[实用新型]平面竹结构预应力转换接头

说明书

技术领域

本实用新型属于建筑工程领域，涉及一种平面竹结构预应力转换接头。 

技术背景

竹材是地球上分布较为广泛的一种天然绿色可再生材料，具有较高的比强度和比刚度和柔韧性等优点。我国的竹材资源非常丰富，长期以来被广泛应用于工农业生产和生活的各个方面，特别是在2010年世博会以后，社会各界更加重视低碳环保的可持续发展，人们又开始研究如何把这个古老的材料运用于现代建筑领域中，使其重新焕发新的青春。 

为了使竹材能够更加广泛地应用于现代建筑领域，其关键点之一是如何解决竹材之间的连接问题。由于竹材生长过程的不可控性决定了其口径、壁厚等截面几何尺寸的不规则性，竹材不可能像经过人工制造生产出来的型钢那样具有很好的尺寸稳定性。因此，在过去千百年的生产生活中，人们一直采用绑扎、榫卯、螺栓、套筒等方式将竹材连接，连接强度和刚度很难得到保障，因而直接影响到竹结构强度、刚度和稳定性，制约了竹材的应用。 

授权公告号为CN 2761727，名称为“用于傣家竹楼的原竹结构节点”的中国专利文献中介绍了用于原竹结构常用节点构造，其中一字型、T型、X型、L型节点等均由一根或多根原竹完整贯穿节点，柱脚构造采用金属杯口灌注混凝土方式对节点予以加强，尽管在节点处增加了螺栓等构造措施，但是连接的刚度和强度并不可靠；授权公告号CN 2021171176U，名称为“一种竹结构连接节点”和授权公告号为CN202023258U，名称为“一种竹结构螺栓球连接节点”的中国专利文献中分别公开了两种用于竹结构连接的钢节点，其主要特征是钢节点与竹材之间采用预埋钢筋加混凝土灌注的方式进行连接。这种连接的方式存在的问题是：混凝土与竹材之间的粘结强度很低，两者之间会发生相对滑动，无法通过混凝土传递轴向力，因此在大多数情况下，轴向力实际上主要是通过十字加强筋在竹材和钢箍之间进行传递的，在竹材与钢箍的接触点会产生应力集中现象，连接所能够传递的荷载大小完全取决于十字加强筋与竹材之间的挤压强度、竹材的抗劈裂能力，接触点处会先于竹材破坏，不能充分发挥竹材的承载能力。 

由于连接的不可靠性，现有的结构分析理论和有限元计算方法以及实验手段不能深入地应用于竹结构的分析计算中。 

由于竹结构连接方面存在的种种问题，竹结构的应用范围收到了很大的制约，一般主要应用于重要性不高的临时性的建筑结构中或者加工制作成板材。而目前大量应用的钢结构网架和桁架所采用的球节点和板节点是一种十分成熟节点形式，如果能够将竹材通过球节点或板节点相互连接，组成钢节点的竹结构，一定会极大地促进竹材在建筑工程领域的应用。解决这个问题的关键是找到一种竹材与钢节点之间的转换接头，并且能够使其连接强度和刚度均高于竹材自身强度和刚度构造方式。 

实用新型内容

为了克服现有技术中竹材之间的连接处强度低的缺陷，本实用新型提供了一种安装简单、连接可靠的竹材与钢节点板之间的转换接头。 

为了实现上述发明目的，本实用新型的技术方案是：一种平面竹结构预应力转换接头，包括圆套管和端板，所述端板一端与圆套管固定连接，另一端设有凹槽，所述圆套管内设有预应力楔形膨胀杆、预应力楔形套筒和驱动齿轮，预应力楔形膨胀杆呈漏斗形，其包括两个部分，第一部分为圆柱形杆件，其外侧带有若干齿槽，第二部分为锥台体，其截面圆形直径最小的一端与第一部分连接，所述预应力楔形套筒套设在预应力楔形膨胀杆上，预应力楔形套筒的内径小于预应力楔形膨胀杆的最大外径，大于预应力楔形膨胀杆第一部分圆柱形杆件的外径，预应力楔形套筒沿圆周方向开有若干个与其轴线平行的切口，切口的长度均小于预应力楔形套筒的长度，所述圆套管的内侧沿圆周设有用于限制预应力楔形套筒的位移的环肋，圆套管外表面上对称地设有耳板，圆套管侧壁的耳板安装位置上设有驱动齿轮安装孔，驱动齿轮安装在耳板上并穿过管套管侧壁，所述驱动齿轮圆周上设有与预应力楔形膨胀杆上的齿槽配合的若干齿牙。 

圆套管嵌套在竹材端部的外侧，预应力楔形套筒插入在竹材内侧，圆套管的内侧沿圆周设有环肋，用于限制楔形套筒的位移，使竹材端部位于楔形套筒和圆套管之间，预应力楔形膨胀杆呈漏斗状，位于在预应力楔形套筒的内，在驱动齿轮的作用，预应力楔形膨胀杆向锥头一侧移动，预应力楔形膨胀杆的锥台体部分嵌入楔形套筒内，使预应力套筒沿圆周向外膨胀，将竹材端部紧紧的夹在楔形套筒和圆套管之间，使竹材和转换接头形成稳定的连接。 

优选的，预应力楔形套筒外径为等直径，内径为变直径，其壁厚从切口侧向未切口侧沿轴线方向连续增加。 

优选的，所述的切口的长度小于预应力楔形套筒的长度。