本實(shí)用新型屬于建筑施工領(lǐng)域，涉及應(yīng)用于雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的柔性節(jié)點(diǎn)及雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前在建筑施工中，基坑開(kāi)挖一般采用鋼筋混凝土作為坑中的水平支撐，但這種做法施工成本高，不能重復(fù)利用，特別是在施工完成后拆除工作量大，噪聲大、污染嚴(yán)重，不利于環(huán)保。而目前另一種方法就是用鋼支撐作為地下開(kāi)挖后的水平支撐，它克服了混凝土水平支撐的缺點(diǎn)，具有可重復(fù)使用，利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

大型基坑采用雙向鋼支撐時(shí)，是通過(guò)對(duì)逐根鋼支撐在端部施加預(yù)應(yīng)力的方法形成支撐體系的，其縱橫向支撐交界處一般采用法蘭節(jié)點(diǎn)或抱箍節(jié)點(diǎn)，這種支撐節(jié)點(diǎn)為剛性節(jié)點(diǎn)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員往往忽視而申請(qǐng)人注意到的是：雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，存在施加預(yù)應(yīng)力的先后順序以及支撐的軸向變形，施加預(yù)應(yīng)力的支撐產(chǎn)生軸向壓縮變形。由于剛性節(jié)點(diǎn)的存在，這種軸向壓縮變形會(huì)通過(guò)剛性節(jié)點(diǎn)直接傳遞給垂直向的支撐，垂直向的支撐就會(huì)發(fā)生彎曲，彎曲的垂直向的支撐必然會(huì)對(duì)與施加預(yù)應(yīng)力的支撐鄰近的同向鋼支撐產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)附加彎矩，這樣會(huì)逐步增加鋼支撐的應(yīng)力。因此，當(dāng)施工至若干根支撐后，先前施工受力的鋼支撐應(yīng)力逐步增加，會(huì)導(dǎo)致支撐體系的應(yīng)力超限而失效。

如圖1所示，在下圖1所示的數(shù)字部位安裝千斤頂，并按數(shù)字順序逐個(gè)施加預(yù)應(yīng)力(例如756噸)，即先施加1號(hào)支撐預(yù)應(yīng)力，再施加2號(hào)支撐預(yù)應(yīng)力，然后逐漸施加至12號(hào)支撐預(yù)應(yīng)力，根據(jù)序號(hào)施加應(yīng)力的過(guò)程中，施加應(yīng)力值是逐漸增大的，計(jì)算結(jié)果表明，第1次加載時(shí)的最大應(yīng)力值為-160.5MPa，而在最后施加12號(hào)支撐預(yù)應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力值達(dá)到最大值 -391.8Mpa。

上述的計(jì)算結(jié)果表明，由于采用剛性節(jié)點(diǎn)的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)在逐根施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，將導(dǎo)致后期施工的鋼支撐對(duì)已施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐產(chǎn)生附加彎矩的作用，相應(yīng)支撐的應(yīng)力最大值由160.5MPa增加到391.8MPa，當(dāng)超過(guò)鋼支撐結(jié)構(gòu)的承受范圍時(shí)，就可能導(dǎo)致支撐體系的應(yīng)力超限而失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供應(yīng)用于雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的柔性節(jié)點(diǎn)及雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中采用剛性節(jié)點(diǎn)的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)存在的附加彎矩(附加應(yīng)力)過(guò)大導(dǎo)致的支撐體系應(yīng)力超限的難題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了應(yīng)用于雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的柔性節(jié)點(diǎn)，所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)包括互相垂直的水平支撐和垂直支撐，所述柔性節(jié)點(diǎn)設(shè)置于所述水平支撐和所述垂直支撐的交接處，所述柔性節(jié)點(diǎn)包括外箱體、內(nèi)箱體、第一連接組件和第二連接組件，

所述外箱體為中空結(jié)構(gòu)，其表面開(kāi)設(shè)有共軸的第一孔洞和第二孔洞，所述內(nèi)箱體設(shè)置于所述外箱體內(nèi)部；

所述第一連接組件和所述第二連接組件分別穿過(guò)所述第一孔洞和所述第二孔洞與所述內(nèi)箱體連接；

所述內(nèi)箱體的外壁與所述外箱體內(nèi)壁之間設(shè)置有彈性元件。

作為優(yōu)選的，所述外箱體和內(nèi)箱體均為立方體；

所述外箱體與水平面垂直的四個(gè)面分別為相互平行的第一面和第二面、相互平行的第三面和第四面，所述第一面和第二面上分別開(kāi)設(shè)有共軸的第一孔洞和第二孔洞。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)箱體與水平面平行的兩個(gè)面均與滑動(dòng)件固定，所述滑動(dòng)件與所述外箱體的內(nèi)壁接觸。

優(yōu)選的，所述滑動(dòng)件為不銹鋼板，所述內(nèi)箱體與水平面平行的兩個(gè)面均與一不銹鋼板焊接，所述不銹鋼板與所述外箱體的接觸面涂布涂潤(rùn)滑油。

進(jìn)一步的，所述柔性節(jié)點(diǎn)還包括第三連接組件和第四連接組件，

所述第一連接組件貫穿所述第一孔洞，其一端與所述內(nèi)箱體連接，另 一端用于與所述垂直支撐連接；

所述第二連接組件貫穿所述第二孔洞，其一端與所述內(nèi)箱體連接，另一端用于與所述垂直支撐連接；

所述第三連接組件一端與所述外箱體的第三面連接，另一端與所述水平支撐連接；

所述第四連接組件一端與所述外箱體的第四面連接，另一端與所述水平支撐連接。

優(yōu)選的，所述第一連接組件和所述第二連接組件與所述內(nèi)箱體焊接或一體成型；

所述第三連接組件和所述第四連接組件與所述外箱體焊接或一體成型。

進(jìn)一步的，所述第一連接組件包括第一連接桿和第一法蘭，第二連接組件包括第二連接桿和第二法蘭，第三連接組件包括第三連接桿和第三法蘭，第四連接組件包括第四連接桿和第四法蘭，

所述第一連接桿貫穿所述第一孔洞，其一端與所述內(nèi)箱體連接，另一端與所述第一法蘭連接，所述第一法蘭用于與所述垂直支撐連接；

所述第二連接桿貫穿所述第二孔洞，其一端與所述內(nèi)箱體連接，另一端與所述第二法蘭連接，所述第二法蘭用于與所述垂直支撐連接；

所述第三連接桿一端與所述外箱體的第三面連接，另一端與所述第三法蘭連接，所述第三法蘭與所述水平支撐連接；

所述第四連接桿一端與所述外箱體的第四面連接，另一端與所述第四法蘭連接，所述第四法蘭與所述水平支撐連接。

優(yōu)選的，所述彈性元件為碟形彈簧。

本實(shí)用新型還提供了一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)，包括互相垂直的水平支撐和垂直支撐、以及上述的柔性節(jié)點(diǎn)，

所述柔性節(jié)點(diǎn)設(shè)置于所述水平支撐和所述垂直支撐的交接處；

所述水平支撐與所述外箱體連接；

所述垂直支撐與所述第一連接組件或所述第二連接組件連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的柔性節(jié) 點(diǎn)，使水平支撐與垂直支撐不直接接觸，當(dāng)對(duì)水平支撐加載軸力時(shí)，水平支撐產(chǎn)生的壓縮變形不會(huì)直接作用于與內(nèi)箱體連接的垂直支撐，使得垂直支撐的側(cè)向位移大大減小，這樣就有效的減小水平支撐軸力加載時(shí)對(duì)垂直支撐產(chǎn)生的附加彎矩，改善了整個(gè)雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力狀況。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)軸力加載的示意圖；

圖2-4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用于雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的柔性節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

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)用新型提出的應(yīng)用于雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的柔性節(jié)點(diǎn)及雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。

如圖2-4所示，本實(shí)用新型提供了應(yīng)用于雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的柔性節(jié)點(diǎn)，所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)包括互相垂直的水平支撐和垂直支撐，所述柔性節(jié)點(diǎn)設(shè)置于所述水平支撐和所述垂直支撐的交接處，所述柔性節(jié)點(diǎn)包括外箱體1、內(nèi)箱體2、第一連接組件5和第二連接組件6；

所述外箱體1為中空結(jié)構(gòu)，其表面開(kāi)設(shè)有共軸的第一孔洞11和第二孔洞12，所述內(nèi)箱體2設(shè)置于所述外箱體1內(nèi)部；

所述第一連接組件5和所述第二連接組件6分別穿過(guò)所述第一孔洞11和所述第二孔洞12與所述內(nèi)箱體2連接；

所述內(nèi)箱體2的外壁與所述外箱體1內(nèi)壁之間設(shè)置有彈性元件3。在本實(shí)施例的方案中，柔性節(jié)點(diǎn)包括內(nèi)、外箱體，兩者之間設(shè)有彈性元件3，在實(shí)際應(yīng)用中，水平支撐與外箱體1連接，垂直支撐與內(nèi)箱體2連接，此時(shí)，水平支撐與垂直支撐不直接接觸，當(dāng)對(duì)水平支撐加載軸力時(shí)，水平支撐會(huì)產(chǎn)生壓縮變形，此時(shí)，水平支撐的軸力會(huì)傳遞給外箱體1，使外箱體1 產(chǎn)生軸向的位移，由于外箱體1是通過(guò)彈性元件3與內(nèi)箱體2連接的，此時(shí)，外箱體1的位移不會(huì)直接作用于內(nèi)箱體2，而是會(huì)先將水平支撐的軸力傳遞給彈性元件3，彈性元件3受力壓縮變形，這樣，彈性元件3傳遞給內(nèi)箱體2的位移會(huì)大大減小，即此時(shí)內(nèi)箱體2的位移將小于外箱體1的位移，而與內(nèi)箱體2連接的垂直支撐的側(cè)向位移也將大大減小。通過(guò)上述技術(shù)方案，可以有效的減小水平支撐軸力加載時(shí)對(duì)垂直支撐產(chǎn)生的附加彎矩。同理，當(dāng)對(duì)垂直支撐進(jìn)行軸力加載時(shí)，也將顯著的減小對(duì)水平支撐產(chǎn)生的附加彎矩。

優(yōu)選的，所述外箱體1和內(nèi)箱體2均為立方體(也可以為其他形狀，例如球形等)，所述外箱體1與水平面垂直的四個(gè)面分別為相互平行的第一面和第二面、相互平行的第三面和第四面，所述第一面和第二面上分別開(kāi)設(shè)有共軸的第一孔洞11和第二孔洞12。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)箱體2與水平面平行的兩個(gè)面均與滑動(dòng)件4固定，所述滑動(dòng)件4與所述外箱體1的內(nèi)壁接觸。

優(yōu)選的，所述滑動(dòng)件4為不銹鋼板，所述內(nèi)箱體2與水平面平行的兩個(gè)面均與一不銹鋼板焊接，所述不銹鋼板與所述外箱體1的接觸面涂布涂潤(rùn)滑油。上述方案可以有效的減小內(nèi)箱體2與外箱體1之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力，減小兩者之間的位移影響。

進(jìn)一步的，所述柔性節(jié)點(diǎn)還包括第三連接組件7和第四連接組件8，

所述第一連接組件5貫穿所述第一孔洞11，其一端與所述內(nèi)箱體2連接，另一端用于與所述垂直支撐連接；

所述第二連接組件6貫穿所述第二孔洞12，其一端與所述內(nèi)箱體2連接，另一端用于與所述垂直支撐連接；

所述第三連接組件7一端與所述外箱體1的第三面連接，另一端用于與所述水平支撐連接；

所述第四連接組件8一端與所述外箱體1的第四面連接，另一端用于與所述水平支撐連接。

優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述第一連接組件5和所述第二連接組件6與所述內(nèi)箱體2焊接或一體成型；所述第三連接組件7和所述第四連 接組件8與所述外箱體1焊接或一體成型。

進(jìn)一步的，所述第一連接組件5包括第一連接桿51和第一法蘭52，第二連接組件6包括第二連接桿61和第二法蘭62，第三連接組件7包括第三連接桿71和第三法蘭72，第四連接組件8包括第四連接桿81和第四法蘭82，

所述第一連接桿51貫穿所述第一孔洞11，其一端與所述內(nèi)箱體2連接，另一端與所述第一法蘭52連接，所述第一法蘭52用于與所述垂直支撐連接；

所述第二連接桿61貫穿所述第二孔洞12，其一端與所述內(nèi)箱體2連接，另一端與所述第二法蘭62連接，所述第二法蘭62用于與所述垂直支撐連接；

所述第三連接桿71一端與所述外箱體1的第三面連接，另一端與所述第三法蘭72連接，所述第三法蘭72用于與所述水平支撐連接；

所述第四連接桿81一端與所述外箱體1的第四面連接，另一端與所述第四法蘭82連接，所述第四法蘭82用于與所述水平支撐連接。

進(jìn)一步的，所述外箱體1包括對(duì)稱的左箱體13和右箱體14，所述左箱體13和所述右箱體14通過(guò)螺栓連接組成所述外箱體1。

優(yōu)選的，所述彈性元件3為碟形彈簧。選擇的碟形彈簧因當(dāng)注意其壓縮變形75％所需的力即為鋼支撐失穩(wěn)的支撐力，防止鋼支撐失穩(wěn)。

本實(shí)用新型還提供了一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)，包括互相垂直的水平支撐和垂直支撐、以及上述的柔性節(jié)點(diǎn)，

所述柔性節(jié)點(diǎn)設(shè)置于所述水平支撐和所述垂直支撐的交接處；

所述水平支撐與所述外箱體1連接；

所述垂直支撐與所述第一連接組件5或所述第二連接組件6連接。

在實(shí)際應(yīng)用中，在雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的水平與垂直支撐的端部各安裝大噸位的液壓千斤頂，首先對(duì)水平支撐單邊加載軸力200噸，然后對(duì)垂直支撐單邊加載200噸，此時(shí)，垂直支撐會(huì)壓縮使墻體變形，垂直支撐會(huì)在軸向移動(dòng)大約30mm左右。當(dāng)采用現(xiàn)有技術(shù)的剛性節(jié)點(diǎn)時(shí)，由于沒(méi)有緩沖作用，剛性節(jié)點(diǎn)也將整體移動(dòng)30mm，使得水平支撐發(fā)生側(cè)向位移30mm， 這樣，水平支撐產(chǎn)生的附加彎矩會(huì)對(duì)已加載完成的垂直支撐產(chǎn)生附加應(yīng)力，降低了鋼支撐結(jié)構(gòu)的承載能力。而采用本實(shí)用新型的柔性節(jié)點(diǎn)時(shí)，由于柔性節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的緩沖作用，使得垂直支撐產(chǎn)生位移傳遞至水平支撐時(shí)會(huì)大大減小，此時(shí)，水平支撐發(fā)生的側(cè)向位移減小到22mm，使得附件彎矩與附加應(yīng)力大大減少，改善了鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力情況。

同時(shí)，由于鋼管較長(zhǎng)一般為25m至50m，如果中間水平向沒(méi)有支撐會(huì)失穩(wěn)，本實(shí)用新型的柔性節(jié)點(diǎn)還使得兩個(gè)垂直方向的鋼支撐有互相約束作用(采用彈性元件)，使鋼支撐水平不失穩(wěn)，通過(guò)計(jì)算，失穩(wěn)支撐力約7.5噸，所以只需選擇合適的彈性元件即可防止鋼支撐失穩(wěn)。

本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的柔性節(jié)點(diǎn)，使水平支撐與垂直支撐不直接接觸，當(dāng)對(duì)水平支撐加載軸力時(shí)，水平支撐產(chǎn)生的壓縮變形不會(huì)直接作用于與內(nèi)箱體連接的垂直支撐，使得垂直支撐的側(cè)向位移大大減小，這樣就有效的減小水平支撐軸力加載時(shí)對(duì)垂直支撐產(chǎn)生的附加彎矩，改善了整個(gè)雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力狀況。

上述描述僅是對(duì)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本實(shí)用新型范圍的任何限定，本實(shí)用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。