專利名稱：空間框架連接節點裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及結構化空間框架，更為具體的是，涉及非殼體空間框架且涉及連接節 點裝置與用于這樣框架的其他結構元件。
背景技術：
空間框架是諸如管的結構構架構件的網，所述結構構架構件在多構件連接點(通 常稱為“節點”)處以下面的方式互連即整個結構的行為就像一個結構元件。通過對比，在 梁與柱的典型構架中，如在建筑中，結構元件通常獨立于彼此而起作用并具有完全單獨的 力作用路徑。
現有技術中可見到空間框架的兩種粗分類。它們是單層柵格與雙(多)層柵格 (DLG)0單層柵格是具有期望橫截面與尺寸的節點結構與結構構件的網(設置成三角形、長 方形或其他幾何方案)。單層柵格通過將柵格元件設置到曲面內而獲得它的結構強度。因 而，單層柵格最常用于限定圓頂、拱頂以及具有單一或復合曲率的其他結構。
正如名稱所暗示的，雙層柵格是節點位于兩個單獨表面內的空間框架，所述兩個 單獨表面通常是平的且彼此相互平行間隔；具有彎曲的平行間隔的表面的拱頂DLG也是公 知的。在雙層柵格(DLG)中，節點通過稱為弦的直的結構元件彼此互連在每個平面內；在每 一個表面內的所述弦被配置成通常為方形的重復幾何圖案，但是也可通過在每個表面內的 弦陣列而限定三角形與長方形。由在DLG的主平面內的弦所限定的方形(或其他幾何形狀) 一般在整個結構中都有相同的尺寸。通過在此被稱作柱以便同處于DLG主表面內的弦元件 相區別的其他直的結構元件而使DLG的兩個表面互連。例如，在DLG頂表面內的節點被設 置成，使它們所限定的方形區域的質心位于DLG的底表面內的節點之上，且柱從這些頂表 面節點中的每一個連接到其底表面節點。結果，在DLG的主表面之間延伸的DLG中的柱傾 斜于主表面。
空間架構常規地被用作靜態結構，即被安裝在固定支承件或地基上并且被其支撐 的結構。在全景平面圖(即從垂直于DLG主表面的線上有利位置處觀察)中是方形或長方形 的DLG結構可被支承在結構的端或例如結構的中部。然而，公知的是將空間架構用作在體 育場與露天運動場上的可移動蓋頂，在這樣的情況下，空間框架支承件被支承在沿水平軌 道可移動的輥或滾輪單元上；在這樣情況下所使用的空間架構根本上是靜態結構，這是因 為這樣的空間架構的運動不會顯著改變由于重力導致的框架載荷。
在單層柵格中構架構件到節點的連接通常是通過將相關構架構件在節點處彼此 相互螺栓連接、鉚接或焊接或者將相關構架構件在節點處螺栓連接、鉚接或焊接到其他節 點元件而限定的剛性連接。在柵格節點處構架構件這樣的剛性連接使所述連接能將在架構 構件上的力矩載荷傳遞到節點并傳遞到節點處的其他構件；力矩載荷是以導致構架構件相對于節點試圖旋轉或樞轉的方式而作用到構架構件上的載荷。另一方面，在現代雙層柵格 中，構架構件到節點的連接很少是力矩連接；它們是真正被銷連接的連接或是被模制成銷 連接的連接。在雙層柵格中，通過作用在構架構件內沿它們的長度(即構架構件的軸線方 向)的拉力或壓力來抵抗在整體柵格上傾向于使得構架構件產生相對于節點的旋轉運動的 載荷。在DLG中使用銷連接的原因在于裝配這樣的柵格的費用與困難性，其中所述柵格具 有在或到節點處的構架構件的力矩連接。
在節點處DLG構架構件的真正銷連接是用于限定與制作的簡單連接。這樣的連接 典型地通過如下方式被制成即，使得螺栓或銷穿過在構架構件內和在節點連接器裝置內 的對準孔，其中該構架構件同其他構架構件被銷連接到所述節點連接器裝置。在柱軸線與 在節點處的弦軸線(或在節點處的主弦軸線)不相交的情況下，稱節點具有偏心率。在DLG 節點處的偏心率導致節點具有力矩載荷或其他施加到其上的不期望的載荷。在DLG的節點 處存在力矩載荷會要求柵格的至少一些部件重于沒有力矩載荷存在的情況下的部件。可通 過在連接到節點的構架構件的不完全對準而導致在DLG節點處的載荷偏心率，并且可由在 節點處銷連接內的間隙而產生構架構件未對準。在DLG中銷連接處的間隙也可導致柵格構 架構件在節點之間具有偏離于設計長度的有效長度，因此與設計載荷大小相比會影響在構 架構件內的實際載荷的大小。解決在實際構架構件載荷與設計構架構件載荷之間差異的存 在性(或者潛在性)的方案是將構架構件制作得更重。
因此，顯然的是用于在DLG內建立構架構件到節點的連接的現存結構與技術具有 如下不足，即有害地影響了整體DLG以及在其中存在的構架構件的載荷承載能力。對于可 用減少偏心率或沒有偏心率以及在銷連接處最小化間隙效果的方式而制造的在DLG內節 點處的銷連接，其結構與程序是有要求的。有意義地滿足任何或者全部這些要求可導致DLG 更為有效地利用它們的構架構件并因此允許減輕構架構件的重量以及其它隨之而來的優 點與有利之處。影響特定DLG費用的首要因素主要是用于形成柵格部件的材料費用以及 其次是組裝這些部件的勞動力費用。材料費用是材料重量的函數。勞動力費用主要是組裝 DLG所需工時的函數。發明內容
本發明有利地滿足了以上所述的要求。它是通過提供結構化的裝置得以實現的， 并且是在下面將詳細描述的且與這些結構與程序的多個優點與有利之處的一同說明的程 序。下面概括出所要求保護的本發明的主要方面。
本發明提供一種節點連接器結構，所述節點連接器結構有用于限定雙層柵格類型 的空間框架中的節點處的多個構架構件的互連。該節點連接器結構包括限定具有軸線的通 路的圓筒形基底部分。通路的尺寸與形狀被構造成適于細長弦構架構件可滑動地基本軸向 地插入配合到其中，所述弦構件具有當將弦構件插入到通路中時可與通路軸線基本對準的 沿其長度的軸線。通路被構造成基本圍繞弦構架構件且當將弦構件插入到通路中時保持該 構架構件軸線與通路軸線對準。節點連接器基本沿基底部分長度以及基底部分外部承載多 個固定結構元件，所述多個固定結構元件限定至少兩對平行的、間隔的、對向的基本平坦表 面。每一對表面距它們之間的中心平面等距離地間隔；所述中心平面平行于且基本相交于 通路軸線。至少一對孔被限定在基底部分內；這些孔在橫貫通路軸線并與其正交的線上對準。至少再一對孔被限定成穿過限定每一對平行間隔對向表面的元件；這些孔在正交于該 對表面的直線上對準。
本發明也提供經由節點連接器在雙層柵格類型的空間框架中在構件的節點處的 構架構件的銷連接，其中所述節點連接器具有限定一對備用的平行的基本平坦的對向表面 的元件。構架構件在其端處在節點連接器對向表面之間具有它自身的基本平坦的且基本平 行的相對的外表面，所述外表面被間隔成在對向節點連接器表面之間具有構架構件端的小 間隙。銷接收通路沿與構架構件的平行外表面基本正交的直線穿過構架構件而形成。一對 孔穿過節點連接器元件在與由這些元件限定的對向表面對基本正交的直線上而被形成。當 在節點連接器的對向表面之間適當放置構架構件時，銷可穿過孔和通路而插入。在這種情 況下，當將銷插入到孔與通路中時，銷被限定成在孔與通路內基本具有過盈配合。
本發明還提供沿其長度具有基本恒定橫截面尺寸與形狀的管狀結構構件。該構件 在它的外表面內具有一對平行相反對準的平坦區域。除了在每一個外部平坦區域的選定部 分內，管狀構件具有預定的基本均勻的壁厚，在所述每一個外部平坦區域的所述選定部分 內壁厚是大于預定壁厚的選定量。一對對準的孔中的每一個分別穿過在每一個較大管壁厚 度的選定部分的管而限定。
并且，本發明提供用于電磁發射的曲面反射器的可移動支承電樞。電樞大體限定 為具有非平行主表面的雙層柵格空間框架。電樞包括多個平行主弦構架構件，其中每一個 平行主弦構架構件具有伸長的軸線并被放置在框架主表面內。每一個主弦構件平行于框架 的細長區域延伸。主弦構件包括實質上在框架主表面的底表面內的一對底主弦構件以及三 個上主弦構件。上主弦構件包括位于兩個外弦構件之間的中心弦構件。外弦構件位于也包 括中心弦構件的兩個平面中的各自平面內。平面與中心弦構件相交呈斜夾角，所述斜夾角 背對框架底表面凹入。節點連接器結構沿每一個構件在間隔開的位置處被連接到每一個主 弦構件。次弦構件在主弦構件上對應的節點之間被連接，其中所述主弦構件限定上述各自 平面以在每一個平面內限定主弦與次弦構件的長方形陣列。柱構架構件被互連在不同平面 中的節點之間。拉桿構架構件被連接在每一個長方形陣列中呈對角的相反節點之間。


在以下詳細說明中，參照在附圖中所描述的本發明的特定結構與過程實施例，更 為全面描述與記錄了本發明的前面所提及的以及其他的方面及其優點、特征以及有利之 處。在所述附圖中
圖1是不確定長度的雙層柵格(DLG)空間框架的透視圖，并且所述雙層柵格(DLG) 空間框架具有恒定的方形跨度間隔；
圖2是具有三角形桁架性質的簡單DLG空間框架的透視圖，其具有可變跨度間 隔;
圖3是用于圖2中所示的空間框架的節點連接器的透視圖4是圖3節點連接器的端局部正視圖，且其中具有連接于其上的在圖2中所示 的空間框架構造中的構架構件；
圖5是更為復雜的DLG空間框架的端正視圖，其中所述更為復雜的DLG空間框架 是用于曲面鏡的可移動支承電樞并且適用于太陽能發生設備中；
圖6是用在圖5中所示的DLG中的第一節點連接器構造的端視圖7是圖6的節點連接器的透視圖8是用在圖5中所示的DLG中的第二節點連接器構造的端視圖9是圖8的節點連接器的透視圖10是圖5中所示的DLG中用的第三節點連接器構造的端視圖11是剪切銷的正視圖，所述剪切銷在本發明的實踐方面可用于形成空間框架構架構件到節點連接器的連接；
圖12是可與圖11中剪切銷一同使用的夾持保持件的已知類型平面圖13是示出圖5的DLG構造中第一步的透視圖
圖14是在該相同構造過程中的第二步的透視圖
圖15是在該相同構造過程中的第三步的透視圖
圖16是在該相同構造過程中的第四步的透視圖
圖17是在該相同構造過程中的第五步的透視圖
圖18是在該相同構造過程中的第六步的透視圖
圖19是在該相同構造過程中的第七步的透視圖
圖20是在該相同構造過程中的第八步的透視圖
圖21是在該相同構造過程中的第九步的透視圖
圖22是在該相同構造過程中的第十步的透視圖，前面裝配的空間框架的基本部分從圖22中刪除以更加清晰地描述通過步驟十所添加的結構；23是示出在該相同構造過程中的第十一步的俯視圖；24是圖23中示出的結構的一部分的局部端正視圖；25是兩個樞轉(扭矩傳送)臂中的一個臂的透視圖，其中所述臂是圖5中鏡支承 26是用于本發明的實踐方面的另一剪切銷的正視圖；27是根據本發明的方面的DLG構架構件的剖面正視圖；28是使用與圖27中所示的構架構件上相同設計原理的另一 DLG構架構件的剖
圖
圖
圖電樞的部件
圖
圖
圖面正視圖29是根據本發明的另一節點連接器的剖視圖，其中，在所述節點連接器中，連接器的弦接收通路不完全閉合但是足以閉合，以便連接器與軸向插入其中的弦的配合保持住弦從而使其軸線與通路軸線對準且弦只能在通路內軸向移動；
圖30是圖29中示出的節點連接器的改型的再一個節點連接器的剖視圖，所述改型是由兩個相同部限定的節點連接器，其中所述兩個相同部優選是被固定于彼此且被固定到框架弦的擠壓件。
圖31是根據本發明的圖30中示出的節點連接器的改型的又一個節點連接器的剖視圖，其中，弦包括外部徑向肋，螺栓穿過該徑向肋將連接器部互相固定并將其固定到弦；
圖32是“自由形式”DLG空間框架的示意性俯視圖，所述“自由形式”DLG空間框架可利用根據本發明的節點連接器構建；以及
圖33是沿圖32的線33_33剖切的正視圖。
具體實施方式
圖1是被直線再劃分的DLG空間框架10的一部分的透視圖。框架10由構架構件組成，所述構架構件被設置成限定框架的頂層11與底層12并且在一個布置或裝置中將這些層互連成使框架層11與12處于相互平行間隔關系。層11與12也可被稱為柵格，因此圖1中所示的空間框架的類型名稱為雙層柵格(DLG)。
DLGlO的構架構件由弦組成，所述弦被互連成限定DLG的頂層與底層11與12，其中所述DLG具有端13與相對側14及15。沿DLG的長度延伸的弦可以是且優選是連續的(受限于可達到的長度)且為了表示，被稱為主弦。因此，DLGlO包括上主弦16與下主弦17。在 DLGlO的每一層中，上主弦和下主弦通過上橫向次弦18與下橫向次弦19來互連并間隔開， 每一個橫向次弦具有與在它們所互連的主弦之間的間隔相同(或基本相同)的長度。DLGlO 的主弦與次弦對準成平行于DLG的相應正交方向，即DLG的長度與寬度方向。在每一層中， 主弦與次弦在通常被稱為節點的連接點處被互連。因此，DLGIO具有上節點20與下節點21。 如同在DLG中通常的情況，在每一層中相鄰平行次弦之間的距離等于相鄰平行主弦之間的距離，并因此上節點20與下節點21被設置在由主弦與次弦界定的方形的對準行與列的角落處；每一頂層方形對應于DLG的跨度(bay);框架10的底層中的弦也限定了方形跨度。因此，同前面的相一致，DLGlO具有恒定的方形跨度間隔。
如果在DLG的相鄰平行次弦之間的間隔多于或少于一層中相鄰主弦之間的間隔， 那么DLG被描述為具有恒定的長方形跨度間隔。
DLG的弦16與18可被說成是在DLG的頂表面內(或限定DLG的頂表面);相似地， 弦17或19在DLG的底表面內(或限定DLG的底表面)。DLGlO的頂表面與底表面是平行的。通過被稱為柱的進一步的對角構架構件22 (每一個所述對角構架構件22在頂層節點20與底層節點21之間延伸)，使得DLGlO的頂層與底層彼此相互被間隔且相對彼此被支承。為了可將上下柵格被柱相對彼此剛性固定，上主弦與上次弦以如下方式相對于下主弦與下次弦偏離即下節點21被設置在由上柵格的弦所限定的方形開口的中心的垂直下方；上節點20被設置在由下柵格的弦所限定的開口的中心的垂直上方。因此，柱被放置在相對于框架10的頂表面與底表面傾斜的平面內。如圖1所示，在框架的邊界內，有四個柱 22被連接到每一個上節點20與每一個下節點21。結果，柱被設置在兩組平行平面內，其中一組平行于且相交于一個上主弦與一個下主弦，而一組平行于并相交于上次弦的一條線與下次弦的一條線。沿框架10的端與側，有兩個柱22被連接到每一個上節點20，且框架端表面與側表面(柱平面)在框架的頂表面與底表面之間向下且向內傾斜。
在圖1中所示的傳統框架10中，與在頂層11內相比，在底層12內具有更少的方形。正如圖1中描畫的框架10，框架在其頂層內是六個方形(跨度)寬而在其底層內是五個方形(跨度)寬，而構件的長度正如所描繪的是不確定的。這樣的DLG框架可通過表達式6xn/5x(η-l)而被描述，其中6xn表示頂柵格六個跨度寬乘以η個跨度長，而表達式 5χ(η-1)表示底柵格5個跨度寬乘以(η-l)個跨度長。
在這一點上框架10的說明是關于框架的幾何學方面的，關于包括框架的線性結構構架構件以及關于在理想框架內不同構架構件的線(軸線)彼此相交處的節點。該說明是實際框架與結構的如下說明的背景與基礎，其中所述實際框架與結構被運用于在這些框架內在節點處互連構架構件。如下說明包括節點連接器布置的說明，所述節點連接器布置使得DLG類型空間框架的設計與構造具有先進的特性與優點。
圖2是DLG類型空間框架25的透視圖，其中所述DLG類型空間框架25具有倒置 等邊三角形橫截面的桁架形式。通過使用上述的表達，框架25是1χ8/0χ0的DLG框架。框 架25具有兩個上主弦26以及一個下主弦27，所有這些主弦均沿構件的整個長度延伸。
圖3與4示出框架25的節點連接器28。因為框架25的橫截面構造或構型是等 邊三角形，所以簡單基本節點連接器構造可被用在框架中所有節點處。框架25的構架構件 優選為方形管，主弦優選具有比框架中存在的其他構架構件(次弦、柱以及扭力拉桿)的橫 截面更大的橫截面；其他構架構件優選具有相同橫截面尺寸。框架材料優選為可擠壓鋁合 金，且構架構件優選為擠壓鋁管。同樣，優選地由相同的鋁合金擠壓件來限定或形成節點連 接器28。
圖4示出兩個柱30到節點連接器28的銷連接，其中所述節點連接器28具有到 下弦27的銷連接；柱到在任一上主弦上的節點連接器的連接可具有如圖4中所示基本相 同的外形，只是除了上主弦實際上繞它們的縱軸而被轉動——可見圖4沿任一方向被旋轉 60°。
節點連接器28具有接收弦的基底槽部31，所述接收弦的基底槽部31具有平坦基 底32以及垂直于基底的兩個平行間隔的凸緣33。在凸緣33的對向表面之間的間隔稍大于 主弦的外寬度，且從基底31的凸緣高度優選地等于主弦高度。節點連接器28也沿槽部外 部、在平行于連接器槽部長度的方向內承載多個固定結構元件(凸緣或肋)34，所述多個固 定結構元件(凸緣或肋)34限定兩對平行間隔相對且基本平坦的表面35和36。表面35與 表面36間隔了一定距離，該距離稍大于框架25的柱、次弦以及扭力拉桿所限定的擠壓件的 寬度。而且，表面35距平面37的相對側被平行間隔開且等距，其中當底弦27如圖4中所 示被容納并固定在節點連接器28的槽部31內時，所述平面37經過底弦27的結構中性軸 線。由于弦27被均勻壁厚的擠壓方形管所限定，因此弦的中性軸線的定位與管狀弦的橫截 面面積的質心相一致。相似地，表面36距平面38的相對側被平行隔開且等間距，其中當弦 27被容納并固定在節點連接器28內時所述平面38經過弦27的中性軸線。因此，不考慮柱 30的角度，當被銷連接到節點連接器時，相對于節點連接器的長度，在祐1架內的軸向力(拉 力或壓力)對準并穿過弦的中性軸線，其中當使用剪切銷時節點連接器被固定地(剛性地) 安裝到所述弦上。也就是說，由于凸緣34平行于節點連接器的長度方向并具有與節點連接 器的溝槽部所描述的幾何關系，因此不管相對于弦相關柱的角度，所組裝的節點連接均不 會偏心。
如同圖11與12中所示，節點連接器28優選地通過使用剪切銷40與夾持環41而 被雙重銷連接到弦27。將連接器雙重銷連接到弦27提供了在它們之間的剛性連接；在DLG 中節點連接器到與該節點連接器相接合的構架構件中至少一個構架構件的剛性連接是重 要的。為了使節點連接器28被雙重銷連接到弦27，連接器具有沿連接器長度方向在間隔位 置處穿過槽部凸緣33而形成的兩組剪切銷孔42。每一組孔中的兩個孔42被中心定位在 與節點連接器長度正交并穿過被固定在節點連接器中的弦27的中性軸線的直線上。相似 的剪切銷孔通過穿過弦27的壁、在與弦的長度垂直并優選地穿過弦的中軸線的直線上而 被形成。如果桁架10的長度超過可得到的或便利處理的弦26與27的長度，則節點連接器 28可被用于在對準的弦構件長度之間形成拼接。通過制成延伸長度的拼接節點連接器，且通過將兩個弦構件長度的相鄰端雙重地銷連接到節點連接器而實現拼接。
以同樣的方式，剪切銷孔43被形成為穿過用于被連接到已完成框架25內的所述 節點連接器的每一個其他構架構件的節點連接器凸緣34。在本例中，由于每一個其他構架 構件被簡單地(單一地)銷連接到節點連接器，所以待連接到連接器的每一個構架構件的一 個孔43被形成于每一個相關凸緣34中，且共同作用的凸緣中的兩個孔被中心定位在垂直 于凸緣表面35或36的直線上。相似地，兩個對準的剪切銷孔被形成為穿過每一個其他構 架構件的壁；它們被定位在垂直于構架構件長度并優選地穿過該構件的中軸線的直線上。
如圖2中所示，框架25的上主弦26與下弦27具有相同長度；比較在圖1中所示 的框架10中的主弦16與17的不同長度。通過彼此平行且垂直于主弦的次弦44，從而將上 主弦26設置成相對彼此平行間隔，并因此上主弦將節點連接器28 (如上所述)安裝在它們 的端并在沿它們的長度間隔的相對位置處。為了在框架10中為對角柱30提供連接點，節 點連接器28在下弦27的端之間的位置處被固定安裝到下弦27，其中所述端分別在沿對應 上次弦44之間距離的中間處。并且，為允許將框架支承配件45安裝到框架25的相對端， 端節點連接器28被固定安裝到下弦27的每一端。
對于在下弦27端之間而不是在下弦27端處設置的每一個節點連接器28，四個柱 30被銷連接到每一個連接器；所述柱中的兩個柱的端被貼合但可動地容納在連接器表面 35之間，從而使這兩個柱的相對的平坦外部表面基本與表面35配準，并且這些柱中的另兩 個柱的端被貼合但可動地容納在連接器表面36之間，從而使這另兩個柱的相對的平坦外 部表面基本與表面36配準。通過使用穿過柱端孔且穿過連接器的孔43的剪切銷40從而 使得柱30的各端被銷連接到與其配合的連接器28。通過將夾持保持件41連接到銷而使得 所有的剪切銷被保持就位；每一個保持件與它的銷在周邊凹部(凹槽)47內協同工作，其中 所述周邊凹部(凹槽)47被限定在鄰近銷的遠端的圓形銷柄內，所述銷的遠端相反于在銷的 另一端處的擴大頭48。兩個柱30在下弦27的每一端處從節點連接器被連接到在上主弦 26的相鄰端處的對應框架端連接器；見圖2。
此外，為使在使用中框架25剛性抵抗施加到其上的扭轉載荷或斷裂載荷，框架25 在框架的每一個跨度內包括扭力拉桿構架構件49 ;框架25的跨度是由上主弦26與兩個相 鄰上次弦44所界定的開口。每一個扭力拉桿被連接在跨度的呈對角相對角處的節點連接 器之間。扭力拉桿處于上次弦的平面內，并因此扭力拉桿端被簡單(單一)地銷連接在每一 個受影響的節點連接器的相同表面35或36之間，其中上次弦44的一端被相似地銷連接在 每一個受影響的節點連接器之間。在框架25的端跨度之間的部分中，扭力拉桿49沿它們 與框架長度方向相偏斜的方向內交替。
要注意在圖2中標注為28’與28”的節點連接器；它們在單一上次弦44的相反端 處。除了與上主弦26相關聯，連接器28’還關聯于兩個柱30、上次弦44以及兩個扭力拉桿 49。柱30可被容納在連接器28’的表面35之間且構架構件44 (一個)與49 (兩個)可被 容納在該連接器的表面36之間。通過對比，節點連接器28”關聯于上主弦、次弦44以及兩 個柱30。為了容許這些到它們的連接數目的差異，連接器28’的長度長于連接器28”的長 度，且超出的長度量足以在連接器28’的表面36之間容納三個構架構件端。通過用比制作 連接器28”所用的擠壓件區段長度更長長度的連接器擠壓件來制作連接器28’并通過穿過 形成表面35的凸緣鉆三組孔43而不是一組這樣的孔，可以容易地控制所述連接器長度的差異。
框架25的一個特征在于在每一個節點連接器28內形成的所有剪切銷孔具有與待 插入這些孔中的剪切銷的圓柱形柄直徑相同的設計直徑(以及優選實際直徑)，并且在框架 25的所有構架構件中形成的剪切銷孔也具有與將它們銷連接到連接器28所用的剪切銷的 柄直徑相同的設計(同樣優選實際)直徑。即，相對于它的柄所插入從而將相關構架構件連 接到相關節點連接器的節點連接器孔與構架構件孔而言，每一個剪切銷具有零間隙。這樣 的零間隙意味著，實際上，當被安裝在框架內時，每一個剪切銷在與其共同作用的每一個孔 中具有過盈配合。剪切銷在連接器孔與構架構件孔中的這種零間隙意味著框架25可被極 為精確構建并且在它的任何連接中沒有游隙或松動。正如以上提到的，在空間框架中構架 構件連接中缺少游隙或松動意味著每一個構架構件將經受并傳遞與設計載荷非常接近對 應的載荷，且所有的構架構件將有效分擔并正確傳遞在框架內的載荷與載荷力。會最小化 如下情況，即一些構架構件承載稍多于或少于它們被設計所承受的總載荷。因此，與如果框 架連接具有游隙或松動的情況相比，在構件25的設計中可使用較小的安全系數以及相應 地可使用更輕的構架構件，而不損害安全性或結構適合性。
檢查圖2將發現沿它的長度方向具有8個跨度，即在9個相間隔的上次弦44之間 的8個間距。檢查圖2將發現在框架的中間長度部分的4個跨度具有相同長度，且該長度 小于框架的其余4個跨度的相等長度。因此，框架25具有變化的跨度間隔；在框架25內的 跨度間隔可被限定為沿框架長度在次弦的相對側上的長方形區域的質心之間的距離。變化 的跨度間隔意味著，與沿給定主弦其他的節點連接器相比，一些節點連接器沿該給定主弦 彼此相互更為靠近。由于節點連接器28的性質已如上所述，所以沿該主弦的所有節點連接 器都可(優選地是)由相同橫向橫截面形狀制成，即，通過使用從單一擠壓件切割的不同件 而制成。帶有節點連接器28的可變跨度間隔是可能的，這是因為在所有節點連接器中，限 定表面35、36的連接器的元件被設置成平行于連接器與框架的主弦配合的部分的長度，其 中該主弦可(優選是)連續地延伸穿過連接器。通過根據需要改變柱30以及扭力拉桿49的 長度可容易地獲得在框架25中的可變跨度間隔。
優選地，框架25的節點連接器與構架構件由相同材料形成以使它們都具有相同 的熱膨脹系數，因此使框架內伴隨溫度變化產生最小應力并且使框架不會由于溫度變化而 偏轉或扭曲。用于形成框架25的節點連接器與構架構件的優選材料是鋁合金，且這些框架 元件優選地通過擠壓工藝制成。在框架內連接中所用的剪切銷可由鋁或不銹剛制成。
然而，框架25或根據本發明的其他框架的節點連接器與構架構件可由其他材料 制成，這也在本發明的范圍內。如果選擇鋼作為材料，則明顯的是節點連接器可被制造成不 連續部件，其中所述不連續部件優選地被焊接到一起以制造成整體工件。可使用諸如纖維 增強塑料(合成樹脂)的拉拔材料；在連接中，拉拔部件被看做等同于擠壓部件。擠壓與拉 拔部件可根據本發明在給定框架中被使用。節點連接器可由諸如鑄造或機械加工的其他制 造工藝制造。
關于框架25，要注意的是，由于框架的整體橫截面形狀是倒置等邊三角形，因此在 框架中的所有節點連接器可具有相同的橫截面形狀。如果框架橫截面形狀是等腰三角形， 則節點連接器會需要兩個不同橫截面形狀。相似地，如果框架形狀是具有不相等夾角的三 角形，則需要三種不同節點連接器橫截面。設計節點連接器28中所用的原則可被用于具有不同于三角形橫截面桁架的其他形狀的DLG類型空間框架的節點連接器設計中。方形截面 盒式桁架可通過節點連接器28的改形而被形成，其中在表面35與36之間的中心平面相 互呈90°而不是60°相交。此外，根據本發明所設計與構造的桁架可垂直設置以用作塔。 在本發明的實踐中容易地允許不同節點連接器橫截面，正如通過以下說明更為清楚地被制作。
圖5是根據本發明的另一空間框架50的端視圖。框架50是雙層柵格(DLG)框架， 該雙層柵格(DLG)框架具有由兩個底主弦51、52以及橫貫這些主弦延伸的底次弦53形成 的平坦底表面。框架50的上表面不是平的，而是具有背對框架底表面向上凹的淺V (傾斜 夾角)形輪廓；框架關于該夾角的等分面基本對稱。由在上中心主弦57的軸線處相交的兩 個平面54、55來形成上表面。兩個上外主弦58、59距中心弦57等距離且位于中心弦57相 對側且分別位于平面54與55內。通過等長的中心柱60將上中心主弦57居中定位在底主 弦51、52上方并平行于底主弦51、52。通過上次弦61以及通過比中心柱60更長的柱62， 使得每一個上外主弦58、59相對于上中心主弦以及相對于相鄰底主弦而被定位。框架50 的主弦優選地由圓管形成。次弦、柱、扭力拉桿與輔助構架構件(見以下描述)優選地由方形 管形成。管(圓管與方形管)優選地由鋁擠壓件形成，正如節點連接器的所有三種不同類型， 在所述節點連接器處，框架50的構架構件是互連的。
在太陽能發生設施中試圖利用框架50作為細長優選圓筒形曲面鏡64的可移動支 承電樞；鏡64相對于框架的位置在圖5中示出。為使框架能起作用，框架被設計且構造成 在它的每一個端處承載一個安裝與扭矩傳動臂65，并承載用于管的支承件66，其中可通過 由鏡反射的太陽輻射而循環加熱穿過所述管的液體。完成的鏡與鏡支承框架組件具有在臂 65中67處相重合的重心與旋轉中心。
根據桁架框架25和它的節點連接器28的前述說明，明顯的是框架50包括三種類 型的節點連接器，它們分別與底主弦51、52，與上中心主弦57以及與上外主弦58、59相配 合。這三種類型的節點連接器分別在圖6與7、在圖8與9以及在圖10中被示出。
底主弦節點連接器69具有圖6中示出的橫截面構造。不同于在框架25中的 節點連接器28，節點連接器69被構造成與主弦構架構件配合，其中所述主弦構架構件被 限定為圓管形式。節點連接器69具有拉桿圓筒形弦接合部分70 Ca brace circularly cylindrical chord engaging portion70),其中所述弦接合部分70限定了沿連接器長度 延伸的周邊閉合通路71。通路71的直徑稍大于框架50的底主弦的外直徑從而每一個連 接器能使弦管貼合地且可滑動地插入到并穿過節點連接器。在通路71的直徑上對準的至 少一對(優選兩對)孔72，被形成為穿過連接器的弦接合部分以使剪切銷(優選如上所述的 零間隙剪切銷)能被用于與在相關主弦管內的配合孔從而將連接器固定安裝到弦管。然而， 在另一方面，在框架50中的節點連接器69，連同上中心節點連接器74 (圖8與9)以及上 外弦節點連接器75 (圖10)，與節點連接器28基本相似，其中所述節點連接器28參考圖6 至10的內容，框架50的節點連接器的擴展說明對于本技術領域的技術人員了解它們而言 并不需要。
因此，主要注意，每一個主弦節點連接器69、74以及75沿其長度且在它的管狀弦 接合基底部分70外部承載多個固定結構元件77，其中所述多個固定結構元件77限定多對 平行間隔的相對的基本平坦表面78、79、80 (圖6參看連接器69)、81、82、83、84 (圖8參看連接器74)以及85、86與87 (圖10參看連接器75)。當框架50被組裝時，當這些構架構 件的端被插入在這些面向表面之間時，表面78至87中的相面對的表面就提供與次弦以及 框架50的其他構架構件的相對的面向平坦外表面相貼合且可移動的配準(見圖13-24)。對 準的一對孔89被形成為穿過在每一個具體節點連接器中適當位置處的元件(凸緣)77以使 零間隙剪切銷能穿過它們且穿過在相關構架構件端內形成的孔(該孔貫通于該相關構架構 件端)而被插入，如同以上關于框架25的描述。
圖6、8與10示出特定多個凸緣77可在它們的外端分叉以限定相面對表面對78 至87，其中，在每一對相面對表面中，表面平行于且等距離于相應中心平面，其中所述相應 中心平面包括節點連接器的弦接收通路71的軸線以及容納在該通路內的圓管主弦的中性 軸線。
也就是說，在圖6中所示的節點連接器中，限定了表面78與79的相鄰表面且限定 了表面79與80的相鄰表面的連接器元件77并未直接連接到管部分70的外部。相反它們在 肋端被承載，其中所述肋被直接連接到管部分70的外部。肋優選地被放置在與連接器通路 軸線相交的平面內。節點連接器的這個特征允許連接器到位于平面內的構架構件的連接， 其中所述平面具有在節點連接器處它們之間相對小角度的分離，而使得這些構架構件的中 性軸線能與位于該節點連接器的通路71中的構架構件(例如弦)的中軸線理想地相交。剪 切銷位置從節點連接器的管部分向外的運動并不是不利的。
從圖13至24理解完成的框架50的結構將更為清晰，其中圖13至24描述了以圓 形與方形管狀構架構件以及它的節點連接器69、74以及75來組裝框架的連續步驟。在圖 13中示出這些步驟中的第一步。節點連接器69優選地繞限定底主弦52的管狀圓構件而被 接合，并且在該弦的端與中心處被固定于該弦。框架50的每一個預制節點連接器均可具有 編碼記號，所述編碼記號告知組裝框架的人員每一個節點連接器將被放置在框架內什么位 置處以及其相對于它的主弦構件的端的方向性。因而，如同圖14中所示，三個節點連接器 69相似地接合到底主弦51周圍并固定到底主弦51。
如圖15中所示，在框架組裝過程中的第三步可以是以適當順序將五個節點連接 器74安裝在上中心主弦57上并且將它們銷連接到該弦上。在該過程中，板90被安裝到弦 上且與中心節點連接器關聯，其后將為該板連接支承件66。注意節點連接器74沿弦管57 不是均勻間隔的；再參看圖19，其中連接器間隔的原因就變得明確了。在框架組裝過程中 第四與第五步驟可以是將節點連接器75放置到每一個外中心主弦管58與59上且將這些 連接器銷連接到這些管上；參看圖16與17。
圖18示出在框架組裝過程中的第六步，即，通過底次弦53、扭力拉桿構件92以及 框架的附加元件、使用零間隙剪切銷進行所有到節點連接器的連接，從而互連底主弦管51 與52。主弦51、52以及次弦53在框架50的底層(表面)限定了兩個長方形跨度。這些主 弦在長度上短于上主弦57至59。通過在每一個底主弦管的每一端上連接附加的優選方形 構架構件93來實現對主弦長度不同的補償。在底層組件的每一端處，橫向相鄰的構件93 的另一端被雙重銷連接或螺栓連接(剛性連接)到聯接配件94，其中框架扭臂65其后將被 固定到所述配件94。
上中心主弦子組件(圖15)可相對于底主弦組件(圖18)被連接就位，如同圖19中 示出的作為在組裝過程中的第七步。中心柱60被銷連接在底主弦上的節點連接器69與在中心弦上的端節點連接器74之間，以及在底主弦上的節點連接器69與在上中心弦57中心 的相對側上的其他兩個連接器74之間。兩個另外的構架構件95被銷連接在上弦57的中 心節點連接器74和在底弦51、52上的相應中心節點連接器69之間。因此，通過例如螺栓 連接或鉚接，板90可被固定到構件95的端處，構件95被銷連接到中心節點連接器74上。 還可通過在板中心部與構架構件95之間的連接拉桿96將板90固定到其理想位置處，如圖 19中所示。該組裝步驟的完成導致扭臂連接配件94被基本定位在上中心主弦57的相對端 下方。
在框架50的組裝中的第八與第九步可以是，經由較長的柱62與節點連接器69與 75，將上外主弦59、58分別銷連接到底主弦52、51。參看圖20與21。
在框架50的組裝中的第十步可以是，將上外主弦58、59互連到上中心主弦57以 及將輔助構架構件連接到弦58與59。這樣的步驟在圖22中描述，其中該圖22示出了被銷 連接在中心弦節點連接器74與橫向相鄰外弦節點連接器75之間的上次弦構架構件61 ;為 了清楚說明，位于框架頂部下方的框架元件在圖22中未示出。扭力拉桿92被對角地設置 (在由構件57、58、59以及61限定的六個跨度中的每一個跨度中有一個)在弦構件之間，從 而在中心弦57的每一側上扭力拉桿以如下方式交替即它們相對于框架長度而偏斜。由于 被連接在主弦57、58與59之間，上次弦61沿它們的長度在所選位置處可承載倒置的U形 夾持件98，以便其后將縱向鏡安裝管99連接于其上(參看圖23與24)。夾持件98用作從 框架50的平坦上表面的升降器以符合使用中框架所支承的聚焦反射鏡的曲率。并且，方形 延伸管100 (類似于框架的舷外支架)可被剛性連接在每一個節點連接器75的表面87之 間。每一個管100可在它的非支承端處承載倒置的U形夾持件。因而，在對應于上次弦61 位置處在框架50的每一個橫向位置處，框架可包括六個夾持件98作為便于將鏡64連接到 框架的特征。
注意如圖21、22和23中所示，在上中心主弦57上、板90與框架左端之間的節點 連接器74。除了連續(優選地)穿過該節點連接器延伸的主弦57，還有十個另外的構架構 件(其中所述十個另外的構架構件具有被銷連接到該節點連接器的端)，即，具有與節點連 接器表面81與82配準的端表面的四個中心柱60，具有與連接器表面83配準的端表面的兩 個扭力拉桿92和一個上次弦61，以及具有與連接器表面84配準的端表面的兩個扭力拉桿 和一個上次弦61。到該節點連接器的多個構架構件連接說明了根據本發明的節點連接器的 多樣性的一種形式。
在框架50中存在鏡支承舷外支架100說明了本發明節點連接器的多樣性的另一 形式，即，節點連接器用作象這樣輔助但不是相關空間框架部的元件的連接器。
圖23與24示出多個鏡支承管99，它們設置在沿框架長度的平行線上，直接被連接 到框架50上或連接到被連接到框架上的倒置U形夾持件98上。鏡支承管99優選地是具 有包括長方形或方形的橫截面形狀且帶有上下外凸緣的鋁擠壓件。鏡支承管與本質上是凹 透鏡64的相反側曲率的曲線相符。
圖23是帶有被安裝到其上的鏡支承管的框架50的俯視圖。圖23很好地說明了 使用恒定橫截面與不定長度的擠壓或拉拔元件作為具體橫截面但不同長度的節點連接器 的來源的優點。例如，在圖23中，在每一個主弦58與59上承載四個節點連接器75 ;在每 一個這些弦上，節點連接器具有三個不同長度，其中所述三個不同長度原則上由連接到它們的其他構架構件的數目確定。
圖25中示出用于鏡支承框架50的扭臂65。在與它的上端緊密相鄰處，大孔口 102 被形成為穿過板從而與框架驅動軸(未示出)配合，其中所述框架驅動軸可穿過該孔口到達 用于可控地旋轉所述軸的合適機構。板提供了用于將框架50連接到這樣的驅動軸從而使 得框架隨軸運動的機構。板65也包括穿過它的較小的孔103，而所述較小的孔103在孔口 102下方且在板的上端附近，從而容納框架上中心主弦57的端。交叉件104可被連接到板 的下端并限定一對孔，其中板可經由所述一對孔被螺栓連接到例如框架50的連接配件94。
如上提到的，框架50的所有構架構件(主弦、次弦、柱、扭力拉桿以及其他部件)以 及節點連接器優選地是由相同類型的鋁制成。因此，所有這些框架部件相同地受溫度變化 的影響。并且，優選地使用上述的零間隙剪切銷技術來限定在框架50中所有銷連接。精確 制造用于現場組裝的框架50的部件，包括將擠壓件切割成所期望的長度以及沿這些擠壓 件長度方向上在精確位置處鉆孔(或其他孔形成操作)，其可通過使用精密夾具或固定裝置 以及利用恰當的工廠實踐(shop practice)而被容易實現。結果,框架50可被構造成具有 非常小的公差，而該非常小的公差產生了極為剛性的、相當輕質的以及對溫度不敏感的用 于鏡64的支承件，其中當框架繞它的安裝軸線轉動并經歷作用在框架上的重力的變化時， 所述鏡64基本上沒有偏移。
本領域的技術人員將意識到，具有諸如節點連接器69、74以及75的部分70的弦 保持管狀部分的節點連接器的橫截面形狀可被變成限定通道，其中所述通道符合具有標準 形狀(例如，槽形)或定制形狀的非圓形管狀構件或非管狀構件的形狀。這些技術人員還將 意識到，橫向弦、柱以及扭力拉桿可以是方形或其他偶數條邊的多邊形、帶有平面的橢圓形 或者具有平坦的且平行外部表面的卷筒形狀。
通過穿過在節點連接器以及構架構件中的相關孔軸向地驅動如上所述的零間隙 剪切銷就位或通過將它們轉動就位，如上所述的零間隙剪切銷(見圖11)可被安裝以實現所 期望的連接。如果相關的構架構件具有在構件的相對厚的壁部分中形成的銷接收孔，則零 間隙剪切銷可通過被軸向驅動且同時被輕微捶打在銷頭上而被安裝；銷柄優選地在其安裝 開始前被潤滑。然而，如果構架構件例如是驅動零間隙剪切銷穿過那些孔而就位的薄壁管， 則可在這些孔附近產生構架構件的凹痕(或其他不期望的永久扭曲)。在這樣的情況下，用 于將潤滑的零間隙剪切銷安裝進以將它轉動就位的優選程序是，通過使用與非圓形剪切銷 頭接合的扳手且施加軸向力到銷。在后者的情況下，剪切銷的無螺紋柄以如下方式自旋到 并穿過構架構件孔而不導致構架構件的凹痕或其他扭曲即當被連接到它的節點連接器時 會減少構件的力傳遞能力。
空間框架一旦組裝，則其連接很少被拆卸與移除。本發明提供拆卸與重新組裝具 有使用零間隙剪切銷互連的空間框架的能力。這樣拆卸空間框架的一個實施例是腳手架， 并且在這樣(以及其他)的空間框架中在圖26中示出的零間隙剪切銷110的形狀可被使用 以使優點突出。銷110在無螺紋的圓柄112的一端處具有非圓頭111，因而銷可被驅動或轉 動從而將它安裝進或移除出銷連接。不同于沿它的長度具有恒定的直徑(省去了周邊夾持 保持件凹槽)(正如圖11中示出的銷40)，銷110的柄112是非恒定直徑。柄112具有與它 的頭111相鄰的相對大直徑的相對短的部分113，以及沿它的長度到銷的漸縮遠端115的相 對較長的相對小直徑的部分114。周邊夾持保持件凹槽116被形成于柄的遠端附近的柄位置114內。優選地，凹槽壁與柄的圓柱形表面相交處被倒斜角，如在117處，以更容易地將銷 110插入或移出薄壁構架構件。明顯的是使用銷110要求在構架構件的端內的銷接收孔具 有不同直徑，其中一個孔具有等于銷的較大直徑的直徑并且另一個孔具有等于銷的較小直 徑的較小直徑。在銷柄112的較大與較小直徑之間的差異優選地是微小的(例如，在O. 015 英寸級別)從而銷的抗剪切性能在它的較小直徑部分中沒有顯著地減小，且從而對于被它 所連接的構架構件的銷的支承面積沒有特別減小。銷110的一個優點在于在被安裝的過程 中直到柄的大直徑部分遭遇較大直徑的接收孔時它的小直徑柄部分才可能遭遇小直徑的 接收孔。安裝銷以形成銷連接更為簡單與快捷。并且，在將銷從零間隙銷連接移除中，兩個 銷柄部分都基本同時從它們的接收孔處開始脫離，從而使得銷的移除更為簡單與快捷。再 一個優點是在構架構件中銷柄與銷接收孔經受的銷與孔的磨損會顯著地減小，其中隨著時 間流逝重復連接以及拆卸銷連接時該磨損會導致它們有效尺寸的變化。從而，可獲得零間 隙銷連接的如下優點，即腳手架與其他空間框架在更長時間內經受拆卸與重新組裝。
DLG類型的空間框架的總重量通常是重要的設計問題，尤其在框架在使用中要經 受靜態或動態的重大載荷的地方。使用薄壁構架構件是針對重力問題的解決方案。然而，在 構架構件可經受顯著的軸向載荷并且在使用銷連接作為構架構件互連的地方，使用薄壁構 架構件會有問題與麻煩。原因是由于它們的壁薄，薄壁管狀構架構件僅能提供的較小的構 件橫截面面積以便承載剪切銷且經由剪切銷將在構架構件中的軸向載荷傳遞到節點連接 器。這些小承載面積意味著當從構件傳遞到剪切銷時在構架構件中的軸向力被集中在這些 小面積內，并且在構件中的該應力在這些面積內是最高的。這些應力可達到足夠高的水平 從而使構架構件在它的銷接收孔處折皺、撕裂或者發生其他的非常不利的變形，從而擴大 了這些孔的有效直徑。擴大在空間框架的構架構件中的剪切銷接收孔直徑具有改變構件工 作長度的效果并且意味著構件不再能支承或傳遞在空間框架中施加到其上的載荷。這因此 導致當空間框架中的其他構架構件在那些孔處撕裂或折皺時那些其他構架構件經受增加 的載荷，而該增加的載荷可導致它們的銷接收孔變大。結果可能是空間框架的災難性故障。 圖27與28描述了在減輕重量的空間框架中使用薄壁管作為構架構件問題的解決方案。
圖27是非圓(橢圓)形薄壁結構管120 (優選擠壓件)的橫截面正視圖。在它的大 部分圓周上，管120具有相當小的壁厚A。管120具有垂直關系的對稱軸線X-X與Y-Y(或 X與Y軸線)。管沿Y軸線的尺寸小于它沿X軸線的尺寸。管橫截面形狀被設置成管具有相 對壁的平坦外表面部分121，所述表面部分121被居中定位在構件的Y軸線上且延伸穿過構 件的Y軸線并平行于X軸線，且在每一個這些表面部分121的寬度中構架構件的壁厚(優選 向內)增加到厚度t2。即，管從它的外表面到內表面的間隙跨過每一個表面部分121的寬度 由h增加到t2。結果，管120具有增加的承載面積以抵靠穿過銷接收孔122的剪切銷，其 中銷接收孔122穿過與Y軸線對準的管而形成。增加的承載面積意味著管可承載與傳遞到 剪切銷的在管內的軸向載荷的大小大于會導致具有均勻壁厚A的管在孔122處折皺或撕 裂的軸向載荷。
在管120中，增加的壁厚的區域121沿管全長延伸。明顯的是如果管由繞它圓周 的均勻壁厚所限定，則管關于管Y軸線的剖面模數(以及它的抗彎曲性)將大于管關于管X 軸線的剖面模數(以及它的抗彎曲性)。同樣明顯的是，由于管120的壁厚在管圓周部分內 增加，其中管的外表面是平坦的且平行于管X軸線，則管120具有關于X軸線的剖面模數，其中該剖面模數大于當相同外輪廓與尺寸的管沿其圓周具有均勻壁厚h時的X軸線剖面模數。因此，明顯的是，通過調節管區域121的寬度以及管壁厚h與t2之間的差異，管120 可被限定成具有與管關于Y軸線的剖面模數相等的關于X軸線的剖面模數，因此管結構性能中的彎曲性能基本與具有與管120的X軸線尺寸相等的直徑且具有均勻壁厚^的圓管相同。薄壁管120由于它在孔122處增加的壁厚而增強了承載與傳遞軸向載荷(拉伸或壓縮) 的能力。管120由于它提高了關于X軸線的剖面模數也具有提高的柱特征(當經受壓縮載荷時，顯著抗縱向彎曲性)。由于在最有效的管周邊的小區段中實現了對壁厚的調節，所以這些優點通過比一個均勻壁厚^而最小地增加了管的重量而實現。在管120外部內存在相面對對準的平坦區域使管120有效地用于本發明的節點連接器，這是由于該平坦管表面可在被銷連接到節點連接器處與節點連接器面對的平坦表面緊密對準。根據圖27中說明的原則改進，在具有銷連接的空間框架中能夠使用薄壁管意味著在這樣的框架中構架構件 (主弦、次弦、柱、扭力拉桿等)的重量可被減輕且不減少框架的承載能力。空間框架部件重量的減小實現了框架部件費用的減少。
圖28是另一種非圓形(長方形)薄壁結構管125的橫截面圖，該非圓形(長方形)薄壁結構管125在其較大尺寸(與沿Y軸線的高度相比，沿管X軸線的寬度)的中心區域126 內具有Wt1增加到t2的壁厚。增加的壁厚優選出現在管125內表面中。 剪切銷接收孔127 被形成為在它的增加的壁厚區域內穿過管壁，優選被居中定位在Y軸線上，鄰近管的每一端，從而管可被銷連接到在減輕重量的空間框架中根據本發明的節點連接器上。管125與管120相似，管125可被用于限定主弦、次弦、柱或其他框架部件。如果期望，則管125可被限定為具有關于它的X與Y軸線相等的剖面模數，或者根據需要管125可被限定為具有被調節的不等的剖面模數。
在圖6、8以及10中所示的節點連接器69、74以及75具有限定通路71的管狀基底部分70，該通路71完全包圍與其配合的圓管狀線。盡管期望節點連接器的橫截面形狀是這樣的，即在將弦可滑動插入到連接器弦接收通路中的時候，連接器與弦構件配合從而弦構件被保持在連接器中且其軸線基本與通路軸線對準，但是通過具有不完全周邊包圍弦構件的通路的適當設計的節點連接器而可實現目標。即，為了節點連接器能接收來自節點連接器內的移動旁路的弦構件，節點連接器的弦接收通路無須完全周邊地包圍弦構件。本發明的這方面在圖29、30與31中說明。
圖29是節點連接器130的橫截面圖，該節點連接器130與非圓形橫截面的管狀弦構件131配合。弦構件131在橫截面中主要是圓形的但具有橫向向外的凸出部132，其中所述橫向向外的凸出部132對向于其他圓形弦構件的圓周約呈90°。凸出部包括一對短的平行向外延伸的凸緣133，其中所述一對短的平行向外延伸的凸緣133連接到平坦連接板 (web)或橋134的相對端。弦構件的橫截面關于穿過弦管的圓形部分的軸線(曲率中心)對稱并在橋的長度中部處垂直于橋平面。優選擠壓的節點連接器130的橫截面形狀具有限定通路135的管狀性質的基底部分，其中通路135的大小與形狀被設置成當弦構件131末端朝前插入通路時，通路表面與凸緣133的外表面以及弦的圓形主要部分緊密配合從而以所需方式保持在連接器中的弦。因此，節點連接器具有間隔平行向外延伸的肋136，該肋136 與凸出部凸緣133的外表面配合，但在這些肋之間，通路具有從它沿它的長度的橫向開口以容納弦構件凸出部132。當節點連接器與弦構件互相接合時，肋136的端位于凸出部132的頂部平面內。
通過將剪切銷穿過相鄰且平行于弦構件的橋133底部的節點連接器130與弦構 件，節點連接器130可被剛性固定到弦構件。可替換地，如圖29中所示，可通過使螺栓138 穿過在節點連接器肋中的孔而接合到在弦構件凸緣131中的內螺紋孔中，可以實現節點連 接器到弦構件的連接。
節點連接器130與弦構件131可以是在圖1中所示種類的傳統平坦DLG空間框架 的上層中的部件，如在框架用于支承甲板或頂棚結構的空間框架的應用中。在該應用中，弦 構件由于沿其長度的它的向上凸出部132而具有增強的抗彎曲性并因此具有類似于梁的 特征。對于在這樣的應用中的使用，沿節點連接器的長度存在的向外延伸元件(凸緣)77可 限定多對面向間隔平行平坦表面140、141、142及143以用于容納框架的橫向弦和柱。在每 一對表面中，相面對的表面可與中心平面的相反側等距離，其中所述中心平面包括通路135 的軸線。表面140與141平行且其對應表面共面；所述表面對可容納空間框架的兩個共線 橫向弦的相鄰端并將所述表面對銷連接到空間框架的兩個共線橫向弦的所述相鄰端。表面 142與143彼此成角度向外且向下；限定這些表面對的元件可在它們之間容納以及銷連接 柱的端(每個表面對兩個)，其中所述柱的端被互連到在空間框架的其他(底)層中四個不同 節點。
圖30是節點連接器130與弦構件131的改型的節點連接器139的橫截面圖。以 上提到節點連接器130具有對稱平面，即如圖29中所描述的節點連接器130中垂直穿過通 路135的圓形部分曲率中心的平面。基于節點連接器130的節點連接器139的改型為兩者 均具有基本相同的橫截面形狀，但是連接器139由兩個相同部139A與139B限定，其中兩個 相同部139A與139B在連接器139的垂直對稱平面處被連接到一起。為使部139A與139B 能被螺栓連接在一起(例如通過螺栓140)，每一個部139A與139B具有外凸緣或肋141，從 所述外凸緣或肋141處元件77中的一個元件被承載,所述外凸緣或肋141具有在被裝配節 點連接器139的對稱平面上的匹配表面，且在外凸緣或肋141中形成有用于螺栓140的孔。 由于部139A與139B有相同的橫截面，因此它們可由共同的擠壓件制成。如果整體連接器 的全部橫截面面積與尺寸都較大，則例如兩件式節點連接器139是有利的；世界上的大型 擠壓機數量有限，且連接器139的兩件式特性意味著用在該結構中的擠壓件可在很多的較 小擠壓機上被制成。
圖31是相互配合的節點連接器145與管狀弦構件146的橫截面圖；連接器145是 連接器139的適度變形，且弦構件146是弦構件131的適度變形。弦構件131與146的橫 截面形狀的差異是弦構件146包括沿其長度的外部徑向肋148。肋被居中定位在弦構件對 稱平面上。連接器145的相同部145A與145B相對于連接器139的部139A與139B之間的 差異在于部145A與145B的肋149被限定為與弦構件肋148的相反面相匹配而不是相互匹 配。由于它的外部肋148的存在，弦構件146具有超越弦構件131的增強的梁特性。
以上已說明了節點連接器130的改型(圖29)(其中穿過長度的通路是圓形周邊閉 合通路)可被用于傳統方形框架(見圖1)的構造中，在該傳統方形框架中，縱向主弦是圓形 的而其他構架構件可以是方形、具有外平面的橢圓形或其他與前面說明一致的形狀。簡單 地通過制作圓形的且連續穿過框架節點中的至少一些構架節點(可能需要拼接)的上和下 橫向弦151與152以及通過制成方形的且其長度對應于沿縱向弦線在相鄰節點之間的距離的上和下縱向弦構件153與154，節點連接器130的這種改型可被用于限定“自由形式”或 圖32 (俯視圖)與33 (側視圖)中示出的橫向彎曲的DLG空間框架150。通過這樣的框架 的側視圖即圖33示出存在構造這樣的橫向彎曲DLG空間框架的能力，在所述框架中柱處于 延伸跨過框架寬度的對角平面內。被如此設置在框架中的這樣的節點連接器的柱接收表面 142與143的平面可平行于橫向弦線，其中所有橫向弦線是直線的并沿框架的長度彼此均 勻間隔。柱155連接在上節點156與下節點157之間。被連接到給定節點的柱可具有不等 的長度以容納相鄰橫向弦構件的橫向位移，其中需要所述相鄰橫向弦構件的橫向位移以產 生圖32中示出的框架的橫向彎曲平面形狀。
因此，明顯的是，根據本發明的節點連接器是可被用于多種不同結構的DLG空間 框架中的節點連接器，其中所述DLG空間框架包括具有縱向和橫向均勻的隔板間隔的框 架、具有縱向或橫向可變隔板間隔的空間框架以及其中如圖32中所示縱向或橫向弦構件 被相互橫向移位的空間框架，在所述根據本發明的節點連接器中其間連接有柱與不連續弦 構件的平行表面是平行于容納連續弦構件的通路長度的表面。
通過本發明與上面描述的方面與特征，可提供許多優點與有利之處。節點連接器 能使DLG空間框架的某些弦連續延伸穿過它們。節點連接器可被用于具有所期望的基本任 何橫截面形狀的空間框架構架構件；它們不被限于用于具有圓形或長方形橫截面的構件。 為了低成本與尺寸精度，節點連接器與構架構件可被擠壓成型。節點連接器與構架構件可 由具有均勻冶金特性的材料制造，從而除其他優點外，含有它們的空間框架受溫度變化產 生的對尺寸的影響很小。節點連接器使得不同數目、尺寸與橫截面形狀的構架構件在空間 構件內的指定節點處有效互連。節點連接器可被限定成能使在空間框架節點處的構架構件 很好地甚至理想地被定位與對準，從而在節點處構架構件軸線相對彼此有最小化的偏心或 沒有偏心。節點連接器能使在空間框架中便利地使用可變隔板間隔，使得整個框架能有效 地承載設計載荷。節點連接器可被限定成提供在位置與數量的各種范圍中的構架構件之間 的互連，因此使得能在更為復雜結構中利用DLG設計與結構原則，其中更為復雜結構包括 用于諸如在太陽能發生設備以及無線電與光學望遠鏡中的可動鏡或反射器支承電樞的電 磁輻射聚焦應用的非靜態(可動的)結構。具體使用的元件可以被容納在空間框架中，諸如 用于太陽能反射器的安裝件、扭矩構件以及其他支承件與附件。
本發明的零間隙剪切銷連接方面能容易且便宜地實現在空間框架中的精確連接， 而同樣能使其他框架部件正確實現指定載荷承載功能。這樣的連接可以實現拆卸并重新組 裝多次且同時保持期望的精確度與緊密度水平。剪切銷可被驅動或轉動入或出其他構件內 的安裝位置。并且，如同參考圖27與28所解釋的，本發明的方面能最小化構架構件重量以 具有提升的在銷連接中軸向載荷傳遞能力。本發明也使得關于X與Y方向不對稱的管狀結 構元件能具有相等(或其他所期望的特制的)關于這些軸的剖面模數，從而使得節省重量的 薄壁管能被用于空間框架中增加的有利之處。
對于相關技術領域中的技術人員，前面所述說明與本發明的其他方面應被閱讀作 為示意性解釋，而不作為本發明可被實施或使用以使優點突出的所有結構與程序形式的詳 盡例舉。所描述結構與程序的改型可被使用而沒有脫離本發明的合適范圍。
權利要求
1.用于在具有間隔的主表面的雙層柵格類型空間框架中互連多個構架構件的節點連接器，所述構架構件包括限定所述主表面的縱向與橫向弦構件以及將所述主表面彼此間隔的對角柱與可選扭力拉桿，所述節點連接器包括限定端開口的通路的細長本體，其中所述通路沿所述本體的長度延伸，所述通路被構造成且尺寸為能使一個縱向弦構件經由所述本體內的所述通路連續延伸穿過并超過所述本體并被周邊閉合成足以保持所述連接器和它的通路與在所述通路內的縱向弦構件軸向對準，所述節點連接器限定從所述本體橫向延伸的處于與所述通路的中心基本相交的平面內的多個肋，所述肋能使基本設置在各自平面內的柱與橫向弦構件能被連接到所述節點連接器，且其中與具體對角平面相關聯的至少一個所述肋具有沿所述本體的足夠長度以使一對柱能經由該肋被連接到所述本體。
2.根據權利要求1所述的節點連接器，還包括連接到各自肋的多個節點連接器元件， 其中所述節點連接器元件的每對相對的連接表面將一個所述弦構件連接到該節點連接器。
3.根據權利要求2所述的節點連接器，其中與至少每一個柱對角平面相關聯的連接表面被限定為布置在所述連接器本體上的、平行的、相對的、基本平坦表面，從而各自平面基本平行于表面對且基本在這些表面之間的中部。
4.根據權利要求2所述的節點連接器，其中至少兩個所述連接表面由所述節點連接器的外部元件限定，所述節點連接器的外部元件沿所述本體延伸并且被分支成至少兩個臂， 所述臂限定各自連接表面。
5.根據權利要求2、3與4中任何一項所述的節點連接器，其中所述節點連接器在垂直于所述通路的長度的平面內具有基本恒定的橫截面形狀。
6.根據權利要求5所述的節點連接器，其中所述通路的橫截面形狀是圓形。
7.根據權利要求2所述的節點連接器，其中所述節點連接器在主要部中由金屬擠壓件形成。
8.根據權利要求2所述的節點連接器，還包括一對孔和一個銷，所述孔穿過所述節點連接器元件限定通路，當將所述構架構件端適當地放置在所述連接器元件之間時所述銷可穿過所述孔與所述通路而插入，其中當將所述銷插入到所述孔與所述通路內時，所述銷被限定為在所述孔內與所述通路內基本具有過盈配合。
9.根據權利要求8所述的節點連接器，其中所述銷在其一端處圓形銷柄的一端處具有頭結構，所述柄在鄰近所述頭處具有較大的直徑部分并且在鄰近所述柄的另一端處具有較小直徑，以及在所述節點連接器元件中的所述孔具有對應于所述銷柄的所述較大與較小直徑的不同直徑。
10.根據權利要求8至9中任何一項所述的銷連接，其中所述銷無螺紋。
全文摘要
本發明公開用于在具有間隔的主表面的雙層柵格類型空間框架中互連多個構架構件的節點連接器，構架構件包括縱向與橫向弦構件以及對角柱與可選扭力拉桿，節點連接器包括限定通路的細長本體，其中通路沿本體長度延伸，通路被構造成且尺寸為能使一個縱向弦構件經由本體內的通路連續延伸穿過并超過本體并被周邊閉合成足以保持連接器和其通路與縱向弦構件軸向對準，節點連接器限定從本體橫向延伸的處于與通路的中心基本相交的平面內的多個肋，肋能使基本設置在各自平面內的柱與橫向弦構件能被連接到節點連接器，且其中與具體對角平面相關聯的至少一個肋具有沿本體的足夠長度以使一對柱能經由該肋被連接到本體。其解決現有技術問題，減少成本并降低裝配難度。
文檔編號E04B1/58GK102995757SQ20121054397
公開日2013年3月27日 申請日期2007年3月8日 優先權日2006年9月22日
發明者G·A·雷諾, D·R·哈克巴斯, G·N·克提斯 申請人:游絲空間框架公司