CN105350656A - 一种frp组合球节点构件 - Google Patents

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祝明桥
卢忠良
王功勋
蒋俏
胡秀兰
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Abstract

本发明公开了一种FRP组合球节点构件，包括作为主体的球节点和作为配件的连接件，所述球节点包括核心部件和填充在核心部件上的FRP材料层，且FRP材料层与核心部件一起压制成球形构成球节点，所述核心部件包括一个空心球壳和焊接在空心球壳外的N根带有内螺纹的第一钢管，各第一钢管均和空心球壳相连通，其中M根第一钢管上各设有一根连接件，且M≤N。本发明包括作为主体的球节点和作为配件的连接件，通过配套的连接件连接FRP管材或杆件，可实现FRP管材在不同方向上及不同形式上的连接。

Description

一种FRP组合球节点构件
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及一种FRP组合球节点构件。
背景技术
在土木工程技术应用领域，纤维增强塑料（以下简称FRP）因具有强度高、面密度小、抗疲劳和耐腐蚀性能好等特点而备受青睐，但在实际应用中，FRP材料存在价格相对钢材和混凝土较高，FRP构件的制作成本相对较大，刚度较低，针对不同方向FRP构件所需要的模具的制作成本也很高，而且FRP构件的尺寸受到了制作FRP构件所需模具尺寸的限制，专利201520434042.6公开了一种带肋FRP管材及构件，其具有减少材料成本、增加材料刚度、模具制作简便且便于灵活拼装的优点。但是，FRP管材在不同方向上的连接很困难，由此，开发一种制作施工简便，且结构性能优越，形式简单美观，经济性能可观，方便连接的连接节点具有很重要的实际应用意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种能方便FRP管材在不同方向上连接的FRP组合球节点构件。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种FRP组合球节点构件，包括作为主体的球节点和作为配件的连接件，其特征在于：所述球节点包括核心部件和填充在核心部件上的FRP材料层，且FRP材料层与核心部件一起压制成球形构成球节点，所述核心部件包括一个空心球壳和焊接在空心球壳外的N根带有内螺纹的第一钢管，各第一钢管均和空心球壳相连通，其中M根第一钢管上各设有一根连接件，且M≤N。
上述FRP组合球节点构件中，所述连接件为带有外螺纹的第二钢管，第二钢管外嵌有FRP材料的固定层，固定层的截面呈正六边形。
上述FRP组合球节点构件中，所述FRP材料层采用横丝及纵丝混合交织。
上述FRP组合球节点构件中，所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为2，两根连接件位于同一直线上。
上述FRP组合球节点构件中，所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为3，三根连接件位于同一平面内，三根连接件呈T字形分布。
上述FRP组合球节点构件中，所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为3，三根连接件不位于同一平面内。
上述FRP组合球节点构件中，所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为4，四根连接件位于同一平面内，四根连接件呈十字形分布。
上述FRP组合球节点构件中，所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为4，四根连接件中的三根位于同一平面且呈T字形分布，余下的一根连接件垂直三根连接件所在平面。
上述FRP组合球节点构件中，所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为5，五根连接件中的四根位于同一平面且呈十字形分布，余下的一根连接件垂直四根连接件所在平面。
上述FRP组合球节点构件中，所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为6，六根连接件不位于同一平面内。
本发明的有益效果在于：
1、本发明包括作为主体的球节点和作为配件的连接件，球节点包括一个空心球壳和焊接在空心球壳外的6根带有内螺纹的第一钢管，各第一钢管均和空心球壳相连通，可穿插预应力钢筋；球节点由FRP材料层填充在空心球壳外并一起压制成球形构成，其中FRP材料层以横丝及纵丝混合交织而成，不仅能够防止不锈钢核心部件生锈，而且使球节点的各方向受力性能均匀；
2、本发明可实现FRP管材在不同方向上及不同形式上的连接，在六个第一钢管的连接方向连接的是主要受力杆件，如需在其他非主要受力方向连接杆件，可直接在球面上填充的FRP材料层上钻螺纹孔以方便连接其他杆件；
3、本FRP组合球节点通过配套的连接件连接FRP管材或杆件，连接件为带有外螺纹的第二钢管，第二钢管外嵌有FRP材料的固定层，固定层的截面呈正六边形，方便用扳手固定连接件，从而可以将连接件旋进或旋出，方便桁架的装卸，外嵌的FRP材料可达到防止钢管生锈的作用。
附图说明
图1为本发明的球节点外部结构示意图。
图2为本发明的球节点内部结构示意图。
图3为本发明的第一钢管与空心球壳的连接结构示意图。
图4为图3的B-B剖视图。
图5为图1中球节点的A-A截面图。
图6为图1中球节点的A-A剖视图。
图7为本发明连接件的结构示意图。
图8为图7的斜视图。
图9为图7的主视图。
图10为图9的C-C剖视图。
图11为本发明实施例一的结构示意图。
图12为本发明实施例二的结构示意图。
图13为本发明实施例三的结构示意图。
图14为本发明实施例四的结构示意图。
图15为本发明实施例五的结构示意图。
图16为本发明实施例六的结构示意图。
图17为本发明实施例七的结构示意图。
图18为本发明实施例八的结构示意图。
图19为图12中穿插预应力钢筋的示意图。
图20为图16中穿插预应力钢筋的示意图。
图21为图18中穿插预应力钢筋的示意图。
图22为图16中穿插预应力钢筋并连接杆件后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
一种FRP组合球节点构件，如图1-图6所示，包括作为主体的球节点1和作为配件的连接件2，所述球节点1包括核心部件3和填充在核心部件3上的FRP材料层6，且FRP材料层6与核心部件3一起压制成球形构成球节点1，FRP材料层6采用横丝及纵丝混合交织，不仅能够防止核心部件3生锈，而且使球节点1各个方向的受力性能均匀。所述核心部件3包括一个空心球壳4和焊接在空心球壳4外的6根带有内螺纹的第一钢管5，六根第一钢管5分别位于空心球壳4的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，各第一钢管5均和空心球壳4相连通，如图11所示，其中1根第一钢管5上设有一根连接件2，如图7-图10所示，连接件2为带有外螺纹的第二钢管8，第二钢管8外嵌有FRP材料的固定层7，固定层7的截面呈正六边形，方便使用扳手卡住连接件2，从而可以将连接件2从球节点1及FRP管材中旋进或旋出。
实施例二：
如图12所示，实施例二与实施例一的区别仅在于：连接件2的数量为2，两根连接件2位于同一直线上。
实施例三：
如图13所示，实施例三与实施例一的区别仅在于：连接件2的数量为3，三根连接件2位于同一平面内，三根连接件2呈T字形分布，可用于平面内作为T字形连接节点。
实施例四：
如图14所示，实施例四与实施例一的区别仅在于：连接件2的数量为3，三根连接件2不位于同一平面内，可用于空间中作为桁架角部连接节点。
实施例五：
如图15所示，实施例五与实施例一的区别仅在于：连接件2的数量为4，四根连接件2位于同一平面内，四根连接件2呈十字形分布，可用于平面内作为十字形连接节点。
实施例六：
如图16所示，实施例六与实施例一的区别仅在于：连接杆的数量为4，四根连接件2中的三根位于同一平面且呈T字形分布，余下的一根连接件2垂直三根连接件2所在平面，可用于空间中作为桁架边缘中间连接节点。
实施例七：
如图17所示，实施例七与实施例一的区别仅在于：连接杆的数量为5，五根连接件2中的四根位于同一平面且呈十字形分布，余下的一根连接件2垂直四根连接件2所在平面，可用于空间中作为桁架边面中间连接节点。
实施例八：
如图18所示，实施例八与实施例一的区别仅在于：连接杆的数量为6，六根连接件2不位于同一平面内，可用于空间中作为桁架中部连接节点。
参见图19至图22可见，由于球节点1中不锈钢核心部件3的第一钢管5及空心球壳4均空心连通的，则可插预应力钢筋9；参见图19，球节点1连接两个连接件2，且两个连接件2位于同一条直线上，并插入预应力钢筋9；参见图20，球节点1连接四个连接件2，且在连接件2位于同一条直线的方向上插入预应力钢筋9；参见图21，球节点1连接四个连接件2，且在连接件2位于同一条直线的方向上插入预应力钢筋9；参见图22可见，球节点1连接四个连接件2，且在连接件2位于同一条直线的方向上插入预应力钢筋9后，在连接件2的另一端连接了FRP管材。

Claims (10)

1.一种FRP组合球节点构件，包括作为主体的球节点和作为配件的连接件，其特征在于：所述球节点包括核心部件和填充在核心部件上的FRP材料层，且FRP材料层与核心部件一起压制成球形构成球节点，所述核心部件包括一个空心球壳和焊接在空心球壳外的N根带有内螺纹的第一钢管，各第一钢管均和空心球壳相连通，其中M根第一钢管上各设有一根连接件，且M≤N。
2.根据权利要求1所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述连接件为带有外螺纹的第二钢管，第二钢管外嵌有FRP材料的固定层，固定层的截面呈正六边形。
3.根据权利要求2所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述FRP材料层采用横丝及纵丝混合交织。
4.根据权利要求3所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为2，两根连接件位于同一直线上。
5.根据权利要求3所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为3，三根连接件位于同一平面内，三根连接件呈T字形分布。
6.根据权利要求3所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为3，三根连接件不位于同一平面内。
7.根据权利要求3所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为4，四根连接件位于同一平面内，四根连接件呈十字形分布。
8.根据权利要求3所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为4，四根连接件中的三根位于同一平面且呈T字形分布，余下的一根连接件垂直三根连接件所在平面。
9.根据权利要求3所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为5，五根连接件中的四根位于同一平面且呈十字形分布，余下的一根连接件垂直四根连接件所在平面。
10.根据权利要求3所述的FRP组合球节点构件，其特征在于：所述N的数量为6，六根第一钢管分别位于空心球壳的正前方、正后方、正上方、正下方、正左方和正右方，M的数量为6，六根连接件不位于同一平面内。
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