一种单层三角形空间网格结构装配式节点的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大跨空间结构，特别是涉及一种单层三角形空间网络结构装配式节点。
【背景技术】
[0002]单层空间网格结构以其受力合理、造型美观、结构通透等优点而得到建筑师和结构工程师的喜爱，被广泛应用。图8所示为常用的一种单层空间网格结构一一球壳的示意图，其中6根杆件汇集于一点形成一个节点，3根杆件组成一个三角形网格。单层空间网格结构的两个重要组成部分是杆件和节点，结构能否正常受力，节点形式及其强度、刚度大小是关键因素，而节点的破坏往往导致与之相连的若干杆件的失效。范重在《空间结构节点设计研宄进展与实践》中，对目前常用的节点做了评估。目前，用于网壳结构的节点主要有焊接空心球节点、螺栓球节点和相贯节点等。
[0003]焊接空心球节点和相贯节点整体性好，但由于需要大量焊接工作，且多为高空作业，焊接质量不能保证，且施工速度慢，近来，随着劳动力成本的上涨，这种节点的代价越来越高；螺栓球节点属于装配式节点，节点和杆件一般在工厂成批生产，现场拼装无需焊接，装拆方便。但在应用中一般将其按铰节点处理，不能应用于单层空间网格结构。
[0004]本发明提出了一种既能应用于单层空间网格结构又不需现场焊接的新型三角形网格装配式节点，该节点具有良好的刚度和承载力，装配性能好，在单层空间网格结构中有良好的应用前景。
【发明内容】
[0005]针对现有装配式节点的不足，本发明提出了一种单层三角形网格结构装配式节点，具有较好的抗弯刚度和承载力，能较好的应用于单层空间网格结构且具有较好的装配性。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种单层三角形空间网格结构装配式节点，包括中心节点1，套筒4、杆件5以及高强螺栓6 ;所述中心节点I包括中心环2以及与所述中心环2连接的若干个连接臂3，在所述连接臂3上设有若干个螺栓孔；所述套筒4套设在所述连接臂3上，所述套筒4的长度大于所述连接臂3的长度；所述杆件5套设在所述套筒4上，在所述套筒4与所述杆件5的相应位置上设有与所述连接臂3上的螺栓孔相对应的螺栓孔；所述高强螺栓6穿过所述杆件5、套筒4和连接臂3的螺栓孔并将其连接起来。
[0007]所述连接臂3与所述中心环2呈一定角度连接。
[0008]所述连接臂3与所述中心环2之间连接的角度根据空间结构的曲面上各个节点在其位置上的曲率确定。
[0009]所述杆件5为方钢管或矩形钢管。
[0010]包括盖板8，所述盖板8为两块，分别通过中心螺栓9固定于所述中心环(2)上下两侧。
[0011 ] 所述中心环2与所述连接臂3为空心结构；所述高强螺栓6为上下两个螺栓，上螺栓将所述杆件5与所述套筒4的上翼缘与所述连接臂3的上部固定，下螺栓将所述杆件5与所述套筒4的下翼缘与所述连接臂3的下部固定。
[0012]所述连接臂3的外壳厚度根据刚度需要确定。
[0013]在每个所述连接臂3与所述中心环2相交部分开有上下两个用于安装所述高强螺栓的安装孔7。
[0014]本发明提供了两个实施例，实施例一适用于中小跨度的单层网格结构，实施例二的适用于较大跨度的单层网格结构。实施例二的中心节点与实施例一的中心节点有所不同，主要体现在:实施例二的高强螺栓不通长，分上下两个螺栓，分别拧紧；实施例二的中心节点的连接臂是空心的；实施例二的中心圆环上开有安装孔。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
I)本发明属于装配式节点，结构中的杆件均在工厂加工制作完成，预制程度高；现场安装简单，只需要按简单的规则进行装配，通过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特点。
[0016]2)在本发明中，使用了高强螺栓将杆件与套筒与中心节点连接起来，高强螺栓的强度等级、直径、个数可根据结构受力情况进行设计，能保证节点具有足够的轴向承载力。
[0017]3)本发明中连接完成后的节点，杆件端部距中心环5mm，在承受轴向压力时，如果螺栓发生破坏，杆件会直接和中心环接触，节点仍然具有承载力，结构不会发生破坏，该节点具有一定的安全冗余度。
[0018]4)在本发明中，增加了套筒作为杆件和中心节点之间的传力构件，既可减轻中心节点本身的重量，便于装配；同时，在节点装配完成后，套筒伸入杆件的长度要大于中心节点的连接臂伸入杆件的长度，增加了中心节点与杆件的接触，也增加了传递弯矩的效果，即增加了节点的平面外刚度。即使螺栓失效后，套筒随杆件一起与中心环接触，仍能保证节点具有足够的平面外刚度和承载力。
[0019]5)在本发明中，节点的平面外刚度由杆件和套筒及中心节点之间的挤压保证，由于中心节点是实心的，因此能充分满足“强节点，弱构件”的节点设计原则。
【附图说明】
[0020]图1为本发明节点实施例一的节点构造平面示意图；
图2为本发明节点实施例一的中心节点的构造图；
图3为本发明节点实施例一的中心节点剖面图；
图4为本发明节点实施例一的套筒平、立、剖面图；
图5为本发明节点实施例一的安装三维示意图；
图6为本发明节点实施例一组装完成后示意图；
图7为本发明节点实施例一组装完成后剖面图；
图8为一球壳不意图；
图9为本发明节点实施例二的节点安装三维示意图；
图10为本发明节点实施例二的中心节点示意图； 图11为本发明节点实施例二组装完成后剖面图。
[0021]图中:1、中心节点，2、中心环，3、连接臂，4、套筒，5、杆件，6、高强螺栓，7、安装孔，
8、盖板，9、中心螺栓。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实例对本发明的结构以及工作过程原理作详细说明。
[0023]实施例一
图1到图6为本发明实施例一的节点示意图，本发明节点包括:
中心节点1、连接臂3、套筒4、杆件5、高强螺栓6。中心节点I由中心环2与若干个连接臂3以一定角度连接，连接臂3上有四个螺栓孔；连接臂3的数量有具体的空间结构决定；套筒4通过钢管切削加工而成，套筒4同样有四个用于连接的螺栓孔；套筒4套设在连接臂3上，且套筒4的长度大于连接臂3的长度；杆件5为方钢管或矩形钢管，套设在套筒4上；在本发明的节点装配完成后，套筒4伸入杆件5的长度要大于中心节点的连接臂伸入杆件的长度，增加了中心节点与杆件的接触，也增加了传递弯矩的效果，即增加了节点的平面外刚度；高强螺栓6为通长螺栓，贯通连接臂3、套筒4和杆件5将三者连接起来；还包括盖板8和中心螺栓9，盖板8为两块，分别通过中心螺栓9固定于中心环2的上下两侧。
[0024]本节点设计的基本原理是对一个所要构成的曲面进行网格划分，网格划分形成的所有节点都在这个曲面上，这个节点即是装配式节点；即在一个大曲率的弧线上取出折线的微元