專利名稱：有限長度范圍內的恒力張拉裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于建筑結構中的張拉裝置，特別是ー種在建筑結構發生一定長度范圍內的伸縮變化時，其張拉カ能保持得較為恒定的張拉裝置。
背景技術：
鋼結構橫梁是連接主體結構的兩側幕墻鋼結構體系。由于氣溫變化較大，連接橫梁其長度相應發生較大變化，當橫梁長度達到40米左右，最大變化值近30_。連接橫梁的截面積較大，氣溫較低吋，其拉カ太大，會造成主體結構損壞，而氣溫最高吋，伸長過多，幕墻鋼結構系統脫離主體結構。因此，有必要設計出ー種裝置，能夠有效地消除長度變化且能保持連接橫梁對兩側幕墻鋼結構達到設計要求的恒定拉力?！?br>
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的鋼結構之間存在熱膨脹的不足，提供ー種有限長度范圍內的恒カ張拉裝置，它能夠有效地消除橫梁(或索)的長度變化且能保持連接橫梁對兩側幕墻鋼結構達到設計要求的恒定拉力。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案有限長度范圍內的恒カ張拉裝置，所述的恒カ張拉裝置設于滑動聯接的第一固定端和第二固定端之間；所述的限位裝置包括設于第一固定端上的張拉機構、用于固定張拉機構一端的支座、設于支座上的搖臂，及聯接于搖臂與第二固定端之間的聯接桿；所述的搖臂設有與支座鉸鏈聯接的中心支承軸、與張拉機構的一端鉸鏈聯接的第二聯接軸和與聯接桿聯接的第一聯接軸；還包括用于固定張拉機構另一端的內支座；所述的內支座與張拉機構的另一端鉸鏈聯接。其進ー步技術方案為第一固定端與第二固定端的滑動聯接為水平方向；中心支承軸至第二聯接軸的連線與中心支承軸至第一聯接軸的中心連線成110° 120°。其進ー步技術方案為所述的第一固定端與第二固定端位于最短距離時，中心支承軸至第一聯接軸的中心連線與水平線為10°，中心支承軸至第二聯接軸的中心連線與豎直線為向張拉機構外側的10° 20° ;所述的第一固定端與第二固定端位于最長距離吋，中心支承軸至第一聯接軸的連線與水平線為30° 50°，中心支承軸至第二聯接軸的連線與豎直線為向張拉機構內側的10° 20°。其進ー步技術方案為所述的張拉機構包括與內支座鉸鏈聯接的彈簧固定座、與搖臂鉸鏈聯接的彈簧活動座，及套設于彈簧固定座上的彈簧。其進ー步技術方案為所述的彈簧固定座包括與內支座鉸鏈聯接的耳板和與耳板聯接的套筒件，套筒件外套設有彈簧，套筒件還設有用于穿入彈簧活動座的中心空腔，所述的彈簧活動座包括中心連桿和套設在中心連桿一端的套接件，所述的套接件與中心連桿之間設有調節螺母和鎖緊螺母；所述的中心連桿一端設有用于聯接調節螺母和鎖緊螺母的螺紋部，另一端與第二聯接軸鉸鏈聯接。其進ー步技術方案為所述的彈簧為碟形彈簧，數量為若干個。其進ー步技術方案為所述的聯接桿包括固定端聯接部、搖臂端聯接部，及用于聯接固定端聯接部與搖臂端聯接部的調節套筒。其進ー步技術方案為所述的支座為ニ個，包括左支座和右支座，所述的搖臂包括左搖臂、右搖臂，及所述的第二聯接軸、第一聯接軸；左搖臂設有與左支座鉸鏈聯接的左中心支承軸，右搖臂設有與右支座鉸鏈聯接的右中心支承軸；所述的第二聯接軸與張拉機構鉸鏈聯接，所述的第一聯接軸與聯接桿鉸鏈聯接。其進ー步技術方案為所述的第一固定端設有ニ個聯接支板，及穿過于ニ 個聯接支板之間的用干與張拉機構聯接的第三聯接軸；所述的第二固定端設有ニ個聯接座板，及穿過于ニ個聯接座板之間的用于與聯接桿聯接的第四聯接軸。其進ー步技術方案為所述的第一固定端為與主體鋼結構固定聯接的短梁，所述的第二固定端為與另一主體鋼結構固定聯接的橫梁；所述的短梁與橫梁活動式地套接在一起。本發明與現有技術相比的有益效果是本發明利用具有ニ個聯接點(即圖I中的
O1和O2，及結構圖中的第一聯接軸和第二聯接軸)與支承點(即圖I中的0，及結構圖中的中心支承軸)的夾角為110° 120°的搖臂結構，使第一聯接點(即第一聯接軸，產生最終張拉カ的作用點O1)的臂長與彈簧カ的變化呈現近似于線性的正比關系，從而使得產生最終張拉カ保持較為小范圍的變化，實現恒力張拉的目的。本發明結構簡單，易制作加工，成本低，值得大力推廣于建筑鋼結構中。下面結合附圖和具體實施例對本發明作進ー步描述。


圖I為本發明有限長度范圍內的恒カ張拉裝置具體實施例的ニ個聯接點的受カ示意圖；圖2為本發明有限長度范圍內的恒カ張拉裝置具體實施例的簡示圖；圖3為本發明有限長度范圍內的恒カ張拉裝置應用于鋼結構的橫梁上的具體實施例的結構圖(中心位置的剖視圖，包括短梁和橫梁在內)； 圖4為圖3所示實施例的立體圖；圖5為圖3所示實施例的聯接桿部分立體圖；圖6為圖3所示實施例的張拉機構部分立體圖；圖7為圖6的中心位置的剖視圖；圖8為圖3所示實施例的搖臂及支座部分立體圖；圖9為圖3所示實施例的右搖臂側面視圖；圖10為圖9的A-A剖視圖。附圖標記說明A 主體鋼結構 B 主體鋼結構10 恒カ張拉裝置 21 短梁22 橫梁221聯接座板
222第四聯接軸 30張拉機構31彈簧固定座311耳板312套筒件313中心空腔32彈簧活動座321中心連桿322套接件323調節螺母324鎖緊螺母33碟形彈簧40支座41左支座42右支座50搖臂 50A左搖臂50B右搖臂5IA左中心支承軸5IB右中心支承軸51中心支承軸52第一聯接軸53第二聯接軸60聯接桿61固定端聯接部62調節套筒63搖臂端聯接部70內支座71聯接支板72第三聯接軸3211螺紋部3221環形腔
具體實施例方式為了更充分理解本發明的技術內容，下面結合具體實施例對本發明的技術方案進一歩介紹和說明，但不局限于此。如圖I所示，為本發明有限長度范圍內的恒カ張拉裝置的受カ分析示意圖。其中，O是固定點銷軸(即中心支承軸);由O1.0、02組成的搖臂可繞O軸轉動，O1 (即第一聯接軸)、
O2((即第二聯接軸)點均有可轉動的的銷軸；Fi是所需的水平方向恒定的張拉力，F2是彈簧的推動カ，OO1是張拉力的臂長；002是彈簧推力的臂長；0X與OO1組成的夾角α為OO1臂的初始角，選值一般為10° 15° ° ;0Υ垂直于OX5O1是被張拉的橫梁(或索)在氣溫最高時被張拉到達的位置；0/是被張拉的橫梁(或索)在氣溫最低時張拉所處的位置；O1O1'在水平方向上的距離即是橫梁(或索)從氣溫最低到最高時長度的變化量(變化量稱為行程)最大行程的大小是橫梁受氣溫影響長度變化最大值。在整個過程中，是利用彈簧的推力保持張拉カF1基本恒定不變。本發明是利用OO1繞O點順時針旋轉到OO1'，即變化范圍為β角度時，其正弦值與角度變化近似正比關系的特性而設定的。由圖I知，F1到固定轉動軸Oカ臂是臂長OO1-OX所夾角的正弦值。當橫梁縮短時(α + β )的角度増大，F1力臂增大；同時OO2也跟著旋轉，進ー步壓縮彈簧，彈簧的弾力増大，抵消了 F1カ臂增大的變化，維持F1不變，反之亦然。從結構機理可知，當橫梁(或索)縮短吋，橫梁(或索)收縮カ是主動力，迫使彈簧壓縮，彈簧力増加；當橫梁伸長，彈簧的推力是主動力。消除橫梁伸長部分，彈簧カ減小。整個變化過程中滿足，張拉カF1XF1到O點的カ臂=彈簧推力F2XF2到O點的カ臂,F1力臂增大,F2彈簧彈カ増大，F1カ臂減小，F2彈簧彈カ減小，維持F1基本不變。如圖2所示，為ー個需要張拉カ50噸的具體實施例的尺寸大小和受カ情況。為保證張拉力F1偏差不大于5%，搖臂張拉臂OO1與OX初始角為10°，順時針旋轉變化變化最大量為35°，即α + β =45° ;張拉カF1設計為498ΚΝ (約50噸)橫梁所處環境，溫度從最低到溫度最高的情況下其長度變化值約為30mm (也稱最大行程)。由最大行程計算得出OO1=IlOmm ；F2的臂長OO2是根據彈簧的參數計算得出，，實例中碟形彈簧選D=250mmd=127mmt=14mm h0=5. 6mm當壓縮量f = 4. 2mm,彈簧カP=249KN,碟形彈簧片數24片,本例中選彈簧的最大壓縮量為4. 8mm,則彈簧的彈カP=284. 57KN。根據F1=AgSKNF2=ZSt 57KN ;則F2的
臂長

取整數002=143mm 其行程為2X143Xsinl7. 5° =86mm碟形彈簧處在機構中所需最小彈簧カ時的彈簧カ為69. 75KN,即F2=69. 75KN,則

碟形彈簧處在機構中所需最大行程時彈簧カ為282KN，即F2=282KN，則
當臂嘰轉動^』。時，碟形彈簧處在整個行程中間位置，彈簧彈カ為(69. 75+282) /2=175. 88KN 即 F2=175. 88KN,則

由上述計算可知=F1在整個行程中偏差不超過3ΚΝ，即偏差為6%。左右。于其它實施例中，可以依所需要的不同張拉力，和不同的變形位移量，來確定起始角度α和搖臂的搖動角度β，以及張拉臂和彈簧臂的長度。其中，可以選擇的角度范圍為第一固定端與第二固定端位于最短距離時，中心支承軸至第一聯接軸的中心連線與水平線(即圖I中的α角)為5° 10°，中心支承軸至第二聯接軸的中心連線與豎直線為向張拉機構外側的10° 20° (即圖I中OY線右側的β/2角);第一固定端與第二固定端位于最長距離時，中心支承軸至第一聯接軸的連線與水平線為30° 50° (即圖I中的α+β/2)，中心支承軸至第二聯接軸的連線與豎直線為向張拉機構內側的10° 20° (即圖I中OY線左側的β/2角)。力臂的長度則根據張拉カ的需要進行選擇。如圖3至圖10所示，為本發明有限長度范圍內的恒カ張拉裝置的具體結構說明。恒カ張拉裝置10設于滑動聯接的第一固定端和第二固定端之間，其中，第一固定端為與主體鋼結構A固定聯接的短梁21，第二固定端為與另一主體鋼結構B固定聯接的橫梁22 ;短梁21與橫梁22活動式地套接在一起。恒カ限位裝置10包括設于短梁21上的張拉機構30、用于固定張拉機構30 —端的支座40、設于支座40上的搖臂50，及聯接于搖臂50與橫梁22之間的聯接桿60 ;搖臂50設有與支座40鉸鏈聯接的中心支承軸51、與張拉機構30的一端鉸鏈聯接的第二聯接軸53和與聯接桿60聯接的第一聯接軸52 ;還包括用于固定張拉機構30另ー端的內支座70 ;內支座70與張拉機構30的另一端(即固定端)鉸鏈聯接。短梁21與橫梁22的滑動聯接為水平方向；中心支承軸至第二聯接軸的連線與中心支承軸至第一聯接軸的中心連線成117. 5° (即10° +90° +17.5° )。張拉機構30包括與內支座70鉸鏈聯接的彈簧固定座31、與搖臂50鉸鏈聯接的彈簧活動座32，及套設于彈簧固定座的外圓和彈簧活動座的內腔的彈簧。彈簧為碟形彈簧33，數量為24個。彈簧固定座31包括與內支座70鉸鏈聯接的耳板311 (本實施例中為ニ個)和與耳板311聯接的套筒件312，套筒件312外套設有碟形 彈簧33，套筒件312還設有用于穿入彈簧活動座32的中心空腔313，彈簧活動座32包括中心連桿321和套設在中心連桿321 —端的套接件322，套接件322與中心連桿321之間設有調節螺母323和鎖緊螺母324 ;中心連桿321 —端設有用于聯接調節螺母323和鎖緊螺母324的螺紋部3211，另一端與第二聯接軸53鉸鏈聯接。套接件322設有套入碟形彈簧33的環形腔3221 (對碟形彈簧進行定位)。聯接桿60包括固定端聯接部61、搖臂端聯接部63，及用于聯接固定端聯接部61與搖臂端聯接部63的調節套筒62。支座40為ニ個，包括左支座41和右支座42，搖臂50包括左搖臂50A、右搖臂50B，及用于聯接左搖臂50A和右搖臂50B的第二聯接軸53、第一聯接軸52 ;左搖臂50A設有與左支座41鉸鏈聯接的左中心支承軸51A，右搖臂50B設有與右支座42鉸鏈聯接的右中心支承軸51B ;第二聯接軸53與中心連桿321鉸鏈聯接，第一聯接軸52與聯接桿60的搖臂端聯接部62鉸鏈聯接。這種支座和搖臂的結構受カ均勻，結構簡單，加工容易，并且可以做成較大的尺寸結構，易于提供足夠的張拉力。短梁21內設有ニ個聯接支板71，及穿過于ニ個聯接支板71之間的用干與彈簧固定座31的ニ個耳板311聯接的第三聯接軸72，以此構成了內支座70。橫梁22設有ニ個聯接座板221，及穿過于ニ個聯接座板221之間的用于與聯接桿60的固定端聯接部61聯接的第四聯接軸222。綜上所述，本發明利用具有ニ個聯接點(即圖I中的O1和O2，及結構圖中的第一聯接軸和第二聯接軸)與支承點(即圖I中的0，及結構圖中的中心支承軸)的夾角為110° 120°的搖臂結構，使第一聯接點(即第一聯接軸，產生最終張拉カ的作用點O1)的臂長與彈簧カ的變化呈現近似于線性的正比關系，從而使得產生產生最終張拉カ保持較為小范圍的變化，實現恒力張拉的目的。本發明結構簡単，易制作加工，成本低，值得大力推廣于建筑鋼結構中。上述僅以實施例來進ー步說明本發明的技術內容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發明的實施方式僅限于此，任何依本發明所做的技術延伸或再創造，均受本發明的保護。本發明的保護范圍以權利要求書為準。
權利要求
1.有限長度范圍內的恒力張拉裝置，所述的恒力張拉裝置設于滑動聯接的第一固定端和第二固定端之間；其特征在于所述的限位裝置包括設于第一固定端上的張拉機構、用于固定張拉機構一端的支座、設于支座上的搖臂，及聯接于搖臂與第二固定端之間的聯接桿；所述的搖臂設有與支座鉸鏈聯接的中心支承軸、與張拉機構的一端鉸鏈聯接的第二聯接軸和與聯接桿聯接的第一聯接軸；還包括用于固定張拉機構另一端的內支座；所述的內支座與張拉機構的另一端鉸鏈聯接。
2.根據權利要求I所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的第一固定端與第二固定端的滑動聯接為水平方向；中心支承軸至第二聯接軸的連線與中心支承軸至第一聯接軸的中心連線成110° 120°。
3.根據權利要求2所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的第一固定端與第二固定端位于最短距離時，中心支承軸至第一聯接軸的中心連線與水平線為10°，中心支承軸至第二聯接軸的中心連線與豎直線為向張拉機構外側的10° 20° ;所述的第一固定端與第二固定端位于最長距離時，中心支承軸至第一聯接軸的連線與水平 線為30° 50°，中心支承軸至第二聯接軸的連線與豎直線為向張拉機構內側的10° 20。。
4.根據權利要求I所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的張拉機構包括與內支座鉸鏈聯接的彈簧固定座、與搖臂鉸鏈聯接的彈簧活動座，及套設于彈簧固定座上的彈黃。
5.根據權利要求4所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的彈簧固定座包括與內支座鉸鏈聯接的耳板和與耳板聯接的套筒件，套筒件外套設有彈簧，套筒件還設有用于穿入彈簧活動座的中心空腔，所述的彈簧活動座包括中心連桿和套設在中心連桿一端的套接件，所述的套接件與中心連桿之間設有調節螺母和鎖緊螺母；所述的中心連桿一端設有用于聯接調節螺母和鎖緊螺母的螺紋部，另一端與第二聯接軸鉸鏈聯接。
6.根據權利要求4所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的彈簧為碟形彈簧，數量為若干個。
7.根據權利要求I所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的聯接桿包括固定端聯接部、搖臂端聯接部，及用于聯接固定端聯接部與搖臂端聯接部的調節套筒。
8.根據權利要求I所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的支座為二個，包括左支座和右支座，所述的搖臂包括左搖臂、右搖臂，及所述的第二聯接軸、第一聯接軸；左搖臂設有與左支座鉸鏈聯接的左中心支承軸，右搖臂設有與右支座鉸鏈聯接的右中心支承軸；所述的第二聯接軸與張拉機構鉸鏈聯接，所述的第一聯接軸與聯接桿鉸鏈聯接。
9.根據權利要求I所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的第一固定端設有二個聯接支板，及穿過于二個聯接支板之間的用于與張拉機構聯接的第三聯接軸；所述的第二固定端設有二個聯接座板，及穿過于二個聯接座板之間的用于與聯接桿聯接的第四聯接軸。
10.根據權利要求I所述的有限長度范圍內的恒力張拉裝置，其特征在于所述的第一固定端為與主體鋼結構固定聯接的短梁，所述的第二固定端為與另一主體鋼結構固定聯接的橫梁；所述的短梁與橫梁活動式地套接在一起。
全文摘要
本發明公開了一種有限長度范圍內的恒力張拉裝置，它設于滑動聯接的第一固定端和第二固定端之間；包括設于第一固定端上的張拉機構、用于固定張拉機構一端的支座、設于支座上的搖臂，及聯接于搖臂與第二固定端之間的聯接桿；搖臂設有與支座鉸鏈聯接的中心支承軸、與張拉機構的一端鉸鏈聯接的第二聯接軸和與聯接桿聯接的第一聯接軸；還包括用于固定張拉機構另一端的內支座；內支座與張拉機構的另一端鉸鏈聯接。本發明利用二個聯接點與支承點的夾角為110°～120°的搖臂結構，使第一聯接點的臂長與彈簧力的變化呈現近似于線性的正比關系，從而使得產生產生最終張拉力保持較為小范圍的變化，實現恒力張拉的目的。本發明結構簡單，易制作加工，成本低，值得大力推廣于建筑鋼結構中。
文檔編號E04B1/58GK102852232SQ201210356679
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者周春海, 王旭輝, 王飛勇 申請人:深圳市三鑫幕墻工程有限公司