CN105756190B - 一种装配式圆钢管桁架相贯节点及其加工制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种装配式圆钢管桁架相贯节点，包括圆柱形的主管、上半圆形套管、下半圆形套管、支管，所述主管的管壁两侧对称设有主连接翼，所述套管包括，所述上半圆形套管的管壁两侧对称设有上连接翼，所述下半圆形套管的管壁两侧对称设有下连接翼，所述上连接翼、主连接翼、下连接翼之间通过螺纹连接，所述上半圆形套管上设有与上容腔相通的上注浆孔和上出浆孔，下半圆形套管上设有与下容腔相通的下注浆孔和下出浆孔，上容腔和下容腔内均填充砂浆。本圆钢管桁架节点承载力高、抗震性能好、无焊接残余应力存在，且具有较好的抗疲劳、抗冲击性能，进而增强管桁架结构整体安全性能。
Description
技术领域
本发明主要涉及建筑工程技术领域，特别涉及建筑工业化钢桁架节点结构的设计制作，具体是一种装配式圆钢管桁架相贯节点及其加工制作方法。
背景技术
近几年，随着国家经济、社会和城镇化建设进程的快速发展，钢管桁架结构应用越来越广泛，如：大型体育场、展览馆、机场航站楼、火车站候车厅及大型工业厂房等。对于传统管桁架主要是由一个个焊接相贯节点组成，而这些焊接管节点恰恰是管桁架结构最薄弱部位，当节点部位发生破坏，可能会导致整个桁架结构的垮塌，给人们的生命和财产造成巨大损失。
目前，传统焊接管节点主要采用现场焊接的方式进行施工，该施工方式效率低、焊接精度低且施工质量无法保证，同时，受到施工现场环境影响会在管桁架节点的相贯部位残留较大的焊接残余应力，由于管桁架节点相贯部位本身存在较大的应力集中现场，较大的焊接残余应力无疑给管节点的安全性能雪上加霜。
同时，我国近几年为适应国家经济、社会及城镇化建设的快速发展，大力推进建筑工业化，采用装配式生产方式来建造建筑，可提高建筑生产效率，并提高建筑整体质量，节能减排，提高资源利用率，降低建造成本。而传统焊接管桁架节点的施工方式不适用于国家正在大力推进的建筑工业化政策。
发明内容
为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种装配式圆钢管桁架相贯节点及其加工制作方法，本圆钢管桁架节点承载力高、抗震性能好、无焊接残余应力存在，且具有较好的抗疲劳、抗冲击性能，进而增强管桁架结构整体安全性能，同时，该管节点可实现标准化设计、工厂化生产、装配化施工，有效提高生产和施工效率，具有较好的经济性和实用性。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种装配式圆钢管桁架相贯节点，包括圆柱形的主管、套设与主管上的套管、与套管固定连接的支管，所述主管的管壁两侧对称设有主连接翼，所述套管包括上半圆形套管和下半圆形套管，所述上半圆形套管的管壁两侧对称设有上连接翼，所述下半圆形套管的管壁两侧对称设有下连接翼，所述上连接翼、主连接翼、下连接翼之间通过螺纹连接，所述上半圆形套管与主管的管壁之间设有上容腔，上半圆形套管上设有与上容腔相通的上注浆孔和上出浆孔，所述上注浆孔和上出浆孔均设置在上半圆形套管的弧形顶部，下半圆形套管与主管的管壁之间设有下容腔，下半圆形套管上设有与下容腔相通的下注浆孔和下出浆孔，所述下注浆孔和下出浆孔均设置在下半圆形套管的弧形顶部，上容腔和下容腔内均填充砂浆。
所述上半圆形套管两侧的端部、下半圆形套管两侧的端部均设有半圆形的凸条，所述凸条上设有橡胶密封圈，上半圆形套管的内表面、上半圆形套管两侧的橡胶密封圈、主管的外表面形成上容腔，下半圆形套管的内表面、下半圆形套管两侧的橡胶密封圈、主管的外表面形成下容腔。
所述橡胶密封圈上设有卡槽，橡胶密封圈通过卡槽直接卡在凸条上。
所述上连接翼的厚度与上半圆形套管厚度相同，下连接翼的厚度与下半圆形套管厚度相同，所述主连接翼的厚度是橡胶密封圈厚度的2倍。
所述上注浆孔、上出浆孔、下注浆孔、下出浆孔的孔洞直径为8～20mm，上注浆孔和下注浆孔上均设有注浆嘴，所述注浆嘴是长度为10mm的薄壁圆管。
所述主连接翼与主管之间、所述上连接翼与上半圆形套管之间、下连接翼与下半圆形套管之间均为焊接连接。
一种装配式圆钢管桁架相贯节点的加工制作方法，包括如下步骤：
1)加工套管：将一段圆钢管沿着中轴线方向从中间等分切开，即形成上半圆形套管和下半圆形套管，将上半圆形套管和下半圆形套管的两个切割边缘处分别焊接带有螺栓孔的上连接翼和下连接翼，沿着上半圆形套管和下半圆形套管的两个弧形边缘焊接与弧形边弧度吻合的凸条，在凸条上设置橡胶密封条，在上半圆形套管的弧形顶部的外表面开设两个圆形小孔作为上注浆孔和上出浆孔，在下半圆形套管的弧形顶部的外表面开设两个圆形小孔作为下注浆孔和下出浆孔；
2)加工支管：截取所需长度的钢管，将钢管一端切出与上半圆形套管或下半圆形套管弧形相吻合的相贯线，同时在相贯线部位加工出坡口；
3)加工主管：主管的外表面对称焊接两个主连接翼，其中主连接翼上面分别加工与上连接翼、下连接翼相吻合的螺栓孔；
4)将支管根据实际使用情况焊接于上半圆形套管或/和下半圆形套管上；
5)将加工在制作好的上述部分运输到施工现场，将主管焊接于结构所需部位，焊接前应确认好两个主连接翼的方向，将上半圆形套管或下半圆形套管对卡在主管上主连接翼的部位，确保上连接翼、主连接翼、下连接翼的螺栓孔对齐吻合，采用螺栓将上连接翼、主连接翼、下连接翼固定在一起；固定后的上半圆形套管内表面、橡胶密封条和主管外表面之间形成上容腔，下半圆形套管内表面、橡胶密封条和主管外表面之间形成下容腔，将配置好的砂浆采用高压注浆枪通过上注浆孔和下注浆孔注入上容腔和下容腔内，当上出浆孔出浆时，采用橡胶棒将上注浆孔、上出浆孔堵死，当下出浆孔出浆时，采用橡胶棒将下注浆孔、下出浆孔堵死；
6)上述步骤均完成后，将所有部件的外露表面喷涂油漆。
在焊接支管时，采用坡口熔透焊接形式进行焊接，焊接强度不低于套管的屈服强度。
在安装螺栓时，采用带测量功能的扭矩扳手，确保每个螺栓预紧力均达到要求。
本发明的有益效果：
1、本装配式圆钢管桁架相贯节点结构采用高度螺栓连接而成，且在主管和套管之间填充有砂浆，其稳定性好、承载力高、抗震性能好、无焊接残余应力存在，且具有较好的抗疲劳、抗冲击性能，进而增强管桁架结构整体安全性能及更长的服役寿命，同时，该管节点可实现标准化设计、工厂化生产、装配化施工，有效提高生产和施工效率，具有较好的经济性和实用性。
2、本装配式圆钢管桁架相贯节点结构中的套管采用两个半圆形套管组合结构，其装配简单快捷，且在半圆形结构的弧形顶端设置注浆孔，可使砂浆快速均匀的填充至容腔中，提高了砂浆的填充效率，增强了砂浆填充后的稳定性。
3、本装配式圆钢管桁架相贯节点结构采用橡胶密封圈进行砂浆容腔的密封，其密封性能好，安装方便快捷。
附图说明
附图1是本发明T型圆钢管桁架相贯节点整体结构示意图；
附图2是附图1的径向结构剖视图；
附图3是附图1的轴向结构剖视图；
附图4是附图1中橡胶密封圈结构示意图；
附图5是装配式Y型圆钢管桁架相贯节点示意图；
附图6是装配式K型圆钢管桁架相贯节点示意图；
附图7是装配式KT型圆钢管桁架相贯节点示意图；
附图8是装配式X型圆钢管桁架相贯节点示意图。
附图中所示标号：1、主管；11、主连接翼；2、支管；3、上半圆形套管；31、上注浆孔；32、上出浆孔；33、上连接翼；4、下半圆形套管；41、下注浆孔；42、下出浆孔；43、下连接翼；5、螺栓；6、橡胶密封圈；7、砂浆；8、凸条。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如附图1～8所示，一种装配式圆钢管桁架相贯节点，包括圆柱形的主管1、套设与主管1上的套管、与套管固定连接的支管2，主管1的管壁两侧对称设有主连接翼11，套管包括上半圆形套管3和下半圆形套管4，上半圆形套管3的管壁两侧对称设有上连接翼33，下半圆形套管4的管壁两侧对称设有下连接翼43，上连接翼33、主连接翼11、下连接翼43之间通过螺纹连接，上半圆形套管3与主管1的管壁之间设有上容腔，上半圆形套管3上设有与上容腔相通的上注浆孔31和上出浆孔32，上注浆孔31和上出浆孔32均设置在上半圆形套管3的弧形顶部，下半圆形套管4与主管1的管壁之间设有下容腔，下半圆形套管4上设有与下容腔相通的下注浆孔41和下出浆孔42，下注浆孔41和下出浆孔42均设置在下半圆形套管4的弧形顶部，上容腔和下容腔内均填充砂浆7。
本发明的上半圆形套管3和下半圆形套管4可组合成一与主管1对应的圆柱形，上半圆形套管3、主管1、下半圆形套管4之间通过上连接翼33、主连接翼11、下连接翼43连接，上连接翼33、主连接翼11、下连接翼43之间通过螺栓5连接，相比传统的焊接管节点，本发明采用螺栓连接的方式，可避免传统结构焊接处发生破坏，导致整个桁架结构垮塌的情况。本发明的套管和主管1之间填充有砂浆7，提高了本发明的抗压强度，本发明的套管采用上半圆形套管3和下半圆形套管4组合式结构，在套管弧形顶端设置注浆孔，砂浆7注入后可自动均匀流入容腔内，相比其它结构，其具有砂浆填充方便均匀的优点，同时本发明的采用圆形结构，可方便支管2的焊接，结构通用性强，支管2可根据实际情况按照附图1、附图5、附图6、附图7、附图8等实际使用情况进行焊接，其焊接方便，结构通用性强。
本发明的上半圆形套管3两侧的端部、下半圆形套管4两侧的端部均设有半圆形的凸条8，凸条8上设有橡胶密封圈6，上半圆形套管3的内表面、上半圆形套管3两侧的橡胶密封圈6、主管1的外表面形成上容腔，下半圆形套管4的内表面、下半圆形套管4两侧的橡胶密封圈6、主管1的外表面形成下容腔。橡胶密封圈6上设有卡槽，橡胶密封圈6通过卡槽直接卡在凸条8上。本发明通过设置橡胶密封圈6使套管与主管1之间能够紧密连接，便于砂浆7的灌注，增加结构稳定性。
上述装配式圆钢管桁架相贯节点的加工制作方法，包括如下步骤：
1)加工套管：将一段圆钢管沿着中轴线方向从中间等分切开，即形成上半圆形套管3和下半圆形套管4，将上半圆形套管3和下半圆形套管4的两个切割边缘处分别焊接带有螺栓孔的上连接翼33和下连接翼43，沿着上半圆形套管3和下半圆形套管4的两个弧形边缘焊接与弧形边弧度吻合的凸条8，在凸条8上设置橡胶密封条6，在上半圆形套管3的弧形顶部的外表面开设两个圆形小孔作为上注浆孔31和上出浆孔32，在下半圆形套管4的弧形顶部的外表面开设两个圆形小孔作为下注浆孔41和下出浆孔42；
2)加工支管：截取所需长度的钢管，将钢管一端切出与上半圆形套管3或下半圆形套管4弧形相吻合的相贯线，同时在相贯线部位加工出坡口；
3)加工主管：主管1的外表面对称焊接两个主连接翼11，其中主连接翼11上面分别加工与上连接翼33、下连接翼43相吻合的螺栓孔；
4)将支管2根据实际使用情况焊接于上半圆形套管3或/和下半圆形套管4上；
5)将加工在制作好的上述部分运输到施工现场，将主管1焊接于结构所需部位，焊接前应确认好两个主连接翼11的方向，将上半圆形套管3或下半圆形套管4对卡在主管1上主连接翼11的部位，确保上连接翼33、主连接翼11、下连接翼43的螺栓孔对齐吻合，采用螺栓5将上连接翼33、主连接翼11、下连接翼43固定在一起；固定后的上半圆形套管3内表面、橡胶密封条6和主管1外表面之间形成上容腔，下半圆形套管4内表面、橡胶密封条6和主管1外表面之间形成下容腔，将配置好的砂浆7采用高压注浆枪通过上注浆孔31和下注浆孔41注入上容腔和下容腔内，当上出浆孔32出浆时，采用橡胶棒将上注浆孔31、上出浆孔32堵死，当下出浆孔42出浆时，采用橡胶棒将下注浆孔41、下出浆孔42堵死；
6)上述步骤均完成后，将所有部件的外露表面喷涂油漆。
采用本方法可快速加工制作装配式圆钢管桁架相贯节点，且生产的圆钢管桁架节点承载力高、抗震性能好、无焊接残余应力存在，且具有较好的抗疲劳、抗冲击性能，进而增强管桁架结构整体安全性能。同时，该管节点可实现标准化设计、工厂化生产、装配化施工，有效提高生产和施工效率，具有较好的经济性和实用性。
Claims (7)
1.一种装配式圆钢管桁架相贯节点，包括圆柱形的主管(1)、套设于主管(1)上的套管、与套管固定连接的支管(2)，其特征在于：所述主管(1)的管壁两侧对称设有主连接翼(11)，所述套管包括上半圆形套管(3)和下半圆形套管(4)，所述上半圆形套管(3)的管壁两侧对称设有上连接翼(33)，所述下半圆形套管(4)的管壁两侧对称设有下连接翼(43)，所述上连接翼(33)、主连接翼(11)、下连接翼(43)之间通过螺纹连接，所述上半圆形套管(3)与主管(1)的管壁之间设有上容腔，上半圆形套管(3)上设有与上容腔相通的上注浆孔(31)和上出浆孔(32)，所述上注浆孔(31)和上出浆孔(32)均设置在上半圆形套管(3)的弧形顶部，下半圆形套管(4)与主管(1)的管壁之间设有下容腔，下半圆形套管(4)上设有与下容腔相通的下注浆孔(41)和下出浆孔(42)，所述下注浆孔(41)和下出浆孔(42)均设置在下半圆形套管(4)的弧形顶部，上容腔和下容腔内均填充砂浆(7)，所述上注浆孔(31)、上出浆孔(32)、下注浆孔(41)、下出浆孔(42)的孔洞直径为8～20mm，上注浆孔(31)和下注浆孔(41)上均设有注浆嘴，所述注浆嘴是长度为10mm的薄壁圆管，所述主连接翼(11)与主管(1)之间、所述上连接翼(33)与上半圆形套管(3)之间、下连接翼(43)与下半圆形套管(4)之间均为焊接连接。
2.如权利要求1所述的一种装配式圆钢管桁架相贯节点，其特征在于：所述上半圆形套管(3)两侧的端部、下半圆形套管(4)两侧的端部均设有半圆形的凸条(8)，所述凸条(8)上设有橡胶密封圈(6)，上半圆形套管(3)的内表面、上半圆形套管(3)两侧的橡胶密封圈(6)、主管(1)的外表面形成上容腔，下半圆形套管(4)的内表面、下半圆形套管(4)两侧的橡胶密封圈(6)、主管(1)的外表面形成下容腔。
3.如权利要求2所述的一种装配式圆钢管桁架相贯节点，其特征在于：所述橡胶密封圈(6)上设有卡槽，橡胶密封圈(6)通过卡槽直接卡在凸条(8)上。
4.如权利要求3所述的一种装配式圆钢管桁架相贯节点，其特征在于：所述上连接翼(33)的厚度与上半圆形套管(3)厚度相同，下连接翼(43)的厚度与下半圆形套管(3)厚度相同，所述主连接翼(11)的厚度是橡胶密封圈(6)厚度的2倍。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的装配式圆钢管桁架相贯节点的加工制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)加工套管：将一段圆钢管沿着中轴线方向从中间等分切开，即形成上半圆形套管(3)和下半圆形套管(4)，将上半圆形套管(3)和下半圆形套管(4)的两个切割边缘处分别焊接带有螺栓孔的上连接翼(33)和下连接翼(43)，沿着上半圆形套管(3)和下半圆形套管(4)的两个弧形边缘焊接与弧形边弧度吻合的凸条(8)，在凸条(8)上设置橡胶密封条(6)，在上半圆形套管(3)的弧形顶部的外表面开设两个圆形小孔作为上注浆孔(31)和上出浆孔(32)，在下半圆形套管(4)的弧形顶部的外表面开设两个圆形小孔作为下注浆孔(41)和下出浆孔(42)；
2)加工支管：截取所需长度的钢管，将钢管一端切出与上半圆形套管(3)或下半圆形套管(4)弧形相吻合的相贯线，同时在相贯线部位加工出坡口；
3)加工主管：主管(1)的外表面对称焊接两个主连接翼(11)，其中主连接翼(11)上面分别加工与上连接翼(33)、下连接翼(43)相吻合的螺栓孔；
4)将支管(2)根据实际使用情况焊接于上半圆形套管(3)或/和下半圆形套管(4)上；
5)将加工制作好的上述部分运输到施工现场，将主管(1)焊接于结构所需部位，焊接前应确认好两个主连接翼(11)的方向，将上半圆形套管(3)或下半圆形套管(4)对卡在主管(1)上主连接翼(11)的部位，确保上连接翼(33)、主连接翼(11)、下连接翼(43)的螺栓孔对齐吻合，采用螺栓(5)将上连接翼(33)、主连接翼(11)、下连接翼(43)固定在一起；固定后的上半圆形套管(3)内表面、橡胶密封条(6)和主管(1)外表面之间形成上容腔，下半圆形套管(4)内表面、橡胶密封条(6)和主管(1)外表面之间形成下容腔，将配置好的砂浆(7)采用高压注浆枪通过上注浆孔(31)和下注浆孔(41)注入上容腔和下容腔内，当上出浆孔(32)出浆时，采用橡胶棒将上注浆孔(31)、上出浆孔(32)堵死，当下出浆孔(42)出浆时，采用橡胶棒将下注浆孔(41)、下出浆孔(42)堵死；
6)上述步骤均完成后，将所有部件的外露表面喷涂油漆。
6.如权利要求5所述的一种装配式圆钢管桁架相贯节点的加工制作方法，其特征在于：在焊接支管(2)时，采用坡口熔透焊接形式进行焊接，焊接强度不低于套管的屈服强度。
7.如权利要求6所述的一种装配式圆钢管桁架相贯节点的加工制作方法，其特征在于：在安装螺栓(5)时，采用带测量功能的扭矩扳手，确保每个螺栓(5)预紧力均达到要求。
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| CN105756190A (zh) | 2016-07-13 |
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