[發明專利]一種碳纖維平行板索平面交匯節點構造及索撐連接體系

有效

• 申請號: 202110766323.1
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113309241B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 劉曉剛;馬青;岳清瑞;王晟
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;中冶建筑研究總院有限公司
• 主分類號: E04B1/58
• 分類號: E04B1/58;E04B1/28
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

本發明公開了一種碳纖維平行板索平面交匯節點構造，包括：碳纖維拉索(1)、拉索連接節點(2)和銷軸(3)，碳纖維拉索(1)與拉索連接節點(2)采用銷軸(3)連接；碳纖維拉索(1)為多層平行的碳纖維板，碳纖維板所在平面與銷軸(3)的軸線方向垂直；拉索連接節點(2)由碳纖維環箍(21)和勁性內芯(22)組成。本發明碳纖維拉索在節點處采用銷軸連接可以使碳纖維拉索僅承受軸向拉力，不在節點處發生彎折和承受局部荷載；拉索兩端銷軸軸線方向與拉索碳纖維板所在平面垂直可以保證碳纖維板不承受平面內的彎矩和剪力；通過在節點外邊緣設置碳纖維環箍改變節點的傳力機理，同時金屬內芯能夠有效降低節點重量，提升結構效率。

技術領域

本發明涉及建筑結構技術領域，具體而言，涉及一種碳纖維平行板索平面交匯節點構造及索撐連接體系。

背景技術

碳纖維復合材料抗拉強度高、耐腐蝕、抗疲勞性能好、溫度效應低，但是抗剪強度較弱，若采用與鋼拉索類似的節點構造使碳纖維拉索的索體在節點處不間斷，會造成碳纖維平行板索在其平面內承受剪力、彎矩或節點處集中力的作用，對碳纖維拉索的受力造成不利影響。

碳纖維復合材料拉索具有很高材料強度，傳統的拉索節點通常整體鑄造或由鋼板焊接而成，鑄鋼和鋼板的材料強度遠小于拉索材料的強度，為了滿足節點強度要求，就會造成節點的體積和重量遠大于拉索索體。節點體積過大會影響預應力空間結構輕盈纖細的建筑效果，節點重量過大會增加結構的負擔，也會增加施工的難度。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種碳纖維平行板索平面交匯節點構造及索撐連接體系，可以使碳纖維拉索僅承受軸向拉力，不在節點處發生彎折和承受局部荷載，保證碳纖維板不承受平面內的彎矩和剪力；改變節點的傳力機理，節點受力更合理，有效降低節點重量，提升結構效率。

本發明是這樣實現的：

本發明首先提供一種碳纖維平行板索平面交匯節點構造，包括：碳纖維拉索1、拉索連接節點2和銷軸3，其中：

所述碳纖維拉索1與拉索連接節點2采用銷軸3連接；

所述碳纖維拉索1為多層平行的碳纖維板，碳纖維板所在平面與銷軸3的軸線方向垂直；

所述拉索連接節點2由碳纖維環箍21和勁性內芯22組成，碳纖維環箍21在勁性內芯22的外側包裹勁性內芯22。

在一個改進例中，所述碳纖維環箍21由單向碳纖維預浸料在勁性內芯22外側多層纏繞，形成圍繞勁性內芯22外側的閉合環。通過碳纖維多層纏繞，并形成閉合環，能夠改善整個節點的受力機理，提供更高的抗拉強度。

在一個改進例中，所述碳纖維環箍21的纖維方向與閉合環所在的平面平行。設計碳纖維長度方向與節點主要受拉方向一致，使碳纖維抗拉強度高的特點能夠充分發揮，充分利用碳纖維抗拉強度高的特點，使得碳纖維環箍獲得足夠的強度儲備。

在一個改進例中，所述勁性內芯22為金屬內芯，由翼緣板221和腹板222組成，腹板222位于碳纖維拉索1軸線相交形成的平面內，腹板222上開有銷軸孔，腹板222所在平面垂直于銷軸3的軸線，所述碳纖維環箍21圍繞翼緣板221并緊貼翼緣板221的外表面設置。本發明金屬內芯能夠提供較高的節點連接強度，更好的受力截面，更高的材料利用率，從而能夠使得節點體積更小，重量更輕，與拉索構件比例更協調，更利于結構受力和建筑美觀。

在一個改進例中，所述翼緣板221垂直于腹板222，并且圍繞腹板222四周閉合設置。周圈垂直且閉合的翼緣板能夠提供更高的截面抗拉強度，且較寬的翼緣板能為碳纖維環箍的鋪設和粘貼提供空間，也保證了節點在平面外的穩定。

在一個改進例中，所述金屬內芯材料為鋼材或鋁合金，由板件拼接而成或整體鑄造成型。金屬內芯可拼接可整體鑄造，工藝靈活。