[发明专利]一种单向约束的连接结构及其施工方法

说明书

一种单向约束的连接结构及其施工方法，连接结构包括第一球形节点和第二球形节点，连接两个球形节点的钢制的连接装置，连接装置包括相配合的U型子扣和U型母扣，子扣横板和母扣横板空间垂直，母扣横板包括外横板和内横板；子扣横板插入由外横板、内横板和两侧的母扣侧板围合形成的插槽内，外横板插入由U型子扣与球形节点围合形成的空间内，子扣横板和母扣横板交叉嵌套连接；子扣横板的外侧套有滑管，所述滑管由聚四氟乙烯制成。本发明节点造型简单构思巧妙，节点结构受力合理明确，实现不同空间方向的约束要求，仅需工人进行很少的焊接工具即可完成节点的连接，施工效率高。

技术领域

本发明涉及一种建筑钢构件连接，特别是一种仅有单方向约束的空间钢结构连接节点及其施工方法。

背景技术

钢结构工程中，结构是由各钢构件之间通过节点连接起来的。节点的种类很多，有刚性节点、铰接节点、半刚性节点、滑动节点和间隙节点等。结构的节点均有6个自由度，包括三个转动自由度和三个平动自由度。按照实际功能的需要，构件之间的节点可能约束不同的自由度以实现功能目标。对于常用的刚接节点，节点6个自由度均受到约束，节点既不能平动，也不能转动；对于铰接节点，仅三个平动自由度受到约束，另外三个转动自由度被释放。

对于节点转动自由度的释放一般采用销轴、弧面铰等方式，节点构造复杂，且需要采用锻造或铣削等机械加工方法加工，制造精度要求高，造价远高于常规焊接连接的钢结构节点。

例如大跨度的钢结构工程，结构形式为大跨度预应力拱形钢结构时，主体结构为落地拱，山墙与拱形结构脱离，两者需要通过具有单向约束效果的节点相连，达到山墙承担的纵向风荷载能有效传递给主体拱结构，主体拱结构承担的竖向荷载和横向风载荷不传递给山墙的目的。这种情况下拱形钢结构和山墙连接的节点仅需约束某一个方向自由度，同时能够释放其他方向自由度。因此急需一种钢结构连接节点，使其满足工程结构中仅需要使两部分主体结构间纵向位移保持协调一致，而其余方向平动及转动变形相对独立的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种单向约束的连接结构及其施工方法，要解决现有钢结构连接节点无法实现单向约束，无法满足两部分主体结构间纵向位移保持协调一致，而其余方向平动及转动变形相对独立的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单向约束的连接结构，包括第一球形节点和第二球形节点，两个球形节点的平动自由度包括y轴方向左右相对平动，x轴方向前后相对平动和z轴方向上下相对平动，两个球形节点的转动自由度包括沿x轴方向、y轴方向和z轴方向的相对转动；

连接结构还包括连接两个球形节点的钢制的连接装置，所述连接装置包括相配合的U型子扣和U型母扣，

所述U型子扣包括位于同一平面的两侧的子扣侧板和中间的子扣横板，所述子扣侧板的两个脚部与第一球形节点固定连接，

所述U型母扣包括位于同一平面的两侧的母扣侧板和中间的母扣横板，所述母扣侧板的两个脚部与第二球形节点固定连接，

所述子扣横板和母扣横板空间垂直，所述母扣横板包括平行设置的两道，分别为连接相对母扣侧板端部的外横板和连接相对母扣侧板中部的内横板；

所述子扣横板插入由外横板、内横板和两侧的母扣侧板围合形成的插槽内，所述外横板插入由U型子扣与球形节点围合形成的空间内，子扣横板和母扣横板交叉嵌套连接；

子扣横板的厚度与插槽的宽度相适应，子扣横板的宽度小于插槽的长度，子扣横板的长度大于插槽的高度，两个球形节点沿y轴方向的平动自由度被约束，沿x轴方向和z轴方向的两个平动自由度均被释放。

所述子扣横板的外侧套有滑管，所述滑管由聚四氟乙烯制成。