预应力钢结构钢管索撑节点装置制造方法
【专利摘要】预应力钢结构钢管索撑节点装置，特别适用于张弦梁或者张弦桁架结构中撑杆和下弦索连接的节点形式。撑杆（1）与节点上半钢管（2）焊接在一起，下弦预应力索（6）穿过节点上半钢管（3）与节点下半钢管（4）围成的空腔，利用第一焊接板（3）、第二焊接板（5）上的螺栓孔，通过螺栓（7）连接，使预应力索与撑杆形成整体连接，共同作用。在节点主体两侧各有一个卡环（8），用来限制下弦预应力索（6）因受力、温度等因素造成的伸缩，最大限度的避免预应力的损失。本发明所述构件可在工厂预制，采用螺栓在施工现场拼接形成节点，避免焊接；简化节点连接形式，使用钢管连接，降低制作难度，节约成本；有效控制施工过程中和试用阶段预应力损失。
【专利说明】预应力钢结构钢管索撑节点装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种预应力钢结构钢管索撑节点装置，特别适用于张弦梁或张弦桁架结构撑杆和预应力索的节点形式。
【背景技术】
[0002]作为预应力钢结构的主要结构形式，张弦结构的特点是预应力索的拉力通过撑杆传递到主结构上，以降低结构内力的峰值，改善结构的受力性能。由于现代的张弦结构采用的预应力索的设计拉力远大于撑杆设计压力，所以要求预应力索在张拉过程中在转折节点处具有很好的滑动性能。在实际施工过程中预应力索收到转折节点的侧向压力，张拉施工过程中这种侧压力转化为对索体的摩擦力，但是在实际的施工过程中不可完全消除这种摩擦力，所以只能通过改进节点设计尽可能的减少摩擦力。预应力索与撑杆是通过索撑节点连接起来的，因此索撑节点设计应满足:尽可能减少索撑节点内壁与索体的摩擦力，使施加的预应力能更好的在索体中均匀地传递；张拉施工过程中和完成后能方便而迅速有效地固定索体，使其不能滑动，从而减少预应力的损失。
[0003]目前已有的索撑节点，大都是单体式结构，截面为半圆形卡片板内置在索撑节点的索空腔体内，位于预应力索和节点内壁之间，卡片与预应力索的接触面上有刻痕，这种处理方式使索体受到的摩擦力过大。同时在控制预应力损失方面也有很大不足，已有的索撑节点是利用了其侧壁上的螺栓对卡片板的摩擦力。由于索力过大，随时间推移，摩擦力被克月艮，卡片与索体一起滑动，索体发生伸缩变化，导致结构使用过程中的预应力损失。
[0004]多数的索撑节点连接装置材质选用铸钢，增加了施工工艺难度，使节点形式繁琐，加大施工过程中的难度。在节点连接要求不高的工程中，带来很多不便。
[0005]传统的结构施工时采用了大量的焊接，导致在结构焊接处产生弯矩且遗留焊接产生的残余应力，增加构件的受力，降低构件的利用度；同时施工速度慢，对环境的污染严重，最重要的是焊缝的质量不宜控制，严重影响建筑物的安全性能；容易在施工现场引起火灾。
【发明内容】
[0006]本发明提出了一种预应力钢结构钢管索撑节点装置。其目的在于在有效减少预应力索与节点内壁摩擦力，限制索体的任意伸缩，同时期望将节点装置模块化，标准化，简单化和装配化相结合，实现了工厂化生产，现场快速装配，避免现场焊接引起火灾的可能性。
[0007]所述预应力钢结构钢管索撑节点装置，包括有撑杆I和索撑节点，撑杆I与索撑节点相连接。所述索撑节点包括节点上半钢管2和节点下半钢管4，节点上半钢管2利用螺栓7通过第一焊接板3、第二焊接板5与节点下半钢管4相连接，节点上半钢管2和节点下半钢管4连接在一起共同围成一个截面为圆形的空腔，预应力索6穿过该空腔，空腔直径需略大于预应力索6的直径。第一焊接板3、第二焊接板5分别焊接在节点上半钢管2、节点下半钢管4两侧，提供栓接孔。所有焊接工艺都在工厂内进行，施工现场通过螺栓进行整体装配。两个卡环8的结构与所述的索撑节点相同，分别设置在所述的索撑节点的两端。
[0008]所述的节点上半钢管2和节点下半钢管4取自一个完整的钢管，无需再根据要求进行铸造，但管径等尺寸需根据预应力索6确定。
[0009]所述的节点上半钢管2与撑杆I焊接成为一体，两者间的夹角需根据工程需求进行确定，保证空腔中轴线与下弦预应力索6的中轴线重合。
[0010]所述的节点上半钢管2和节点下半钢管4围成的空腔略大于预应力索6，两者间隙处需内衬聚氯四氟乙烯层9，填补空隙。
[0011]所述的卡环8组成部分的形式与节点主体相同，不同处在于围成的空腔直径略小于预应力索6的直径。
[0012]本发明能够减少索撑节点和预应力索之间的摩擦力；限制索体的任意伸缩，避免预应力的损失；避免现场焊接引起火灾的可能性。I减少摩擦力方面:撑杆主节点由节点上半钢管2和节点下半钢管4以及圆弧内表面的聚四氟乙烯层组成。内衬的聚四氟乙烯层9可以将原来的预应力索6的外表面与节点内壁之间的塑料-铁的摩擦接触面改为塑料-塑料的摩擦接触面，这样减小了接触面相对摩擦系数，从而减小铸钢节点内壁与预应力索之间的摩擦力，同时保护了索体表面。节点上半钢管2与撑杆I焊接成为一体，两者间的夹角需根据工程需求进行确定，保证空腔中轴线与下弦预应力索6的中轴线重合，使预应力索6在通过索撑节点时不发生转折，索体平滑地通过整个索撑节点，消减了索体由于转折而产生的摩擦力。2避免预应力的损失方面:卡环8的空腔直径略小于预应力索6的直径，使得两者在连接后形成整体，卡环随着索体的伸缩位置发生变化。但两侧卡环均靠近节点连接装置，无法同时向同一方向移动，限制了索体因受力、温度等因素导致的长度变化，进而保证索力不发生变化。
[0013]3避免火灾发生方面:所有需要焊接的环节均在工厂内进行，在施工现场各部分通过螺栓7进行栓接，施工过程中无需焊接，排除了可能导致施工现场火灾的因素。
[0014]本发明的优点是:本索撑节点构造简单，可工厂化、标准化、简单化和装配化，方便施工，钢管材质替换铸钢材质，降低施工工艺难度，省略部分施工程序，提高施工效率；杜绝现场焊接，排除火灾发生可能性，保证施工安全的同时，避免焊接对环境的污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1本发明预应力钢结构钢管索撑节点装置主体的组成部分示意图
[0016]图2本发明的撑杆、节点上半钢管连接示意图
[0017]图3本发明的撑杆下节点剖面图
[0018]图4本发明的卡环示意图 图5本发明示意图。
[0019]图中:1、撑杆，2、节点上半钢管，3、第一焊接板，4、节点下半钢管，5、第二焊接板，6、预应力索，7、螺栓，8、卡环，9、聚四氟乙烯层。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图具体说明本发明的实施例。
[0021]如图1?图3所示，本实施例包括有撑杆1、节点上半钢管2、第一焊接板3、节点下半钢管4、第二焊接板5、预应力索6、螺栓7、卡环8。节点上半钢管2利用螺栓7通过第一焊接板3、第二焊接板5与节点下半钢管4相连接，节点上半钢管2和节点下半钢管4连接在一起共同围成一个截面为圆形的空腔，预应力索6穿过该空腔，空腔直径需略大于预应力索6的直径。第一焊接板3、第二焊接板5分别焊接在节点上半钢管2、节点下半钢管4两侧，提供栓接孔。预应力索6穿过空腔时，螺栓7进行初步旋紧，待张弦结构找形结束后再最终旋紧。在空腔与预应力索6之间存在空隙，需用聚四氟乙烯层9内衬，减小接触面的摩擦力系数。卡环8在螺栓最终旋紧前，初步旋紧套在预应力索6上，待螺栓最终旋紧后，改变其位置，使其紧贴节点连接装置主体后，进行最终旋紧。
[0022]节点上半钢管2与撑杆I在工厂内焊接成为一体，两者间的夹角需根据工程需求进行确定，保证空腔中轴线与下弦预应力索6的中轴线重合。
[0023]施工前，先将工厂焊接好的撑杆1、节点上半钢管2与撑杆上部结构连接安装就位，然后将预应力索6通过节点上半钢管2下部缺口放入节点空腔内，再装置节点下半钢管4，旋紧螺栓7，使其成为一个整体节点装置。卡环8安装程序类似，需确保安装结束后两个卡环紧贴节点连接装置主体。
【权利要求】
1.预应力钢结构钢管索撑节点装置，包括有撑杆(I)和索撑节点，撑杆(I)与索撑节点相连接，其特征在于:所述的索撑节点包括节点上半钢管(2)和节点下半钢管(4)，节点上半钢管(2)利用螺栓(7)通过第一焊接板(3)、第二焊接板(5)与节点下半钢管(4)相连接，节点上半钢管(2)和节点下半钢管(4)连接在一起共同围成一个截面为圆形的空腔，预应力索(6)穿过该空腔，空腔直径需略大于预应力索(6)的直径；第一焊接板(3)、第二焊接板(5)分别焊接在节点上半钢管(2)、节点下半钢管(4)两侧，提供栓接孔； 两个卡环(8)的结构与所述的索撑节点相同，分别设置在所述的索撑节点的两端。
2.根据权利I所述的预应力钢结构钢管索撑节点装置，其特征在于:所述的节点上半钢管(2)和节点下半钢管(4)取自一个完整的钢管。
3.根据权利I所述的预应力钢结构钢管索撑节点装置，其特征在于:节点上半钢管(2)与撑杆(I)焊接成为一体。
4.根据权利I所述的预应力钢结构钢管的索撑节点装置，其特征在于:节点上半钢管(2)和节点下半钢管(4)围成的空腔略大于预应力索(6)，两者间隙处采用内衬聚氯四氟乙烯层(9)填补空隙。
【文档编号】E04B1/58GK103821232SQ201310659406
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月8日 优先权日:2013年12月8日
【发明者】白正仙, 侯西明, 关洪阳, 刘洪 , 宋国涛, 陈鸣飞 申请人:北京工业大学