專利名稱：一種竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)，屬于建筑工程竹結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在我國(guó)，竹材是一種資源豐富的可再生材料，具有成長(zhǎng)周期短及較好的抗拉、壓強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，并且作為一種天然環(huán)保的綠色建材已在我國(guó)少數(shù)民族地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。竹結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接通常采用綁扎、榫卯、螺栓、套筒或槽口等多種方式。由于竹竿在自然生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)形成生理彎曲，因此在一定程度上影響了其力學(xué)性能，從而限制了應(yīng)用范圍，因此目前較多用于臨時(shí)建筑。隨著低碳環(huán)保的綠色建筑理念深入人心，目前竹結(jié)構(gòu)已得到了廣泛關(guān)注和充分研究，并取得了階段性成果。授權(quán)公告號(hào)為20012211MY，名稱為“彎曲型竹結(jié)構(gòu)建筑模塊”和授權(quán)公告號(hào)為 2001221152Y，名稱為“竹結(jié)構(gòu)建筑模塊”的中國(guó)專利文獻(xiàn)中公開(kāi)的技術(shù)方案是利用多種竹片基本構(gòu)件組合成的模塊再搭建成構(gòu)筑物，可發(fā)揮竹結(jié)構(gòu)成本低、強(qiáng)度高且方便拼裝的特點(diǎn)。授權(quán)公告號(hào)為2761727Y，名稱為“用于傣家竹樓的原竹結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)”的中國(guó)專利文獻(xiàn)中介紹了用于傣家竹樓的原竹節(jié)點(diǎn)，其中一字型、T型、X型、L型節(jié)點(diǎn)等均由一根或多根原竹完整貫穿節(jié)點(diǎn)，原竹與柱腳連接中用錨栓與金屬杯口焊接后于金屬杯口內(nèi)灌注水泥砂漿，給出了竹節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)的一種方案?！督Y(jié)構(gòu)工程師》2009，25(1) :51- 中““德中同行”竹結(jié)構(gòu)展館的材料試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)分析”一文介紹了某項(xiàng)目中竹材的抗拉、抗壓、抗彎性能。《自然災(zāi)害學(xué) ^)) 2009,18(3) :14-18中“現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)在汶川地震災(zāi)后重建中的應(yīng)用”、《建筑結(jié)構(gòu)》2010， 40(1) :92-96中“現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)人行天橋的研發(fā)和建造”和《第18屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集》2009,111516-522中“現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)車行橋梁的建造與研究”分別介紹了膠合竹板技術(shù)在臨時(shí)用房、4. 8m跨人行天橋及IOm跨車行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用?！妒澜缃ㄖ?010 (2) 64-69中“INTEGER現(xiàn)代復(fù)合竹結(jié)構(gòu)建筑” 一文介紹了 240mmX450mm的1 !跨弧形竹集成材主梁在某公共建筑中的應(yīng)用?！赌暇┝謽I(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》(自然科學(xué)版)2008，32 (3) :67-70中 “竹結(jié)構(gòu)材連接件的承載力”一文公開(kāi)了利用靜載試驗(yàn)來(lái)研究竹結(jié)構(gòu)材螺栓連接件的承載力和破壞形態(tài)，并且驗(yàn)證了采用竹結(jié)構(gòu)材連接件的結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度、剛度及延性。1963年，《河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》1963，2(1) 52-57中“大跨度竹結(jié)構(gòu)的研究”一文介紹了 20m跨度竹三鉸桁架的設(shè)計(jì)。此后，大跨度空間竹結(jié)構(gòu)方面的相關(guān)研究就鮮有提及， 利用竹材作為大跨度空間結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的研究更是少見(jiàn)。這主要是因?yàn)橹癫拇嬖谏韽澢?，脫水后材料的離散性較大，尤其是節(jié)點(diǎn)連接位置受力復(fù)雜，因此極易引起竹材沿順紋方向劈裂而造成節(jié)點(diǎn)破壞，從而降低了結(jié)構(gòu)的可靠度。因此，目前竹結(jié)構(gòu)較多應(yīng)用于重要性低的臨時(shí)建筑中，或經(jīng)過(guò)粉碎加工后與木材等混合制成新型建筑板材，而直接使用竹材作為建筑受力構(gòu)件的案例并不多見(jiàn)。如何既能加強(qiáng)竹結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)、提高節(jié)點(diǎn)連接的可靠性，又能充分發(fā)揮竹材的力學(xué)性能特點(diǎn)，以推動(dòng)這種綠色建筑的進(jìn)一步應(yīng)用，就成為當(dāng)前擺在研究人員面前的重要課題。發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種連接可靠、安全性高的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)包括多根竹竿、多個(gè)竹竿連接件和螺栓球節(jié)點(diǎn)；其中多根竹竿的兩端分別安裝有一個(gè)竹竿連接件，多個(gè)竹竿連接件通過(guò)螺栓球節(jié)點(diǎn)將多根竹竿之間或多根竹竿與基礎(chǔ)之間相互連接在一起；所述的竹竿兩端分別形成有一個(gè)十字形預(yù)留槽；竹竿連接件包括鋼套箍、端板、錐頭、至少一道箍筋、 混凝土灌芯、多根預(yù)埋鋼筋和十字加強(qiáng)筋；其中十字加強(qiáng)筋設(shè)置在竹竿上十字形預(yù)留槽的內(nèi)部；混凝土灌芯是由灌注在竹竿端部自然形成的空腔內(nèi)的混凝土凝固后形成；鋼套箍套裝在竹竿的端部外圓周面上；端板的邊緣焊接在鋼套箍的外端口處；多根預(yù)埋鋼筋的一端同時(shí)連接在端板的內(nèi)表面中部，其余部位插入在混凝土灌芯內(nèi)；錐頭為空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，其上底面中部形成有一個(gè)圓孔，下底面呈開(kāi)口狀，并且下底面邊緣連接在端板的外端邊緣上；箍筋纏繞在鋼套箍的外圓周面上，用于將鋼套箍和竹竿箍緊；螺栓球節(jié)點(diǎn)包括高強(qiáng)螺栓、封板、套筒、銷釘、鋼球和預(yù)埋板；其中高強(qiáng)螺栓上的螺桿貫穿設(shè)置在錐頭上的圓孔內(nèi)，并且螺栓頭位于錐頭的內(nèi)部，同時(shí)螺桿的中部外圓周面上沿徑向形成有一個(gè)盲孔；封板安裝在錐頭的上底面外部，中心部位形成有一個(gè)螺桿孔；套筒套在高強(qiáng)螺栓位于封板外側(cè)的螺桿上， 并且套筒的圓周面上貫穿形成有一個(gè)銷釘孔；銷釘?shù)那岸舜┻^(guò)套筒上的銷釘孔后插入在高強(qiáng)螺栓上的盲孔內(nèi)；鋼球上形成有多個(gè)圓孔，用于插入多個(gè)高強(qiáng)螺栓上螺桿的前端。所述的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)還包括預(yù)埋板，預(yù)埋板的一端連接在基礎(chǔ)上，另一端與鋼球相接。所述的竹竿的兩端外圓周面上沿其圓周方向相隔距離形成有多道凹槽，而鋼套箍的內(nèi)圓周面上沿其圓周方向突出形成有多圈能夠分別嵌入在上述多道凹槽內(nèi)的凸緣。本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)具有如下優(yōu)點(diǎn)1)計(jì)算準(zhǔn)確采用鉸接的方式可以釋放竹結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的彎矩和剪力，而且竹構(gòu)件工作時(shí)僅受沿其軸線方向上的拉力和壓力，因此傳力路徑清晰，并且可以通過(guò)常規(guī)有限元計(jì)算軟件準(zhǔn)確建立計(jì)算模型分析。2)材料利用率高以竹竿作為主受力構(gòu)件，并利用混凝土和鋼材對(duì)竹竿端部進(jìn)行增強(qiáng)， 這樣可以充分發(fā)揮三種不同材料的力學(xué)性能特點(diǎn)，以避免因端部破壞而造成的竹構(gòu)件提前失效，從而提高了材料的利用率。3)便于施工、應(yīng)用范圍廣該連接節(jié)點(diǎn)安裝操作簡(jiǎn)單，便于施工，使得竹竿替代大跨度空間結(jié)構(gòu)中的純拉(壓)桿成為可能，具有較大的應(yīng)用潛力。 4)安全性高由于竹構(gòu)件的端部灌注有混凝土、外部設(shè)有鋼套箍及箍筋，因此能夠有效地加強(qiáng)構(gòu)件端部的可靠性，是竹建筑進(jìn)一步推廣應(yīng)用的安全保證?；镁G色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性高由于我國(guó)竹資源豐富，選材便利且綠色環(huán)保，竹材價(jià)格低且屬于可再生資源，因此選用竹材的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和環(huán)保優(yōu)勢(shì)都較為突出。

圖1為本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)中竹竿端部結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2為本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)中竹竿構(gòu)件與基礎(chǔ)連接部位結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1中A-A向剖視圖。[0014]圖4為本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為采用本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)的竹結(jié)構(gòu)空間桁架軸測(cè)圖。其中竹竿1、竹竿連接件2、螺栓球節(jié)點(diǎn)3、鋼套箍4、端板5、錐頭6、箍筋7、混凝土灌芯8、預(yù)埋鋼筋9、十字加強(qiáng)筋10、高強(qiáng)螺栓11、封板12、套筒13、銷釘14、鋼球15、預(yù)埋板16、圓孔17、竹結(jié)構(gòu)空間桁架18、滑動(dòng)鉸支座19、固定鉸支座20、十字形預(yù)留槽2具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1-圖4所示，本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)包括多根竹竿1、多個(gè)竹竿連接件2和螺栓球節(jié)點(diǎn)3 ；其中多根竹竿1的兩端分別安裝有一個(gè)竹竿連接件2，多個(gè)竹竿連接件2通過(guò)螺栓球節(jié)點(diǎn)3將多根竹竿1之間或多根竹竿1與基礎(chǔ)之間相互連接在一起；所述的竹竿1兩端分別形成有一個(gè)十字形預(yù)留槽21 ；竹竿連接件2包括鋼套箍4、端板 5、錐頭6、至少一道箍筋7、混凝土灌芯8、多根預(yù)埋鋼筋9和十字加強(qiáng)筋10 ；其中十字加強(qiáng)筋10設(shè)置在竹竿1上十字形預(yù)留槽21的內(nèi)部；混凝土灌芯8是由灌注在竹竿1端部自然形成的空腔內(nèi)的混凝土凝固后形成；鋼套箍4套裝在竹竿1的端部外圓周面上；端板5的邊緣焊接在鋼套箍4的外端口處；多根預(yù)埋鋼筋9的一端同時(shí)連接在端板5的內(nèi)表面中部，其余部位插入在混凝土灌芯8內(nèi)；錐頭6為空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，其上底面中部形成有一個(gè)圓孔17， 下底面呈開(kāi)口狀，并且下底面邊緣連接在端板5的外端邊緣上；箍筋7纏繞在鋼套箍4的外圓周面上，用于將鋼套箍4和竹竿1箍緊；螺栓球節(jié)點(diǎn)3包括高強(qiáng)螺栓11、封板12、套筒 13、銷釘14、鋼球15和預(yù)埋板16 ；其中高強(qiáng)螺栓11上的螺桿貫穿設(shè)置在錐頭6上的圓孔17 內(nèi)，并且螺栓頭位于錐頭6的內(nèi)部，同時(shí)螺桿的中部外圓周面上沿徑向形成有一個(gè)盲孔；封板12安裝在錐頭6的上底面外部，中心部位形成有一個(gè)螺桿孔；套筒13套在高強(qiáng)螺栓11 位于封板6外側(cè)的螺桿上，并且套筒13的圓周面上貫穿形成有一個(gè)銷釘孔；銷釘14的前端穿過(guò)套筒13上的銷釘孔后插入在高強(qiáng)螺栓11上的盲孔內(nèi)；鋼球15上形成有多個(gè)圓孔，用于插入多個(gè)高強(qiáng)螺栓11上螺桿的前端。所述的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)還包括預(yù)埋板16，預(yù)埋板16的一端連接在基礎(chǔ)上， 另一端與鋼球15相接。所述的竹竿1的兩端外圓周面上沿其圓周方向相隔距離形成有多道凹槽，而鋼套箍4的內(nèi)圓周面上沿其圓周方向突出形成有多圈能夠分別嵌入在上述多道凹槽內(nèi)的凸緣。圖5為采用本實(shí)用新型提供的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)的竹結(jié)構(gòu)空間桁架軸測(cè)圖。 如圖5所示，該竹結(jié)構(gòu)空間桁架18的跨度為20m，高2m，支座標(biāo)高+12. 00m。其安裝過(guò)程如下首先將十字加強(qiáng)筋10插入在竹竿1端部形成的十字形預(yù)留槽21內(nèi)，再將鋼套箍4套裝在竹竿1的端部外圓周面上，之后將混凝土灌注在竹竿1端部自然形成的空腔內(nèi)，待混凝土凝固后即可形成混凝土灌芯8。將多根預(yù)埋鋼筋9的一端焊接在端板5的內(nèi)表面中部，之后在混凝土凝固前將預(yù)埋鋼筋9的其余部位插入上述混凝土內(nèi)，直至端板5的內(nèi)表面貼在竹竿1的外端面上，最后將端板5的邊緣焊接在鋼套箍4的外端口上。十字加強(qiáng)筋10和預(yù)埋鋼筋9可使混凝土灌芯8和竹竿1內(nèi)壁之間的連接更加可靠，以防止因受力過(guò)大而使混凝土灌芯8和竹竿1內(nèi)壁之間產(chǎn)生滑移，由此造成節(jié)點(diǎn)失效。然后將高強(qiáng)螺栓11上的螺桿從錐頭6的內(nèi)部貫穿其上的圓孔17，之后將帶有高強(qiáng)螺栓11的錐頭6下底面邊緣連接在端板 5的外端邊緣上。然后將箍筋7纏繞在鋼套箍4的外圓周面上，以將鋼套箍4和竹竿1之間箍緊。之后將封板12安裝在錐頭6的上底面外部，隨后將套筒13套在高強(qiáng)螺栓11位于封板6外側(cè)的螺桿上，接下來(lái)將銷釘14的前端穿過(guò)套筒13上的銷釘孔后插入在高強(qiáng)螺栓11 上的盲孔內(nèi)，最后將多個(gè)高強(qiáng)螺栓11上螺桿的前端插入鋼球15上形成的多個(gè)圓孔內(nèi)，由此形成一個(gè)竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)。當(dāng)需要將竹竿1與基礎(chǔ)相連接時(shí)，可將預(yù)埋板16的一端連接在基礎(chǔ)上，另一端與鋼球15相連即可。待所需的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)全部連接完畢后就可形成桁架主體，最后在桁架主體的一端安裝上滑動(dòng)鉸支座19，另一端安裝上固定鉸支座20即可形成竹結(jié)構(gòu)空間桁架18。
權(quán)利要求1.一種竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)包括多根竹竿(1)、多個(gè)竹竿連接件( 和螺栓球節(jié)點(diǎn)(3)；其中多根竹竿(1)的兩端分別安裝有一個(gè)竹竿連接件O)，多個(gè)竹竿連接件( 通過(guò)螺栓球節(jié)點(diǎn)C3)將多根竹竿(1)之間或多根竹竿(1)與基礎(chǔ)之間相互連接在一起；所述的竹竿(1)兩端分別形成有一個(gè)十字形預(yù)留槽 (21)；竹竿連接件(2)包括鋼套箍、端板(5)、錐頭(6)、至少一道箍筋(7)、混凝土灌芯 (8)、多根預(yù)埋鋼筋(9)和十字加強(qiáng)筋(10)；其中十字加強(qiáng)筋(10)設(shè)置在竹竿(1)上十字形預(yù)留槽的內(nèi)部；混凝土灌芯(8)是由灌注在竹竿(1)端部自然形成的空腔內(nèi)的混凝土凝固后形成；鋼套箍(4)套裝在竹竿(1)的端部外圓周面上；端板( 的邊緣焊接在鋼套箍 ⑷的外端口處；多根預(yù)埋鋼筋(9)的一端同時(shí)連接在端板(5)的內(nèi)表面中部，其余部位插入在混凝土灌芯(8)內(nèi)；錐頭(6)為空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，其上底面中部形成有一個(gè)圓孔(17)，下底面呈開(kāi)口狀，并且下底面邊緣連接在端板( 的外端邊緣上；箍筋(7)纏繞在鋼套箍(4) 的外圓周面上，用于將鋼套箍(4)和竹竿(1)箍緊；螺栓球節(jié)點(diǎn)C3)包括高強(qiáng)螺栓(11)、封板(12)、套筒(13)、銷釘(14)、鋼球(15)和預(yù)埋板(16)；其中高強(qiáng)螺栓(11)上的螺桿貫穿設(shè)置在錐頭(6)上的圓孔(17)內(nèi)，并且螺栓頭位于錐頭(6)的內(nèi)部，同時(shí)螺桿的中部外圓周面上沿徑向形成有一個(gè)盲孔；封板(1 安裝在錐頭(6)的上底面外部，中心部位形成有一個(gè)螺桿孔；套筒(1 套在高強(qiáng)螺栓(11)位于封板(6)外側(cè)的螺桿上，并且套筒(13)的圓周面上貫穿形成有一個(gè)銷釘孔；銷釘(14)的前端穿過(guò)套筒(13)上的銷釘孔后插入在高強(qiáng)螺栓(11)上的盲孔內(nèi)；鋼球(1 上形成有多個(gè)圓孔，用于插入多個(gè)高強(qiáng)螺栓(11)上螺桿的前端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)還包括預(yù)埋板(16)，預(yù)埋板(16)的一端連接在基礎(chǔ)上，另一端與鋼球(1 相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的竹竿(1)的兩端外圓周面上沿其圓周方向相隔距離形成有多道凹槽，而鋼套箍的內(nèi)圓周面上沿其圓周方向突出形成有多圈能夠分別嵌入在上述多道凹槽內(nèi)的凸緣。
專利摘要一種竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)。其包括多根竹竿、多個(gè)竹竿連接件和螺栓球節(jié)點(diǎn)；多根竹竿兩端分別安裝有一個(gè)竹竿連接件，多個(gè)竹竿連接件通過(guò)螺栓球節(jié)點(diǎn)將多根竹竿之間或多根竹竿與基礎(chǔ)之間相互連接在一起。本實(shí)用新型的竹結(jié)構(gòu)螺栓球連接節(jié)點(diǎn)具有如下優(yōu)點(diǎn)1)采用鉸接方式可釋放竹結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的彎矩和剪力，且可通過(guò)常規(guī)有限元計(jì)算軟件準(zhǔn)確建立計(jì)算模型分析。2)以竹竿作為主受力構(gòu)件，并利用混凝土和鋼材對(duì)竹竿端部進(jìn)行增強(qiáng)，可避免因端部破壞而造成的竹構(gòu)件提前失效，從而提高了材料利用率。3)便于施工、應(yīng)用范圍廣。4)由于竹構(gòu)件端部灌注有混凝土、外部設(shè)有鋼套箍及箍筋，因此能有效地加強(qiáng)構(gòu)件端部的可靠性。5)綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性高。
文檔編號(hào)E04B1/58GK202023258SQ201120090040
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者劉國(guó)光, 李賓強(qiáng), 武志瑋, 武志鍇 申請(qǐng)人:中國(guó)民航大學(xué)