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一種單層三角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點的制作方法

文檔序號:8524093閱讀:618來源:國知局
一種單層三角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大跨空間結(jié)構(gòu),特別是涉及一種單層三角形空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點。
【背景技術(shù)】
[0002]單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以其受力合理、造型美觀、結(jié)構(gòu)通透等優(yōu)點而得到建筑師和結(jié)構(gòu)工程師的喜愛,被廣泛應(yīng)用。圖8所示為常用的一種單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)一一球殼的示意圖,其中6根桿件匯集于一點形成一個節(jié)點,3根桿件組成一個三角形網(wǎng)格。單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的兩個重要組成部分是桿件和節(jié)點,結(jié)構(gòu)能否正常受力,節(jié)點形式及其強度、剛度大小是關(guān)鍵因素,而節(jié)點的破壞往往導(dǎo)致與之相連的若干桿件的失效。范重在《空間結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計研宄進展與實踐》中,對目前常用的節(jié)點做了評估。目前,用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的節(jié)點主要有焊接空心球節(jié)點、螺栓球節(jié)點和相貫節(jié)點等。
[0003]焊接空心球節(jié)點和相貫節(jié)點整體性好,但由于需要大量焊接工作,且多為高空作業(yè),焊接質(zhì)量不能保證,且施工速度慢,近來,隨著勞動力成本的上漲,這種節(jié)點的代價越來越高;螺栓球節(jié)點屬于裝配式節(jié)點,節(jié)點和桿件一般在工廠成批生產(chǎn),現(xiàn)場拼裝無需焊接,裝拆方便。但在應(yīng)用中一般將其按鉸節(jié)點處理,不能應(yīng)用于單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明提出了一種既能應(yīng)用于單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)又不需現(xiàn)場焊接的新型三角形網(wǎng)格裝配式節(jié)點,該節(jié)點具有良好的剛度和承載力,裝配性能好,在單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中有良好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有裝配式節(jié)點的不足,本發(fā)明提出了一種單層三角形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點,具有較好的抗彎剛度和承載力,能較好的應(yīng)用于單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)且具有較好的裝配性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種單層三角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點,包括中心節(jié)點1,套筒4、桿件5以及高強螺栓6 ;所述中心節(jié)點I包括中心環(huán)2以及與所述中心環(huán)2連接的若干個連接臂3,在所述連接臂3上設(shè)有若干個螺栓孔;所述套筒4套設(shè)在所述連接臂3上,所述套筒4的長度大于所述連接臂3的長度;所述桿件5套設(shè)在所述套筒4上,在所述套筒4與所述桿件5的相應(yīng)位置上設(shè)有與所述連接臂3上的螺栓孔相對應(yīng)的螺栓孔;所述高強螺栓6穿過所述桿件5、套筒4和連接臂3的螺栓孔并將其連接起來。
[0007]所述連接臂3與所述中心環(huán)2呈一定角度連接。
[0008]所述連接臂3與所述中心環(huán)2之間連接的角度根據(jù)空間結(jié)構(gòu)的曲面上各個節(jié)點在其位置上的曲率確定。
[0009]所述桿件5為方鋼管或矩形鋼管。
[0010]包括蓋板8,所述蓋板8為兩塊,分別通過中心螺栓9固定于所述中心環(huán)(2)上下兩側(cè)。
[0011 ] 所述中心環(huán)2與所述連接臂3為空心結(jié)構(gòu);所述高強螺栓6為上下兩個螺栓,上螺栓將所述桿件5與所述套筒4的上翼緣與所述連接臂3的上部固定,下螺栓將所述桿件5與所述套筒4的下翼緣與所述連接臂3的下部固定。
[0012]所述連接臂3的外殼厚度根據(jù)剛度需要確定。
[0013]在每個所述連接臂3與所述中心環(huán)2相交部分開有上下兩個用于安裝所述高強螺栓的安裝孔7。
[0014]本發(fā)明提供了兩個實施例,實施例一適用于中小跨度的單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu),實施例二的適用于較大跨度的單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。實施例二的中心節(jié)點與實施例一的中心節(jié)點有所不同,主要體現(xiàn)在:實施例二的高強螺栓不通長,分上下兩個螺栓,分別擰緊;實施例二的中心節(jié)點的連接臂是空心的;實施例二的中心圓環(huán)上開有安裝孔。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
I)本發(fā)明屬于裝配式節(jié)點,結(jié)構(gòu)中的桿件均在工廠加工制作完成,預(yù)制程度高;現(xiàn)場安裝簡單,只需要按簡單的規(guī)則進行裝配,通過簡單的工具即可完成節(jié)點裝配,因此,施工現(xiàn)場具有施工速度快、施工質(zhì)量易于控制的特點。
[0016]2)在本發(fā)明中,使用了高強螺栓將桿件與套筒與中心節(jié)點連接起來,高強螺栓的強度等級、直徑、個數(shù)可根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況進行設(shè)計,能保證節(jié)點具有足夠的軸向承載力。
[0017]3)本發(fā)明中連接完成后的節(jié)點,桿件端部距中心環(huán)5mm,在承受軸向壓力時,如果螺栓發(fā)生破壞,桿件會直接和中心環(huán)接觸,節(jié)點仍然具有承載力,結(jié)構(gòu)不會發(fā)生破壞,該節(jié)點具有一定的安全冗余度。
[0018]4)在本發(fā)明中,增加了套筒作為桿件和中心節(jié)點之間的傳力構(gòu)件,既可減輕中心節(jié)點本身的重量,便于裝配;同時,在節(jié)點裝配完成后,套筒伸入桿件的長度要大于中心節(jié)點的連接臂伸入桿件的長度,增加了中心節(jié)點與桿件的接觸,也增加了傳遞彎矩的效果,即增加了節(jié)點的平面外剛度。即使螺栓失效后,套筒隨桿件一起與中心環(huán)接觸,仍能保證節(jié)點具有足夠的平面外剛度和承載力。
[0019]5)在本發(fā)明中,節(jié)點的平面外剛度由桿件和套筒及中心節(jié)點之間的擠壓保證,由于中心節(jié)點是實心的,因此能充分滿足“強節(jié)點,弱構(gòu)件”的節(jié)點設(shè)計原則。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明節(jié)點實施例一的節(jié)點構(gòu)造平面示意圖;
圖2為本發(fā)明節(jié)點實施例一的中心節(jié)點的構(gòu)造圖;
圖3為本發(fā)明節(jié)點實施例一的中心節(jié)點剖面圖;
圖4為本發(fā)明節(jié)點實施例一的套筒平、立、剖面圖;
圖5為本發(fā)明節(jié)點實施例一的安裝三維示意圖;
圖6為本發(fā)明節(jié)點實施例一組裝完成后示意圖;
圖7為本發(fā)明節(jié)點實施例一組裝完成后剖面圖;
圖8為一球殼不意圖;
圖9為本發(fā)明節(jié)點實施例二的節(jié)點安裝三維示意圖;
圖10為本發(fā)明節(jié)點實施例二的中心節(jié)點示意圖; 圖11為本發(fā)明節(jié)點實施例二組裝完成后剖面圖。
[0021]圖中:1、中心節(jié)點,2、中心環(huán),3、連接臂,4、套筒,5、桿件,6、高強螺栓,7、安裝孔,
8、蓋板,9、中心螺栓。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及工作過程原理作詳細說明。
[0023]實施例一
圖1到圖6為本發(fā)明實施例一的節(jié)點示意圖,本發(fā)明節(jié)點包括:
中心節(jié)點1、連接臂3、套筒4、桿件5、高強螺栓6。中心節(jié)點I由中心環(huán)2與若干個連接臂3以一定角度連接,連接臂3上有四個螺栓孔;連接臂3的數(shù)量有具體的空間結(jié)構(gòu)決定;套筒4通過鋼管切削加工而成,套筒4同樣有四個用于連接的螺栓孔;套筒4套設(shè)在連接臂3上,且套筒4的長度大于連接臂3的長度;桿件5為方鋼管或矩形鋼管,套設(shè)在套筒4上;在本發(fā)明的節(jié)點裝配完成后,套筒4伸入桿件5的長度要大于中心節(jié)點的連接臂伸入桿件的長度,增加了中心節(jié)點與桿件的接觸,也增加了傳遞彎矩的效果,即增加了節(jié)點的平面外剛度;高強螺栓6為通長螺栓,貫通連接臂3、套筒4和桿件5將三者連接起來;還包括蓋板8和中心螺栓9,蓋板8為兩塊,分別通過中心螺栓9固定于中心環(huán)2的上下兩側(cè)。
[0024]本節(jié)點設(shè)計的基本原理是對一個所要構(gòu)成的曲面進行網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格劃分形成的所有節(jié)點都在這個曲面上,這個節(jié)點即是裝配式節(jié)點;即在一個大曲率的弧線上取出折線的微元
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