单层四边形网格结构装配式节点制造技术

本发明专利技术公开了一种单层四边形网格结构装配式节点，该装配式节点包括折线板件(3)，该折线板件包括依次连接的第一折线板件(3—1)、第二折线板件(3—2)和第三折线板件(3—3)，第一折线板件(3—1)和第二折线板件(3—2)之间形成的角度以及第二折线板件(3—2)和第三折线板件(3—3)之间形成的角度使得第一折线板件(3—1)、第二折线板件(3—2)和第三折线板件(3—3)之间形成了曲线，且该曲线满足曲面屋顶所需的曲线，折线板件的(3)两端分别设置有螺栓孔；折线板件(3)和直线组合杆件通过第二高强度螺栓(2)穿过螺栓孔连接，形成装配式杆件。本发明专利技术在单层四边形网格结构采光顶中具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
单层四边形网格结构装配式节点
本专利技术涉及玻璃采光顶结构领域，尤其涉及一种单层四边形网络结构装配式节点。
技术介绍
现有的空间单层网格结构网格形状多为三角形，所用杆件通常是高频焊管或无缝钢管，杆件截面多为圆环形截面，结构的节点上一般有6根以上的管材与之相连，视觉上给人较为凌乱的感觉，建筑师和项目投资人希望有更为通透的建筑空间。网格形状为平面四边形的空间单层网格结构因此产生。对于杆件为矩形钢管的四边形空间网格结构，现有工程中网格节点多为杆件间焊接形成。随着人工成本的日渐上涨，杆件与节点板之间采用螺栓连接的装配式节点越来越受到人们的欢迎。研究发现，这种节点既可用于球面、圆柱面、双曲抛物面等解析曲面空间单层网格结构，也可适用于自由曲面单层网格结构；同时这种结构屋面采光的玻璃为平面四边形，也大大地方便了玻璃的制作、运输及安装。装配式节点在面外能够承担一定的弯矩，面内能够产生一定的转动，从而形成了平面外刚接、平面内铰接的半刚性节点。这种节点是一种创新，良好的装配性和良好的受力性能将使得它在单层空间网格采光顶结构领域有着良好的应用前景。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是提供一种装配性、受力性能良好的单层四边形网络结构装配式节点。
技术实现思路
:为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种单层四边形网格结构装配式节点，该装配式节点包括:折线板件，该折线板件包括依次连接的第一折线板件、第二折线板件和第三折线板件，第一折线板件和第二折线板件之间形成的角度以及第二折线板件和第三折线板件之间形成的角度使得第一折线板件、第二折线板件和第三折线板件之间形成了曲线，且该曲线满足曲面屋顶所需的曲线，折线板件的两端分别设置有螺栓孔；直线组合杆件，该直线组合杆件包括矩形钢管和平面钢板，在矩形钢管的两端分别设置平面钢板，在平面钢板的端部开设有螺栓孔，折线板件和直线组合杆件通过第二高强度螺栓穿过螺栓孔连接，形成装配式杆件；单层空间四边形网格结构双向杆件上下叠合，用第一高强度螺栓连接，形成装配式节点。优选的，平面钢板的接触面与折线板件之间的接触面之间放置垫片，通过垫片(6)传递部分杆件轴力。有益效果:在本专利技术中，单层四边形网格结构的曲面形式自由，造型优美，结构形式简洁，视觉效果通透；结构中的基本杆件均在工厂加工制作完成，工厂化程度高；工程现场该空间网格结构中的大量节点一般只需要按简单的规则进行装配，通过测力扳手等简单的工具即可完成节点装配，因此，施工现场具有施工速度快、施工质量易于控制的显著特点。从节点的力学性能来看，节点在平面外可以承担一定的弯矩，在平面内可以承受较大的轴力，承载力高；在荷载作用下，节点的位移很小，因此，节点具有较好的抗弯刚度。与其它单层空间网格结构相比，结构整体构造简单，节点的装配性、受力性能均比较好，在解析曲面和自由曲面单层四边形网格结构中，这种节点具有广阔的应用空间。【附图说明】图1为本专利技术节点构造平面示意图；图2为本专利技术节点折线板件构造；图3为本专利技术节点折线板件轴线图；图4为本专利技术直线组合杆件立面图；图5为本专利技术直线组合杆件平面图；图6为本专利技术开口槽钢与钢板焊接示意图；图7为本专利技术X轴方向折线板件与组合杆件的搭接关系示意图；图8为本专利技术Y轴方向折线板件与组合杆件的搭接关系示意图；图9节点处上下叠放及垫片安装三维示意图；图10 a为节点试验加载装置杆轴方向加载示意图；图10 b为节点试验加载装置节点平面外加载示意图；图11为节点试验荷载-位移变化曲线；图12为节点试验荷载-应力变化曲线。其中有:第一高强度螺栓1、第二高强度螺栓2、折线板件3、第一折线板件3— 1、第二折线板件3— 2和第三折线板件3— 3、钢管4、钢板5、垫片6。【具体实施方式】下面结合附图及实施方式对本专利技术专利作进一步详细的说明:装配式节点，适用用于单层四边形空间网格结构中，该结构包括工程量最大的两种基本的杆件形式:一是组合直线杆件，矩形钢管两端各IOCM左右切割成槽形与直线钢板焊接连接形成组合杆件，组合直线杆端均开有两个用于连接的螺栓孔；另一是折线杆件，通过钢板切削加工而成，折线杆件两端同样有两个用于连接的螺栓孔。本节点设计的基本原理是曲线的微分原理，即在一个大曲率的弧线上取出折线的微元。本节点通过折线杆件的角度变化形成空间结构的“曲面”，直线组合杆件与折线杆件采用高强度螺栓连接形成装配式节点。图1所示的双向正交节点，X、Y两个方向的折线杆件通过I根Μ20的高强度螺栓I上下叠合连接。每根折线杆件的两端均用2根Μ16的高强度螺栓2与直线组合杆件连接。图2是节点处折线板3的构造，由三段构成，呈左右对称，中间段下边缘的长度必须是所连接杆件的宽度+20_。折线板的厚度是所连接杆件截面高度的一半，宽度与被连接的杆件相同。折线板件中心开有一个螺栓孔，用Μ20高强度螺栓I连接上下折线板件，折线板的两端开有两个螺栓孔，用Μ16的高强度螺栓2连接组合直线杆件。图3是折线板的杆件轴线，由三段线段构成，以中间段的线段为基准线，左右两边的线段与中基准线段的夹角α相等，α角的大小由单层四边形网格结构的曲面形状确定。图4、图5是与折线板件相连的直线组合杆件的立面图和平面图，组合杆件由钢管4和钢板5构成。矩形钢管4的端部开出槽形，槽形管壁与钢板5采用熔透对接焊缝连接，如图6所示。组合杆件的端部在钢板5上开有两个螺栓孔，用Μ16的高强螺栓与折线板件相连。图7是以椭圆抛物面为例，在四边形网格平面的X轴方向，折线板件3与组合杆件之间的搭接关系。此时，折线板件在上方，直线组合杆件在下方，折线板件的下表面与直线组合杆件的端部接触面间均进行摩擦面处理，如喷丸后涂无机富锌漆等。图8是椭圆抛物面的四边形网格平面Y轴方向，折线板件3与组合杆件之间的搭接关系。此时，折线板件在下方，直线组合杆件在上方，折线板件的上表面与直线组合杆件的端部接触面间均进行摩擦面处理。图9是将图7和图8的杆件在节点处上下叠放所得的三维示意图，以及节点在安装过程中，螺栓连接之后垫片安装示意图。下面参照附图，对本专利技术具体实施方案做出更为详细的描述:一.构件制作与安装本专利技术新型装配式节点，首先进行的是基本杆件的制作。图2所示是基本杆件之一折线型板件3，该板件在工厂利用厚钢板切削加工而成。加工时，重点要根据单层四边形网格结构的曲面形状确定图3所示的杆件轴线，三段折线轴线之间的夹角由单层网格结构的曲面形状确定。折线板实体上下边线的展开长度不等，其中下边线的中间线段长应控制为杆件截面宽度+20mm。三段线的左右两端线段长为140mm，杆端螺栓M162间距为70mm，螺栓在左右两端板区域内居中布置，螺杆轴线垂直于区段折线板的轴线。用于X轴方向杆件连接的折线板件3下表面进行摩擦面处理；用于Y轴方向杆件连接的折线板件3上表面进行摩擦面处理。图4所示是基本杆件之二直线型组合杆件。其中矩形钢管4根据图示尺寸进行下料，下料后根据图示尺寸在杆件的端部开出槽口。组合直线杆件的端部连接钢板5先加工成型，钢板5的一端按图示位置开好两个螺栓孔。钢板5的一端与开好槽口的矩形钢管壁进行熔透对焊接，如图6。钢板5与折线型钢板连接的面进行摩擦面处理。矩形钢管4的两端钢板5通过焊接连接。图1为组装后的节点示意图，其中垫片6在节点X向和Y向杆件组装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单层四边形网格结构装配式节点，其特征在于，该装配式节点包括：折线板件(3)，该折线板件包括依次连接的第一折线板件(3—1)、第二折线板件(3—2)和第三折线板件(3—3)，第一折线板件(3—1)和第二折线板件(3—2)之间形成的角度以及第二折线板件(3—2)和第三折线板件(3—3)之间形成的角度使得第一折线板件(3—1)、第二折线板件(3—2)和第三折线板件(3—3)之间形成了曲线，且该曲线满足曲面屋顶所需的曲线，折线板件的(3)两端分别设置有螺栓孔；直线组合杆件，该直线组合杆件包括矩形钢管(4)和平面钢板(5)，在矩形钢管(4)的两端分别设置平面钢板(5)，在平面钢板(5)的端部开设有螺栓孔，折线板件(3)和直线组合杆件通过第二高强度螺栓(2)穿过螺栓孔连接，形成装配式杆件；单层空间四边形网格结构双向杆件上下叠合，用第一高强度螺栓(1)连接，形成装配式节点。

【技术特征摘要】
1.一种单层四边形网格结构装配式节点，其特征在于，该装配式节点包括: 折线板件(3)，该折线板件包括依次连接的第一折线板件(3 — I)、第二折线板件(3—2)和第三折线板件(3 — 3)，第一折线板件(3 — I)和第二折线板件(3 — 2)之间形成的角度以及第二折线板件(3 — 2)和第三折线板件(3 — 3)之间形成的角度使得第一折线板件(3 — I)、第二折线板件(3 — 2)和第三折线板件(3 — 3)之间形成了曲线，且该曲线满足曲面屋顶所需的曲线，折线板件的(3)两端分别设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯若强，杨建林，李海建，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32