本發(fā)明涉及鋼結構施工，尤其是涉及一種用于鋼結構建筑的節(jié)點連接結構。

背景技術：

1、在鋼結構建筑中，有些鉸接節(jié)點通常采用鉸接支座連接。然而，在實際工程中，現(xiàn)有的鉸接支座只是削弱了節(jié)點的受彎承載力，這種做法只是在非常微小的轉動時成立，轉動過大則會造成節(jié)點的破壞；而銷軸連接只能在垂直于銷軸的平面內(nèi)實現(xiàn)轉動，沿通過銷軸中心線的平面則不能轉動。因而，對鋼結構的鉸接連接節(jié)點的結構進行合理的設計以釋放桿件相對運動產(chǎn)生的轉角至關重要。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種用于鋼結構建筑的節(jié)點連接結構。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術方案：

3、本發(fā)明所述的用于鋼結構建筑的鉸接節(jié)點連接結構，包括開設有安裝孔的底板、設置在所述底板上的鉸接單元和將所述鉸接單元和桿件的法蘭板連接在一起的連接單元，所述鉸接單元包括自內(nèi)向外依次設置在底板上的、呈半球形結構的內(nèi)鋼球、中間鋼球和外鋼球殼，所述內(nèi)鋼球、中間鋼球和外鋼球殼同球心設置且球心位于底板的中心處，內(nèi)鋼球和外鋼球殼焊接在底板上，中間鋼球的內(nèi)球形槽與內(nèi)鋼球滾動配合，中間鋼球的外球面與外鋼球殼的內(nèi)球形面滾動配合，且中間鋼球的底表面具有自上而下逐漸變小的圓錐形臺；

4、所述中間鋼球上間隔開設有多個螺紋孔，所述外鋼球殼上開設有與每個所述螺紋孔一一對應的限位孔；所述連接單元包括多個連接螺桿和套設在每個所述連接螺桿的套筒，連接螺桿的下部旋擰在所述螺紋孔內(nèi)而其上部與法蘭板固連；中間鋼球上開設有與螺紋孔上下對應的安裝槽，所述套筒的下部插裝在安裝槽內(nèi)。

5、有益效果是：本發(fā)明的中間鋼球的底部為小直徑的圓錐形臺，中間鋼球活動安裝在外鋼球殼、內(nèi)鋼球之間，使得中間鋼球可以相對發(fā)生一定角度的轉動，能夠釋放桿件相對運動產(chǎn)生的轉角，避免產(chǎn)生次生荷載。本發(fā)明的中間鋼球通過多個螺桿與桿件的法蘭板固連，由于中間鋼球以球心中心相對轉動，螺桿可以相對轉動一定角度，限位孔為套筒提供一定的轉動空間，使桿件受到的轉角得到釋放。

6、優(yōu)選的，?所述圓錐形臺的斜面和水平面的夾角為α，使所述套筒以球心為中心轉動±α。在鋼結構安裝中，本發(fā)明的α優(yōu)選為5°。

7、優(yōu)選的，所述套筒沿球心向上轉動α時其與外鋼球殼的交點為b點，b點為限位孔的最高點；套筒沿球心向下轉動α時其與外鋼球殼的交點為a點，a點為限位孔的最低點，b點與球心之間的連線b和a點與球心之間的連線a的夾角為 β；將連線a繞球心旋轉一周得圓錐形面，圓錐形面和水平面的夾角為 γ；

8、多個限位孔的圓心連線為連接圓，連接圓的半徑為 r'，相鄰兩個限位孔之間對應的連接圓弧長為 l n；連接圓和限位孔的兩個交點分別為c點和d點，c點與球心 o之間的連線c和d點與球心 o之間的連線d在水平面上投影的夾角為 β'；

9、所述中間鋼球的半徑為 r2，套筒的外直徑為 d 0，則參數(shù) r2、 r'、 β、 d 0和 γ根據(jù)幾何關系滿足以下約束方程：

10、 t 0= r 2× sinγ???????????????????????????①；

11、 d 0 =?r 2 ×cos(γ+α)?-（r 2 +t）×cos(γ+β-α)??????②；

12、 r'= r 2×cos( γ+ β/2)???????????????????????③；

13、r 2×sin( β/2)= r'×sin( β'/2)??????????????????④；

14、 l n=（90°- β'）× π× r'÷?180????????????????⑤；

15、在在上述方程①～⑤中， t 0 、t、 d 0、 l n和 α均為已知參數(shù)，可根據(jù)這些方程獲知 r2、γ、β、 r'和 β'，進而確定中間鋼球的大小和限位孔的位置和尺寸。

16、優(yōu)選的，所述中間鋼球的半徑為 r2，所述內(nèi)鋼球的直徑為 r1， r2=3 r1。

17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明在半球形的外鋼球殼和內(nèi)鋼球之間活動安裝一個中間鋼球，中間鋼球的底部為小直徑的圓錐形臺，使得中間鋼球可以相對發(fā)生一定角度的轉動，能夠釋放桿件相對運動產(chǎn)生的轉角，避免產(chǎn)生次生荷載。本發(fā)明的中間鋼球通過多個螺桿與桿件的法蘭板固連，由于中間鋼球可以其球心相對轉動，使得螺桿可以相對轉動一定角度，限位孔為套筒提供一定的轉動空間。

技術特征：

1.一種用于鋼結構建筑的鉸接節(jié)點連接結構，其特征在于：包括開設有安裝孔的底板、設置在所述底板上的鉸接單元和將所述鉸接單元和桿件的法蘭板連接在一起的連接單元，所述鉸接單元包括自內(nèi)向外依次設置在底板上的、呈半球形結構的內(nèi)鋼球、中間鋼球和外鋼球殼，所述內(nèi)鋼球、中間鋼球和外鋼球殼同球心設置且球心位于底板的中心處，內(nèi)鋼球和外鋼球殼焊接在底板上，中間鋼球的內(nèi)球形槽與內(nèi)鋼球滾動配合，中間鋼球的外球面與外鋼球殼的內(nèi)球形面滾動配合，且中間鋼球的底表面具有自上而下逐漸變小的圓錐形臺；

2.根據(jù)權利要求1所述的用于鋼結構建筑的鉸接節(jié)點連接結構，其特征在于：?所述圓錐形臺的斜面和水平面的夾角為α，使所述套筒以球心為中心轉動±α。

3.根據(jù)權利要求2所述的用于鋼結構建筑的鉸接節(jié)點連接結構，其特征在于：所述套筒沿球心向上轉動α時其與外鋼球殼的交點為b點，b點為限位孔的最高點；套筒沿球心向下轉動α時其與外鋼球殼的交點為a點，a點為限位孔的最低點，b點與球心之間的連線b和a點與球心之間的連線a的夾角為β；將連線a繞球心旋轉一周得圓錐形面，圓錐形面和水平面的夾角為γ；

4.根據(jù)權利要求1所述的用于鋼結構建筑的鉸接節(jié)點連接結構，其特征在于：所述中間鋼球的半徑為r2，所述內(nèi)鋼球的直徑為r1，r2=3?r1。

技術總結
本發(fā)明公開了一種用于鋼結構建筑的鉸接節(jié)點連接結構，包括底板、鉸接單元和連接單元，鉸接單元包括自內(nèi)向外依次設置、呈半球形結構的內(nèi)鋼球、中間鋼球和外鋼球殼，內(nèi)鋼球和外鋼球殼焊接在底板上，中間鋼球的內(nèi)球形槽與內(nèi)鋼球滾動配合，中間鋼球的外球面與外鋼球殼滾動配合，中間鋼球的底表面具有自上而下逐漸變小的圓錐形臺；連接單元包括連接螺桿和套筒，連接螺桿的下部旋擰在螺紋孔內(nèi)而其上部與法蘭板固連。本發(fā)明的中間鋼球的底部為小直徑的圓錐形臺，中間鋼球活動安裝在外鋼球殼、內(nèi)鋼球之間，使中間鋼球可以相對發(fā)生一定角度的轉動，螺桿可相對轉動設計角度，限位孔為套筒提供轉動空間，使桿件受到的轉角得到釋放，避免產(chǎn)生次生荷載。

技術研發(fā)人員：于兆廣,趙輝,肖漢川,郭克宇,于忠義,吳照青,丁宏宇,王競,王朱翔
受保護的技術使用者：機械工業(yè)第六設計研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/23