一种空间网架与桁架结构合拢连接节点及其施工方法与流程

本发明涉及桁架结构领域，尤其涉及一种空间网架与桁架结构合拢连接节点。

背景技术：

1、随着我国经济和社会的发展以及土木工程建造和科研水平的提高，大跨度空间网架和桁架结构广泛应用于体育场、会展中心、高铁站房和机场航站楼等公共建筑，有效带动了地方经济、体育事业和文化旅游业的进一步发展。

2、为了充分发挥网架结构的轻盈性和施工便捷性以及管桁架结构的大跨度特性和任意曲面造型的优点，大跨度空间网架-桁架混合结构开始应用于高铁站房等需要大开间、大空间的建筑。

3、空间网架结构的弦杆和腹杆间一般采用螺栓球或焊接球连接，而空间管桁架结构的弦杆和腹杆间一般采用焊接管节点连接。由于两类空间结构体系杆件连接方式不同以及制造和施工误差，网架和桁架混合结构的弦杆在合拢处的位置偏差较大，精度达不到螺栓连接的要求，因而网架-桁架混合结构的弦杆在合拢处的连接方式通常采用对接焊。施工单位常采用液压千斤顶和码板进行强制的位置矫正，然后进行高空对接焊接，但施工现场存在杆件对接焊接量大、高空焊接难度大、焊接成本高、焊缝处应力集中严重、焊接质量不易保证等问题。迫切的需要提供一种适用于大跨度空间网架-桁架混合结构合拢的高效且安全的连接方法。

4、因此，如何开发一种空间网架与桁架结构的新型合拢连接节点成为本领域内技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种空间网架与桁架结构合拢连接节点，解决网架与桁架连接节点的施工技术难题，以及在节点连接施工中存在的施工效率低、调节性能差、抗弯性能差的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种空间网架与桁架结构合拢连接节点，包括网架弦杆、桁架弦杆和套筒，所述套筒套设在所述桁架弦杆上，所述桁架弦杆的周面上开设有与所述套筒配合的环向长槽孔，所述套筒通过单边螺栓与所述环向长槽孔连接；所述网架弦杆上焊接有网架弦杆拉接板，所述网架弦杆拉接板的右端焊接有网架弦杆对接板，所述套筒上焊接有套筒拉接板，所述套筒拉接板的右端焊接有套筒对接板；所述网架弦杆拉接板与所述套筒拉接板之间通过对拉螺栓连接，所述网架弦杆对接板通过拼接板与所述套筒对接板连接。

4、进一步的，所述拼接板上开设有数个纵向长槽孔，所述网架弦杆对接板上开设有与所述纵向长槽孔配合的螺栓孔，所述网架弦杆对接板通过高强螺栓与所述拼接板上的纵向长槽孔连接，所述套筒对接板上开设有与所述纵向长槽孔配合的螺栓孔，所述套筒对接板通过高强螺栓与所述拼接板上的纵向长槽孔连接。

5、进一步的，所述网架弦杆拉接板的左端焊接有网架弦杆加劲肋，所述套筒拉接板的左端焊接有套筒加劲肋。

6、进一步的，所述网架弦杆拉接板上开设有与所述对拉螺栓配合的第一螺栓孔，所述套筒拉接板上开设有与所述对拉螺栓配合的第二螺栓孔。

7、进一步的，所述网架弦杆拉接板呈扇形，四个网架弦杆拉接板之间呈90°环向焊接在所述网架弦杆的周面上；所述套筒拉接板呈扇形，四个套筒拉接板之间呈90°环向焊接在所述套筒上。

8、进一步的，所述拼接板上设置有四个纵向长槽孔。

9、进一步的，所述网架弦杆加劲肋和网架弦杆对接板均为梯形，所述网架弦杆加劲肋和网架弦杆对接板竖直焊接在所述网架弦杆拉接板的左右两端；所述套筒加劲肋和套筒对接板均为梯形，所述套筒加劲肋和套筒对接板竖直焊接在所述套筒拉接板的左右两端。

10、进一步的，所述网架弦杆与所述桁架弦杆的外径相同，所述套筒的内径大于所述桁架弦杆的外径。

11、进一步的，所述网架弦杆拉接板的上表面与所述网架弦杆加劲肋和网架弦杆对接板的下端面焊接配合，所述网架弦杆拉接板的下表面与所述网架弦杆的下端面平齐；所述套筒拉接板的上表面与所述套筒加劲肋和套筒对接板的下端面焊接配合，所述套筒加劲肋和套筒对接板的上端面与所述套筒的上端面平齐，所述套筒拉接板的下表面不与所述套筒的下端面平齐。

12、一种空间网架与桁架结构合拢连接节点的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

13、s1、将所述套筒套入所述桁架弦杆的一端，通过单边螺栓穿过套筒上的螺栓孔和桁架弦杆上的环向长槽孔后在外侧初步拧紧，将两者连接在一起；

14、s2、通过套筒上的环向长槽孔旋转套筒，使得网架弦杆拉接板上的第一螺栓孔和套筒拉接板上的第二螺栓孔处在一条直线上，消除网架弦杆和桁架弦杆在环向上的施工误差；

15、s3、将对拉螺栓穿过网架弦杆拉接板上的第一螺栓孔和套筒拉接板上的第二螺栓孔后拧紧，实现网架弦杆和桁架弦杆的纵向对接；

16、s4、通过高强螺栓穿过拼接板上的纵向长槽孔、网架弦杆对接板上的螺栓孔、套筒对接板上的螺栓孔后拧紧，拼接板上的纵向长槽孔用于适应网架弦杆和桁架弦杆在纵向上的施工误差，实现网架弦杆和桁架弦杆的加强对接。

17、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

18、1、空间网架弦杆和桁架弦杆之间采用螺栓连接，装配效率高、连接安全可靠，避免了高空对接焊工作量大、焊接质量不易保证和焊接成本高的问题；

19、2、通过在桁架弦杆上开设环向长槽孔，能够实现套筒沿着桁架弦杆做有限的环向转动，以适应网架弦杆和桁架弦杆因施工误差而导致网架弦杆拉接板及其加劲肋和对接板与套筒拉接板及其加劲肋和对接板不在一条直线上，进而无法进行螺栓连接的问题；

20、3、通过对拉螺栓实现网架弦杆和桁架弦杆的纵向对接，当网架弦杆和桁架弦杆因施工误差在纵向上存在缝隙时，可以通过拼接板上开设的纵向长槽孔进行调整，实现拼接板与网架弦杆对接板和套筒对接板的拼接连接；

21、4、网架弦杆和桁架弦杆之间的轴向荷载由对拉螺栓承载和传递，弯矩和剪力由拼接板承载和传递，受力明确，便于设计。

技术特征：

1.一种空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：包括网架弦杆(1)、桁架弦杆(2)和套筒(3)，所述套筒(3)套设在所述桁架弦杆(2)上，所述桁架弦杆(2)的周面上开设有与所述套筒(3)配合的环向长槽孔(16)，所述套筒(3)通过单边螺栓(11)与所述环向长槽孔(16)连接；所述网架弦杆(1)上焊接有网架弦杆拉接板(4)，所述网架弦杆拉接板(4)的右端焊接有网架弦杆对接板(8)，所述套筒(3)上焊接有套筒拉接板(5)，所述套筒拉接板(5)的右端焊接有套筒对接板(9)；所述网架弦杆拉接板(4)与所述套筒拉接板(5)之间通过对拉螺栓(13)连接，所述网架弦杆对接板(8)通过拼接板(10)与所述套筒对接板(9)连接。

2.根据权利要求1所述的空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：所述拼接板(10)上开设有数个纵向长槽孔(14)，所述网架弦杆对接板(8)上开设有与所述纵向长槽孔(14)配合的螺栓孔，所述网架弦杆对接板(8)通过高强螺栓(12)与所述拼接板(10)上的纵向长槽孔(14)连接，所述套筒对接板(9)上开设有与所述纵向长槽孔(14)配合的螺栓孔，所述套筒对接板(9)通过高强螺栓(12)与所述拼接板(10)上的纵向长槽孔(14)连接。

3.根据权利要求1所述的空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：所述网架弦杆拉接板(4)的左端焊接有网架弦杆加劲肋(6)，所述套筒拉接板(5)的左端焊接有套筒加劲肋(7)。

4.根据权利要求1所述的空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：所述网架弦杆拉接板(4)上开设有与所述对拉螺栓(13)配合的第一螺栓孔(15)，所述套筒拉接板(5)上开设有与所述对拉螺栓(13)配合的第二螺栓孔(17)。

5.根据权利要求1所述的空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：所述网架弦杆拉接板(4)呈扇形，四个网架弦杆拉接板(4)之间呈90°环向焊接在所述网架弦杆(1)的周面上；所述套筒拉接板(5)呈扇形，四个套筒拉接板(5)之间呈90°环向焊接在所述套筒(3)上。

6.根据权利要求1所述的空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：所述拼接板(10)上设置有四个纵向长槽孔(14)。

7.根据权利要求3所述的空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：所述网架弦杆加劲肋(6)和网架弦杆对接板(8)均为梯形，所述网架弦杆加劲肋(6)和网架弦杆对接板(8)竖直焊接在所述网架弦杆拉接板(4)的左右两端；所述套筒加劲肋(7)和套筒对接板(9)均为梯形，所述套筒加劲肋(7)和套筒对接板(9)竖直焊接在所述套筒拉接板(5)的左右两端。

8.根据权利要求1所述的空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：所述网架弦杆(1)与所述桁架弦杆(2)的外径相同，所述套筒(3)的内径大于所述桁架弦杆(2)的外径。

9.根据权利要求3所述的空间网架与桁架结构合拢连接节点，其特征在于：所述网架弦杆拉接板(4)的上表面与所述网架弦杆加劲肋(6)和网架弦杆对接板(8)的下端面焊接配合，所述网架弦杆拉接板(4)的下表面与所述网架弦杆(1)的下端面平齐；所述套筒拉接板(5)的上表面与所述套筒加劲肋(7)和套筒对接板(9)的下端面焊接配合，所述套筒加劲肋(7)和套筒对接板(9)的上端面与所述套筒(3)的上端面平齐，所述套筒拉接板(5)的下表面不与所述套筒(3)的下端面平齐。

10.一种采用权利要求1至9任意一项所述的连接节点的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种空间网架与桁架结构合拢连接节点，包括网架弦杆、桁架弦杆和套筒，套筒套设在桁架弦杆上，桁架弦杆上开设有环向长槽孔，套筒通过单边螺栓与环向长槽孔连接；网架弦杆上焊接有网架弦杆拉接板，网架弦杆拉接板的右端焊接有网架弦杆对接板，套筒上焊接有套筒拉接板，套筒拉接板的右端焊接有套筒对接板；网架弦杆拉接板与套筒拉接板之间通过对拉螺栓连接，网架弦杆对接板通过拼接板与套筒对接板连接。本发明空间网架与桁架结构合拢连接节点，综合运用套筒、螺栓连接和拼接板连接等技术，刚度高，稳定性好，具有良好的力学性能，构造简单直观，便于施工拼装连接，同时螺栓连接孔采用长槽孔设计，提高了节点对接的施工容错率。

技术研发人员：贡宏要,盛旭东,曹瑞雪,王静峰,李贝贝,刘奥,杜斌,黄志振,胡德圆,刘永丽,高媛
受保护的技术使用者：中铁四局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16