CN104131621A - 一种用于箱型截面曲面网壳的x型节点板 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于箱型截面曲面网壳的X型节点板，包括，箱型截面杆件、六边形和两个四边形的节点板；六边形节点板分别与四边节点板焊接为一体，形成X型节点板；杆件的端部形成有与X型节点板空间角度相适配的切角，切角分别与X型节点板焊接为一体。有益效果是：X型节点板相交处的中心线方向与相邻杆件形成的曲面处法线一致，节点板的布置分别为四根箱形截面梁的角平分线方向；焊接为X形的钢板，其节点连接处焊缝质量具有可控性，实现曲面网壳空间中任意不同角度的四根及四根以内箱型杆件通过X形节点连接成整体。单层曲面网壳节点处箱形截面钢梁的连接和角度的空间过渡，达到刚性节点的传力效果，网壳结构曲面造型顺滑，满足建筑造型要求。

Description

一种用于箱型截面曲面网壳的X型节点板

技术领域

　　本发明属于建筑技术领域，涉及一种用于箱型截面曲面网壳的X型节点板具体的说是一种可实现任意空间曲面造型的不规则角度箱型截面连接的节点型式。

背景技术

网壳结构是杆件通过节点连接而形成的曲面状空间梁系结构。网壳结构主要承受整体薄膜内力，具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点，可用作体育馆、 影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库等建筑的屋盖。

网壳结构的节点应具有以下性能：1）可靠连接相关结构杆件；2）结构传力直接、明确；3）节点具有足够刚度，保证杆件实现刚性连接；4）保证建筑曲面造型完整、平顺。

网壳结构由杆件构成，尤其是单层网壳结构，必须解决杆件连接的节点方式。目前工程中网壳结构常用的节点类型有：焊接球节点、铸钢节点、相贯节点、多种型式的组合节点等。其中焊接球节点主要用于圆钢管之间的连接，其余节点则可用于圆管对圆管、方管对方管、圆管对方管的连接，加劲板式节点还可用于钢管和其他截面型式的杆件的连接。

焊接球节点由两个热冲压钢半球加肋或不加肋焊接成球状的连接节点，杆件直接焊接到闭合的球形壳体上所形成的节点。主要用于圆钢管之间的连接。杆件尺寸较大时，焊接球直径大，影响建筑造型。

铸钢节点以铸造工艺制造的用于复杂形状或受力条件的空间节点，可以避免节点处因为反复焊接而产生很大初应力。铸钢节点与钢管需要现场组对焊接。每一个铸钢球节点的尺寸精度都直接影响到与之相连的钢管和另一头相连的节点的安装，安装过程中的累计误差控制十分严格，一般节点不宜采用。

钢管相贯节点所连接的各个方向的杆件轴心均汇交到一点，即力线汇交，一般只有在同一轴线上的两个最粗的相邻杆件贯通，其余杆件通过端部相贯线加工后，直接焊接在贯通杆件的外表，非贯通杆件在节点部位可能互相分离，也可能部分重叠。因交汇钢管的数量、角度、尺寸的不同使得相贯线形态各异．而且坡口处理困难，在空间结构中，施工难度更大，杆件较多时在构造上比较复杂。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，克服已有技术缺陷，提供一种能够实现曲面网壳空间中任意不同角度的箱型杆件可靠连接的X型刚性节点板。

本发明所采用的技术方案是：一种用于箱型截面曲面网壳的X型节点板，包括，空间网壳结构的箱型截面杆件、六边形和两个四边形的节点板；所述六边形节点板分别与四边节点板焊接为一体，形成X型节点板；箱型截面杆件的端部形成有与X型节点板空间角度相适配的切角，切角分别与X型节点板焊接为一体。

所述X型节点板相交处的中心线方向与相邻箱型截面杆件所形成曲面处的法线一致，X型节点板的布局分别为箱形截面梁的角平分线方向。

所述箱型截面杆件为2至4个。 

本发明的有益效果是：X型节点板相交处的中心线方向与四根相邻箱型截面杆件所形成曲面处的法线一致，节点板的布置分别为四根箱形截面梁的角平分线方向；由一块六边形钢板和两块小的四边钢板焊接成X形，节点连接处焊缝质量具有可控性，实现曲面网壳空间中任意不同角度的四根及四根以内箱型杆件通过X形节点连接成整体。单层曲面网壳节点处箱形截面钢梁的连接和角度的空间过渡，达到刚性节点的传力效果，网壳结构曲面造型顺滑，满足建筑造型要求。

附图说明

图1是本发明X型节点连接板的排布方式示意图；

图2是节点连接板辅助定位线示意图；

图3是节点连接板定位线示意图；

图4是节点连接板中心平面示意图。

图中：

1、2、3、4．箱型截面杆件    5. 六边形节点板

6、7.四边节点板            8. 节点法线

9、10、11、12. 节点板定位线 13、14、15、16. 杆件中心线

17. 节点板中心点           18. 辅助平面

19、20、21、22. 辅助线         23、24、25、26 辅助面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

本发明将传统的网壳结构的节点连接形式进行了改良优化设计，采用X型刚性节点板实现曲面网壳空间中的任意不同角度的4根箱型杆件的可靠连接。X型节点板相交处的中心线方向与四根相邻箱型截面杆件所形成曲面处的法线一致，节点板的布置分别为四根箱形截面梁的角平分线方向。该设计思路既保证了工程的安全需要，又可使其整体受力更加明确，减少了设计、施工工作，采用此设计方案可大大降低工程造价，具有广泛的应用推广前景。

如图1至图4所示，本发明是一种用于箱型截面曲面网壳的X型节点板，实现包括以下步骤，A．将箱型截面杆件1、2、3、4依据建筑造型摆放；B．将四根相邻箱型截面杆件1、2、3、4的中心线13、14、15、16形成与建筑造型要求相符的曲面，杆件中心线13、14、15、16相交于中心点17；通过中心点17，制出杆件中心线13、14、15、16形成曲面的法线8，以法线8为Z轴并通过杆件中心线交点17作辅助平面18，18为过中心点17的切平面；C．杆件中心线13、14、15、16投影至辅助平面18得到辅助线19、20、21、22；D．确定节点板定位线；其中，辅助线19、22的角平分线为节点板定位线9；辅助线19、20的角平分线为节点板定位线10；辅助线20、21的角平分线为节点板定位线11；辅助线21、22的角平分线为节点板定位线12；E．确定辅助面；其中，节点板定位线9与节点法线8形成的平面为辅助面23；节点板定位线10与节点法线8形成的平面为辅助面24；节点板定位线11与节点法线8形成的平面为辅助面25；节点板定位线12与节点法线8形成的平面为辅助面26；辅助面23和辅助面25为六边形节点板5的中心平面；辅助面24和26分别为四边节点板6和7的中心平面；F．根据中心平面剪裁六边形节点板5和四边节点板6、7；G．六边形节点板5分别与四边节点板6、7焊接为一体，形成X型节点连接板，X型刚性节点板可以实现曲面单层网壳空间中的任意不同角度的4根箱型杆件的可靠连接。

现以四根箱型截面杆件为例进行说明：本发明用于箱型截面曲面网壳的X型节点板，包括，空间网壳结构的箱型截面杆件1、2、3、4、六边形和两个四边形的节点板；所述六边形节点板5分别与四边节点板6、7焊接为一体，形成X型节点板；箱型截面杆件1、2、3、4的端部形成有与X型节点板空间角度相适配的切角，切角分别与X型节点板焊接为一体，X型刚性节点板可以实现曲面网壳空间中的任意不同角度的4根箱型杆件的可靠连接，网壳结构曲面造型顺滑，符合建筑外形要求。

一块六边形钢板和两块小的四边钢板焊接成X形，X型节点板相交处的中心线方向与四根相邻箱型截面杆件所形成曲面处的法线一致，节点板的布置分别为四根箱形截面梁的角平分线方向。实现曲面网壳空间中任意不同角度的四根箱型杆件通过X形节点连接成整体，保证了工程的安全性，可使其整体受力更加明确。网壳结构曲面连接和角度的空间过渡，造型顺滑，达到刚性节点的传力效果，符合建筑外形要求，节点连接处焊缝质量具有可控性， 能够满足结构受力的要求，同时解决了复杂曲面中箱形截面梁的空间方向性问题，工厂加工及现场施工方便简单。该X形节点可使其整体受力更加明确，减少了设计、施工工作，并且采用此设计方案可大大降低工程造价，具有广泛的应用推广前景。

X型节点与传统焊接球节点连接形式相比，尤其是箱型截面杆件节点连接处可以明确杆件连接的传力形式，同时减小节点尺寸，保证建筑造型需求，不会对建筑外观产生影响；与传统铸钢节点连接形式相比，对工厂预加工节点尺寸控制精度要求降低，减小了钢结构施工难度，同时降低连接节点造价；与传统钢管相贯节点相比，大大减少了杆件现场焊接工程量，降低了杆件焊接难度，减小了施工产生的钢结构焊接应力，同时可以有效控制焊缝质量，保证工程质量。

值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，如，单层网壳结构中箱型截面杆件可以为二根或三根不规则角度杆件，其原理与本申请公开的内容完全相同，因此，本申请不在对此进行赘述，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于箱型截面曲面网壳的X型节点板，其特征在于，包括，空间网壳结构的箱型截面杆件、六边形和两个四边形的节点板；所述六边形节点板分别与四边节点板焊接为一体，形成X型节点板；箱型截面杆件的端部形成有与X型节点板空间角度相适配的切角，切角分别与X型节点板焊接为一体。

2.根据权利要求1所述的一种用于箱型截面曲面网壳的X型节点板，其特征在于，所述X型节点板相交处的中心线方向与相邻箱型截面杆件所形成曲面处的法线一致，X型节点板的布局分别为箱形截面梁的角平分线方向。

3.根据权利要求1所述的一种用于箱型截面曲面网壳的X型节点板，其特征在于，所述箱型截面杆件为2至4个。