專利名稱：一種索撐節點連接裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種連接裝置，特別是建筑領域應用的一種索撐節點連接裝置。
背景技術：
張弦結構包括索穹頂、弦支穹頂、張弦梁、張弦桁架結構等，是預應力鋼結構的一 種主要的結構形式。張弦結構的特點是鋼索拉力通過索撐節點在撐桿中產生支撐力，在結 構中產生與外荷載相反的作用力，以降低結構內力峰值、改善結構受力性能。索撐節點是張弦結構中最重要的節點，為了方便施工和保證結構使用安全，要求 在施工張拉階段，張拉鋼索時，索撐節點具有良好的滑動性能，張拉完成后的使用階段，索 撐節點又能將鋼索牢固錨固。在張拉索之前，張弦結構的剛度較小，甚至為零，處于準機構狀態，無法安全有效 地承擔結構外荷載作用。通過對索施加初始預應力，增大結構剛度，滿足結構受力和剛度要 求。索撐節點摩擦力使得在張拉施工階段索力無法有效傳遞，產生預應力損失，索撐節點摩 擦損失是鋼索施工張拉階段重要的損失形式。索撐節點預應力損失不但增大了施工張拉的 難度，而且對施工和使用安全造成嚴重威脅。鋼索與撐桿相連的索撐節點的設計、構造與施 工是保證鋼索實現預應力有效傳遞、減小預應力損失的關鍵技術，必須研發構造合理的索 撐點。在已有的分析模型和工程實例中采用的索撐節點存在以下不足有些索撐節點采用非滑動連接的方式。這種連接方式在結構施工張拉過程中，鋼 索不能光滑地穿過索撐節點有效傳遞索力，只能對每段索分別張拉，施工復雜，張拉工序 多，設備需求高，張拉成本高。有些索撐節點為確保索體光滑通過節點，采用以下兩種方法一是節點內壁與索 接觸區域做成一定弧度，其弧度與索的弧度相一致，保證索在節點內部光滑過渡，不出現拐 點；二是在節點內的索段外側包裹鋼夾片，鋼夾片與節點內壁間涂聚四氟乙烯。與有限元模 擬假想索不同，實際工程中的索在張緊后具有一定的抗彎剛度，由于索抗彎剛度和索撐節 點摩擦力的作用，使得上述方法設計的索撐節點摩擦力仍很多，工程的實測數據顯示該索 撐節點引起的預應力損失仍達10%左右。從實際工程應用的傳統節點可以看出，其對摩擦 力的控制只是量上，若要大幅度地減小摩擦，降低預應力損失，必須從本質上對摩擦力進行 控制。有些索撐節點與其他桿件匯交處受力不合理，會產生附加彎矩，對結構的整體承 載力有較大影響。施工張拉完成后的鋼索具有很大的剛度，尤其當鋼索在經過節點需要產生較大轉 折時，現有索撐節點的索體與節點的接觸面只有一個，應力集中效應明顯。現代建筑設計對節點提出了更多的功能要求，要求節點可同時穿過多根索體，但 現有節點構造只允許通過單根索。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服了現有技術的上述缺陷，提供了一種索撐節點連接裝 置，這種節點承載能力強、可有效傳遞索力，減小摩擦帶來的預應力損失，提高結構的整體 承載力和穩定性、可同時穿過多根索體，大大增加其使用范圍。為了達到上述目的，本實用新型采用了如下技術方案一種索撐節點連接裝置，包括索體和連接裝置，其特征在于所述連接裝置包括節 點主板、節點上板、豎向連接板、節點下蓋板、夾板以及耳板，所述節點主板的兩端各設置有 一豎向連接板，兩塊豎向連接板上設置有一塊節點下蓋板；所述節點主板的另外兩端分別 設置有節點上板，豎向連接板、節點上板分別與節點主板焊接或整體鑄造連接成一體；所述 節點下蓋板的兩側與節點上板對應的位置分別設置有一塊夾板；所述節點主板和節點下蓋 板之間設置有軸承和中軸，軸承套于中軸上，索體穿過連接裝置節點主板和節點下蓋板之 間的空間并與軸承相切，所述中軸通過螺栓預緊力將軸承和索體固定于連接裝置內部；夾 板與節點上板對應，并通過螺栓固定連接在一起，用以夾住或固定中間穿過的索體，防止其 滑動，夾板內表面按照索體的位置設置比索體直徑稍大的多半圓形凹槽，夾板內表面(包 括凹槽表面)刻痕方向與索體中心軸方向垂直；所述節點主板外側中部垂直設置有耳板， 耳板包括斜向耳板和豎向耳板，斜向耳板與一端的豎向連接板連接，與斜向耳板相連桿件 的軸心延長線和與豎向耳板相連桿件的軸心延長線匯交于中間索體的軸線上，以保證節點 處不產生附加彎矩(詳見附圖1)。所述軸承為滑動軸承。所述軸承為單排或多排，來滿足多根鋼索同時通過節點的情況，增加節點的適用 范圍。所述軸承與中軸之間的接觸面采用拋光處理并施加有潤滑劑，用以減小軸承的摩 擦系數。同時可通過調節滑動軸承外環直徑與中軸直徑之比來控制軸承的摩擦系數。所述豎向連接板的高度比軸承的高度高出2_4mm，以保證軸承有足夠的轉動縫隙。軸承與索體相切圓弧直徑根據索體直徑確定，例如所述軸承與索體相切部位的 圓弧直徑比索體的直徑大5-10mm。外部構件與耳板鉸接或剛接。本實用新型的索撐節點連接裝置通過兩塊夾板來控制索體的滑動。未施加夾板 時，索體可通過節點自由滑動；當施加上夾板和螺栓、螺母后可將索體有效固定，又不會將 索體壓扁，使索體保持圓形。本實用新型通過鋼索與多排滑輪的接觸，較小了索在索撐節點的轉折角度，從而 減小了索張緊后抗彎剛度的不利影響。有益效果本實用新型采用張拉階段鋼索可以滑動而使用階段鋼索不能滑動的索撐節點形 式。這種節點形式不僅可以有效傳遞施工張拉階段的索拉力而且可以提高結構在使用階段 的結構穩定承載力。其中，每根索穿過節點時可與兩個或多個滑輪接觸，來實現力的轉折傳遞。采用該 方法可有效增加接觸面積，大大減小了索體與節點接觸時的應力集中效應。通過索穹頂整體模型試驗以及節點細部的有限元模擬分析發現，采用該新型節點的索穹頂結構在施工張拉成形后的預應力損失為3%左右。本實用新型的節點連接裝置具有構造簡單、傳力清晰、受力合理、承載能力強等特 點，能夠充分發揮材料的強度，有效傳遞鋼索索力，減小應力幅值、減小摩擦帶來的預應力 損失，提高結構的整體承載力和穩定性。
圖1本實用新型的索撐節點連接裝置剖面構造示意圖；圖2本實用新型的索撐節點連接裝置內部構造示意圖；圖3本實用新型的索撐節點連接裝置在未施加夾板，索體可自由滑動狀態下的裝 配構造示意圖；圖4本實用新型的索撐節點連接裝置在施加夾板，固定索體狀態下的裝配構造示 意圖；圖5夾板的平面圖；圖6為圖5中1-1剖面圖。其中，1-索體；2-軸承；3-中軸；4-斜向耳板；5-豎向耳板；6-螺栓；7-夾板； 8_節點下蓋板；9-節點上板；10-豎向連接板。
具體實施方式
以下結合附圖1 6具體說明索撐節點連接裝置的具體實施方式
。如圖1 6所示，本實用新型的一種索撐節點連接裝置，包括索體1和連接裝置， 連接裝置包括節點主板、節點上板9、豎向連接板10、節點下蓋板8、夾板7以及耳板，節點 主板的兩端各設置有一豎向連接板10，兩塊豎向連接板10上設置有一塊節點下蓋板8 ’節 點主板的另外兩端分別設置有節點上板9，豎向連接板10、節點上板9分別與節點主板焊接 或整體鑄造連接成一體；節點下蓋板8的兩側與節點上板9對應的位置分別設置有一塊夾 板7 ；節點主板和節點下蓋板8之間設置有軸承2和中軸3，軸承2套于中軸3上，索體1穿 過連接裝置節點主板和節點下蓋板8之間的空間并與軸承2相切，中軸3通過螺栓預緊力 將軸承2和索體1固定于連接裝置內部；夾板7與節點上板9對應，并通過螺栓6固定連接 在一起，用以夾住或固定中間穿過的索體1，防止其滑動，夾板7內表面按照索體1的位置 設置比索體1直徑稍大的多半圓形凹槽，夾板7內表面刻痕方向與索體1中心軸方向垂直； 節點主板外側中部垂直設置有耳板，耳板包括斜向耳板4和豎向耳板5，斜向耳板4與一端 的豎向連接板10連接，與斜向耳板相連桿件的軸心延長線和與豎向耳板相連桿件的軸心 延長線匯交于中間索體的軸線上，以保證節點處不產生附加彎矩。軸承2為多排滑動軸承。 軸承2與中軸3之間的接觸面采用拋光處理并施加有潤滑劑，用以減小軸承2的摩擦系數。 豎向連接板10的高度比軸承2的高度高出2-4mm。軸承2與索體1相切部位的圓弧直徑比 索體1的直徑大5-10mm。外部構件與耳板鉸接。斜向耳板4和豎向耳板5的傾斜角度由具 體結構形式來確定，豎直撐桿、斜索匯交于中間鋼索。使用該節點時，先將索體1穿過節點主體，索體1與節點內軸承2相接觸，中軸3 通過螺栓預緊力將軸承2、索體1固定于連接裝置內部。在結構整體施加預應力時未施加夾 板7，索體1通過軸承2的轉動可有效傳遞索力。當結構預應力施工完成后，利用夾板螺栓6對夾板7和索體1施加預緊力，方可將索體1夾緊，使其不可滑動。
以上是本實用新型的一個典型實施例，本實用新型的實施不限于此。
權利要求1.一種索撐節點連接裝置，包括索體(1)和連接裝置，其特征在于所述連接裝置包括 節點主板、節點上板(9)、豎向連接板(10)、節點下蓋板(8)、夾板(7)以及耳板，所述節點 主板的兩端各設置有一豎向連接板(10)，兩塊豎向連接板(10)上設置有一塊節點下蓋板 (8)；所述節點主板的另外兩端分別設置有節點上板(9)，豎向連接板(10)、節點上板(9)分 別與節點主板焊接或整體鑄造連接成一體；所述節點下蓋板(8)的兩側與節點上板(9)對 應的位置分別設置有一塊夾板(7)；所述節點主板和節點下蓋板(8)之間設置有軸承(2) 和中軸(3)，軸承(2)套于中軸(3)上，索體(1)穿過連接裝置節點主板和節點下蓋板(8) 之間的空間并與軸承(2)相切，所述中軸(3)通過螺栓預緊力將軸承(2)和索體(1)固定于 連接裝置內部；夾板(7)與節點上板(9)對應，并通過螺栓(6)固定連接在一起，用以夾住 或固定中間穿過的索體(1)，防止其滑動，夾板(7)內表面按照索體(1)的位置設置比索體 (1)直徑稍大的多半圓形凹槽，夾板(7)內表面刻痕方向與索體(1)中心軸方向垂直；所述 節點主板外側中部垂直設置有耳板，耳板包括斜向耳板(4)和豎向耳板(5)，斜向耳板(4) 與一端的豎向連接板(10)連接，與斜向耳板(4)相連桿件的軸心延長線和與豎向耳板(5) 相連桿件的軸心延長線匯交于中間索體(1)的軸線上。
2.根據權利要求1所述的索撐節點連接裝置，其特征在于所述軸承(2)為滑動軸承。
3.根據權利要求1所述的索撐節點連接裝置，其特征在于所述軸承(2)為單排或多排。
4.根據權利要求1所述的索撐節點連接裝置，其特征在于所述軸承(2)與中軸(3)之 間的接觸面采用拋光處理并施加有潤滑劑，用以減小軸承(2)的摩擦系數。
5.根據權利要求1所述的索撐節點連接裝置，其特征在于所述豎向連接板(10)的高 度比軸承(2)的高度高出2-4mm，以保證軸承(2)有足夠的轉動縫隙。
6.根據權利要求1所述的索撐節點連接裝置，其特征在于所述軸承(2)與索體(1) 相切部位的圓弧直徑比索體(1)的直徑大5-10mm。
7.根據權利要求1-6中任一權利要求所述的索撐節點連接裝置，其特征在于外部構 件與耳板鉸接或剛接。
專利摘要本實用新型涉及一種索撐節點連接裝置，包括索體和連接裝置，連接裝置包括節點主板、節點上板、豎向連接板、節點下蓋板、夾板以及耳板，節點上板、豎向連接板、節點下蓋板通過中軸連接成一空腔，軸承套于中軸上，節點主板的兩端設置有節點上板，節點下蓋板的兩側設置有夾板；索體穿過連接裝置內部空間并與軸承相切，中軸通過螺栓預緊力將軸承和索體固定于連接裝置內部；夾板與節點上板通過螺栓固定連接在一起，用以夾住或固定中間穿過的索體，本實用新型的節點連接裝置具有構造簡單、傳力清晰、受力合理、承載能力強等特點，能夠充分發揮材料的強度，有效傳遞鋼索索力，減小應力幅值、減小摩擦帶來的預應力損失，提高結構的整體承載力和穩定性。
文檔編號E04B1/32GK201778396SQ20102023092
公開日2011年3月30日 申請日期2010年6月11日 優先權日2010年6月11日
發明者劉學春, 劉陽軍, 張愛林 申請人:北京工業大學