[發明專利]一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點

有效

• 申請號: 201611178255.2
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106592778B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 馮若強;劉峰成;朱潔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04B1/58
• 分類號: E04B1/58
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

1.一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點，其特征在于：包括中心鏤空圓環(1)、封板(3)、連接桿件(4)、螺栓(7)，所述中心鏤空圓環(1)截面開設有鏤空孔洞一(6)和鏤空孔洞二(5)，所述鏤空孔洞一(6)的外周壁上開設有第三螺栓孔(9)，所述封板(3)上開設有第二螺栓孔(11)，所述螺栓(7)依次通過第二螺栓孔(11)、第三螺栓孔(9)將封板(3)和中心鏤空圓環(1)連接，且所述連接桿件(4)與封板(3)固定連接；所述中心鏤空圓環(1)的整體結構是基于商用軟件HYPERWORKS平臺，利用拓撲優化原理，以節點應變能最小為目標函數，以連續體結構變密度法為優化算法，采用SIMP材料差值模型，以單元“單元密度”作為設計變量經過迭代優化而來；

應變能公式可表述為其中C為應變能，P＝KU，P為結構所受外荷載向量矩陣，T為矩陣轉置符號，U為單元位移向量矩陣，K為剛度矩陣；

所述鏤空孔洞一(6)和鏤空孔洞二(5)主要通過所述“單元密度”與節點的材料彈性模量之間的函數關系優化得出，且所述函數關系為：

E(x_e)＝(x_e)^pE₀

0＜(x_e)_min≤x_e≤1

其中，E為單元優化后彈性模量，E₀為初始彈性模量，p為懲罰系數，(x_e)_min為材料為空時的單元密度；x_e為單元材料密度，且x_e在0～1之間連續取值，程序優化后單元密度為[0.5，1]時保留該單元處材料，單元密度為[0，0.5)時刪除該單元處材料。

2.如權利要求1所述的一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點，其特征在于：所述鏤空孔洞一(6)的外圓周面切割成長邊一(15)，所述長邊一(15)與鏤空孔洞一(6)上遠離圓心的邊平行；所述鏤空孔洞二(5)的外圓周面切割成長邊二(16)，所述長邊二(16)與鏤空孔洞二(5)上遠離圓心的邊平行。

3.如權利要求2所述的一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點，其特征在于：所述鏤空孔洞一(6)為等腰梯形形狀，所述鏤空孔洞一(6)的中軸線與長邊一的中垂線(14)對齊，所述鏤空孔洞一(6)的四條邊均有一定弧度，且所述鏤空孔洞一(6)開有第三螺栓孔(9)的一側為內拱形狀。

4.如權利要求2所述的一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點，其特征在于：所述鏤空孔洞二(5)為等腰三角形形狀，所述鏤空孔洞二(5)的三條邊均具有一定弧度，鏤空孔洞二(5)的中軸線與長邊二的中垂線(13)對齊，且與等腰三角形最長邊對應的等腰三角形頂點位于長邊二的中垂線(13)上。

5.如權利要求2所述的一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點，其特征在于：所述鏤空孔洞二(5)位于鏤空孔洞一(6)的兩側。

6.如權利要求5所述的一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點，其特征在于：所述鏤空孔洞一(6)中安裝有節點內墊片(2)，所述節點內墊片(2)開設有第一螺栓孔(10)，且所述第一螺栓孔(10)、第二螺栓孔(11)和第三螺栓孔(9)的尺寸均相同。

7.如權利要求6所述的一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點，其特征在于：所述節點內墊片(2)的一側為平面，另一側為拱形曲面，所述節點內墊片(2)拱形曲面的弧度對應于鏤空孔洞一(6)內拱形狀一側的弧度，且所述節點內墊片(2)的拱形曲面緊貼鏤空孔洞一(6)的內拱形狀的一側，所述第三螺栓孔(9)對準第一螺栓孔(10)。

8.如權利要求7所述的一種鏤空圓環形空間網格結構裝配式節點，其特征在于：所述螺栓(7)伸入鏤空孔洞一(6)內的一端上具有螺紋，所述螺栓(7)依次穿過第二螺栓孔(11)、第三螺栓孔(9)和第一螺栓孔(10)后運用螺帽(8)套在螺紋上穩定連接。