一种带开口套管的铝质铆钉及其连接方法技术

本发明专利技术公开一种带开口套管的铝质铆钉及其连接方法，包括直接受力板、传力板和带开口套管的铝质铆钉，在铝质铆钉外侧套设开口套管，开口套管的外径D、壁厚t、开口宽度、高度h及套管、铆钉的材质6项指标协同工作，方可实现抵抗动荷载的性能要求。带开口套管对铝质铆钉发挥环向约束且能保证挤压紧密，连接承载能力得到提高，减少铝质铆钉的直径或数量、连接长度，从而节省材料；带开口套管铝质铆钉采用高性能材质套管加高延性芯体——铝质铆钉的紧固件，采用该连接方式的节点延性好、对地震或振动的耗散能力强，使用寿命长。使用寿命长。使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种带开口套管的铝质铆钉及其连接方法


[0001]本专利技术涉及建筑
，特别是涉及一种带开口套管的铝质铆钉及其连接方法，本连接方法尤其适用于承受反复交变荷载作用时铝合金结构的节点连接，如铝合金网架网壳、铝合金人行天桥、铝合金高耸结构等。

技术介绍

[0002]铝合金因其材料本身的轻质高强、耐腐蚀能力强、成型简便、回收自利用率高，再者国内各大中城市均有发展装配式建筑的要求，铝合金近年来逐渐应用于网架网壳、人行天桥、高耸结构。对于桥梁、空间网格及高耸等结构，服役期间承受车辆荷载、行人荷载、风荷载、地震及温度变化作用时，会遭受反复交变荷载，由此引出上述结构中相关连接节点抵抗动荷载的性能问题。
[0003]根据《铝合金结构设计规范》GB20429
‑
2007所推荐，铝合金结构中的连接方式主要有以下三种：
[0004](1)焊缝连接——铝合金结构可选用《铝及铝合金焊丝》GB 10858中SA1MC
‑
3(Eur 5356)、SA1Si
‑
1(Eur4043)焊丝，采用熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)或钨极惰性气体保护电弧焊(TIG焊)焊接工艺进行焊缝连接。
[0005](2)螺栓连接——铝合金结构可采用普通螺栓作为紧固件进行连接，所用螺栓材质有钢、铝合金、不锈钢三种，应符合《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098.1、《紧固件机械性能有色金属制造的螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T 3098.10、《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T 3098.15、《六角头螺栓C级》GB/T 5780和《六角头螺栓》GB/T 5782的规定。
[0006](3)铆钉连接——铝合金结构可采用符合《半圆头铆钉(粗制)》GB/T 863.1和《半圆头铆钉》GB 867中规定的铝合金或不锈钢铆钉进行连接，常见的有铝质铆钉、环槽铆钉(不锈钢与铝质锁环两种材料)。
[0007]在上述三种铝合金结构的连接方式中，每种都有其特点，但在抵抗动荷载性能方面劣势突出：
[0008](1)焊缝连接——在《铝合金结构设计规范》GB20429中的强条：采用焊接铝合金结构时，焊缝热影响区材料的强度折减“必须考虑”；以常用的6xxx系列为例，强度折减系数为0.50，即焊接后其热影响区材料的强度只有非焊接时的50％。只有铝合金5xxx焊接后强度折减系数为0.80或1.00，但因其造价问题，非不得已，很少选用。再者对采用焊缝连接时，构件承载力计算时还应对其热影响区的截面面积进行折减，因此现有铝合金焊缝连接的抵抗动荷载性能更是首先排除对象。
[0009](2)螺栓连接——摩擦型高强度螺栓连接，在紧固过程中施加较高的预拉力，结合接触面的抗滑移性能，安装完毕后具有较强的抵抗动荷载能力。铝合金结构的螺栓连接由于被连接铝合金板自身强度相对于钢材而言较低，螺栓预拉力未达到其设计值时，螺母、螺帽局部挤压使得与被连接铝合金板提前进入塑性，严重影响正常受力，所以不能选用高强度螺栓。再者，研究表明普通铝合金板之间的抗滑移系数为0.10～0.15，远低于钢材的0.35
～0.45，抗滑移性能较差。因此现有铝合金螺栓连接的抵抗动荷载性能较差，可以采用但代价较高。
[0010](3)铆钉连接——铝合金结构连接中常用的铆钉有铝质铆钉和环槽铆钉两种。
①
铝质铆钉具有较好的抵抗动荷载性能，致命之处在于：为满足桥梁、空间网格及高耸等结构的要求，铝合金构件及节点板使用的已经有强度大于215MPa的材料，而目前作为紧固件的铝质铆钉最高强度只有135MPa(2A10
‑
T4),即便达到铝合金构件及节点板的强度，与连接原则背离。因此铝质铆钉连接的抵抗动荷载性能较差，可以采用但代价较高。
②
环槽铆钉自身构造决定的安装工艺有两个“动作”——先顶住节点张拉不锈钢铆钉，再环向挤压铝质锁环，这样必然导致专用铆固设备的体积较大、在铝合金节点中铆固时机动性较差。从中还可以发现不锈钢铆钉是在张拉状态下锁定，铆钉与铆钉孔之间无法实现紧密接触，当然抗剪传力性能不高，因此环槽铆钉连接的抵抗动荷载性能较差，可以采用但代价较高。
[0011]综上所述，现有铝合金铆钉连接的抵抗动荷载性能较低，无法满足桥梁、空间网格及高耸等结构中的连接需要，制约了铝合金结构的广泛应用。
[0012]基于当代桥梁、空间网格及高耸等结构发展的需要，亟需研制一种适用于铝合金结构连接、抗动荷载性能优、加工及安装方便、质量可控、技术先进、经济合理的连接方法。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供一种带开口套管的铝质铆钉及其连接方法，以解决上述现有技术存在的问题，避免了现有铝合金焊缝连接承载力显著降低的问题，同时实现了铝合金结构现场施工的装配化，质量有保障，劳动强度降低，效率提高。
[0014]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种带开口套管的铝质铆钉，包括铝质铆钉和开口套管，所述铝质铆钉的外侧套设有所述开口套管，所述开口套管在沿高度方向设通长的开口，开口宽度≤0.5mm。通长开口在所述铝质铆钉铆固时用于保证铆钉与孔壁挤压紧密。
[0015]优选地，所述开口套管采用不锈钢材质，所述开口套管的两侧端部周圈加工有弧形的倒角。
[0016]优选地，所述开口套管的高度小于所述铝质铆钉所铆固板的厚度之和。
[0017]优选地，所述开口套管的高度h比被铆固板厚度之和小2.0mm。
[0018]本专利技术还提供一种带开口套管的铝质铆钉的连接方法，应用于上述的带开口套管的铝质铆钉，包括以下步骤：
[0019](1)加工阶段
[0020]第一步，加工直接受力板，根据连接传力及构造要求，确定直接受力板的相关尺寸，利用数控机床在直接受力板上钻成孔，制作出直接受力板；
[0021]第二步，加工传力板，根据连接传力及构造要求，确定传力板的相关尺寸；利用数控机床在传力板上钻成孔，制作出传力板；
[0022]第三步，加工铝质铆钉，根据连接传力及构造要求，确定铝质铆钉的相关尺寸，铝质铆钉可采用挤压或锻压成型，制作出铝质铆钉；
[0023]第四步，加工带开口套管，根据连接传力及构造要求，确定带开口套管的相关尺寸，采用激光或水刀切割套管的开口，利用车床加工套管端部周圈弧形的倒角，开口套管表
面的光滑度应满足顺利穿孔要求，制作出带开口套管；
[0024]上述第一步、第二步、第三步和第四步的实施不分先后顺序；
[0025](2)安装阶段
[0026]A选择单个铝质铆钉铆固时，采用第五步至第十一步要求实施；
[0027]第五步，根据连接要求，将直接受力板与传力板、直接受力板与直接受力板的连接节点中各层板的钉孔对齐，采用与带开口套管的铝质铆钉相应规格的螺栓临时拧紧，螺栓分布要求均匀，数量不得少于铆钉孔数的三分之一；
[0028]第六步，开启带开口套管铝质铆钉的连接，将带开口套管的铝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带开口套管的铝质铆钉，其特征在于：包括铝质铆钉和开口套管，所述铝质铆钉的外侧套设有所述开口套管；所述开口套管在沿高度方向设通长的开口，所述开口套管的开口宽度≤0.5mm，开口套管上通长的开口在所述铝质铆钉铆固时用于保证铆钉与孔壁挤压紧密。2.根据权利要求1所述的带开口套管的铝质铆钉，其特征在于：所述开口套管采用不锈钢材质，所述开口套管的两侧端部周圈加工有弧形的倒角。3.根据权利要求1所述的带开口套管的铝质铆钉，其特征在于：所述开口套管的高度小于所述铝质铆钉所铆固板的厚度之和。4.根据权利要求3所述的带开口套管的铝质铆钉，其特征在于：所述开口套管的高度比所述铝质铆钉所铆固板的厚度之和小2.0mm。5.一种带开口套管的铝质铆钉的连接方法，应用于权利要求1
‑
4中任一项所述的带开口套管的铝质铆钉，其特征在于，包括以下步骤：(1)加工阶段第一步，加工直接受力板，根据连接传力及构造要求，确定直接受力板的相关尺寸，利用数控机床在直接受力板上钻成孔，制作出直接受力板；第二步，加工传力板，根据连接传力及构造要求，确定传力板的相关尺寸，利用数控机床在传力板上钻成孔，制作出传力板；第三步，加工铝质铆钉，根据连接传力及构造要求，确定铝质铆钉的相关尺寸，铝质铆钉可采用挤压或锻压成型，制作出铝质铆钉；第四步，加工开口套管，根据连接传力及构造要求，确定开口套管的相关尺寸，采用激光或水刀切割套管的开口，利用车床加工套管端部周圈弧形的倒角，开口套管表面的光滑度应满足顺利穿孔要求，制作出开口套管；上述第一步、第二步、第三步和第四步的实施不分先后顺序；(2)安装阶段A选择单个铝质铆钉铆固时，采用第五步至第十一步要求实施；第五步，根据连接要求，将直接受力板与传力板、直接受力板与直接受力板的连接节点中各层板的钉孔对齐，采用与开口套管的铝质铆钉相应规格的螺栓临时拧...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫亚杰，靳世宏，武海全，闫月勤，王时贵，雷宏刚，王昊，李江，
申请(专利权)人：山西五建集团有限公司，
类型：发明
国别省市：