一种可大角度双向转动的铰接装置及其连接构造技术领域
本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种铰接装置及其连接构造。
背景技术
铰接装置广泛应用于建筑工程领域。其主要功能为：通过铰接装置连接，约束构件节点处的线位移，释放转角位移。目前建筑结构中常用的铰接装置主要有以下几种形式：
（一）节点板、销轴连接节点
参见图16、图17所示，由中节点板、侧节点板及销轴组成，中节点板、侧节点板分别连接结构构件，可实现节点板绕销轴单向转动功能，但节点板不能在其平面外转动。
（二）节点板、向心关节轴承、销轴连接节点
参见图18、图19所示，中节点板、侧节点板、向心关节轴承和销轴组成，该节点依靠向心关节轴承的空间转动能力，实现大角度的轴向转动以及另外两个方向的小角度转动功能。由于关节轴承轴向承载力仅为其径向承载力的30%左右，因此，此类型节点仅适应垂直节点板方向剪力较小且连接板平面外转角较小的空间铰接点。
（三）推力关节轴承连接节点
参见图20所示，由芯轴、盖板、底座和成对的推力关节轴承组成，芯轴连接上部构件，底座连接下部构件，该节点实现绕芯轴大角度的轴向转动以及另外两个方向的小角度转动功能，各方向均具有较高承载力，适应于轴向转动角度大、其他方向转动角度小的空间铰接点。
（四）抗震球铰支座节点
参见图21所示，《桥梁球型支座》（GB/T17955-2009）中给出了抗震球铰支座的形式，由上支座板、下支座板、不锈钢板、聚四氟乙烯板、中间球冠板和挡板等组成，上支座板与下支座板分别连接上、下部结构，该支座节点可实现各向微小转动，在大跨度结构的支座领域应用较多。
以上所述铰接装置在建筑结构中均有应用，基本可以实现构件的单向或空间铰连接。但是，以上铰接装置均不具备绕两个方向的大角度转动的功能。因此，亟需要设计一种可大角度双向转动的铰接装置。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种可大角度双向转动的铰接装置及其连接构造，其应用于建筑工程的铰接节点中，其结构合理，实现节点空间转动；其具有自润滑的特点，降低节点的转动扭矩，提高节点转动的顺畅性。
本发明的技术方案：
为解决上述技术问题，本发明提供一种可大角度双向转动的铰接装置，该铰接装置包括横向连接轴，纵向连接轴，轴套，垫片，横向节点板及纵向节点板。
所述纵向连接轴垂直支承于横向连接轴上，横向节点板上设置有横向节点板连接孔，纵向节点板上设置有纵向节点板连接孔；轴套套接在横向连接轴的两端部，垫片设置在横向节点板连接孔内；横向连接轴的两端分别支承在一对横向节点板上，纵向连接轴的两端分别支承在一对纵向节点板上。
所述横向连接轴的中部为梭形扁平段，梭形扁平段的中心位置设置有穿过纵向连接轴的横向轴孔；横向连接轴的两端为横向轴段，横向轴段为圆柱形。
所述横向节点板连接孔为盲孔，横向节点板连接孔的内径尺寸与轴套外径和/或垫片的直径尺寸配合设置。
所述纵向节点板连接孔为通孔或者盲孔，纵向节点板连接孔的内径尺寸与纵向连接轴的外径尺寸配合设置。
所述轴套的内径尺寸与横向轴段的直径尺寸配合设置。
所述轴套、垫片为工程塑料或者其他低摩擦系数材料，只要摩擦系数不大于0.3即可。
一种应用上述的可大角度双向转动的铰接装置的连接构造，包括主索连接板、连接在主索连接板上部的上部连接部件以及对应连接在主索连接板下部的可大角度双向转动的铰接装置；其中，上部连接部件包括上连接板、肋板、发射面固定板及靶标接口；上连接板通过立管与发射面固定板连接，立管上端部连接有靶标接口；上连接板与发射面固定板之间连接有肋板，肋板呈十字形对应焊接在立管的侧壁上；可大角度双向转动的铰接装置通过下连接板与主索连接板连接，其中横向节点板垂直连接在下连接板上。
所述的横向节点板和下连接板为分体结构焊接连接或者为整体加工的一体化结构。
所述的主索连接板上部中心位置设置有节点板上槽，其形状与上连接板相互配合。
主索连接板下部中心位置对应设置有节点板下槽，其形状与下连接板的相互配合。
所述的上连接板和下连接板对应嵌合在节点板上槽和节点板下槽中并通过连接螺栓连接；
上连接板和下连接板上对应开有穿过连接螺栓的通孔。
本发明有益效果：
本发明的一种可大角度双向转动的铰接装置，其横向节点板和横向连接轴之间可以大角度度自由旋转；纵向节点板与纵向连接轴之间以及纵向连接轴和横向连接轴之间均可以大角度360度自由旋转，通过横向节点板和纵向节点板连接不同的结构，可以实现结构之间空间铰接关系，可实现空间大角度转动，同时，其结构简单、安装施工方便。
本发明的连接构造中，一方面，由于横向节点板可以绕横向连接轴转动一定角度，因此，通过下连接板与横向节点板连接的主索连接板与横向连接轴之间也存在相互转动的连接关系，拨动主索连接板即可调节发射面固定板及靶标接口的位置姿态；另一方面，纵向节点板与纵向连接轴之间以及纵向连接轴和横向连接轴之间均可以自由旋转，通过纵向节点板连接的拉索或构件也可以相对自由旋转，调整与主索连接板的位置关系。在整个连接构造中，两个方向基本都可以实现大于180度的转动。
本发明可以广泛应用于建筑工程的空间铰接节点中，其结构合理，实现节点板空间上两个方向的大角度转动，连接更为灵活方便准确；其具有自润滑的特点，降低节点转动扭矩，提高节点转动的顺畅性。
附图说明
图1是本发明的可大角度双向转动的铰接装置结构分解图；
图2是本发明的可大角度双向转动的铰接装置使用状态图；
图3是本发明的可大角度双向转动的铰接装置的横向连接轴示意图；
图4是本发明的可大角度双向转动的铰接装置的横向节点板示意图；
图5是本发明的可大角度双向转动的铰接装置的纵向节点板示意图；
图6是图2的剖视图；
图7是本发明的连接构造的结构示意图；
图8是图7中主索连接板部分的俯视图；
图9是图7中主索连接板部分的仰视图；
图10是图7中主索连接板的结构示意图；
图11是图10的剖视图；
图12是图7中横向节点板和下连接板的结构示意图；
图13是图12中A-A剖视图；
图14是图12中B-B剖视图；
图15是图7中横向节点板、下连接板以及横向连接轴的结构示意图。
图16是现有技术中节点板和销轴的连接节点的结构示意图。
图17是图16的侧视结构示意图。
图18是现有技术中节点板、向心关节轴承和销轴的连接节点的结构示意图。
图19是图18的侧视结构示意图。
图20是现有技术中推力关节轴承连接节点的结构示意图。
图21是现有技术中抗震球铰支座节点的结构示意图。
其中：
1.横向连接轴，2.纵向连接轴，3.轴套，4.垫片，5.横向节点板，6.纵向节点板，7.横向轴孔，8.横向轴段，9.横向节点板连接孔，10.纵向节点板连接孔，11.下连接板，12.主索连接板，13.连接螺栓，14.肋板，15.反射面固定板，16.立管，17.靶标接口，18.上连接板，19.节点板上槽，20.节点板下槽，21.固定孔，22.中节点板，23.销轴，24.侧节点板，25.向心关节轴承，26.芯轴，27.盖板，28.底座，29.推力关节轴承，30.上支座板，31.下支座板，32.不锈钢板，33.聚四氟乙烯板，34.中间球冠板，35.挡板。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的一种可大角度双向转动的铰接装置进行详细说明：
图1所示一种可大角度双向转动的铰接装置，包括横向连接轴1，纵向连接轴2，轴套3，垫片4，横向节点板5及纵向节点板6。纵向连接轴2垂直支承在横向连接轴1上，轴套3套接在横向连接轴1的两端，垫片4设置在横向连接板的横向节点板连接孔9中；横向连接轴1的两端分别支承在一对横向节点板5上，纵向连接轴2的两端分别支承在一对纵向节点板6上。
图2是一种可大角度双向转动的铰接装置的使用状态图。横向节点板5和横向连接轴1之间可以自由旋转；纵向节点板6与纵向连接轴2之间以及纵向连接轴2和横向连接轴1之间均可以自由旋转，通过横向节点板5和纵向节点板6连接不同的结构，可以实现结构之间铰接关系。
图3是一种可大角度双向转动的铰接装置的横向连接轴示意图，横向连接轴1的中部为梭形扁平段，梭形扁平段的中心位置设置有穿过纵向连接轴2的横向轴孔7；横向连接轴1的两端为横向轴段8，横向轴段8为圆柱形。
图4是一种可大角度双向转动的铰接装置的横向节点板示意图，横向节点板5上设置有横向节点板连接孔9，横向节点板连接孔9为盲孔，横向节点板连接孔9的内径尺寸与轴套3的外径和垫片4的直径尺寸配合设置；轴套3的内径尺寸与横向轴段8的直径尺寸配合设置。
图5是一种可大角度双向转动的铰接装置的纵向节点板示意图，纵向节点板6上设置有纵向节点板连接孔10，纵向节点板连接孔10为通孔，纵向节点板连接孔10的内径尺寸与纵向连接轴2的直径尺寸配合设置。
图6是图2的剖视图，纵向连接轴2穿过横向连接轴1上的横向轴孔7；轴套3套接在横向连接轴1两端的横向轴段8上，轴套3的外圈与横向节点板连接孔9间隙配合，轴套3的内圈与横向连接轴1过盈配合；垫片4固定在横向节点板连接孔9的底部，垫片4与横向连接轴1的端部接触；轴套3、垫片4为摩擦系数低的工程塑料或者其他低摩擦系数材料，只要摩擦系数不大于0.3即可，有利于横向连接轴1的自润滑，降低节点转动扭矩，提高节点转动的顺畅性。
本实施例中，轴套3、垫片4采用聚四氟乙烯板制成，有利于横向连接轴的自润滑，降低节点转动扭矩，提高节点转动的顺畅性。
图7是应用上述的可大角度双向转动的铰接装置的连接构造，包括主索连接板12、连接在主索连接板12上部的上部连接部件以及对应连接在主索连接板12下部的可大角度双向转动的铰接装置。
上部连接部件包括上连接板18、肋板14、发射面固定板15及靶标接口17；上连接板18通过立管16与发射面固定板15连接，立管16端部焊接有靶标接口17；上连接板18与发射面固定板15之间焊接有肋板14。
可大角度双向转动的铰接装置通过下连接板11与主索连接板12连接，其中横向节点板5垂直连接在下连接板11上。
图8是连接构造中主索连接板部分的俯视图，肋板14呈十字形对应焊接在立管16的侧壁上；图9是连接构造中主索连接板部分的仰视图。
图10是主索连接板的结构示意图，图11是主索连接板的剖视图，其上部中央位置设置有节点板上槽19，其形状、尺寸与上连接板18相互配合；主索连接板12下部中央位置设置有节点板下槽20，其形状、尺寸与下连接板11的相互配合；此实施例中，节点板上槽19、节点板下槽20均为圆形的凹槽。
图12是连接构造中横向节点板和下连接板的结构示意图，一对横向节点板5垂直连接在下连接板11上，所述的横向节点板5和下连接板11为可以是分体结构通过焊接连接在一起或者为整体加工的一体化结构，其中下连接板11为圆形，圆形面上对称分布有固定孔21，用于下连接板11、主索连接板12与上连接板18的固定连接。本实施例中，所述的上连接板18和下部连接板11对应嵌合在节点板上槽19和节点板下槽20中并通过连接螺栓13连接。
图13是图12中的A-A剖视图，图14是图12中B-B剖视图；图15是横向节点板、下部连接板以及横向连接轴的结构示意图。轴套3固定在横向连接轴1两端的横向轴段8上，轴套3的外圈与横向节点板连接孔9间隙配合，轴套3的内圈与横向连接轴1过盈配合；垫片4固定在横向节点板连接孔9的底部，垫片4与横向连接轴1的端部接触。
一方面，由于横向节点板5可以绕横向连接轴1转动一定角度，因此，通过下连接板11与横向节点板5连接的主索连接板12与横向连接轴1之间也存在相互转动的连接关系，拨动主索连接板12即可调节发射面固定板15及靶标接口17的位置姿态。轴套3选用聚四氟乙烯材料制成，可有效降低转动扭矩，提高转动的顺畅性。
另一方面，纵向节点板6与纵向连接轴2之间以及纵向连接轴2和横向连接轴1之间均可以自由旋转，通过纵向节点板6连接的拉索或构件也可以相对自由旋转，调整与主索连接板12的位置关系。
本发明提供的一种可大角度双向转动的铰接装置应用于建筑工程的空间铰接节点中，其结构合理，实现节点板空间大角度转动；其具有自润滑的特点，降低节点转动扭矩，提高节点转动的顺畅性。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。