本发明专利技术涉及一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，包括：上盖板、凹腔螺母‑转换头组合、外环楔套、楔形销轴、内环楔套、耳板、第一凹腔螺母、填充件组合、下盖板；上盖板、下盖板上均依次穿设有凹腔螺母‑转换头组合、楔形销轴，外环楔套、内环楔套分别套设于凹腔螺母‑转换头组合、楔形销轴外，耳板套设于内环楔套外，第一凹腔螺母套设于楔形销轴外，填充件组合同时穿设于上盖板、下盖板上；楔形销轴为变截面钢圆柱体。与现有技术相比，本发明专利技术实现了“约束相对线位移，释放相对角位移、节点区域抗弯强、设计加工难度低”的目标，可应用于平面内任意数量、任意夹角的轴力构件交汇处连接。
1、伴随现代建筑几何尺度和结构复杂程度的大幅提升，实际结构与其力学模型之间的不可控偏差愈发显著。这一偏差的主要来源包括荷载随机性、结构刚度和承载力的不确定性、构件实际受力状态与其设计状态的差异性等。其中，由于构件端部实际约束状况与其力学假定之间存在不可避免的差异，结构的建模偏差和受力分析误差成为实际大型复杂建筑结构设计建造的一大挑战。
2、事实上，大型复杂结构的分析设计、建筑建造成品的安全保障等关键工作，均对结构模拟仿真分析结果的可靠性存在极大依赖。为提升设计建造质量和安全性，一方面，应尽可能建立精细的分析模型；另一方面，则应进一步提升建造生产水平，使得实际结构构件的建成受力状态与结构设计模型预设状态高度一致。
3、导致建筑结构构件实际受力状态与其预设分析模型之间存在偏差的典型问题之一，在于实际结构中普遍采用的“铰节点”难以在其相连构件之间实现“完全约束相对线位移、完全释放相对角位移”的连接目标。对于建筑结构中大量采用端部铰接的轴力构件(支撑、连杆、拉索、黏滞阻尼器等)，其实际端部约束往往与理想铰节点力学性态相差较大。
4、出现上述问题的原因在于：一方面，在最大程度上释放节点转动约束的同时，实际铰节点构造往往弱化了对构件端部相对线位移的约束；另一方面，在保障节点对线位移的约束刚度的前提下，节点构造往往对构件端部引入额外的转动约束，使得预设的铰节点成为实际上的“半刚性”节点。
>5、此外，在平面内汇聚于同一节点的多根轴力构件，往往对其连接节点的平面外刚度产生较大需求。当前普遍采用的“单销轴+单节点板”构造不能生成较大的节点面外抗弯能力，影响轴力构件交汇系统的整体(平面外)稳定性。对于多杆交汇的铰节点，当前普遍采用的“单销轴+多耳板”构造导致销轴受力复杂，其内力需求较大，设计难度提升。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述问题，本专利技术提供一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点及其装配方法，以实现“约束相对线位移，释放相对角位移、节点区域抗弯强、设计加工难度低”的目标，可应用于平面内任意数量、任意夹角的轴力构件交汇连接。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术采用楔形销轴和环楔组件实现销轴与节点板、构件端部耳板的密合连接，保障节点对构件端部相对线位移的强约束；采用分离式的多组销轴组件实现多根轴力构件的交汇连接，每根构件与其所分配的销轴组件清晰对应，不同设计内力的构件所对应连接的销轴强度可以存在差异，保障节点所连各构件的可靠度接近；采用上下盖板配合填充件连接多组销轴，在平面外荷载作用下，上下盖板形成拉压组件，可显著增加节点域的平面外抗弯刚度和承载力；由于分离式销轴组件与上下盖板可自由调控几何位置和平面形状，所述节点可适用于平面内任意数量、任意夹角的轴力构件交汇处，大幅缓释了多杆汇聚节点的构造复杂度和设计加工难度。
4、本专利技术提供一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，包括：上盖板、凹腔螺母-转换头组合、外环楔套、楔形销轴、内环楔套、耳板、第一凹腔螺母、填充件组合、下盖板；上盖板、下盖板上均依次穿设有凹腔螺母-转换头组合、楔形销轴，外环楔套、内环楔套分别套设于凹腔螺母-转换头组合、楔形销轴外，耳板套设于内环楔套外，第一凹腔螺母套设于楔形销轴外，填充件组合同时穿设于上盖板、下盖板上；楔形销轴为变截面钢圆柱体；
5、上盖板包括板体，板体上设有斜剖口圆孔和标准圆孔；外环楔套穿设于斜剖口圆孔中，填充件组合穿设于标准圆孔中；下盖板的结构与上盖板相同；
6、凹腔螺母-转换头组合包括相互连接的第二凹腔螺母和转换头；
7、外环楔套为多个相同组件形成的一个环形整体，包括多扇相同的外环楔形叶片和多个相同的第一连接套头，多扇外环楔形叶片的一端分别与其对应的第一连接套头的一端连接，且第一连接套头的内部设置有凹槽，用于与转换头底部的凸起嵌合；内环楔套为多个相同组件形成的一个环形整体，包括多扇相同的内环楔形叶片和多个相同的第二连接套头，多扇内环楔形叶片的一端分别与其对应的第二连接套头的一端连接；
8、耳板为中部设有贯穿圆孔的普通钢结构板件，圆孔的端部设有台阶，以实现耳板与内环楔套的嵌合；耳板可与任意轴力构件(支撑、连杆、拉索、黏滞阻尼器等)连接，其连接方式根据具体工况可分为工厂预制、现场焊接等；
9、填充件组合包括：芯轴、套筒、垫片、螺母；其中芯轴外套设有套筒、垫片、螺母。
10、进一步的，板体为普通钢结构板件；斜剖口圆孔内壁为倾斜面，标准圆孔为确定直径的标准圆形孔。
11、进一步的，第二凹腔螺母为底部带有凹腔的圆形螺母，第二凹腔螺母的内壁预刻标准螺纹；转换头为外壁预刻标准螺纹的钢圆柱体。转换头底部设置有凸起，嵌入第一连接套头内部的凹槽中，以实现转换头与外环楔套之间的嵌合。
12、进一步的，外环楔形叶片内壁为等直径圆曲面，外环楔形叶片外壁为向外展开的楔形，外环楔形叶片与斜剖口圆孔内壁贴合；外环楔形叶片均匀且离散地套设于楔形销轴上；相邻的外环楔形叶片之间设有间隙。间隙为该新型铰节点提供更多形变空间，以减小在其装配及使用过程中的应力。
13、进一步的，楔形销轴与外环楔套接触的部分为第一恒直径段，第一恒直径段的直径对应楔形销轴的最大直径，楔形销轴与内环楔套接触的部分为直径逐渐减小的变直径段，楔形销轴与第一凹腔螺母接触的部分为第二恒直径段，第二恒直径段对应楔形销轴的最小直径，第二恒直径段上预刻有标准螺纹。
14、进一步的，内环楔形叶片外壁为等直径圆曲面，内环楔形叶片内壁为向外展开的楔形；内环楔形叶片均匀且离散地套设于楔形销轴上；相邻内环楔形叶片间设有间隙。间隙为该新型铰节点提供更多形变空间，以减小在其装配及使用过程中的应力；
15、进一步的，内环楔形叶片尾部直径增大形成凸起，以实现内环楔套与耳板之间的嵌合。
16、进一步的，第一凹腔螺母为底部带有凹腔的圆形螺母，第一凹腔螺母内壁预刻标准螺纹。
17、进一步的，轴为两端预刻标准螺纹的钢圆柱体，套筒为等直径钢套筒，套筒套于芯轴外侧，可显著增加节点域的平面外抗弯刚度和承载力；垫片为标准垫片，以填补该新型铰节点装配时可能产生的间隙；螺母为标准圆形螺母，螺母中央开设有标准圆形螺纹孔。
18、本专利技术还提供一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点的装配方法，包括以下步骤：
19、s1：预先在工厂将上盖板、下盖板加工完成，并根据实际应用场景开设若干贯穿的斜剖口圆孔以及一个贯穿的标准圆孔，将内环楔套分片放入耳板圆孔，插入楔形销轴，旋入第一凹腔螺母，初步实现耳板与销轴的连接与销轴的位置固定；
20、s2：将外环楔套分片放置在转换头上，放置时注意转换头底部的凸起要与外环楔套顶部的凹槽嵌合，将转换头与外环楔套从下至上紧密推入上盖板斜剖口圆孔，将装配了转换头与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，包括：上盖板(1)、凹腔螺母-转换头组合(2)、外环楔套(3)、楔形销轴(4)、内环楔套(5)、耳板(6)、第一凹腔螺母(7)、填充件组合(8)、下盖板(9)；所述上盖板(1)、下盖板(9)上均依次穿设有所述凹腔螺母-转换头组合(2)、楔形销轴(4)，所述外环楔套(3)、内环楔套(5)分别套设于所述凹腔螺母-转换头组合(2)、楔形销轴(4)外，所述耳板(6)套设于所述内环楔套(5)外，所述第一凹腔螺母(7)套设于所述楔形销轴(4)外，所述填充件组合(8)同时穿设于所述上盖板(1)、下盖板(9)上；所述楔形销轴(4)为变截面钢圆柱体；
2.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述板体(11)为普通钢结构板件；所述斜剖口圆孔(12)内壁为倾斜面，所述标准圆孔(3)为确定直径的标准圆形孔。
3.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述第二凹腔螺母(21)为底部带有凹腔的圆形螺母，所述第二凹腔螺母(21)的内壁预刻标准螺纹；所述转换头(22)为外壁预刻标准螺纹的钢圆柱体。
4.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述外环楔形叶片(31)内壁为等直径圆曲面，所述外环楔形叶片(31)外壁为向外展开的楔形，所述外环楔形叶片(31)与所述斜剖口圆孔(12)内壁贴合；所述外环楔形叶片(31)均匀且离散地套设于所述楔形销轴(4)上；相邻的所述外环楔形叶片(31)之间设有间隙。
5.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述楔形销轴(4)与所述外环楔套(3)接触的部分为第一恒直径段，所述第一恒直径段的直径对应所述楔形销轴(4)的最大直径，所述楔形销轴(4)与所述内环楔套(5)接触的部分为直径逐渐减小的变直径段，所述楔形销轴(4)与所述第一凹腔螺母(7)接触的部分为第二恒直径段，所述第二恒直径段对应所述楔形销轴(4)的最小直径，所述第二恒直径段上预刻有标准螺纹。
6.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述内环楔形叶片(51)外壁为等直径圆曲面，所述内环楔形叶片(51)内壁为向外展开的楔形；所述内环楔形叶片(51)均匀且离散地套设于所述楔形销轴(4)上；相邻内环楔形叶片(51)间设有间隙。
7.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述内环楔形叶片(51)尾部直径增大形成凸起，以实现所述内环楔套(5)与耳板(6)之间的嵌合。
8.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述第一凹腔螺母(7)为底部带有凹腔的圆形螺母，所述第一凹腔螺母(7)内壁预刻标准螺纹；所述耳板(6)为中部设有贯穿圆孔的普通钢结构板件，所述圆孔的端部设有台阶，以实现所述耳板(6)与所述内环楔套(5)的嵌合。
9.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述填充件组合(8)包括：芯轴(81)、套筒(82)、垫片(83)、螺母(84)，其中所述芯轴(81)外套设有所述套筒(82)、垫片(83)、螺母(84)；
10.一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，包括：上盖板(1)、凹腔螺母-转换头组合(2)、外环楔套(3)、楔形销轴(4)、内环楔套(5)、耳板(6)、第一凹腔螺母(7)、填充件组合(8)、下盖板(9)；所述上盖板(1)、下盖板(9)上均依次穿设有所述凹腔螺母-转换头组合(2)、楔形销轴(4)，所述外环楔套(3)、内环楔套(5)分别套设于所述凹腔螺母-转换头组合(2)、楔形销轴(4)外，所述耳板(6)套设于所述内环楔套(5)外，所述第一凹腔螺母(7)套设于所述楔形销轴(4)外，所述填充件组合(8)同时穿设于所述上盖板(1)、下盖板(9)上；所述楔形销轴(4)为变截面钢圆柱体；
2.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述板体(11)为普通钢结构板件；所述斜剖口圆孔(12)内壁为倾斜面，所述标准圆孔(3)为确定直径的标准圆形孔。
3.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述第二凹腔螺母(21)为底部带有凹腔的圆形螺母，所述第二凹腔螺母(21)的内壁预刻标准螺纹；所述转换头(22)为外壁预刻标准螺纹的钢圆柱体。
4.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征在于，所述外环楔形叶片(31)内壁为等直径圆曲面，所述外环楔形叶片(31)外壁为向外展开的楔形，所述外环楔形叶片(31)与所述斜剖口圆孔(12)内壁贴合；所述外环楔形叶片(31)均匀且离散地套设于所述楔形销轴(4)上；相邻的所述外环楔形叶片(31)之间设有间隙。
5.根据权利要求1所述的一种分离式楔轴盖板密合平面铰节点，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：相阳，廖丽莎，吕辰旭，杨博，李国强，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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