一种可更换全装配插销式连接的空心球节点体系

技术领域

本发明涉及节点连接结构技术领域，尤其涉及一种可更换全装配插销式连接的空心球节点体系。

背景技术

空心球节点不仅适用性强，也是一种经济效益高的连接节点形式，广泛应用于大跨网架结构中，但由于施工安装受人为影响较大，空心球节点焊接处会出现因焊缝过薄或焊接质量不高导致其开裂，使得构件发生剪切破坏等一系列影响结构安全性的问题。故想要保证其安全，空心球节点安装便捷化、施工过程装配化等值得工程师更加重视。

焊接空心球网架节点在长期使用时，受环境干湿交替的影响下，使得焊接空心球节点严重锈蚀，但因不能及时更换构件，导致其承载力有所下降，长期以往网架的安全性会出现降低，进而不能满足结构体系的正常使用。

针对上述问题，现提出一种可更换全装配插销式连接的空心球节点体系用于解决上述问题。

发明内容

本发明为了解决焊接空心球节点施工技术复杂，以及当长期使用下网架安全性降低但不能及时更换构件导致其承载力无法满足结构体系正常使用的问题，提供了一种可更换全装配插销式连接的空心球节点体系。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种可更换全装配插销式连接的空心球节点体系，包括插销式钢棒、装配式钢裙、预制钢球以及连接器；

所述插销式钢棒包括位于棒体一端的外螺纹连接部，位于棒体中部的定楔形块组以及位于棒体另外一端的动楔形块组，所述定楔形块组包括沿轴向设置的至少一排定楔形块，每排定楔形块的数量相同且均布设置于插销式钢棒棒体上，且每列定楔形块位于同一直线上，每排定楔形块的相邻定楔形块之间的间距大于定楔形块的宽度，所述定楔形块包括楔形部以及与楔形部尾部一体成型的导向部，与导向部相对的插销式钢棒棒体上具有容纳槽，所述容纳槽内部沿槽深方向设置有导杆，所述导杆上套设有弹簧，与导杆相对的定楔形块内部具有与导杆导向配合的导向孔，所述弹簧两端分别与导向部尾部以及容纳槽槽底相连接，所述导杆的自由端位于容纳槽内，且容纳槽的深度能够容纳往复移动的定楔形块；所述动楔形块组包括沿轴向设置的至少一排动楔形块；所述动楔形块组与定楔形块组的结构相同，动楔形块与定楔形块的楔形部的楔形面倾斜方向相反，且动楔形块与定楔形块的楔形部的锁止面相对；

所述装配式钢裙包括与插销式钢棒棒体围设配合的钢裙颈部，与预制钢球表面贴靠配合的钢裙裙部；所述钢裙颈部包括至少两个对接设置的管瓣，每个管瓣的对接处向外延伸设置有连接板，相邻管瓣的相邻连接板之间贴靠设置且通过螺栓连接，所述管瓣内壁具有与对应的定楔形块限位配合的第一限位槽；所述钢裙裙部包括至少两个对接设置的瓣体，每个瓣体与对应的管瓣之间一体成型；

所述预制钢球包括中空的球壳，所述球壳内部预设有至少一个钢筒，所述钢筒的一端与球壳内凸面对接连接，且球壳具有与钢筒中心孔相连通的连通孔，钢筒内壁具有与动楔形块一一对应且限位配合的第二限位槽；

所述连接器包括连接钢棒以及钢套，所述连接钢棒具有外螺纹，且连接钢棒的螺纹旋向与插销式钢棒的外螺纹连接部螺纹旋向相反，所述钢套的两端内部分别具有与插销式钢棒和连接钢棒螺纹配合的内螺纹。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述导杆与容纳槽的槽底之间螺纹连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述预制钢球的钢筒与球壳之间为一体成型的。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述钢裙颈部的管瓣与连接板之间为一体成型的。

本发明所述可更换全装配插销式连接的空心球节点体系，与现有技术相比具有如下优点：

（1）对于没有插销装置的结构而言，本发明全部使用预制构件和金属零部件，此装置可以实现网架结构的全装配，避免了人工焊接的不确定性。

（2）当出现受荷较大导致构件破坏时，由于本发明的插销式钢棒与钢球之间采用动楔形块连接，保证构件可便捷拆卸或更换。

（3）插销式钢棒与装配式钢裙相互配合可以有效承受构件的拉压荷载，并根据受荷大小调整楔形块的个数与大小以及钢裙与钢球的接触面积。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为可更换全装配插销式连接的空心球节点体系的连接示意图。

图2为插销式钢棒的结构示意图。

图3为插销式钢棒、装配式钢裙以及预制钢球的连接示意图。

图4为定楔形块或动楔形块的拆分示意图。

图5为定楔形块或动楔形块的另一拆分示意图。

图6为预制钢球的内部示意图。

图7为插销式钢棒、装配式钢裙以及预制钢球的另一连接示意图。

图8为连接器与插销式钢棒的连接示意图。

图中：1-插销式钢棒，11-外螺纹连接部，12-定楔形块组，120-定楔形块，121-楔形部，122-导向部，123-容纳槽，124-导杆，125-导向孔，126-弹簧，13-动楔形块组，2-装配式钢裙，21-钢裙颈部，211-管瓣，212-连接板，22-钢裙裙部，221-瓣体，3-预制钢球，31-球壳，311-连通孔，32-钢筒，321-第二限位槽，4-连接器，41-连接钢棒，42-钢套。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面对本发明的具体实施例进行详细说明。

如图1至8所示，本发明提供了一种可更换全装配插销式连接的空心球节点体系的具体实施例，包括插销式钢棒1、装配式钢裙2、预制钢球3以及连接器4。

所述插销式钢棒1包括位于棒体一端的外螺纹连接部11，位于棒体中部的定楔形块组12以及位于棒体另外一端的动楔形块组13，所述定楔形块组12包括沿轴向设置的两排定楔形块120，每排定楔形块120的数量相同（如图2所示，四块）且均布设置于插销式钢棒1棒体上，且每列定楔形块120位于同一直线上，每排定楔形块120的相邻定楔形块120之间的间距大于定楔形块120的宽度，所述定楔形块120包括楔形部121以及与楔形部121尾部一体成型的导向部122，与导向部122相对的插销式钢棒1棒体上具有容纳槽123，所述容纳槽123内部沿槽深方向设置有导杆124，所述导杆124上套设有弹簧126，与导杆124相对的定楔形块120内部具有与导杆124导向配合的导向孔125，所述弹簧126两端分别与导向部122尾部以及容纳槽123槽底相连接，所述导杆124的自由端位于容纳槽123内，且容纳槽123的深度能够容纳往复移动的定楔形块120；所述动楔形块组13包括沿轴向设置的六排动楔形块130；所述动楔形块组13与定楔形块组12的结构相同，动楔形块130与定楔形块120的楔形部121的楔形面倾斜方向相反，且动楔形块130与定楔形块120的楔形部121的锁止面相对。

所述装配式钢裙2包括与插销式钢棒1棒体围设配合的钢裙颈部21，与预制钢球3表面贴靠配合的钢裙裙部22；所述钢裙颈部21包括四个对接设置的管瓣211，每个管瓣211的对接处向外延伸设置有连接板212，相邻管瓣211的相邻连接板212之间贴靠设置且通过螺栓连接，所述管瓣211内壁具有与对应的定楔形块120限位配合的第一限位槽；所述钢裙裙部22包括四个对接设置的瓣体221，每个瓣体221与对应的管瓣211之间一体成型；如图7所示，本实施例中，每个管瓣211对应一列定楔形块120。

所述预制钢球3包括中空的球壳31，所述球壳31内部预设有三个钢筒32（如图6所示），所述钢筒32的一端与球壳31内凸面对接连接，且球壳31具有与钢筒32中心孔相连通的连通孔311，钢筒32内壁具有与动楔形块130一一对应且限位配合的第二限位槽321。优选的，本实施例中，位于中部的钢筒32分别与位于两侧的钢筒32相连接。

所述连接器4包括连接钢棒41以及钢套42，所述连接钢棒41具有外螺纹，且连接钢棒41的螺纹旋向与插销式钢棒1的外螺纹连接部11螺纹旋向相反，所述钢套42的两端内部分别具有与插销式钢棒1和连接钢棒41螺纹配合的内螺纹。

具体安装时，首先根据大跨网架所需钢球大小制造出合适的预制钢球3、插销式钢棒1、装配式钢裙2和连接器4；插销式钢棒1按照安装顺序进行组合，具体的：将插销式钢棒1的动楔形块组13一端从连通孔311插入预制钢球3的钢筒32内，调整动楔形块组13与钢筒32之间的角度，每列动楔形块130与对应列的第二限位槽321对应，动楔形块130在插入钢筒32过程中，由于楔形部121的楔形面朝向钢筒32内部，弹簧126被压缩，且导向孔125与导杆124之间的导向作用，动楔形块130被挤压至容纳槽123内部，插销式钢棒1插入钢筒32内后，动楔形块130分别位于相应的第二限位槽321内，完成插销式钢棒1与预制钢球3的结合。

然后将装配式钢裙2围设于插销式钢棒1的外螺纹连接部11处，采用摩擦型高强螺栓将相邻的连接板212连接在一起，将拼装好的装配式钢裙2朝向预制钢球3移动，在移动装配式钢裙2的过程中，调整装配式钢裙2与插销式钢棒1之间的角度，每列定楔形块120与对应列的第一限位槽对应，由于楔形部121的楔形面朝向连接器4，弹簧126被压缩，且导向孔125与导杆124之间的导向作用，定楔形块120被挤压至容纳槽123内部，当钢裙裙部22的瓣体221与预制钢球3表面紧密配合时，定楔形块120恰好分别位于相应的第一限位槽内，进一步紧固摩擦型高强螺栓，完成装配式钢裙2的安装。

最后将钢套42置于连接钢棒41和插销式钢棒1的外螺纹连接部11之间，转动钢套42，连接钢棒41和外螺纹连接部11同时深入钢套42内部，实现连接钢棒41和插销式钢棒1的连接，完成节点体系的安装。

本发明所述的节点体系的一大特点是在节点连接装置受到较大荷载会发生变形，若节点某处损坏，则可以立即更换。首先转动钢套42，使得连接钢棒41和插销式钢棒1分开；拆卸装配式钢裙2上的摩擦型高强螺栓，连接板212分离，使得钢裙颈部21和钢裙裙部22脱离插销式钢棒1和预制钢球3，然后将插销式钢棒1进一步插入钢筒32最底部，当插销式钢棒1朝向钢筒32内部移动的过程中，动楔形块130挤压弹簧126，且由于导向孔125与导杆124之间的导向作用，使得定楔形块120被挤压至容纳槽123内部，然后转动插销式钢棒1，调整动楔形块组13与钢筒32之间的角度，每列动楔形块130位于相邻列的第二限位槽321之间（偏离第二限位槽321），此时每列动楔形块130位于钢筒32的中心孔内壁位置，然后反向拔出插销式钢棒1，插销式钢棒1脱离预制钢球3。更换相关节点部件之后再次重复安装过程即可重新安装。

此发明的节点连接装置，当构件受拉时，可通过动楔形块130和钢筒32内的第二限位槽321之间的限位作用，使得钢筒32内的第二限位槽321承受拉力；当杆件受压时，可通过定楔形块120和装配式钢裙2的第一限位槽之间的限位作用，使得钢裙颈部21内的第一限位槽承受压力，与此同时，预制钢球3表面为钢裙裙部22提供支撑力。值得一提的是，相较于普通的焊接空心球节点，装配式钢裙15可有效提升钢球承压能力。

如图4和5所示，本实施例进一步提供了导杆124与容纳槽123之间的连接方式，即所述导杆124与容纳槽123的槽底之间螺纹连接。

优选的，所述预制钢球3的钢筒32与球壳31之间为一体成型的。

为了进一步提升装配式钢裙2的承压能力，所述钢裙颈部21的管瓣211与连接板212之间为一体成型的。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。尽管参照前述各实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离各实施例技术方案的范围，其均应涵盖权利要求书的保护范围中。