一種新型空間網格結構節點的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種新型空間網格結構節點，其特征在于，包括第一箱型桿件、第二箱型桿件、隱形螺栓和連接構件，所述連接構件具有與所述第一箱型桿件對應的多個開口端，所述第二箱型桿件的一端位于所述連接構件的開口端中，所述第二箱型桿件的另一端位于所述第一箱型桿件的一端中，所述連接構件的開口端和第一箱型桿件均具有隱形螺栓帽孔，隱形螺栓擰入所述隱形螺栓帽孔和第二箱型桿件上的螺栓孔中，并與設于所述第二箱型桿件內部的螺帽連接，擰緊后的所述隱形螺栓與周側的所述第一箱型桿件及連接構件的表面平齊。本發明的有益效果為：避免了焊接，保證了節點的光滑；通用性較強；大幅提高了安裝效率和精度，降低了操作人員勞動強度。
【專利說明】一種新型空間網格結構節點
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種大跨度建筑空間網格結構節點構造設計，尤其是一種適用于箱型桿件連接的空間節點的設計。
【背景技術】
[0002]空間網格結構是由離散的桿件通過節點連接集成的結構系統，所以節點是結構系統中重要的受力部分，節點不僅要連接構件，同時還起到傳遞力流的作用。通常，空間網格結構的每個節點應至少連接3根構件以保持穩定性。在受力性能方面，空間網格節點既要能抵抗不平衡力產生的扭轉效應，又要能抵抗由于施工安裝誤差在結構體系中產生的殘余應力。
[0003]根據結構所用材料不同，通常大跨空間網格結構可分為鋼結構和鋁合金結構。
[0004]鋼結構剛度大，技術相對成熟。同時可通過焊接工藝將復雜節點與桿件連接，保證了節點與桿件的光滑過渡。但大量的現場焊接又會導致工程量的增加和節點的可靠性降低。
[0005]鋁合金結構由于其自重輕、耐久性強、外形美觀等特點，越來越多地被用于替代傳統鋼結構在大跨度空間結構的設計和建造中使用。然而，由于鋁合金結構的可焊性較差，在空間網格結構中主要采用機械連接形式的節點，廣泛應用的是螺栓球節點和Temcor公司的板式節點。螺栓球節點廣泛應用于網架結構，其構造為:首先將置有螺栓的錐頭或封板焊在管件兩端，在伸出錐頭或封板的螺桿上套長形六角套筒，以銷子或緊固螺釘將螺栓與套筒連接在一起。拼裝時直接擰動長形六角套筒，通過銷釘或緊固螺釘帶動螺栓轉動，從而使螺栓旋入球體直至螺栓頭與封板或錐頭貼緊為止，各匯交桿件均按此方式連接后即形成節點。螺栓球球體在直徑滿足空間幾何關系后強度一般能滿足要求不會被拉斷，但在加工時應保證螺孔的強度避免過早破壞。應注意鋁合金螺栓球節點的螺栓應進行鍍鋅處理或采用不銹鋼螺栓以防止接觸腐蝕。板式節點多應用于單層網殼，現有的較為成熟的為美國Temcor公司的專利，其節點形式是在中心處交匯若干工字形截面桿件，于上下翼緣處各設一塊鋁合金蓋板，每根桿件通過上下翼緣的緊固螺栓與鋁合金蓋板相連接。我國已建成并投入使用的多座鋁合金單層網殼均采用了該節點體系。此外，當前的絕大多數鋁合金空間網格結構工程所采用的桿件均為工字型截面，原因是工字型截面桿件易加工，節點工藝成熟。其缺點是節點造型突兀，缺乏與桿件的流暢感，尤其是上文提到的無論是螺栓節點還是板式節點。為此，建筑師提出了采用箱型桿件進行空間網格結構設計的要求，但目前國內外還沒有針對箱型桿件的鋁合金結構的節點開發。
[0006]綜上所述，在現有技術中，空間網格結構節點的設計和施工過程中存在如下問題:
[0007](I)對于采用鋼結構焊接設計的節點，所帶來的問題是現場焊接工作量巨大，影響施工工期，同時現場焊接的可靠性得不到保證。
[0008](2)箱型截面桿件由于其造型優美倍受建筑師青睞，但由于缺乏相應節點，箱型截面桿件的鋁合金網格結構尚處于空白狀態。
[0009]因此，無論是鋼結構還是鋁合金結構，急需一種適用于箱型桿件連接的采用非焊接手段的新型空間網格結構節點，同時要保證該節點的制作和施工工藝簡便。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于提供一種箱型桿件空間網格結構的新型連接節點，以提高其安裝效率和精度，降低操作人員勞動強度。
[0011]為了達到上述目的，本發明提供了一種新型空間網格結構節點，包括:
[0012]箱型桿件、隱形螺栓和連接構件，所述箱型桿件包括第一箱型桿件和第二箱型桿件，所述連接構件具有與所述第一箱型桿件對應的多個開口端，所述第二箱型桿件的一端位于所述連接構件的開口端中，所述第二箱型桿件的另一端位于所述第一箱型桿件的一端中，所述連接構件的開口端和第一箱型桿件均具有隱形螺栓帽孔，所述第二箱型桿件在對應位置上也相應地設有螺栓孔，并在其內部對應位置上設有螺帽，隱形螺栓擰入所述隱形螺栓帽孔和舌式套筒上的螺栓孔中，并與設于所述舌式套筒內部的螺帽連接，擰緊后的所述隱形螺栓與周側的所述第一箱型桿件及連接構件的表面平齊。
[0013]進一步地，所述第二箱型桿件的兩個側壁的對應位置上分別具有第一孔和第二孔。
[0014]進一步地，所述第一箱型桿件一端兩個側壁的對應位置上分別具有兩個大小相同的撥桿滑槽。
[0015]進一步地，所述新型空間網格結構節點還包括定位撥桿，所述定位撥桿依次穿過所述第一箱型桿件一側的撥桿滑槽、第一孔、第二孔和第一箱型桿件另一側的撥桿滑槽。
[0016]進一步地，所述隱形螺栓帽孔為錐形螺孔口。
[0017]進一步地，所述隱形螺栓為具有錐形螺栓頭的螺栓。
[0018]本發明還提供了一種空間網格結構節點的安裝方法，應用于上述的新型空間網格結構節點，所述安裝方法包括以下步驟:
[0019]將所述第二箱型桿件插入所述第一箱型桿件的一端；
[0020]將帶有所述第二箱型桿件的第一箱型桿件與所述連接構件的開口端對接；
[0021]推動所述定位撥桿使第二箱型桿件上的螺栓孔分別與第一箱型桿件和連接構件上的隱形螺栓帽孔對應；
[0022]擰緊所述隱形螺栓，拔出所述定位撥桿。
[0023]進一步地，所述空間網格結構節點的安裝方法在將所述第二箱型桿件插入所述第一箱型桿件的一端后還包括以下步驟:
[0024]將所述定位撥桿依次穿過所述第一箱型桿件一側的撥桿滑槽、第一孔、第二孔和第一箱型桿件另一側的撥桿滑槽，在所述撥桿滑槽內推動所述定位撥桿將第二箱型桿件向遠離其與第一箱型桿件套接一側的方向移動，使所述第二箱型桿件完全進入第一箱型桿件內部。
[0025]與現有技術相比，本發明的有益效果為:本發明保留了螺栓連接的機械連接形式，避免了焊接，同時由于采用隱形螺栓的設計，保證了節點的光滑；該新型節點在保證結構整體剛度、節點局部強度滿足受力要求的前提下，達到桿件與節點連接自然、順暢，無明顯突兀感的要求；該節點不但適合與鋼結構，也適用于鋁合金結構，通用性較強；大幅提高了安裝效率和精度，降低了操作人員勞動強度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明實施例提供的空間網格結構節點的整體結構圖；
[0027]圖2為本發明實施例提供的連接構件結構圖；
[0028]圖3為本發明實施例提供的隱形螺栓帽孔結構圖；
[0029]圖4為本發明實施例提供的隱形螺栓結構圖；
[0030]圖5為本發明實施例提供的第二箱型桿件結構圖；
[0031]圖6為本發明實施例提供的空間網格結構節點的安裝分解圖；
[0032]圖7為本發明實施例提供的定位撥桿與撥桿滑槽結構圖；
[0033]圖8-12為本發明實施例提供的空間網格結構節點的安裝圖。
[0034]其中，1:第一箱型桿件，2:隱形螺栓，3:連接構件，4:撥桿滑槽，5:第二箱型桿件，6:定位撥桿，21:隱形螺栓帽孔，22:螺栓孔，23:螺母，31:上蓋板，32:下蓋板，33:側壁蓋板。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合示意圖對本發明的【具體實施方式】進行更詳細的描述。根據下列描述和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0036]如圖1-7所示，本發明實施例提供了一種新型空間網格結構節點，其包括箱型桿件、隱形螺栓2和連接構件3。
[0037]箱型桿件即為空間網格結構節點中的主要受力桿件，其橫斷面為口字形，桿件的壁厚依據不同項目實際受力情況而定。所述箱型桿件包括第一箱型桿件I和第二箱型桿件5，所述第二箱型桿件5也可被稱為舌式套筒，第二箱型桿件5本質上是一段截面尺寸略小于第一箱型桿件I的箱型桿件。
[0038]連接構件3可采用整體鑄造或分塊焊接的方式加工而成，連接構件3整體上是一個連接節點，用于與箱型桿件連接，從功能上分，連接構件3包括上蓋板31、下蓋板32和側壁蓋板33，所述上蓋板31通過所述側壁蓋板33與下蓋板32連接，連接構件3的整體形狀可為X形、Y形、*形或米字形，在本實施例中，連接構件3的整體形狀為*形，所述連接構件3具有與所述第一箱型桿件I對應的多個開口端，所述第二箱型桿件5的一端位于所述連接構件3的開口端中，所述第二箱型桿件5的另一端位于所述第一箱型桿件I的一端中，所述連接構件3的開口端和第一箱型桿件I均具有多個隱形螺栓帽孔21，其個數和大小由實際項目計算需要設置，隱形螺栓帽孔21可設于連接構件3的開口端和第一箱型桿件I的相對兩面上，即設置于底端及頂端或者兩個側壁上，也可設于連接構件3的開口端和第一箱型桿件I的四面或任意三面上，在本實施例中，隱形螺栓帽孔21分別設于所述連接構件3的開口端的上蓋板31、下蓋板32處以及第一箱型桿件I的頂部、底部。
[0039]隱形螺栓2擰入所述隱形螺栓帽孔21和第二箱型桿件5上的螺栓孔22中，并與設于所述第二箱型桿件5內部的螺帽23連接，擰緊后的所述隱形螺栓2與周側的所述第一箱型桿件I及連接構件3的表面平齊，螺栓孔22可設于第二箱型桿件5的任一對相對兩面、四面或任意三面上，在本實施例中，螺栓孔22分別設于第二箱型桿件5的頂部和底部。
[0040]此外，所述第二箱型桿件5的兩個側壁的對應位置上分別具有第一孔和第二孔，在本實施例中，第一孔和第二孔均為圓孔，用來安放定位撥桿6。所述第一箱型桿件I 一端兩個側壁的對應位置上分別具有兩個大小相同的撥桿滑槽4。所述新型空間網格結構節點還包括定位撥桿6，其可以隨意插入第二箱型桿件5側壁上的第一孔和第二孔中或從第一孔和第二孔中拔出，所述定位撥桿6依次穿過所述第一箱型桿件I 一側的撥桿滑槽4、第一孔、第二孔和第一箱型桿件I另一側的撥桿滑槽4。所述隱形螺栓帽孔21為錐形螺孔口，所述隱形螺栓2為具有錐形螺栓頭的螺栓。
[0041]本發明實施例還提供了一種空間網格結構節點的安裝方法，應用于上述的新型空間網格結構節點，所述安裝方法包括以下步驟:
[0042]如圖8所示，將所述第二箱型桿件5插入第一箱型桿件I的一端；
[0043]如圖9所示，將所述定位撥桿6依次穿過所述第一箱型桿件I 一側的撥桿滑槽4、第一孔、第二孔和第一箱型桿件I另一側的撥桿滑槽4，在所述撥桿滑槽4內推動所述定位撥桿6將第二箱型桿件5向遠離其與第一箱型桿件I套接一側的方向移動，使所述第二箱型桿件5完全進入第一箱型桿件I內部；
[0044]如圖10所示，將帶有所述第二箱型桿件5的第一箱型桿件I與所述連接構件3的開口端對接；
[0045]如圖11所示，推動所述定位撥桿6使第二箱型桿件5上的螺栓孔22分別與第一箱型桿件I和連接構件3上的隱形螺栓帽孔21對應；
[0046]如圖12所示，擰緊所述隱形螺栓2，拔出所述定位撥桿6。
[0047]綜上，本發明提供了一種新型空間網格結構節點，與現有技術相比，本發明的有益效果為:本發明保留了螺栓連接的機械連接形式，避免了焊接，同時由于采用隱形螺栓2的設計，螺栓頭不突出第一箱型桿件I和連接構件3表面，保證了節點的光滑；該新型節點在保證結構整體剛度、節點局部強度滿足受力要求的前提下，達到桿件與節點連接自然、順暢，無明顯突兀感的要求；該節點不但適合與鋼結構，也適用于鋁合金結構，通用性較強；大幅提高了安裝效率和精度，降低了操作人員勞動強度。
[0048]上述僅為本發明的優選實施例而已，并不對本發明起到任何限制作用。任何所屬【技術領域】的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的范圍內，對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬于本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種新型空間網格結構節點，其特征在于，包括箱型桿件、隱形螺栓和連接構件，所述箱型桿件包括第一箱型桿件和第二箱型桿件，所述連接構件具有與所述第一箱型桿件對應的多個開口端，所述第二箱型桿件的一端位于所述連接構件的開口端中，所述第二箱型桿件的另一端位于所述第一箱型桿件的一端中，所述連接構件的開口端和第一箱型桿件均具有隱形螺栓帽孔，所述第二箱型桿件在對應位置上也相應地設有螺栓孔，并在其內部對應位置上設有螺帽，隱形螺栓擰入所述隱形螺栓帽孔和第二箱型桿件上的螺栓孔中，并與設于所述第二箱型桿件內部的螺帽連接，擰緊后的所述隱形螺栓與周側的所述第一箱型桿件及連接構件的表面平齊。
2.如權利要求1所述的新型空間網格結構節點，其特征在于，所述第二箱型桿件的兩個側壁的對應位置上分別具有第一孔和第二孔。
3.如權利要求2所述的新型空間網格結構節點，其特征在于，所述第一箱型桿件一端兩個側壁的對應位置上分別具有兩個大小相同的撥桿滑槽。
4.如權利要求3所述的新型空間網格結構節點，其特征在于，所述新型空間網格結構節點還包括定位撥桿，所述定位撥桿依次穿過所述第一箱型桿件一側的撥桿滑槽、第一孔、第二孔和第一箱型桿件另一側的撥桿滑槽。
5.如權利要求1所述的新型空間網格結構節點，其特征在于，所述隱形螺栓帽孔為錐形螺孔口。
6.如權利要求5所述的新型空間網格結構節點，其特征在于，所述隱形螺栓為具有錐形螺栓頭的螺栓。
7.一種空間網格結構節點的安裝方法，應用于如權利要求4至6任一項所述的新型空間網格結構節點，其特征在于，所述安裝方法包括以下步驟: 將所述第二箱型桿件插入所述第一箱型桿件的一端； 將帶有所述第二箱型桿件的第一箱型桿件與所述連接構件的開口端對接； 推動所述定位撥桿使第二箱型桿件上的螺栓孔分別與第一箱型桿件和連接構件上的隱形螺栓帽孔對應； 擰緊所述隱形螺栓，拔出所述定位撥桿。
8.如權利要求7所述的空間網格結構節點的安裝方法，其特征在于，在將所述第二箱型桿件插入所述第一箱型桿件的一端后還包括以下步驟: 將所述定位撥桿依次穿過所述第一箱型桿件一側的撥桿滑槽、第一孔、第二孔和第一箱型桿件另一側的撥桿滑槽，在所述撥桿滑槽內推動所述定位撥桿將第二箱型桿件向遠離其與第一箱型桿件套接一側的方向移動，使所述第二箱型桿件完全進入第一箱型桿件內部。
【文檔編號】E04B1/58GK104196129SQ201410494726
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】李亞明, 田煒, 李承銘, 劉智龍, 盧旦 申請人:上海建筑設計研究院有限公司, 華東建筑設計研究院有限公司