CN101314961A - 一种适用于张弦桁架撑杆与双索相连的碟形节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于张弦桁架撑杆与双索相连的碟形节点。它包括第一连接件、撑杆连接件、第二连接件、双索上部连接件、双索下部左连接件、双索下部右连接件、内六角螺栓，双索上部连接件设有第一连接件，第一连接件上设有撑杆连接件，撑杆连接件上设有第二连接件，双索上部连接件下方分别设有双索下部左连接件、双索下部右连接件，双索就是通过双索上、下部连接件进行固定的。本发明的节点形式简单美观，传力路径清晰，全为螺栓机械连接，避免了高空焊接带来的不确定性以及过大的焊接残余应力，易于制作与快速安装，亦可方便的进行按索，同时在一定的范围内可以自动调整角度以适应不同索的张拉方向。

Description

一种适用于张弦桁架撑杆与双索相连的碟形节点

技术领域

本发明涉及张弦桁架结构，尤其涉及一种适用于张弦桁架撑杆与双索相连的碟形节点。

背景技术

张弦桁架结构是我国大跨度建筑结构中新兴的一种结构形式，是近十余年发展起来的一种大跨度预应力空间结构体系，这种结构由三类基本构件组成，即可以承受压力的上弦刚性构件、下弦的高强度拉索以及连接两者的撑杆。该结构的基本受力特性是通过张拉下弦高强度拉索使得撑杆产生向上的分力，导致上弦桁架产生与外荷载作用下相反的内力的变位，从而降低上弦构件的内力减小结构的变形。从结构受力特点来看，由于张弦桁架结构的下弦采用高强度拉索，其不仅可以承受结构在荷载作用下的拉力，而且可以适当的对结构施加预应力以改善结构的受力性能，从而提高结构的跨越能力。目前主要在大型公共和工业建筑中使用，例如机场，展览馆，火车站等等。

张弦桁架结构由其特殊的组成构件，可以将其主要连接节点分为：支座节点、撑杆与下弦拉索节点以及撑杆与上弦构件节点。本发明所涉及的便是撑杆与下弦拉索的节点，这类节点构造必须严格按照计算分析简图进行设计。对于只存在竖向撑杆的张弦桁架结构，其下弦拉索和撑杆之间必须固定，因此其节点构造应保证将索夹紧，不能滑动。

目前大多数工程是采用由两个实心半球组成的索球节点来扣紧下弦拉索，而这种索球节点主要有两种形式：一种为节点的各部件之间焊接连接，另一种为各部件之间用螺栓机械连接。从钢结构的角度上讲，焊接带来了过大的残余应力，将引起索中预应力的传递损失，而螺栓连接则不会有这种问题。从换索的角度上讲，焊接后的节点将无法再进行索的更换，必需时只能对节点破坏，换索后再一次进行焊接，而螺栓连接的节点则可以很方便进行拆卸，换索后可以再进行组装。鉴于螺栓连接的诸多优点，目前工程中的此类节点大多采用螺栓连接，上海浦东国际机场的张弦结构中索与撑杆的连接节点构造是将索球扣在撑杆的槽内，而广州国际会展中心的构造是利用一个锻钢节点将索球和撑杆相连。以上的这些节点形式只是应用于单根拉索的张弦桁架结构中，而对于两根拉索的撑杆与拉索连接节点，则应用很少。因此对适用于双索张拉的撑杆与拉索连接节点进行设计有着重大意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于张弦桁架撑杆与双索相连的碟形节点。

它包括第一连接件、撑杆连接件、第二连接件、双索上部连接件、双索下部左连接件、双索下部右连接件、内六角螺栓，双索上部连接件设有第一连接件，第一连接件上设有撑杆连接件，撑杆连接件上设有第二连接件，双索上部连接件下方分别设有双索下部左连接件、双索下部右连接件。

本发明的节点形式简单美观，传力路径清晰，全为螺栓机械连接，避免了高空焊接带来的不确定性以及过大的焊接残余应力。而且易于制作与快速安装，亦可方便的进行按索。同时在一定的范围内可以自动调整角度以适应不同索的张拉方向。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1是张弦桁架结构碟形节点整体效果图；

图2是张弦桁架结构碟形节点分解图；

图3(a)～(i)是张弦桁架结构碟形节点安装流程图；

图4(a)双索上部连接件平、立面图；

图4(b)双索下部连接件平、立面图；

图4(c)第一、二固定件与撑杆连接件平、立面图；

图5是张弦桁架结构双索与撑杆连接节点位置示意图；

图中：第一连接件1、撑杆连接件2、第二连接件3、双索上部连接件4、双索下部左连接件5、双索下部右连接件6、内六角螺栓7

具体实施方式

适用于张弦桁架撑杆与双索相连的碟形节点包括第一连接件1、撑杆连接件2、第二连接件3、双索上部连接件4、双索下部左连接件5、双索下部右连接件6、内六角螺栓7，双索上部连接件4设有第一连接件1，第一连接件1上设有撑杆连接件2，撑杆连接件2上设有第二连接件3，双索上部连接件4下方分别设有双索下部左连接件5、双索下部右连接件6。

本发明是为了实现张弦桁架中撑杆与双索的连接，满足固定双拉索的要求，使预应力完整的通过撑杆传递到张弦桁架中，同时免去复杂的焊接工序，避免产生焊接残余应力，并且易于制作与安装，在换索时对节点可方便的进行拆卸，换索后可再进行组装并继续使用，而且满足在一定的范围内节点能沿索的张拉方向转动，使预应力传递更加合理，真正做到张弦桁架中双索的安全、准确张拉。

本发明是这样实现的：

1、是一种易于制作、快速安装、全机械连接的张弦桁架结构双索与撑杆连接的碟形节点。

由于碟形节点的各部分构件为基本几何体相交而成，因此在工厂里可以很方便的进行制作。在安装时各部分之间为机械的螺栓连接，这样提高了安装速度并且避免了焊接所产生的残余应力，同时大大减小的了高空作业的工作量，能使建筑成本降低，整体工程的质量大幅度提高。本发明根据不同的撑杆截面，不同的拉索截面，确定不同的碟形节点的形状以及尺寸，进而确定此适用于张弦桁架的撑杆与双索连接的碟形节点。

2、技术方案是：

1)碟形节点沿索张拉方向的自由转动主要是通过图2所示的第一连接件以及撑杆连接件来实现的。在制作时，第一连接件是由一个圆柱体沿双索上部连接件的弧度进行切割而成的，与双索上部连接件可以通过螺栓进行连接。第一连接件在切割后的截面应大于半个圆，这样在施加预应力之前利用截面较大的直径能够安装在撑杆连接件中而不至于脱落，当然在施加预应力之后以及正常工作状态时，由于撑杆受压，此时便不存在于脱落问题。撑杆连接件中凹槽的直径应比第一连接件大1mm-2mm，以使第一连接件有足够的空间卡到连接件中，并且可以在凹槽中自由转动，同时保证了自重作用下两者不会脱离。这样碟形节点便通过第一连接件在撑杆连接件凹槽中的转动来实现了沿索张拉方向的自由转动。

2)碟形节点对双索的固定主要通过内六角螺栓连接来实现的。考虑到碟形节点整体的美观效果，螺栓采用内六角的形式，这样可以隐藏螺帽和螺母，使碟形节点简洁明了。在双索上、下部连接件上开如图4所示的内六角螺栓孔，孔的布置位置尽量保持对称。安装时先将双索上部连接件固定，将双索卡入到双索上部连接件的半圆孔中，然后将双索上、下部连接件用内六角螺栓连接，这样通过双索上、下部连接件上开的半圆孔便实现了双索的固定。

3、实现措施及安装流程：

本发明主要应用于张弦桁架结构中索张拉时双索与撑杆连接的碟形节点，考虑到其功能实现的需要，其相应的实现措施与安装流程有：

1)根据撑杆的截面确定碟形节点的尺寸，同时根据双索的截面来确定开孔的大小，要考虑双索的外包装直径而并不是裸索的直径，各构件之间用内六角螺栓连接，内六角螺栓的尺寸取国家标准。各构件示意图见图2。

2)安装时，首先将第一连接件与双索上部连接件用内六角螺栓相连，连接时螺栓从双索上部连接件的下面穿过预先开的螺栓孔拧入到第一连接件中，将两者固定起来，如图3(a)、(b)所示。

3)然后将第一连接件从侧面卡入到撑杆连接件中，使两者在自重条件下不会脱离，同时满足第一连接件在撑杆连接件中的自由转动，如图3(c)、(d)所示。

4)之后将第二连接件与撑杆连接件用内六角螺栓相连，连接时螺栓从第二连接件的侧面通过预先开的螺栓孔拧入到撑杆连接件中，如图3(e)、(f)所示。将撑杆连接件与撑杆最下端焊接，此时碟形节点上半部分与张弦桁架结构的连接完成。

5)将一根拉索卡入到双索上部连接件预先开的圆形孔中，之后将双索下部左连接件通过内六角螺栓与双索上部连接件连接，此时单根拉索与撑杆连接便已经完成，如图3(g)、(h)、(i)所示。同样的方法将另一根拉索定位，待双索下部左、右连接件均与双索上部连接件连接好后，再用螺栓将双索下部左、右连接件相连，这样整个节点的安装便已经完成，最后形态如图1所示。

6)进行换索时，按与以上相反的顺序将双索下部左、右连接件卸下，换索完毕后按以上的顺序再将双索下部左、右连接件进行安装即可。

7)碟形节点的各构件中心线要严格定位，以避免制造误差。

8)应严格按照安装流程进行安装，以避免出现无法安装或者偏差过大的现象。

9)内六角螺栓采用标准规格。

Claims (1)

1.一种适用于张弦桁架撑杆与双索相连的碟形节点，其特征在于包括第一连接件(1)、撑杆连接件(2)、第二连接件(3)、双索上部连接件(4)、双索下部左连接件(5)、双索下部右连接件(6)、内六角螺栓(7)，双索上部连接件4设有第一连接件1，第一连接件1上设有撑杆连接件2，撑杆连接件2上设有第二连接件3，双索上部连接件4下方分别设有双索下部左连接件5、双索下部右连接件6。

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