單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的裝配式雙環(huán)節(jié)點，主要包括五個部分：一是中心上、下節(jié)點環(huán)，設(shè)有螺栓孔；一是工字型連接件，翼緣處設(shè)有螺栓孔；一是大封板和小封板，為矩形鋼板，大封板與工字型連接件焊接，小封板設(shè)有螺栓孔，與次要桿件桿端焊接；一是高強螺栓，連接上、下節(jié)點環(huán)和工字型連接件，連接上節(jié)點環(huán)和小封板；一是主要桿件和次要桿件，為矩形鋼管。節(jié)點環(huán)可僅連接主要桿件，也可既連接主要桿件，又連接次要桿件；節(jié)點環(huán)與桿件之間可成一定角度。本發(fā)明節(jié)點適用于單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，具有力學(xué)性能好、可裝配性高、施工速度快、施工質(zhì)量易于控制以及施工成本低等特點。
【專利說明】
單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及建筑業(yè)空間結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種適用于單層空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的裝配式雙環(huán)節(jié)點。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著建筑設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的不斷提高，單層空間結(jié)構(gòu)建筑造型的變化越來越靈活，被廣泛運用在大型標(biāo)志性鋼結(jié)構(gòu)建筑中。建筑造型的發(fā)展就意味著對建筑結(jié)構(gòu)有了更高的要求。單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，桿件和節(jié)點是其兩個重要組成部分，而節(jié)點設(shè)計則是結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠的重要保證，包括節(jié)點形式及其剛度、強度等。焊接空心球節(jié)點和螺栓球節(jié)點是空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點形式。通過長期的工程經(jīng)驗，設(shè)計師們以這些節(jié)點為基礎(chǔ)，衍生出了不同種類的節(jié)點形式。其中，裝配式節(jié)點具有可工廠化批量生產(chǎn)、施工周期短等特點，受到廣泛關(guān)注。
[0003]現(xiàn)階段，運用于單程空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的裝配式節(jié)點主要有:螺栓球節(jié)點和板式節(jié)點。螺栓球節(jié)點各部件均可在工廠批量生產(chǎn)，現(xiàn)場裝拆方便。但高度精細(xì)化的加工帶來了成本的提高，且在應(yīng)用中一般將其按鉸接節(jié)點處理，不建議在單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中使用。板式節(jié)點的連接方案簡單可行，但是節(jié)點本身的設(shè)計限制了結(jié)構(gòu)的桿件只能采用工字型截面，且同一個節(jié)點的所有桿件連接在一個中心錠上，導(dǎo)致桿件部分主次，所有桿件的高度必須相同，造成了材料的浪費。
[0004]本發(fā)明提出的一種單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，裝配性能好，加工精度要求低，既可連接主要桿件，也可連接次要桿件，在單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中具有良好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:針對現(xiàn)有裝配式節(jié)點存在的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，其能夠通過普通機(jī)械加工實現(xiàn)，裝配性高，成本較低。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明是一種單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，該雙環(huán)節(jié)點包括:上節(jié)點環(huán)、下節(jié)點環(huán)、主要桿件、封板連接件、高強螺栓;其中，上節(jié)點環(huán)、下節(jié)點環(huán)同軸設(shè)置，封板連接件固定在主要桿件的內(nèi)端，在封板連接件上設(shè)有螺孔，高強螺栓通過該螺孔將主要桿件與上節(jié)點環(huán)和下節(jié)點環(huán)連接。
[0007]所述的上節(jié)點環(huán)、下節(jié)點環(huán)的外周連接主要桿件，還可將兩主要桿件替換為次要桿件，且次要桿件僅與上節(jié)點環(huán)連接。
[0008]所述次要桿件桿端與小封板焊接，再通過高強螺栓與上節(jié)點環(huán)連接。
[0009]所述封板連接件為矩形厚鋼板，在上、下翼緣設(shè)有螺栓孔，且設(shè)有內(nèi)螺紋，通過高強螺栓與上、下節(jié)點環(huán)連接，與主要桿件為焊接。
[0010]所述的小封板為矩形鋼板，設(shè)有螺栓孔，且?guī)в新菁y，一面焊接在次要桿件桿端，一面通過高強螺栓與上節(jié)點環(huán)連接。[0011 ]所述主要桿件和次要桿件為矩形截面的鋼管，每個桿件桿端與封板焊接;主要桿件的數(shù)量與封板連接件的數(shù)量相同；主要桿件與上、下節(jié)點環(huán)均相連，次要桿件僅與上節(jié)點環(huán)相連。
[0012]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]I)本發(fā)明中，結(jié)構(gòu)對加工精度要求低，普通的機(jī)械加工即可實現(xiàn)，且加工原材料易獲??；
[0014]2)本發(fā)明屬于裝配式節(jié)點，其各部分構(gòu)件均可在工廠批量生產(chǎn)，焊接作業(yè)也均在工廠完成，預(yù)制程度高;現(xiàn)場直接安裝就位，最大程度的減少了施工過程對環(huán)境的影響，降低了現(xiàn)場工人的勞動強度以及施工的難度，具有施工速度快、施工質(zhì)量易于控制以及施工成本低等特點；
[0015]3)本發(fā)明運用在可區(qū)分主要受力桿件和次要受力桿件的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，可同時連接主要桿件和次要桿件，節(jié)約材料，使得結(jié)構(gòu)造型輕盈；
[0016]4)本發(fā)明中，節(jié)點環(huán)、高強螺栓以及封板連接件之間形成了有效的連接，保證了節(jié)點的強度和剛度，且上、下兩個高強螺栓使得本發(fā)明具有良好的彎矩傳遞性能。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例一的節(jié)點構(gòu)造平面圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例一裝配完成后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實施例一裝配方法示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實施例一裝配完成節(jié)點1-1剖面圖；
[0021 ]圖5為本發(fā)明實施例一上節(jié)點環(huán)平面圖和正立面圖；
[0022]圖6為本發(fā)明實施例一下節(jié)點環(huán)平面圖和正立面圖；
[0023]圖7為本發(fā)明實施例二的節(jié)點構(gòu)造平面圖；
[0024]圖8為本發(fā)明實施例二裝配完成后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖9為本發(fā)明實施例二裝配方法示意圖；
[0026]圖10為本發(fā)明實施例二裝配完成節(jié)點2-2剖面圖；
[0027]圖11為本發(fā)明實施例二上、下節(jié)點環(huán)平面圖和正立面圖。
[0028]圖中:1、上節(jié)點環(huán)，2、下節(jié)點環(huán)，3、主要桿件，4、次要桿件，5、封板連接件，6、高強螺栓，7、小封板。
【具體實施方式】
[0029]中心上節(jié)點環(huán)和下節(jié)點環(huán)，由實心圓環(huán)削切加工而成;節(jié)點環(huán)可既連接主要桿件，又連接次要桿件，也可僅連接主要桿件;節(jié)點環(huán)與桿件之間可以一定角度連接;根據(jù)連接的主要桿件和次要桿件數(shù)量來決定上節(jié)點環(huán)和下節(jié)點環(huán)的削切邊數(shù);在封板連接件和節(jié)點環(huán)上均設(shè)有螺栓孔，以實現(xiàn)兩者的連接；
[0030]封板連接件為矩形厚鋼板，在上、下翼緣設(shè)有螺栓孔，且設(shè)有內(nèi)螺紋，通過高強螺栓與上、下節(jié)點環(huán)連接，與主要桿件為焊接；
[0031 ]小封板，為矩形鋼板，設(shè)有螺栓孔，且?guī)в新菁y，一面焊接在次要桿件桿端，一面通過高強螺栓與上節(jié)點環(huán)連接；
[0032]高強螺栓，由螺母、螺桿和螺帽組成，通過高強螺栓，將節(jié)點環(huán)分別和封板連接件、小封板相連；
[0033]主要桿件和次要桿件，為矩形鋼管，每個桿件桿端與封板焊接;主要桿件的數(shù)量與封板連接件的數(shù)量相同；主要桿件與上、下節(jié)點環(huán)均相連，次要桿件僅與上節(jié)點環(huán)相連。
[0034]本發(fā)明提供了兩個實施例。實施例一適用于能明確區(qū)分主要受力桿件和次要受力桿件的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，尤其是單層三角形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；實施例二適用于桿件受力較均勻的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。實施例一與實施例二的區(qū)別為連接的桿件不同，主要體現(xiàn)在:實施例一上、下節(jié)點環(huán)連接四根主要桿件，上節(jié)點環(huán)連接兩根次要桿件;實施例二上、下節(jié)點環(huán)連接六根主要桿件。
[0035]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細(xì)說明。
[0036]實施例一
[0037]圖1至圖6為本發(fā)明實施例一的節(jié)點示意圖，是區(qū)分主要受力桿件和次要受力桿件的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的節(jié)點。結(jié)合圖1、圖2和圖3，本發(fā)明主要包括五個部分:一是中心節(jié)點環(huán)，分上節(jié)點環(huán)I和下節(jié)點環(huán)2，由實心圓環(huán)削切加工而成，環(huán)上設(shè)有螺栓孔，可與主要桿件3和次要桿件4相連;一是封板連接件5，在上、下翼緣設(shè)有螺栓孔;一是小封板7，為矩形鋼板，設(shè)有螺栓孔，一面焊接在次要桿件4桿端，一面通過高強螺栓6與上節(jié)點環(huán)連接;一是高強螺栓6，連接上、下節(jié)點環(huán)和封板連接件，連接上節(jié)點環(huán)和小封板;一是主要桿件3和次要桿件4，為矩形或方形鋼管，主要桿件的數(shù)量為四，次要桿件的數(shù)量為二。
[0038]圖3是本發(fā)明節(jié)點的裝配方法示意圖，在工廠預(yù)制中心上環(huán)節(jié)點1、下節(jié)點環(huán)2、主要桿件3、次要桿件4、封板連接件5、高強螺栓6和小封板7，高強螺栓與封板連接件、小封板的焊接，封板連接件和主要桿件的焊接，以及小封板和次要桿件的焊接均在工廠完成，焊接好的構(gòu)件在施工現(xiàn)場再通過將高強螺栓穿過中心節(jié)點環(huán)之后，用螺帽擰緊進(jìn)行連接。
[0039]圖4是裝配完成后節(jié)點的剖面三維圖。
[0040]圖5是中心上節(jié)點環(huán)I的構(gòu)造，在工廠由圓環(huán)削切而成，桿件的數(shù)量決定了中心節(jié)點環(huán)的外徑以及削切邊數(shù)量，削切寬度與桿件的寬度相同；在削切邊中部設(shè)有帶螺紋的螺栓孔;圓環(huán)的內(nèi)直徑要為擰緊螺帽預(yù)留出足夠的空間。
[0041]圖6是中心下節(jié)點環(huán)2的構(gòu)造。
[0042]實施例二
[0043]圖7至圖10為本發(fā)明實施例二的示意圖。當(dāng)單層空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的各個桿件受力較均勻時，中心節(jié)點環(huán)連接的所有桿件均為主要桿件3，其他構(gòu)件及連接方式與實施例一相同。
[0044]下面對本發(fā)明加工及裝配過程進(jìn)行說明:
[0045]1.根據(jù)工程具體情況，對單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，確定節(jié)點的受力情況，確定節(jié)點形式為實施例一或者實施例二以及桿件的規(guī)格；
[0046]2.根據(jù)第一步的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步計算出中心節(jié)點環(huán)、封板連接件及高強螺栓的尺寸，確定尚強螺檢的性能等級及鋼材的牌號。其中，封板連接件的尚與桿件尚相同。
[0047]3.根據(jù)第二步的數(shù)據(jù)，在工廠完成各構(gòu)件的加工及焊接。其中，高強螺栓穿過封板連接件，螺母和封板連接件焊接在一起，封板連接件焊有螺母的一面再與主要桿件焊接。小封板、高強螺栓和次要桿件以同樣地方式進(jìn)行焊接。加工時要考慮到各構(gòu)件安裝時所需的間隙。
[0048]4.將在工廠加工好的各構(gòu)件運輸?shù)浆F(xiàn)場，實施例一先裝配主要桿件部分，將封板連接件上的兩螺栓分別穿過上、下節(jié)點環(huán)，在節(jié)點環(huán)內(nèi)部，用螺帽將螺栓擰緊。再將小封板上的螺栓穿過上節(jié)點環(huán)，在節(jié)點環(huán)內(nèi)部，用螺帽將螺栓擰緊。實施例二則只需擰緊主要桿件和上、下節(jié)點環(huán)的高強螺栓。
[0049]5.施工時，建議根據(jù)具體單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的跨度和造型來選擇安裝方式?？刹捎酶呖辗謮K安裝法，采用少量腳手架，把在地面上已組裝好的小塊網(wǎng)格吊裝到設(shè)計標(biāo)高就位，然后與相鄰的小塊網(wǎng)格連接成整體。亦可采用高空累積滑移法，在網(wǎng)格一端高空組裝一段網(wǎng)格，滑移厚讓出該段網(wǎng)格的組裝平臺，便可組裝第二段網(wǎng)格并與第一段網(wǎng)格連成整體，在高空滑移一段距離，再組裝一段網(wǎng)格，如此重復(fù)，直至組裝最后一段網(wǎng)格，即完成整個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的安裝工作。
[0050]本發(fā)明中所述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。應(yīng)當(dāng)指出:凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與改進(jìn)潤飾，都應(yīng)作為本發(fā)明的技術(shù)范疇及保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，其特征在于，該雙環(huán)節(jié)點包括:上節(jié)點環(huán)(I)、下節(jié)點環(huán)(2)、主要桿件(3)、封板連接件(5)、高強螺栓(6);其中，上節(jié)點環(huán)(1)、下節(jié)點環(huán)(2)同軸設(shè)置，封板連接件(5)固定在主要桿件(3)的內(nèi)端，在封板連接件(5)上設(shè)有螺孔，高強螺栓(6)通過該螺孔將主要桿件(3)與上節(jié)點環(huán)(I)和下節(jié)點環(huán)(2)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，其特征在于，所述的上節(jié)點環(huán)(I)、下節(jié)點環(huán)(2)的外周連接主要桿件(3)，還設(shè)有次要桿件(4)與上節(jié)點環(huán)(I)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，其特征在于，所述次要桿件(4)桿端與小封板(7)焊接，再通過高強螺栓與上節(jié)點環(huán)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，其特征在于，所述封板連接件(5)為矩形厚鋼板，在上、下翼緣設(shè)有螺栓孔，且設(shè)有內(nèi)螺紋，通過高強螺栓(6)與上、下節(jié)點環(huán)連接，與主要桿件(3)為焊接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，其特征在于，所述的小封板(7)為矩形鋼板，設(shè)有螺栓孔，且?guī)в新菁y，一面焊接在次要桿件桿端，一面通過高強螺栓與上節(jié)點環(huán)(I)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)裝配式雙環(huán)節(jié)點，其特征在于，所述主要桿件(3)和次要桿件(4)為矩形截面的鋼管，每個桿件桿端與封板焊接;主要桿件的數(shù)量與封板連接件的數(shù)量相同；主要桿件與上、下節(jié)點環(huán)均相連，次要桿件僅與上節(jié)點環(huán)相連。
【文檔編號】E04B1/24GK105821963SQ201610179054
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】馮若強, 陳瑤, 李海建
【申請人】東南大學(xué)