[發(fā)明專利]一種單層三角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式節(jié)點

在審

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• 申請日: 2015-05-29
• 公開（公告）號: CN104847015A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮若強;常曉亮;朱寶琛
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: E04B1/19
• 分類號: E04B1/19;E04B1/58
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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)——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)計研究進展與實踐》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。

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)。

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

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。

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1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。

所述連接臂3與所述中心環(huán)2呈一定角度連接。

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。

所述桿件5為方鋼管或矩形鋼管。

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)。

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。

所述連接臂3的外殼厚度根據(jù)剛度需要確定。

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。

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。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1）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。

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。

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。

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。

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