[發(fā)明專利]一種多桿件空間管桁架的非中心交匯加勁球管節(jié)點及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010428750.4
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111663663B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王震;趙陽;楊學(xué)林;張茹;瞿浩川;程俊婷;龐崇安
• 申請（專利權(quán)）人: 浙大城市學(xué)院
• 主分類號: E04B1/58
• 分類號: E04B1/58;E04B1/19;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京睿博行遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11297
• 代理人: 彭姣云

本發(fā)明公開了一種多桿件空間管桁架的非中心交匯加勁球管節(jié)點，包括加勁焊接球管外壁殼、內(nèi)隔板加勁支撐組合體、主管相貫連接接頭、多桿件支管相貫連接接頭。加勁焊接球管外壁殼為中心支撐構(gòu)架，內(nèi)隔板加勁支撐組合體位于加勁焊接球管外壁殼的內(nèi)部為局部側(cè)向支撐；主管相貫連接接頭與加勁焊接球管外壁殼對接焊接；多桿件支管相貫連接接頭包括多根正交支管接頭、斜交支管接頭，正交支管接頭與球管外壁殼中心交匯相貫焊接；斜交支管接頭與加勁焊接球管外壁殼非中心交匯相貫焊接。本發(fā)明基于截面代換技術(shù)方案和非線性失穩(wěn)破壞極限分析，其節(jié)點板件組成模塊明確、傳力清晰，同時保證了較好的抗震性能和較高的節(jié)點承載力，應(yīng)用范圍較廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多桿件空間管桁架的非中心交匯加勁球管節(jié)點。

背景技術(shù)

管桁架體系是由曲線布置的較大截面貫通主管和多根與其相貫焊接并規(guī)則性布置的較小截面支管所構(gòu)成的新型空間大跨度桁架結(jié)構(gòu)，由于其體系輕盈、受力合理、剛度較大、外觀優(yōu)美，主要應(yīng)用于大跨度建筑中的屋蓋結(jié)構(gòu)體系。

管桁架屋蓋結(jié)構(gòu)的構(gòu)件組合整體受力模式使其能夠在較小自重的前提下跨越極大的空間跨度，通過曲線落地主管、多層疊合網(wǎng)殼的組合方式，給大跨度建筑外觀造型、內(nèi)部功能空間的設(shè)置帶來更好的發(fā)揮余地。

但是，在復(fù)雜管桁架組合體系中，多桿件(≥10根)管桁架相貫連接的交匯節(jié)點存在匯交構(gòu)件密集、夾角過小、搭接嚴(yán)重以及焊接拼裝復(fù)雜等問題，可能造成節(jié)點核心區(qū)的局部承載削弱、變形過大、殘余應(yīng)力分布復(fù)雜等影響。因而，通過非中心交匯節(jié)點形式將支管相互錯開是較為有效的一種解決方法；而合理的節(jié)點核心區(qū)加勁補強方案則是保證其承載性能的重要因素。

此外，核心區(qū)加勁補強節(jié)點的承載破壞一般屬于脆性失穩(wěn)破壞，一旦主、支管主要承受的軸力超過其極限值，由于大幅度的失穩(wěn)變形引起結(jié)構(gòu)后續(xù)不能持續(xù)承載，結(jié)構(gòu)抗震延性相對不足。因而對其在軸壓下的彈塑性承載性能應(yīng)有更高的要求。

基于上述原因，提高多桿件空間管桁架非中心交匯節(jié)點的承載力及抗震性能的有效思路如下：

首先，通過非中心交匯節(jié)點形式將部分相互搭接、截面較小的支管錯開，使得節(jié)點處支管截面完整，構(gòu)件傳力清晰明確；

其次，通過加勁球管節(jié)點方式和截面代換技術(shù)方案，對相貫連接節(jié)點核心區(qū)進(jìn)行加強，以避免匯交支管構(gòu)件過多引起的焊接夾角過小、相互搭接等問題，使得非中心交匯管桁架節(jié)點始終處于強核心、弱構(gòu)件的合理受力狀態(tài)；

然后，通過使用狀態(tài)和極限狀態(tài)分析，使得非中心交匯加勁球管節(jié)點以彈性階段承載為主，局部進(jìn)入塑性階段，提高其承載性能儲備，以防止節(jié)點出現(xiàn)軸壓屈曲失穩(wěn)的脆性破壞。

綜上所述，基于截面代換技術(shù)方案和極限狀態(tài)分析，研究一種多桿件空間管桁架的非中心交匯加勁球管節(jié)點形式及設(shè)計方法，以適用于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜管桁架組合體系中多桿件的非中心交匯主支管有效連接及承載是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多桿件空間管桁架的非中心交匯加勁球管節(jié)點，可以實現(xiàn)大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜管桁架組合體系中多桿件非中心交匯位置的主、支管有效連接。該節(jié)點板件組成模塊明確，傳力清晰，有效符合強核心、弱構(gòu)件原則，在充分發(fā)揮管桁架體系自重輕、剛度大的大跨度承載性能的同時，基于高承載力低延性設(shè)計思路來提高抗震性能。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種多桿件空間管桁架的非中心交匯加勁球管節(jié)點，包括加勁焊接球管外壁殼、內(nèi)隔板加勁支撐組合體、主管相貫連接接頭、多桿件支管相貫連接接頭；