[發明專利]一種應用于裝配式單層網格結構的雙拓撲環節點

有效

• 申請號: 202011319223.6
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112431303B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 馮若強;張志杰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;E04B1/24;E04B1/58;E04B1/34;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發明公開了一種裝配式單層網格結構的雙拓撲環節點，包括上、下拓撲環，桿件，焊接于桿件端部的連接件和連接桿件和拓撲環的高強螺栓。其中上下拓撲環既可以同時只連接主要桿件，也可以同時連接主要桿件和次要桿件。通過對上、下拓撲環的形狀設計，滿足桿件水平角α的要求；通過控制桿件斜切角度，實現對桿件垂直角β的調節；通過調節上拓撲環（1）和下拓撲環（2）上螺栓孔的相對位置，實現對桿件扭轉角γ的調節。本發明節點具有構造簡單，受力明確，安裝精度要求低，對網格結構曲面形式適應性強等優點，尤其適用于中小跨度的裝配式單層三角形網格結構。

技術領域

本發明涉及裝配式空間網格結構領域，具體為一種應用于裝配式單層空間網絡結構的雙拓撲環節點。

背景技術

空間網格結構具有形式自由、空間開闊、造型優美、結構簡潔等優點，被廣泛應用到大跨空間結構中。隨著裝配式空間網格結構的推廣，螺栓與鉚釘連接節點逐漸代替了焊接節點。作為空間網格結構最主要的組成部分，節點的力學性能很大程度上影響著空間網格結構的整體穩定性。因此，關于新型裝配式節點的研究一直是裝配式空間網格結構的研究熱點之一。目前常見的空間網格結構節點包括螺栓球節點，板式節點，圓柱體節點，棱柱體節點等等。其中，螺栓球節點的連接構造原理是：先將置有螺栓的錐頭或封板焊在鋼管桿件的兩端，在伸出錐頭或封板的螺桿上套有長形六角套筒(或稱長形六角無紋螺母)，并以銷子或緊固螺釘將螺栓與套筒連在一起，拼裝時直接擰動長形六角套筒，通過銷釘或緊固螺釘帶動螺栓轉動，從而使螺栓旋入球體，直至螺栓頭與封板或錐頭貼緊為止，各匯交桿件均按此連接后即形成節點，螺栓擰緊程度靠銷釘來控制。缺點是：零部件多，加工精度要求高；工序復雜，制造費用較大。

裝配式節點的設計要求，在保證節點具有足夠的承載能力和剛度的同時，還應該具有靈活的幾何適應性，可以實現對桿件水平角α、桿件垂直角β和扭轉角γ的調節，來適應單層空間網格結構復雜多變的造型。同時節點應具有一定的誤差容忍性，以方便節點的加工和安裝，提高節點的適用性。除此之外，還應該考慮節點的美觀性，經濟性等等。

發明內容

技術問題：針對空間網格結構裝配式節點的性能要求和傳統裝配式節點存在的問題，本發明的目的在于提出一種應用于裝配式單層空間網格結構的雙拓撲環節點，相比于傳統的螺栓球節點和板式節點，雙拓撲環節點可以方便地調節桿件之間的角度，可滿足任意曲面桿件空間裝配定位要求，具有節點重量輕，加工安裝精度要求低，裝配性能良好等優點，適用于中小跨度的裝配式空間網格結構。

技術方案：本發明是一種應用于裝配式單層空間網格結構的雙拓撲環節點，該節點包括：上、下拓撲環、桿件、連接件、高強螺栓；其中，上、下拓撲環位于節點中部，連接件焊接于桿件內端，拓撲環和連接件均設有螺栓孔，通過高強螺栓將桿件與拓撲環進行連接。

所述上、下拓撲環既可只連接主要桿件，也可同時連接主要桿件和次要桿件。

所述桿件是主要桿件以及次要桿件，當上、下拓撲環同時連接主要桿件和次要桿件，詳言之，次要桿件連接上、拓撲環，而主要桿件同時連接上、下拓撲環，此時，適用于能明確區分主要受力桿件和次要受力桿件的單層空間網格結構，尤其是單層三角形空間網格結構。

所述桿件可以是主要桿件，當上、下拓撲環只連接主要桿件時，適用于桿件受力較均勻的單層空間網格結構。

所述主要桿件和次要桿件為方鋼管，連接件為矩形鋼板，其尺寸分別對應主要桿件和次要桿件的截面尺寸，同時考慮圍焊的焊縫尺寸。主要桿件通過高強螺栓分別于上、下拓撲環相連。次要桿件通過高強螺栓與上拓撲環相連。

通過對上、下拓撲環進行形狀設計，滿足桿件水平角α的要求；通過控制桿件斜切角度，實現對桿件垂直角β的調節；通過調節上拓撲環和下拓撲環上螺栓孔的相對位置，實現對桿件扭轉角γ的調節。