一种槽型基本模块单元、误差调节单元及其组成的桁架

1.本实用新型涉及一种槽型基本模块单元、误差调节单元及其组成的桁架。


背景技术：

2.在军事领域，常需构建各种军事装备的支承体系，营房，库房，临时桥梁，以及各种工事的临时支撑。此类结构相比一般永久性结构，体现出灵活性高，应用环境复杂，服役时间短，装拆要求高的特点。另外，地震与洪灾发生后，常出现道路破坏的情况，且环境复杂，在救灾过程中，临时桥梁与篷房的建设势在必行，且要求此类结构能够快速搭建，快速拆卸，最好能够人工装拆，避免使用大型机械。灵活性与可拆卸特性的要求，使得此类结构在满足安全适用性的基础上，还应具有易装配易拆卸，可便捷化运输等特点。
3.在永久性结构中，为实现构件及结构拆卸后重复使用，也开展了一定的可拆卸结构的研究，比如可拆卸组合梁，以及可拆卸梁柱节点，其主要手段是采用螺栓连接替代既有连接方法。此种方法，实现了构件的可拆卸，但未达到构件的易拆卸水平，而且构件的拆装难易程度取决于模块与节点的加工精度，不易控制，施工效率较低。传统诸如脚手架的临时可拆卸结构，杆件间距较小，难以满足大跨度要求，节点连接较弱，且性能不稳定。既有立体桁架，模块连接节点多为单个螺栓，性能较差。
4.为更好地发展可拆卸结构，就需要在既有连接形式的基础上，开发新型连接节点构造与模块化方法，进一步提升连接的安全性，并实现结构安装、拆卸、运输的便捷性，同时研究误差调节方法，解决因模块安装过程中因加工工艺，施工水平带来的微小误差导致无法顺利安装的问题。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种槽型基本模块单元，可任意组合成梁柱及框架结构，解决现有可拆卸结构灵活性差，节点形式单一，误差难以控制，装拆效率低下的问题。
6.本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种槽型基本模块单元，其特殊之处在于：
7.包括立杆和嵌入式节点；所述立杆包括两根边部立杆和两根中间立杆，在两个中间立杆之间焊接多个横杆,在相邻两个横杆之间设置斜杆，斜杆的两端分别焊接于两个中间立杆之上；每一根中间立杆对应一根边部立杆，在边部立杆与其对应的中间立杆之间设置多根斜杆；在两根边部立杆上分别设置若干个螺栓孔,且在螺栓孔靠近中间立杆一侧焊接加强垫片；嵌入式节点包括公头和母头；所述公头包括底座、连接体和插入体，所述插入体通过连接体固定在底座上，
8.所述连接体、插入体均为方棱台结构，所述插入体的上表面为斜面，所述连接体的两个侧面为锥面；
9.所述母头包括槽型结构体和挡板，挡板上设有与连接体配合的凹槽，其凹槽上有
与连接体上锥面配合的两个斜面。所述槽型结构体和挡板之间的腔体为棱台结构，其与插入体匹配；两根边部立杆和两根中间立杆的两端分别固定公头和母头。
10.进一步地，上述两根边部立杆和两根中间立杆均为直杆，且平行设置。
11.进一步地，上述两根边部立杆和两根中间立杆为弧形杆。
12.进一步地，上述在两个中间立杆之间焊接三个横杆，三个横杆平行设置。
13.进一步地，上述在边部立杆与其对应的中间立杆之间设置四个斜杆，相邻两个斜杆呈八字形。
14.另外，本实用新型还提出一种误差调节单元，其特征在于：所述误差调节单元包括两个矩形框架，两个矩形框架中间夹持调节板；在矩形框架上设置纵向连接螺栓孔和横向连接螺栓孔；两个矩形框架通过纵向连接螺栓孔与调节板可拆卸连接；
15.所述两个矩形框架的外侧均设有四个公头；所述公头包括底座、连接体和插入体，所述插入体通过连接体固定在底座上，所述插入体为方棱台结构。
16.另外，本实用新型还提出一种基于嵌入式节点的模块化可拆卸桁架，其特征在于：包括四个支撑结构，每个支撑结构包括若干个依次连接的桁架单元；
17.相邻两个支撑结构之间通过横向结构连接，横向结构包括若干个依次连接的桁架单元；
18.所述桁架单元包括两对设置的两个上述的槽型基本模块单元，两个上述的槽型基本模块单元的两根边部立杆通过螺栓穿入螺栓孔进行连接固定；
19.在横向结构上，相邻桁架单元之间通过槽型基本模块单元端部的嵌入式节点进行配合连接；
20.在支撑结构上，相邻桁架单元之间通过槽型基本模块单元端部的嵌入式节点进行配合连接。
21.进一步地，上述在横向结构上相邻桁架单元之间，或者，在横向结构的端部，设置有误差调节单元，用于调节横向结构的长度。
22.进一步地，上述在支撑结构上相邻桁架单元之间，或者，在支撑结构的端部，设置有误差调节单元，用于调节支撑结构的高度。
23.本实用新型的优点：
24.(1)嵌入式节点与螺栓混合连接，一方面具有嵌入式节点的安装效率，一方面具有螺栓连接的可靠性，另外，嵌入式节点倾斜面构造提高了插入的效率；
25.(2)通过槽型单元模块与嵌入式节点组合，能够组合成不同尺寸，不同形状的桁架结构，大大提高了结构灵活性；
26.(3)基本模块单元设置为槽型，相比矩形，重量较轻，体积较小，不仅便于运输，其安装与拆卸也无需大型机械辅助，提高了安装与拆卸的便捷性；
27.(4)误差调节模块的设置，提高了模块安装的便捷度，解决了模块反复拆装使用产生的误差问题，提高了此结构的周转使用次数。
附图说明
28.图1是槽型基本模块单元；
29.图2是图1中a处放大图，嵌入式节点公头；
30.图3是图1中b处放大图，嵌入式节点母头；
31.图4是两个槽型基本模块组装示意图；
32.图5是误差调节单元；
33.图6是槽型基本模块单元和误差调节单元组合成的基于嵌入式节点的模块化可拆卸桁架；
34.图7是立杆为弧形的槽型基本模块单元；
35.图8为节点连接模块结构图。
36.其中，1、边部立杆；2、中间立杆；3、横杆；4、斜杆；5、螺栓孔；6、加强垫片；7、螺栓；8、槽型基本模块单元；9、误差调节单元；10、矩形框架； 11、调节板；12、公头；13、纵向螺栓孔；14、横向螺栓孔；15、母头；16、底座；17、连接体；18、插入体；19、槽型结构体；20、挡板；21、支撑结构； 22、横向结构。
具体实施方式
37.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。
38.参见图1-图3，一种槽型基本模块单元，包括立杆和嵌入式节点。所述立杆包括两根边部立杆1和两根中间立杆2，在两个中间立杆2之间焊接多个横杆3，在相邻两个横杆3之间设置斜杆4，斜杆4的两端分别焊接于两个中间立杆2之上。
39.每一根中间立杆2对应一根边部立杆1，在边部立杆1与其对应的中间立杆2 之间设置多根斜杆4；在两根边部立杆1上分别设置若干个螺栓孔5，且在螺栓孔 5靠近中间立杆2一侧焊接加强垫片6。
40.嵌入式节点包括公头12和母头15；参见图2，所述公头12包括底座16、连接体17和插入体18，所述插入体18通过连接体17固定在底座16上。所述连接体17、插入体18均为方棱台结构，所述插入体18的上表面为斜面，所述连接体17的两个侧面为锥面。
41.所述母头15包括槽型结构体19和挡板20，挡板20上设有与连接体17配合的凹槽，其凹槽上有与连接体17上锥面配合的两个斜面。所述槽型结构体19和挡板20之间的腔体为棱台结构，其与插入体18匹配；两根边部立杆1和两根中间立杆2的两端分别固定公头12和母头15。
42.当公头12插入母头15时，插入体18的体积较小的端部先伸入腔体容积较大一端，容易插入，越往腔体内部，插入体18与腔体配合越紧，且插入体18在腔体内部的居中性越好，不存在间隙。挡板20上的斜面对连接体17进入起到导向作用，并且连接体17逐渐进入挡板20，挡板20和连接体17配合越来越紧，且居中性好，形成无间隙配合。
43.作为本实用新型的一种优选实施例，所述两根边部立杆1和两根中间立杆2 均为直杆，且平行设置。
44.当然，根据实际需要，参见图7，所述两根边部立杆1和两根中间立杆2也可设计为弧形杆。
45.作为本实用新型的一种优选实施例，在两个中间立杆2之间焊接三个横杆3，三个横杆3平行设置。
46.作为本实用新型的一种优选实施例，在边部立杆1与其对应的中间立杆2之间设置四个斜杆4，相邻两个斜杆4呈八字形。
47.本实用新型还提出一种误差调节单元，参见图5，所述误差调节单元9包括两个矩形框架10，两个矩形框架10中间夹持调节板11；在矩形框架10上设置纵向连接螺栓孔13和横向连接螺栓孔14；两个矩形框架10通过纵向连接螺栓孔13 与调节板11可拆卸连接。
48.所述两个矩形框架10的外侧均设有四个公头12；所述公头12包括底座16、连接体17和插入体18，所述插入体18通过连接体17固定在底座16上，所述插入体18为方棱台结构。实施例1：
49.参见图1，槽型基本模块单元包含立杆、横杆3和斜杆4，相互焊接，且在端部分别焊接公头12和母头15的嵌入式节点。
50.所述立杆包含四根矩形管，边部两根边部立杆1，中间两根中间立杆2，呈槽型布置，中间立杆2之间，以及中间立杆2与边部立杆1之间通过横、斜杆连接，两边部立1之间无连接。边部立杆1沿槽型截面开口方向设置两个螺栓孔5，用于连接两个槽型基本模块单元，两个螺栓孔5大致处于边部立杆1三分点处。在边部立杆1螺栓孔5的一侧设置加强垫片6，避免局部承压，此加强垫片6长度和宽度与所在平面边部立杆1截面宽度相同。
51.所述横杆3包含上中下三根矩形管，均匀分布，两端分别与两个中间立杆2 焊接，其截面与边部立杆1相同。
52.所述斜杆4包含两类，一类是用于中间立杆2的连接，共两根，两端分别焊接于两根立杆位于横杆3分隔出的空间内。一类是用于连接中间立杆2与边部立杆1，每侧四根，呈八字形布置，其中第1、4根布置在端部，2、3根布置在中部。
53.所述嵌入式节点包含公头12和母头15两种，所述公头12包括底座16、连接体17和插入体18，所述插入体18通过连接体17固定在底座16上，所述插入体18为方棱台结构，所述母头15包括槽型结构体19和挡板20，所述槽型结构体19和挡板20之间的腔体与插入体18匹配；如图2和图3所示。安装时可将公头12的方棱台结构插入体18插入母头15。插入体18的上表面和左右表面都是倾斜面，便于安装和误差控制。嵌入式节点采用不锈钢材质，防止反复使用过程中的摩擦导致的材料锈蚀。在槽型基本模块单元中，一端在4根立杆上焊接4个公头12，一端在4根立杆上焊接4个母头15，节点的方向满足基本模块单元沿槽型开口方向安装时能够顺利插入。
54.实施例2
55.误差调节单元包含矩形框架10、调节板11和嵌入式节点公头12，如图5 所示。矩形框架10是由四根首尾焊接而成的厚壁钢管组合而成。框架高宽与槽型基本模块单元的立杆匹配。在垂直于框架平面方向设有四个纵向螺栓孔13，用于连接纵向两个矩形框架10和调节板11。在沿着框架平面方向内侧管上设两个横向螺栓孔14，用于横向矩形框架的连接。通过改变调节板11的厚度，可以任意改变误差调节单元整体厚度，达到误差调节的目的。在矩形框架外侧设置与槽型基本模块单元对应的嵌入式节点公头12，以便实现纵向连接。
56.实施例3
57.参见图6，本实用新型还提出一种基于嵌入式节点的模块化可拆卸桁架，包括四个支撑结构21，每个支撑结构21包括若干个依次连接的桁架单元；相邻两个支撑结构21之间通过横向结构22连接，横向结构22包括若干个依次连接的桁架单元。所述桁架单元包括两对设置的两个上述的槽型基本模块单元，两个如上述的槽型基本模块单元的两根边部立杆1通过螺栓穿入螺栓孔5进行连接固定。
58.在横向结构22上，相邻桁架单元之间通过槽型基本模块单元端部的嵌入式节点进行配合连接。在支撑结构21上，相邻桁架单元之间通过槽型基本模块单元端部的嵌入式节点进行配合连接。
59.作为本实用新型的一种优选实施例，在横向结构22上相邻桁架单元之间，或者，在横向结构22的端部，设置有如上述的误差调节单元，用于调节横向结构22的长度。在支撑结构21上相邻桁架单元之间，或者，在支撑结构21的端部，设置有上述的误差调节单元，用于调节支撑结构21的高度。误差调节模块可在梁端，亦可在梁中部某位置处。通过设置不同模块个数，可实现梁柱尺寸的灵活变化。由于单个模块较小，便于人工安装与拆卸。
60.图4所示为桁架单元安装流程，在基础部分，会设置对应的嵌入式节点母头，模块安装时，将焊接有嵌入式节点公头12的一侧沿槽型基本模块单元开口方向插入其底部的母头15，另一侧槽型基本模块单元相向插入；完全插入后，两槽型基本模块单元从边部立杆1会紧密接触，此时通过设置好的螺栓孔5，用高强防松螺栓紧固。下一阶段的模块安装与此相同。采用此方法，可将多个桁架单元连接成桁架。
61.在图6中，水平的槽型基本模块单元和垂直的槽型基本模块单元之间通过节点连接模块连接。所述节点连接模块如图8所示，由四根平行的竖杆和多根平行的横杆焊接而成，竖杆和横杆中间的矩形框架中设有斜杆进行加强，在节点连接模块的端部和右侧均焊接嵌入式节点头，以便与垂直的槽型基本模块单元相连。该节点连接模块的右侧通过嵌入式节点与水平的槽型基本模块单元相连。
62.本实用新型可应用于可拆卸结构的构建，如可拆卸框架结构，也可作为军事和应急救灾领域的临时结构，如临时营房和临时桥梁结构中。
63.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非以此限制本实用新型的保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种槽型基本模块单元，其特征在于：包括立杆和嵌入式节点；所述立杆包括两根边部立杆(1)和两根中间立杆(2)，在两个中间立杆(2)之间焊接多个横杆(3),在相邻两个横杆(3)之间设置斜杆(4)，斜杆(4)的两端分别焊接于两个中间立杆(2)之上；每一根中间立杆(2)对应一根边部立杆(1)，在边部立杆(1)与其对应的中间立杆(2)之间设置多根斜杆(4)；在两根边部立杆(1)上分别设置若干个螺栓孔(5),且在螺栓孔(5)靠近中间立杆(2)一侧焊接加强垫片(6)；嵌入式节点包括公头(12)和母头(15)；所述公头(12)包括底座(16)、连接体(17)和插入体(18)，所述插入体(18)通过连接体(17)固定在底座(16)上，所述连接体(17)、插入体(18)均为方棱台结构，所述插入体(18)的上表面为斜面，所述连接体(17)的两个侧面为锥面；所述母头(15)包括槽型结构体(19)和挡板(20)，挡板(20)上设有与连接体(17)配合的凹槽，其凹槽上有与连接体(17)上锥面配合的两个斜面，所述槽型结构体(19)和挡板(20)之间的腔体为棱台结构，其与插入体(18)匹配两根边部立杆(1)和两根中间立杆(2)的两端分别固定公头(12)和母头(15)。2.根据权利要求1所述的一种槽型基本模块单元，其特征在于：所述两根边部立杆(1)和两根中间立杆(2)均为直杆，且平行设置。3.根据权利要求2所述的一种槽型基本模块单元，其特征在于：所述两根边部立杆(1)和两根中间立杆(2)为弧形杆。4.根据权利要求3所述的一种槽型基本模块单元，其特征在于：在两个中间立杆(2)之间焊接三个横杆(3)，三个横杆(3)平行设置。5.根据权利要求1-4任一所述的一种槽型基本模块单元，其特征在于：在边部立杆(1)与其对应的中间立杆(2)之间设置四个斜杆(4)，相邻两个斜杆(4)呈八字形。6.一种误差调节单元，其特征在于：所述误差调节单元(9)包括两个矩形框架(10)，两个矩形框架(10)中间夹持调节板(11)；在矩形框架(10)上设置纵向连接螺栓孔(13)和横向连接螺栓孔(14)；两个矩形框架(10)通过纵向连接螺栓孔(13)与调节板(11)可拆卸连接；所述两个矩形框架(10)的外侧均设有四个公头(12)；所述公头(12)包括底座(16)、连接体(17)和插入体(18)，所述插入体(18)通过连接体(17)固定在底座(16)上，所述插入体(18)为方棱台结构。7.一种基于嵌入式节点的模块化可拆卸桁架，其特征在于：包括四个支撑结构(21)，每个支撑结构(21)包括若干个依次连接的桁架单元；相邻两个支撑结构(21)之间通过横向结构(22)连接，横向结构(22)包括若干个依次连接的桁架单元；所述桁架单元包括两对设置的两个如权利要求1-5任一所述的槽型基本模块单元，两个如权利要求1-5任一所述的槽型基本模块单元的两根边部立杆(1)通过螺栓穿入螺栓孔(5)进行连接固定；
在横向结构(22)上，相邻桁架单元之间通过槽型基本模块单元端部的嵌入式节点进行配合连接；在支撑结构(21)上，相邻桁架单元之间通过槽型基本模块单元端部的嵌入式节点进行配合连接。8.根据权利要求7所述的一种基于嵌入式节点的模块化可拆卸桁架，其特征在于：在横向结构(22)上相邻桁架单元之间，或者，在横向结构(22)的端部，设置有如权利要求6所述的误差调节单元，用于调节横向结构(22)的长度。9.根据权利要求8所述的一种基于嵌入式节点的模块化可拆卸桁架，其特征在于：在支撑结构(21)上相邻桁架单元之间，或者，在支撑结构(21)的端部，设置有如权利要求6所述的误差调节单元，用于调节支撑结构(21)的高度。

技术总结
本实用新型涉及一种槽型基本模块单元、误差调节单元及其组成的桁架。一种槽型基本模块单元，包括立杆和嵌入式节点；所述立杆包括两根边部立杆和两根中间立杆，在两个中间立杆之间焊接多个横杆，在相邻两个横杆之间设置斜杆，斜杆的两端分别焊接于两个中间立杆之上；每一根中间立杆对应一根边部立杆，在边部立杆与其对应的中间立杆之间设置多根斜杆；在两根边部立杆上分别设置若干个螺栓孔，且在螺栓孔靠近中间立杆一侧焊接加强垫片。本实用新型提出一种基于嵌入式节点的模块化可拆卸桁架，可任意组合成梁柱及框架结构，解决现有可拆卸结构灵活性差，节点形式单一，误差难以控制，装拆效率低下的问题。效率低下的问题。效率低下的问题。


技术研发人员：刘聪 陈鑫 毛小勇 路冰
受保护的技术使用者：苏州科技大学
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/7/5