一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统技术方案

一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，该系统包括：a、一对对称设置的端板：端板A(1)、端板B(2)；b、N组套筒螺栓组合件(3)；等等。本发明专利技术不仅构造简单、加工方便和连接可靠，而且对箱型截面杆的外观效果没有破坏，保有较高的密封性；不针对具体节点开发，连接面转动刚度设计范围宽，可用于各类节点、杆件跨中、拐弯或转折处连接，具有较高的通用性；用料省，加工简单，生产成本较低，便于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土木工程、输变电工程、仓储货架和船舶制造等采用箱型截面杆作为承力杆件的相关结构领域，特别是涉及到土木工程钢结构中箱型截面构件之间的连接技术。
技术介绍
箱型截面杆是以冷弯、热轧或焊接等工艺制成的各类薄壁方管、矩形管或组焊箱型截面杆件的总称，具有极为优异的截面特性。从力学性能看，比圆环截面有更好的单向抗弯刚度，比工字型、槽形和Z型等开口型截面有更好的轴向抗扭刚度和弱轴抗弯刚度；从外观效果看，比圆环截面有更小的单向视线遮挡，比开口型截面更整洁；从耐候性能看，具有圆环截面同样的密闭性，便于表面防腐处理和污垢清洁。对于双向弯曲杆件，截面高宽比可随相应弯矩比值调节，材料利用率更高，承载能力和整体稳定性更好。在高层钢框架、大跨度空间网壳、超高输电塔、仓储货架及桥梁等结构中都有广泛应用，其材质多为低碳钢、低合金钢或铝合金等。箱型截面杆虽性能优异，但节点或连接技术发展相对滞后，主要依赖焊接，严重制约其推广应用和装配化发展。针对双向弯曲箱型截面杆件的现有装配式连接技术手段较少，多随节点开发而伴生。常见形式主要有外伸端板(类似外法兰)连接、箱壁开孔平齐端板连接、贯穿螺栓套管连接和外部加强连接等。箱壁开孔平齐端板连接通过箱壁开孔来安装内置螺栓，不适宜于小截面杆，而且开孔会导致局部应力集中，削弱杆件承载能力和自身密封性；外伸端板连接显著改变杆件外观轮廓；贯穿螺栓套筒连接和外部加强连接对杆件外观和截面强度都一定影响。综上所述，现有装配式连接技术的缺陷为，均不同程度破坏或削弱了箱型截面杆件的先天性能优势，且通用性不足，部分技术经济性不佳。
技术实现思路
针对箱型截面杆件的装配式连接技术的发展现状，本专利技术提供了一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，不仅保持了箱型截面杆件的外观效果(无需杆件外观轮廓破坏)和耐候性能优势，避免杆件箱壁开孔，还能提供较高的截面双轴抗弯和轴向抗扭承载能力。通过合理设计高强螺栓直径和数量、端板厚度等参数，本专利技术连接系统还可实现较宽范围的连接刚度调节。更重要的是，本专利技术连接系统组件少，加工工艺简单，误差容忍性强，制造成本低，通用性大大增强强，可广泛推广等显著优点。本专利技术采用如下技术方案实现。一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，该系统包括：a、一对对称设置的端板：端板A、端板B；b、N组套筒螺栓组合件；其中，端板的结构为，端板的一面为接触结合面，另一面为与箱型截面杆端固定连接的杆端固定面，沿接触结合面外周边缘设置有接触承压凸缘，在端板外边缘之间的区域上均布设置有N个螺栓孔，即在端板A上设置有螺栓孔A、在端板B上设置有螺栓孔B；将对应的端板A和端板B的接触结合面相向对齐接触后，端板A和端板B的接触承压凸缘上的相对凹缺合并形成M个安装操作孔；每组套筒螺栓组合件包括1个螺栓杆、1个外六角套筒、2颗销钉和1个环形垫片；螺栓杆中部光滑段设置有一对关于轴线对称的滑槽，滑槽宽度与销钉直径相配合；外六角套筒为一个中部抽空的正六棱柱体，外六棱柱面与内部圆柱形空腔共轴线，内壁光滑，套设在螺栓杆上；在外六角套筒一组相对的外柱面中部开有穿透销钉螺纹孔，销钉螺纹孔的孔径与销钉配套；环形垫片内孔直径与螺栓杆直径相配合，环形垫片设置在螺栓杆的螺帽和端板A之间，螺栓杆的螺纹段旋入端板B上设置的螺栓孔B内。本专利技术还包括M组盖板组合件，每组盖板组合件包括1块盖板，用于封闭固定安装操作孔。本专利技术在端板中部无螺栓孔区域开设有中部孔洞，中部孔洞边缘设有接触承压凸缘。本专利技术在端板的接触结合面上的螺栓孔之间增设端板加劲肋。本专利技术在端板B的杆端固定面上螺栓孔周围增设局部加厚锥台。本专利技术盖板的封装结构为，在安装操作孔的四角留有斜角，斜角上设置有斜角螺纹孔；盖板组合件还包含沉头盖板固定螺丝；盖板四角设置有的角部螺栓孔；沉头盖板固定螺丝依次穿过角部螺栓孔、斜角螺纹孔，以封闭固定盖板。本专利技术盖板的封装结构还可以为，在安装操作孔边缘内部设置有固定耳板，固定耳板上设置有耳板螺纹孔；盖板组合件还包含沉头盖板固定螺丝；盖板边缘设置有对应盖板螺栓孔；沉头盖板固定螺丝依次穿过盖板螺栓孔、耳板螺纹孔，以封闭固定盖板。本专利技术盖板的封装结构亦可以为，在盖板周边设置有固定耳板，固定耳板上设有盖板螺栓孔；在端板的接触承压凸缘侧面设置有对应的凸缘螺纹孔；盖板组合件还包含沉头盖板固定螺丝；沉头盖板固定螺丝依次穿过耳板螺栓孔、凸缘螺纹孔，以封闭固定盖板。一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统的装配方法，该方法步骤为，1)在端板A与杆端焊接之前，先取螺栓杆依次穿过1个环形垫片和端板A上的对应孔，使螺栓杆上的滑槽位于端板A上的接触承压凸缘同侧，而环形垫片位于另一侧；然后，自螺栓杆的螺纹端套上外六角套筒至滑槽位置，转动外六角套筒使其上螺纹孔与上述滑槽方向一致，用销钉自外六角套筒上的螺纹孔拧入，并伸入螺栓杆上的滑槽，以限制外六角套筒与螺栓杆之间的同轴相对转动；2)在工厂将(安装好套筒螺栓组合件的)端板A及端板B的杆端固定面分别与相应的箱型截面杆端连接固定，并整体运至安装现场；3)在端板A与端板B对应连接时，首先应调整相应杆端位置，以保证两块端板相向对齐，接着滑动外六角套筒到合适位置，并将螺栓杆手动拧入端板B上的对应螺纹孔中一部分；然后，用扳手拧外六角套筒，带动螺栓杆转动，直至达到设定扭力；4)然后将扳手从安装操作孔内取出，安装盖板组合件，完成两段箱型截面杆的固定连接。与现有连接技术相比，本专利技术的有益效果为，本专利技术公布的双向弯曲箱型截面杆件通用装配式连接系统将安装操作孔合理布置在连接端板之间，未削弱杆件自身承载能力；通过套筒螺栓组合件与接触承压凸缘的共同工作，使得该连接系统具有较高的双向抗弯刚度和承载能力；接触承压凸缘之间的接触摩擦和盖板的抗滑移作用还赋予了该连接系统较高的横截面抗剪和抗扭承载能力；该连接系统不仅构造简单、加工方便和连接可靠，而且对箱型截面杆的外观效果没有破坏，保有较高的密封性；不针对具体节点开发，连接面转动刚度设计范围宽，可用于各类节点、杆件跨中、拐弯或转折处连接，具有较高的通用性；用料省，加工简单，生产成本较低，便于推广应用。附图说明图1是本专利技术通用连接系统中的一种16螺栓装配式连接结构示意图(其中上部分为其组件分解结构示意图；下部分为组装后结构示意图)。图2是本专利技术通用装配式连接系统中一对16螺栓端板的细部构造立体示意图(其中图2a和图2b为两个不同视角的结构示意图)。图3是本专利技术通用装配式连接系统中一对8螺栓端板的细部构造立体示意图(其中图3a和图3b为两个不同视角的结构示意图)。图4是本专利技术通用装配式连接系统中一对4螺栓端板的细部构造立体示意图(其中图4a和图4b为两个不同视角的结构示意图)。图5是本专利技术通用装配式连接系统中典型套筒螺栓组合件的连接结构示意图(其中上部分为组装后的整体结构示意图；下部分为零件分解的立体示意图)。图6是本专利技术通用装配式连接系统中安装操作孔盖板组件及零件分解的立体示意图。图7是本专利技术通用连接系统中的一种4螺栓装配式连接结构示意图(其中上部分为其组件分解结构示意图；下部分为组装后结构示意图)。图8是本专利技术通用连接系统中的一种6螺栓装配式连接结构示意图(其中上部分为其组件分解结构示意图；下部分为组装后结构示意图)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，其特征在于，该系统包括：a、一对对称设置的端板：端板A(1)、端板B(2)；b、N组套筒螺栓组合件(3)；其中，端板的结构为，端板的一面为接触结合面(5)，另一面为与箱型截面杆端(7)固定连接的杆端固定面(6)，沿接触结合面(5)外周边缘设置有接触承压凸缘(8)，在端板外边缘之间的区域上均布设置有N个螺栓孔，即在端板A(1)上设置有螺栓孔A(11)、在端板B(2)上设置有螺栓孔B(12)；将对应的端板A(1)和端板B(2)的接触结合面(5)相向对齐接触后，端板A(1)和端板B(2)的接触承压凸缘(8)上的相对凹缺合并形成M个安装操作孔(10)；每组套筒螺栓组合件(3)包括1个螺栓杆(13)、1个外六角套筒(14)、2颗销钉(15)和1个环形垫片(16)；螺栓杆(13)中部光滑段设置有一对关于轴线对称的滑槽(22)，滑槽(22)宽度与销钉(15)直径相配合；外六角套筒(14)为一个中部抽空的正六棱柱体，外六棱柱面与内部圆柱形空腔共轴线，内壁光滑，套设在螺栓杆(13)上；在外六角套筒(14)一组相对的外柱面中部开有穿透销钉螺纹孔，销钉螺纹孔的孔径与销钉(15)配套；环形垫片(16)内孔直径与螺栓杆(13)直径相配合，环形垫片(16)设置在螺栓杆(13)的螺帽和端板A(1)之间，螺栓杆(13)的螺纹段旋入端板B(2)上设置的螺栓孔B(12)内。...

【技术特征摘要】
1.一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，其特征在于，该系统包括：a、一对对称设置的端板：端板A(1)、端板B(2)；b、N组套筒螺栓组合件(3)；其中，端板的结构为，端板的一面为接触结合面(5)，另一面为与箱型截面杆端(7)固定连接的杆端固定面(6)，沿接触结合面(5)外周边缘设置有接触承压凸缘(8)，在端板外边缘之间的区域上均布设置有N个螺栓孔，即在端板A(1)上设置有螺栓孔A(11)、在端板B(2)上设置有螺栓孔B(12)；将对应的端板A(1)和端板B(2)的接触结合面(5)相向对齐接触后，端板A(1)和端板B(2)的接触承压凸缘(8)上的相对凹缺合并形成M个安装操作孔(10)；每组套筒螺栓组合件(3)包括1个螺栓杆(13)、1个外六角套筒(14)、2颗销钉(15)和1个环形垫片(16)；螺栓杆(13)中部光滑段设置有一对关于轴线对称的滑槽(22)，滑槽(22)宽度与销钉(15)直径相配合；外六角套筒(14)为一个中部抽空的正六棱柱体，外六棱柱面与内部圆柱形空腔共轴线，内壁光滑，套设在螺栓杆(13)上；在外六角套筒(14)一组相对的外柱面中部开有穿透销钉螺纹孔，销钉螺纹孔的孔径与销钉(15)配套；环形垫片(16)内孔直径与螺栓杆(13)直径相配合，环形垫片(16)设置在螺栓杆(13)的螺帽和端板A(1)之间，螺栓杆(13)的螺纹段旋入端板B(2)上设置的螺栓孔B(12)内。2.根据权利要求1所述的一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，其特征在于，该系统还包括M组盖板组合件(4)，每组盖板组合件(4)包括1块盖板(17)，用于封闭固定安装操作孔(10)。3.根据权利要求1或2的一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，其特征在于，在端板中部无螺栓孔区域开设有中部孔洞(21)，中部孔洞(21)边缘设有接触承压凸缘(8)。4.根据权利要求1或2所述的一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，其特征在于，在端板的接触结合面(5)上的螺栓孔之间增设端板加劲肋(19)。5.根据权利要求1或3所述的一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，其特征在于，在端板B(2)的杆端固定面(6)上螺栓孔周围增设局部加厚锥台(20)。6.根据权利要求4述的一种双向弯曲箱型截面杆通用的装配式连接系统，其特征在于，在端板B(2)的杆端固定面(6)上螺栓孔周围增设局部加厚锥台(20)。7.根据权利要求2述的一种双向弯曲箱型截面杆通用的...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁振江，赵阳，周观根，金跃东，
申请(专利权)人：云南大学，浙江东南网架股份有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：云南;53