專利名稱：三維可變鉸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬于建筑物之間的專用連接件的設(shè)計制造技術(shù)范疇，特別涉及建筑幕墻與屋面結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
申請人多年來從事于幕墻的設(shè)計、施工、裝飾工作，特別為其結(jié)構(gòu)連接問題對多項工程進行了現(xiàn)場調(diào)研、考察，認為在結(jié)構(gòu)連接上還存在一定的問題，有的鉸只能承受幾公分的垂直變位，有的鉸不能適應(yīng)外部環(huán)境對水平變位(由剪切力所致)需求，但垂直于幕墻平面的X軸方向的變位問題比較容易解決。據(jù)申請人所知目前施工工地上所使用的鉸尚不能適應(yīng)對屋面結(jié)構(gòu)體系在X、Y、Z三維方向上的自由位移和運動的變化。因此，對該項產(chǎn)品進行技術(shù)創(chuàng)新是非常必要的和適時的。同時，申請人在調(diào)研考察中還發(fā)現(xiàn)尚無此類產(chǎn)品被公開使用和為公眾所知，文獻檢索表明亦無相似的技術(shù)方案為社會公知和向國家知識產(chǎn)權(quán)局提出申請和被公布。

發(fā)明內(nèi)容
本申請方案所要解決的技術(shù)問題是該三維可變鉸可最大限度地滿足屋面結(jié)構(gòu)體系在X、Y、Z三維方向上的自由變位和運動，而不影響幕墻的正常使用。根據(jù)“JGJ102-96玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范”，鋼結(jié)構(gòu)在風(fēng)力和小震影響下，其層間位移限值為層高的二百分之一。工程中實際數(shù)值為ΔX＝50(垂直幕墻平面)，ΔY＝104(平行于幕墻平面)，ΔZ＝110(垂直上下移動)。鑒此，本產(chǎn)品的技術(shù)指標是在X軸向ΔX＝70mm；在Y軸向ΔYmin＝125mm；ΔZ＝150mm。實踐證明，這些技術(shù)指標是能滿足工程需要的。
本實用新型為達到上述技術(shù)指標，采用了以下的技術(shù)方案在兩個底板(1)上，分別安裝有支耳(2)、支耳鉸連有“U”形萬向節(jié)(6)，萬向節(jié)的另一端通過鋼銷(8)與兩根連桿(9)相連，兩根連桿通過花籃螺絲(10)套接在一起；萬向節(jié)位于轉(zhuǎn)軸的中心，在萬向節(jié)的兩側(cè)分別裝有彈簧(11)，它們被環(huán)繞在轉(zhuǎn)軸(3)上；轉(zhuǎn)軸又經(jīng)墊圈(4)和螺母(5)被緊固在支耳上；兩個底板(1)分別與相應(yīng)的建筑物平面固定連接。
花籃螺絲(10)內(nèi)管壁制有正、反螺紋，它們分別與連桿(9)的外壁制有的正、反螺紋相嚙合；連桿的軸線與花籃螺絲(10)的軸線相重合。
穿過萬向節(jié)的轉(zhuǎn)軸(3)上包絡(luò)有銅環(huán)襯套(7)。
在萬向節(jié)(6)上方，位于轉(zhuǎn)軸(3)的中心橫截面上，開有注油孔(12)。
在連桿(9)的兩端與萬向節(jié)相觸的部分的頂角為圓孤面長方扁形。
被環(huán)繞在轉(zhuǎn)軸上的彈簧(11)由兩個部分組成，它們分布在萬向節(jié)(6)的兩外側(cè)，支耳(2)的內(nèi)側(cè)，彈簧的中軸線與轉(zhuǎn)軸的中軸線相重合。
申請人認為與背景技術(shù)相比較，本實用新型具有以下的有益效果(1)按照本方案所設(shè)計的三維可變鉸，經(jīng)實踐證明它的技術(shù)指標是易實現(xiàn)的，且高于規(guī)范標準。即在X、Y、Z三軸向分別為ΔX＝70、ΔY＝125～150；ΔZ＝150。該指標能較好地滿足幕墻的正常使用。
(2)產(chǎn)品安全可靠。
(3)結(jié)構(gòu)簡單。
(4)安裝調(diào)試簡單方便。


圖1 三維可變鉸主視圖圖2 圖1的俯視圖圖3 連桿主視圖圖4 彈簧配置及其靜態(tài)、動態(tài)變化結(jié)構(gòu)示意圖圖5 幕墻平面與三維座標系關(guān)系圖圖中各標號的定義如下1——底板為平面形，上底板的頂面A-A與屋架上弦結(jié)構(gòu)面相連接；下底板的底面B-B與幕墻立柱(或鋼桁架)的頂面相連接。2——支耳為鋼質(zhì)材料構(gòu)成的“鐘形”體，中心有穿孔，供轉(zhuǎn)軸穿入用，“鐘形”體被緊固在底板上。3——轉(zhuǎn)軸呈圓柱形，由45號鋼制成，它穿過支耳的中心孔和萬向節(jié)的連接孔，將它們鉸連起來。4——墊圈，5——螺母均由45號鋼制成，它們相配合，通過轉(zhuǎn)軸將萬向節(jié)支撐在支耳上。6——萬向節(jié)呈“U”形，在U形的上部和底部分別開有柱形孔，并通過它們分別與轉(zhuǎn)軸相連，由45號鋼制成。7——銅環(huán)襯套，呈圓管形，包絡(luò)在穿過萬向節(jié)的轉(zhuǎn)軸上，由銅質(zhì)材料構(gòu)成，它可減少磨擦阻力，提高滑動效力。8——鋼銷，穿過U形萬向節(jié)上部的柱形孔與墊圈、螺母相配合，使之與連桿相連，由45號鋼構(gòu)成。9——連桿為圓桿形，兩個連桿分別通過鋼銷與相應(yīng)的萬向節(jié)相連，在它們的外壁分別制有正向和反向螺紋，它們與花籃螺絲的內(nèi)螺紋相配合，由45號鋼構(gòu)成，連桿的截面呈“固定板手形”圓孔的左方(以圖3為參考方向)上下兩端通過小半徑和圓弧面將兩垂直平面連接起來，亦稱“小導(dǎo)角”，對鉸的移動予以限位。10——花籃螺絲，呈圓管狀，兩頭小，中部大，以兩端為起點，制有正、反螺紋，它們與兩支連桿的外螺紋相嚙合，兩端還配有具有正、反向的內(nèi)螺紋的螺母，構(gòu)成一個完整的三維可變的連桿機構(gòu)。11——彈簧，呈圓環(huán)形繞制，內(nèi)徑φ＝33，在兩轉(zhuǎn)軸中分別設(shè)有兩組共四個彈簧，上下兩組彈簧的長短可相等，也可不相等，它們分別繞制在轉(zhuǎn)軸上。12——注油孔，圓孔槽形，開設(shè)在萬向節(jié)的上方，位于轉(zhuǎn)軸的中心橫截面上，兩個萬向節(jié)中各開設(shè)一個注油孔，并配有注油嘴，其功能也是減少磨擦力，提高潤滑程度。在圖4中，(A)表示靜止狀態(tài)；(B)表示中間運動狀態(tài)；(C)表示最終運動狀態(tài)。在圖4、圖5中X、Y、Z為三維座標系。α——三維可變鉸的連桿機構(gòu)與X軸的夾角。h——三維可變鉸上、下兩底板的高程差。M——幕墻平面。L——靜態(tài)時兩萬向節(jié)上部柱形孔的直線距離。S——圓環(huán)形繞制彈簧的長度，ΔY1、ΔY2——彈簧受外力作用下，沿Y軸方向的變量。S的設(shè)計長度為60～80毫米，ΔY1＜60毫米，設(shè)定ΔY2＝1/2S。所以，Y軸最大變量為ΔYmax＝ΔY1+S。
根據(jù)實際需要，可調(diào)整連桿的長短(以便于安裝)，本設(shè)計可調(diào)整范圍為0～140。調(diào)整到位后，擰緊螺母即成。在平常一般情況下，由于萬向節(jié)兩側(cè)為彈性系數(shù)、長度相同的彈簧，故彈力一樣，所以它能將萬向節(jié)定位于上、下兩支耳的中間，使三維可變鉸保持正常工作狀態(tài)。若在風(fēng)力和震力作用下，屋面結(jié)構(gòu)則帶動上底板的轉(zhuǎn)軸對萬向節(jié)和下底板作相對運動，它來回震動的幅度(行程)在允許的變位設(shè)計值范圍以內(nèi)，故對幕墻的主體結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生破壞，當震力停止后，在彈簧力的作用下，又可將萬向節(jié)推向上、下支耳的中點處，這時，很有可能出現(xiàn)上方的萬向節(jié)中心線與下方萬向節(jié)的中心線不重合，即連桿與萬向節(jié)之間形成一定的夾角，由于這個角度很小，在X軸向的最大變位值不超過10mm，故不會影響幕墻的正常使用。
本設(shè)計的上、下兩轉(zhuǎn)軸中心線不在同一標高，它們之間有一段高低差，主要用來減緩垂直于幕墻平面方向的風(fēng)力和地震力對幕墻主體結(jié)構(gòu)造成的破壞。
具體實施方式
根據(jù)以上所給出的方案制作即為實施本實用新型的一種優(yōu)選方式。用戶可根據(jù)不同的工程項目和所允許的變位參數(shù)進行設(shè)計，以滿足不同的工程需要，但其形狀和構(gòu)造是相同的。
權(quán)利要求1.一種三維可變鉸，它包括萬向節(jié)(6)、連桿(9)、花籃螺絲(10)、彈簧(11)，其特征是在兩個底板(1)上，分別安裝有支耳(2)、支耳鉸連有“U”形萬向節(jié)(6)，萬向節(jié)的另一端通過鋼銷(8)與兩根連桿(9)相連，兩根連桿通過花籃螺絲(10)套接在一起；萬向節(jié)位于轉(zhuǎn)軸的中心，在萬向節(jié)的兩側(cè)分別裝有彈簧(11)，它們被環(huán)繞在轉(zhuǎn)軸(3)上；轉(zhuǎn)軸又經(jīng)墊圈(4)和螺母(5)被緊固在支耳上；兩個底板(1)分別與相應(yīng)的建筑物平面固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維可變鉸，其特征是花籃螺絲(10)內(nèi)管壁制有正、反螺紋，它們分別與連桿(9)的外壁制有的正、反螺紋相嚙合；連桿的軸線與花籃螺絲(10)的軸線相重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維可變鉸，其特征是穿過萬向節(jié)的轉(zhuǎn)軸(3)上包絡(luò)有銅環(huán)襯套(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維可變鉸，其特征是在萬向節(jié)(6)上方，位于轉(zhuǎn)軸(3)的中心橫截面上，開有注油孔(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維可變鉸，其特征是在連桿(9)的兩端與萬向節(jié)相觸的部分的頂角為圓孤面長方扁形體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維可變鉸，其特征是被環(huán)繞在轉(zhuǎn)軸上的彈簧(11)由兩個部分組成，它們分布在萬向節(jié)(6)的兩外側(cè)，支耳(2)的內(nèi)側(cè)，彈簧的中軸線與轉(zhuǎn)軸的中軸線相重合。
專利摘要三維可變鉸屬于建筑物之間的專用連接件的設(shè)計制造技術(shù)范疇，特別涉及建筑幕墻與屋面結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)領(lǐng)域。它要解決的技術(shù)問題是該三維可變鉸可以最大限度地滿足屋面結(jié)構(gòu)體系在X、Y、Z三維方向上的自由變位和運動，而不影響幕墻的正常使用；并根據(jù)技術(shù)規(guī)范，設(shè)計出相應(yīng)的指標。其技術(shù)方案是在兩個底板上，分別安裝有支耳，支耳鉸連有U形萬向節(jié)，萬向節(jié)的另一端通過鋼銷與兩根連桿相連，兩根連桿通過花籃螺絲套接在一起；萬向節(jié)位于轉(zhuǎn)軸的中心，在萬向節(jié)的兩側(cè)分別裝有彈簧，它們被環(huán)繞在轉(zhuǎn)軸上；轉(zhuǎn)軸又經(jīng)墊圈和螺母被緊固在支耳上；兩個底板分別與相應(yīng)的建筑物平面固定連接。該可變鉸技術(shù)性能易實現(xiàn)，安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，可作為建筑物之間的專用連接件。
文檔編號E04B2/88GK2563210SQ0227845
公開日2003年7月30日 申請日期2002年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者駱益興 申請人:駱益興