CN104196129A - 一种新型空间网格结构节点 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型空间网格结构节点，其特征在于，包括第一箱型杆件、第二箱型杆件、隐形螺栓和连接构件，所述连接构件具有与所述第一箱型杆件对应的多个开口端，所述第二箱型杆件的一端位于所述连接构件的开口端中，所述第二箱型杆件的另一端位于所述第一箱型杆件的一端中，所述连接构件的开口端和第一箱型杆件均具有隐形螺栓帽孔，隐形螺栓拧入所述隐形螺栓帽孔和第二箱型杆件上的螺栓孔中，并与设于所述第二箱型杆件内部的螺帽连接，拧紧后的所述隐形螺栓与周侧的所述第一箱型杆件及连接构件的表面平齐。本发明的有益效果为：避免了焊接，保证了节点的光滑；通用性较强；大幅提高了安装效率和精度，降低了操作人员劳动强度。

Description

一种新型空间网格结构节点

技术领域

本发明涉及一种大跨度建筑空间网格结构节点构造设计，尤其是一种适用于箱型杆件连接的空间节点的设计。

背景技术

空间网格结构是由离散的杆件通过节点连接集成的结构系统，所以节点是结构系统中重要的受力部分，节点不仅要连接构件，同时还起到传递力流的作用。通常，空间网格结构的每个节点应至少连接3根构件以保持稳定性。在受力性能方面，空间网格节点既要能抵抗不平衡力产生的扭转效应，又要能抵抗由于施工安装误差在结构体系中产生的残余应力。

根据结构所用材料不同，通常大跨空间网格结构可分为钢结构和铝合金结构。

钢结构刚度大，技术相对成熟。同时可通过焊接工艺将复杂节点与杆件连接，保证了节点与杆件的光滑过渡。但大量的现场焊接又会导致工程量的增加和节点的可靠性降低。

铝合金结构由于其自重轻、耐久性强、外形美观等特点，越来越多地被用于替代传统钢结构在大跨度空间结构的设计和建造中使用。然而，由于铝合金结构的可焊性较差，在空间网格结构中主要采用机械连接形式的节点，广泛应用的是螺栓球节点和Temcor公司的板式节点。螺栓球节点广泛应用于网架结构，其构造为：首先将置有螺栓的锥头或封板焊在管件两端，在伸出锥头或封板的螺杆上套长形六角套筒，以销子或紧固螺钉将螺栓与套筒连接在一起。拼装时直接拧动长形六角套筒，通过销钉或紧固螺钉带动螺栓转动，从而使螺栓旋入球体直至螺栓头与封板或锥头贴紧为止，各汇交杆件均按此方式连接后即形成节点。螺栓球球体在直径满足空间几何关系后强度一般能满足要求不会被拉断，但在加工时应保证螺孔的强度避免过早破坏。应注意铝合金螺栓球节点的螺栓应进行镀锌处理或采用不锈钢螺栓以防止接触腐蚀。板式节点多应用于单层网壳，现有的较为成熟的为美国Temcor公司的专利，其节点形式是在中心处交汇若干工字形截面杆件，于上下翼缘处各设一块铝合金盖板，每根杆件通过上下翼缘的紧固螺栓与铝合金盖板相连接。我国已建成并投入使用的多座铝合金单层网壳均采用了该节点体系。此外，当前的绝大多数铝合金空间网格结构工程所采用的杆件均为工字型截面，原因是工字型截面杆件易加工，节点工艺成熟。其缺点是节点造型突兀，缺乏与杆件的流畅感，尤其是上文提到的无论是螺栓节点还是板式节点。为此，建筑师提出了采用箱型杆件进行空间网格结构设计的要求，但目前国内外还没有针对箱型杆件的铝合金结构的节点开发。

综上所述，在现有技术中，空间网格结构节点的设计和施工过程中存在如下问题：

(1)对于采用钢结构焊接设计的节点，所带来的问题是现场焊接工作量巨大，影响施工工期，同时现场焊接的可靠性得不到保证。

(2)箱型截面杆件由于其造型优美倍受建筑师青睐，但由于缺乏相应节点，箱型截面杆件的铝合金网格结构尚处于空白状态。

因此，无论是钢结构还是铝合金结构，急需一种适用于箱型杆件连接的采用非焊接手段的新型空间网格结构节点，同时要保证该节点的制作和施工工艺简便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种箱型杆件空间网格结构的新型连接节点，以提高其安装效率和精度，降低操作人员劳动强度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种新型空间网格结构节点，包括：

箱型杆件、隐形螺栓和连接构件，所述箱型杆件包括第一箱型杆件和第二箱型杆件，所述连接构件具有与所述第一箱型杆件对应的多个开口端，所述第二箱型杆件的一端位于所述连接构件的开口端中，所述第二箱型杆件的另一端位于所述第一箱型杆件的一端中，所述连接构件的开口端和第一箱型杆件均具有隐形螺栓帽孔，所述第二箱型杆件在对应位置上也相应地设有螺栓孔，并在其内部对应位置上设有螺帽，隐形螺栓拧入所述隐形螺栓帽孔和舌式套筒上的螺栓孔中，并与设于所述舌式套筒内部的螺帽连接，拧紧后的所述隐形螺栓与周侧的所述第一箱型杆件及连接构件的表面平齐。

进一步地，所述第二箱型杆件的两个侧壁的对应位置上分别具有第一孔和第二孔。

进一步地，所述第一箱型杆件一端两个侧壁的对应位置上分别具有两个大小相同的拨杆滑槽。

进一步地，所述新型空间网格结构节点还包括定位拨杆，所述定位拨杆依次穿过所述第一箱型杆件一侧的拨杆滑槽、第一孔、第二孔和第一箱型杆件另一侧的拨杆滑槽。

进一步地，所述隐形螺栓帽孔为锥形螺孔口。

进一步地，所述隐形螺栓为具有锥形螺栓头的螺栓。

本发明还提供了一种空间网格结构节点的安装方法，应用于上述的新型空间网格结构节点，所述安装方法包括以下步骤：

将所述第二箱型杆件插入所述第一箱型杆件的一端；

将带有所述第二箱型杆件的第一箱型杆件与所述连接构件的开口端对接；

推动所述定位拨杆使第二箱型杆件上的螺栓孔分别与第一箱型杆件和连接构件上的隐形螺栓帽孔对应；

拧紧所述隐形螺栓，拔出所述定位拨杆。

进一步地，所述空间网格结构节点的安装方法在将所述第二箱型杆件插入所述第一箱型杆件的一端后还包括以下步骤：

将所述定位拨杆依次穿过所述第一箱型杆件一侧的拨杆滑槽、第一孔、第二孔和第一箱型杆件另一侧的拨杆滑槽，在所述拨杆滑槽内推动所述定位拨杆将第二箱型杆件向远离其与第一箱型杆件套接一侧的方向移动，使所述第二箱型杆件完全进入第一箱型杆件内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明保留了螺栓连接的机械连接形式，避免了焊接，同时由于采用隐形螺栓的设计，保证了节点的光滑；该新型节点在保证结构整体刚度、节点局部强度满足受力要求的前提下，达到杆件与节点连接自然、顺畅，无明显突兀感的要求；该节点不但适合与钢结构，也适用于铝合金结构，通用性较强；大幅提高了安装效率和精度，降低了操作人员劳动强度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的空间网格结构节点的整体结构图；

图2为本发明实施例提供的连接构件结构图；

图3为本发明实施例提供的隐形螺栓帽孔结构图；

图4为本发明实施例提供的隐形螺栓结构图；

图5为本发明实施例提供的第二箱型杆件结构图；

图6为本发明实施例提供的空间网格结构节点的安装分解图；

图7为本发明实施例提供的定位拨杆与拨杆滑槽结构图；

图8-12为本发明实施例提供的空间网格结构节点的安装图。

其中，1：第一箱型杆件，2：隐形螺栓，3：连接构件，4：拨杆滑槽，5：第二箱型杆件，6：定位拨杆，21：隐形螺栓帽孔，22：螺栓孔，23：螺母，31：上盖板，32：下盖板，33：侧壁盖板。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1-7所示，本发明实施例提供了一种新型空间网格结构节点，其包括箱型杆件、隐形螺栓2和连接构件3。

箱型杆件即为空间网格结构节点中的主要受力杆件，其横断面为口字形，杆件的壁厚依据不同项目实际受力情况而定。所述箱型杆件包括第一箱型杆件1和第二箱型杆件5，所述第二箱型杆件5也可被称为舌式套筒，第二箱型杆件5本质上是一段截面尺寸略小于第一箱型杆件1的箱型杆件。

连接构件3可采用整体铸造或分块焊接的方式加工而成，连接构件3整体上是一个连接节点，用于与箱型杆件连接，从功能上分，连接构件3包括上盖板31、下盖板32和侧壁盖板33，所述上盖板31通过所述侧壁盖板33与下盖板32连接，连接构件3的整体形状可为X形、Y形、*形或米字形，在本实施例中，连接构件3的整体形状为*形，所述连接构件3具有与所述第一箱型杆件1对应的多个开口端，所述第二箱型杆件5的一端位于所述连接构件3的开口端中，所述第二箱型杆件5的另一端位于所述第一箱型杆件1的一端中，所述连接构件3的开口端和第一箱型杆件1均具有多个隐形螺栓帽孔21，其个数和大小由实际项目计算需要设置，隐形螺栓帽孔21可设于连接构件3的开口端和第一箱型杆件1的相对两面上，即设置于底端及顶端或者两个侧壁上，也可设于连接构件3的开口端和第一箱型杆件1的四面或任意三面上，在本实施例中，隐形螺栓帽孔21分别设于所述连接构件3的开口端的上盖板31、下盖板32处以及第一箱型杆件1的顶部、底部。

隐形螺栓2拧入所述隐形螺栓帽孔21和第二箱型杆件5上的螺栓孔22中，并与设于所述第二箱型杆件5内部的螺帽23连接，拧紧后的所述隐形螺栓2与周侧的所述第一箱型杆件1及连接构件3的表面平齐，螺栓孔22可设于第二箱型杆件5的任一对相对两面、四面或任意三面上，在本实施例中，螺栓孔22分别设于第二箱型杆件5的顶部和底部。

此外，所述第二箱型杆件5的两个侧壁的对应位置上分别具有第一孔和第二孔，在本实施例中，第一孔和第二孔均为圆孔，用来安放定位拨杆6。所述第一箱型杆件1一端两个侧壁的对应位置上分别具有两个大小相同的拨杆滑槽4。所述新型空间网格结构节点还包括定位拨杆6，其可以随意插入第二箱型杆件5侧壁上的第一孔和第二孔中或从第一孔和第二孔中拔出，所述定位拨杆6依次穿过所述第一箱型杆件1一侧的拨杆滑槽4、第一孔、第二孔和第一箱型杆件1另一侧的拨杆滑槽4。所述隐形螺栓帽孔21为锥形螺孔口，所述隐形螺栓2为具有锥形螺栓头的螺栓。

本发明实施例还提供了一种空间网格结构节点的安装方法，应用于上述的新型空间网格结构节点，所述安装方法包括以下步骤：

如图8所示，将所述第二箱型杆件5插入第一箱型杆件1的一端；

如图9所示，将所述定位拨杆6依次穿过所述第一箱型杆件1一侧的拨杆滑槽4、第一孔、第二孔和第一箱型杆件1另一侧的拨杆滑槽4，在所述拨杆滑槽4内推动所述定位拨杆6将第二箱型杆件5向远离其与第一箱型杆件1套接一侧的方向移动，使所述第二箱型杆件5完全进入第一箱型杆件1内部；

如图10所示，将带有所述第二箱型杆件5的第一箱型杆件1与所述连接构件3的开口端对接；

如图11所示，推动所述定位拨杆6使第二箱型杆件5上的螺栓孔22分别与第一箱型杆件1和连接构件3上的隐形螺栓帽孔21对应；

如图12所示，拧紧所述隐形螺栓2，拔出所述定位拨杆6。

综上，本发明提供了一种新型空间网格结构节点，与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明保留了螺栓连接的机械连接形式，避免了焊接，同时由于采用隐形螺栓2的设计，螺栓头不突出第一箱型杆件1和连接构件3表面，保证了节点的光滑；该新型节点在保证结构整体刚度、节点局部强度满足受力要求的前提下，达到杆件与节点连接自然、顺畅，无明显突兀感的要求；该节点不但适合与钢结构，也适用于铝合金结构，通用性较强；大幅提高了安装效率和精度，降低了操作人员劳动强度。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型空间网格结构节点，其特征在于，包括箱型杆件、隐形螺栓和连接构件，所述箱型杆件包括第一箱型杆件和第二箱型杆件，所述连接构件具有与所述第一箱型杆件对应的多个开口端，所述第二箱型杆件的一端位于所述连接构件的开口端中，所述第二箱型杆件的另一端位于所述第一箱型杆件的一端中，所述连接构件的开口端和第一箱型杆件均具有隐形螺栓帽孔，所述第二箱型杆件在对应位置上也相应地设有螺栓孔，并在其内部对应位置上设有螺帽，隐形螺栓拧入所述隐形螺栓帽孔和第二箱型杆件上的螺栓孔中，并与设于所述第二箱型杆件内部的螺帽连接，拧紧后的所述隐形螺栓与周侧的所述第一箱型杆件及连接构件的表面平齐。

2.如权利要求1所述的新型空间网格结构节点，其特征在于，所述第二箱型杆件的两个侧壁的对应位置上分别具有第一孔和第二孔。

3.如权利要求2所述的新型空间网格结构节点，其特征在于，所述第一箱型杆件一端两个侧壁的对应位置上分别具有两个大小相同的拨杆滑槽。

4.如权利要求3所述的新型空间网格结构节点，其特征在于，所述新型空间网格结构节点还包括定位拨杆，所述定位拨杆依次穿过所述第一箱型杆件一侧的拨杆滑槽、第一孔、第二孔和第一箱型杆件另一侧的拨杆滑槽。

5.如权利要求1所述的新型空间网格结构节点，其特征在于，所述隐形螺栓帽孔为锥形螺孔口。

6.如权利要求5所述的新型空间网格结构节点，其特征在于，所述隐形螺栓为具有锥形螺栓头的螺栓。

7.一种空间网格结构节点的安装方法，应用于如权利要求4至6任一项所述的新型空间网格结构节点，其特征在于，所述安装方法包括以下步骤：

将所述第二箱型杆件插入所述第一箱型杆件的一端；

将带有所述第二箱型杆件的第一箱型杆件与所述连接构件的开口端对接；

推动所述定位拨杆使第二箱型杆件上的螺栓孔分别与第一箱型杆件和连接构件上的隐形螺栓帽孔对应；

拧紧所述隐形螺栓，拔出所述定位拨杆。

8.如权利要求7所述的空间网格结构节点的安装方法，其特征在于，在将所述第二箱型杆件插入所述第一箱型杆件的一端后还包括以下步骤：

将所述定位拨杆依次穿过所述第一箱型杆件一侧的拨杆滑槽、第一孔、第二孔和第一箱型杆件另一侧的拨杆滑槽，在所述拨杆滑槽内推动所述定位拨杆将第二箱型杆件向远离其与第一箱型杆件套接一侧的方向移动，使所述第二箱型杆件完全进入第一箱型杆件内部。