一種單層三角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點(diǎn)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(diǎn)。
【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(diǎn)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(diǎn)形成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，3根桿件組成一個(gè)三角形網(wǎng)格。單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的兩個(gè)重要組成部分是桿件和節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)能否正常受力，節(jié)點(diǎn)形式及其強(qiáng)度、剛度大小是關(guān)鍵因素，而節(jié)點(diǎn)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(diǎn)設(shè)計(jì)研宄進(jìn)展與實(shí)踐》中，對(duì)目前常用的節(jié)點(diǎn)做了評(píng)估。目前，用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)主要有焊接空心球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)和相貫節(jié)點(diǎn)等。
[0003]焊接空心球節(jié)點(diǎn)和相貫節(jié)點(diǎn)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(lái)，隨著勞動(dòng)力成本的上漲，這種節(jié)點(diǎn)的代價(jià)越來(lái)越高；螺栓球節(jié)點(diǎn)屬于裝配式節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)和桿件一般在工廠成批生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)拼裝無(wú)需焊接，裝拆方便。但在應(yīng)用中一般將其按鉸節(jié)點(diǎn)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(chǎng)焊接的新型三角形網(wǎng)格裝配式節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)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(duì)現(xiàn)有裝配式節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，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(shí)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(diǎn)，包括中心節(jié)點(diǎn)1，套筒4、桿件5以及高強(qiáng)螺栓6 ;所述中心節(jié)點(diǎn)I包括中心環(huán)2以及與所述中心環(huán)2連接的若干個(gè)連接臂3，在所述連接臂3上設(shè)有若干個(gè)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(zhǎng)度大于所述連接臂3的長(zhǎng)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(duì)應(yīng)的螺栓孔；所述高強(qiáng)螺栓6穿過(guò)所述桿件5、套筒4和連接臂3的螺栓孔并將其連接起來(lái)。
[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(gè)節(jié)點(diǎn)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(guò)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(qiáng)螺栓6為上下兩個(gè)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(gè)所述連接臂3與所述中心環(huán)2相交部分開有上下兩個(gè)用于安裝所述高強(qiáng)螺栓的安裝孔7。
[0014]本發(fā)明提供了兩個(gè)實(shí)施例，實(shí)施例一適用于中小跨度的單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，實(shí)施例二的適用于較大跨度的單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。實(shí)施例二的中心節(jié)點(diǎn)與實(shí)施例一的中心節(jié)點(diǎn)有所不同，主要體現(xiàn)在:實(shí)施例二的高強(qiáng)螺栓不通長(zhǎng)，分上下兩個(gè)螺栓，分別擰緊；實(shí)施例二的中心節(jié)點(diǎn)的連接臂是空心的；實(shí)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(diǎn)，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(chǎng)安裝簡(jiǎn)單，只需要按簡(jiǎn)單的規(guī)則進(jìn)行裝配，通過(guò)簡(jiǎn)單的工具即可完成節(jié)點(diǎn)裝配，因此，施工現(xiàn)場(chǎng)具有施工速度快、施工質(zhì)量易于控制的特點(diǎn)。
[0016]2)在本發(fā)明中，使用了高強(qiáng)螺栓將桿件與套筒與中心節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，高強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度等級(jí)、直徑、個(gè)數(shù)可根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，能保證節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，桿件端部距中心環(huán)5mm，在承受軸向壓力時(shí)，如果螺栓發(fā)生破壞，桿件會(huì)直接和中心環(huán)接觸，節(jié)點(diǎn)仍然具有承載力，結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生破壞，該節(jié)點(diǎn)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(diǎn)之間的傳力構(gòu)件，既可減輕中心節(jié)點(diǎn)本身的重量，便于裝配；同時(shí)，在節(jié)點(diǎn)裝配完成后，套筒伸入桿件的長(zhǎng)度要大于中心節(jié)點(diǎn)的連接臂伸入桿件的長(zhǎng)度，增加了中心節(jié)點(diǎn)與桿件的接觸，也增加了傳遞彎矩的效果，即增加了節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的平面外剛度由桿件和套筒及中心節(jié)點(diǎn)之間的擠壓保證，由于中心節(jié)點(diǎn)是實(shí)心的，因此能充分滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原則。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)施例一的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造平面示意圖；
圖2為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)施例一的中心節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造圖；
圖3為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)施例一的中心節(jié)點(diǎn)剖面圖；
圖4為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)施例一的套筒平、立、剖面圖；
圖5為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)施例一的安裝三維示意圖；
圖6為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)施例一組裝完成后示意圖；
圖7為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)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(diǎn)實(shí)施例二的節(jié)點(diǎn)安裝三維示意圖；
圖10為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)施例二的中心節(jié)點(diǎn)示意圖； 圖11為本發(fā)明節(jié)點(diǎn)實(shí)施例二組裝完成后剖面圖。
[0021]圖中:1、中心節(jié)點(diǎn)，2、中心環(huán)，3、連接臂，4、套筒，5、桿件，6、高強(qiáng)螺栓，7、安裝孔，
8、蓋板，9、中心螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及工作過(guò)程原理作詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]實(shí)施例一
圖1到圖6為本發(fā)明實(shí)施例一的節(jié)點(diǎn)示意圖，本發(fā)明節(jié)點(diǎn)包括:
中心節(jié)點(diǎn)1、連接臂3、套筒4、桿件5、高強(qiáng)螺栓6。中心節(jié)點(diǎn)I由中心環(huán)2與若干個(gè)連接臂3以一定角度連接，連接臂3上有四個(gè)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(guò)鋼管切削加工而成，套筒4同樣有四個(gè)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(zhǎng)度大于連接臂3的長(zhǎng)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(diǎn)裝配完成后，套筒4伸入桿件5的長(zhǎng)度要大于中心節(jié)點(diǎn)的連接臂伸入桿件的長(zhǎng)度，增加了中心節(jié)點(diǎn)與桿件的接觸，也增加了傳遞彎矩的效果，即增加了節(jié)點(diǎn)的平面外剛度；高強(qiáng)螺栓6為通長(zhǎng)螺栓，貫通連接臂3、套筒4和桿件5將三者連接起來(lái)；還包括蓋板8和中心螺栓9，蓋板8為兩塊，分別通過(guò)中心螺栓9固定于中心環(huán)2的上下兩側(cè)。
[0024]本節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的基本原理是對(duì)一個(gè)所要構(gòu)成的曲面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分形成的所有節(jié)點(diǎn)都在這個(gè)曲面上，這個(gè)節(jié)點(diǎn)即是裝配式節(jié)點(diǎn)；即在一個(gè)大曲率的弧線上取出折線的微元