎柱1，豎柱1再通過螺栓傳遞到對面的法蘭盤23，法蘭盤23通過其上的焊接點24傳遞到右橫梁，完成了傳遞過程。
圖9是本發明所述的鋼框架連接結構，當左邊的橫梁2受到外力時，首先通過螺栓傳遞到蝶型自鎖連接卡3，自鎖連接卡3將力通過右邊螺栓傳遞給右橫梁，只有部分力傳遞給豎柱1。
從兩種不同的力的傳遞過程可得出①橫向力現有技術中，力在節點上的傳遞必須通過柱體傳遞。而本發明所述的連接結構，力在節點上的傳遞只通過連接卡完成。因此節點產生破壞時現有的連接方法容易使柱體表面產生撕裂，導致橫向和縱向均遭到破壞；而本發明的連接結構，力在節點上的傳遞只通過連接卡完成，只將部分力傳給柱體，連接卡起了橋梁作用，因此節點產生破壞時只會拉斷卡翼不會撕裂柱體；②縱向力現有的連接，力在節點上近似于作用于柱體的一個面。而本發明由于結構的橋梁作用，力在節點上作用于柱體多個面，而當產生破壞時現有的連接通常使柱體表面產生撕裂，而本發明的連接節點結構僅產生位移而不會產生斷裂，位移時角度產生變化后會使結點卡得更緊而不會失控；③本發明的節點結構比現有的連接方式的抗沖力能力強，力的傳遞好、釋放快；④V型摩擦抗剪板11或C型摩擦抗剪板12的作用在于充分傳遞了“蝶型自鎖連接卡”的壓力同時放大了與所連接的柱面的有效摩擦面，而獲得足夠的承載力。⑤根據以上特點，該結構在宏觀其節點受力分配均勻。
本發明所述的連接卡與方形或圓形柱的連接是通過鎖緊預緊面的螺絲使自鎖肩壓緊摩擦抗剪板與柱面產生摩擦力實現自鎖緊固的，承載力是由摩擦抗剪板與柱面獲得的摩擦力通過抗剪肩作用給“H”型梁或“工”字型梁的，卡與橫梁的連接是通過螺栓使卡翼與橫梁搭接方式實現的；空間的交叉方式是由蝶型自鎖連接卡兩端的卡翼形狀決定的。
權利要求
1.一種配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構，其特征是，由四個V型摩擦抗剪板(11)來配合方型柱或由四個C型摩擦抗剪板(12)來配合圓型柱的均含有抗剪板(13)組合成的方型節點柱，再與蝶型自鎖連接卡(3)相連接組成的，配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構。
2.根據權利要求1所述的配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構，其特征是，V型摩擦抗剪板(11)包括一個V型摩擦板(14)，在V型摩擦板的外表面有抗剪板(13)其上有孔。
3.根據權利要求1所述的配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構，其特征是，C型摩擦抗剪板(12)包括一個C型摩擦板(15)和V型摩擦支撐板(16)，在V型摩擦支撐板的外表面有抗剪板(13)其上有孔。
4.根據權利要求1所述的配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構，其特征是，V型摩擦抗剪板(11)或C型摩擦板(12)，在和方型柱配合時用V型摩擦抗剪板(11)，和圓型柱配合時用C型摩擦抗剪板(12)，由四個V型摩擦抗剪板(11)組合后總體外表面形成方型節點柱(18)，由四個C型摩擦抗剪板組合后總體外表面仍然形成方型節點柱(18)，形成了同樣的與蝶型自鎖連接卡的配合面。
5.根據權利要求1所述的配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構，其特征是，蝶型自鎖連接卡(3)包括卡主體(4)，在主體卡(4)的兩端分別設置有兩個橫截面為門形的卡翼(5)，該卡翼(5)包括與卡主體(4)連接的承載板(7)，與其相對的預緊板(6)，和連接上述兩板的自鎖緊固板(9)，在自鎖板(9)上具有至少兩個通孔，在預緊板(6)上具有至少一個通孔。
6.根據權利要求5所述的連接卡，其特征是，預緊板(6)平行于承載板(7)，或者所述預緊板(6)傾斜于承載板(7)設置。
7.根據權利要求1所述的連接卡，其特征是，自鎖板(9)靠近卡主體(4)的一端具有凸出的自鎖肩(8)，該自鎖肩與卡主體(4)的連接處具有朝向自鎖緊固板方向的圓弧凹槽，其另一端與預緊板(6)的連接面為斜面。
8.根據權利要求6所述的連接卡，其特征是，所述自鎖肩(8)與預緊板的連接面的傾斜角(α)為大于預緊時承載板(7)轉動的角度的2倍。
9.根據權利要求1所述的配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構，其特征是，建筑鋼框架節點連接結構，包括豎柱(1)、橫梁(2)、V型摩擦抗剪板(11)或C型摩擦抗剪板(12)和連接前者的連接卡(3)，所述V型摩擦抗剪板(11)包括內側為V型摩擦板(14)可與方柱配合；所述C型摩擦抗剪板(12)，內側為C型摩擦板(15)可與圓柱配合，外表側為V型摩擦支撐板(16)表面均有抗剪板(13)其上有孔；所述連接卡(3)包括卡主體(4)，在卡主體(4)的兩端分別設置有兩個橫截面為門形的卡翼(5)，該卡翼(5)包括與卡主體(4)連接的承載板(7)，與其相對的預緊板(6)，和連接上述兩板的自鎖緊固板(9)，在自鎖緊固板(9)上具有至少兩個通孔，在預緊板(6)上具有至少一個通孔，所述主體卡(4)位于方型節點柱的兩相對的側面上，卡翼(5)的預緊板(6)相對放置，橫梁(2)的腹板插入相對設置的兩個卡翼(5)的預緊板(6)之間，其翼板放置在自鎖緊固板(9)上，用螺絲(10)先將兩個預緊板(6)與橫梁的腹板固定連接，然后用螺絲連接自鎖緊固板(9)，與橫梁(2)的上、下翼板。
10.根據權利要求1或9所述的配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構，其特征是，所述連接卡(3)的上、下兩平行自鎖緊固板(9)的外表面之間的距離根據所要安裝的橫梁的高度確定；主體卡(4)一端的自鎖肩(8)與同一平面上的另一端的自鎖肩(8)之間的距離根據所要安裝的豎柱(1)的寬度確定；兩相對預緊板(6)之間的間隙(A)之間的間隙(A)等于或大于橫梁腹板的厚度。
全文摘要
本發明涉及配有摩擦抗剪板的蝶型自鎖連接卡及建筑鋼框架節點結構。摩擦抗剪板包括內側有與方型柱或與圓型柱相配合的摩擦面，外側有抗剪板，由四個摩擦抗剪板組合后總體外表面均形成同樣的方型節點柱可與連接卡相配合。連接卡包括卡主體，卡主體的兩端分別設置有兩個橫截面為門形的卡翼，該卡翼包括與卡主體連接的承載板，與其相對的預緊板，和連接上述兩板的自鎖緊固板，在自鎖板、預緊板上均有通孔。本發明利用了摩擦、自鎖原理，摩擦抗剪板通過蝶型自鎖連接卡獲得對螺絲放大了的壓力，又放大了蝶型自鎖連接卡與柱面的有效摩擦面以獲得促夠的摩擦力，轉為承載力作用于節點的橫梁，使其接點強度和剛度及承載力均達到理想。
文檔編號E04B1/19GK1786362SQ20051010300
公開日2006年6月14日 申請日期2005年9月15日 優先權日2005年9月15日
發明者甘秀明 申請人:甘秀明