CN106088360A - 一种大跨度单榀桁架双管下弦连接节点及桁架结构 - Google Patents

一种大跨度单榀桁架双管下弦连接节点及桁架结构 Download PDF

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Abstract

一种大跨度单榀桁架双管下弦连接节点及桁架结构，其中所述大跨度单榀桁架双管下弦连接节点包括腹杆、下弦杆以及连接腹杆和下弦的节点连接组件；所述下弦杆有两根、且平行间隔并排连接在腹杆的下方。本发明采用双下弦加节点板特殊的节点组合形式设计安全、可靠，施工方便、易行，并且解决了传统的双管下弦连接节点结构加工成本较高和施工难度较大的技术问题。

Description

一种大跨度单榀桁架双管下弦连接节点及桁架结构
技术领域
本发明涉及到一种桁架结构的连接节点，及相应的桁架结构，特别是一种大跨度桁架结构中的单榀桁架双管下弦连接节点及桁架结构。
背景技术
随着公共类建筑的发展，大跨度钢结构应用越来越广泛。在钢结构中，单榀桁架的下弦若为采用单根构件时，会存在如下问题：下弦承受轴力较大，因此管径壁厚较大；平面外稳定性较差；需增加较多的侧向支撑，影响美观。所以建筑师考虑到建筑效果，往往不愿采用。当采用双管下弦时，可增大截面在平面外惯性矩，从而增大平面外的刚度，减少平面外支撑的设置。下弦双管和单管相比，单根截面尺寸小，美观大方。
国内关于双下弦桁架的背景技术：1、发表于2001年管结构技术交流会议论文集的文章《双矩形钢梁式弦桁架结构分析与实验研究》中提到两种双下弦桁架节点型式：一种为分离式双弦梁桁架结构，桁架竖腹杆将两下弦分离；另一种为背靠背式双弦梁桁架结构，文章仅限于对两种节点型式进行了理论分析和试验验证，并未在实际工程中得以实践。2、承办2001年“九运会”体操、篮球等项目的广州体育馆屋盖主桁架下弦为两根圆管与垂直腹杆的实心钢棒焊接节点。此节点型式中与两圆管相连实心钢棒为铸钢节点，且钢棒直径较大，成本较高；另外，此节点下弦各杆件均焊接连接在于实心钢棒上，实心钢棒两侧加工成与下弦相切形状，钢结构加工成本较高，施工难度较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种大跨度单榀桁架双管下弦连接节点及桁架结构，要解决传统的双管下弦连接节点加工成本较高和施工难度较大的技术问题。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案。
一种大跨度单榀桁架双管下弦连接节点结构，包括腹杆、下弦杆以及连接腹杆和下弦的节点连接组件；其特征在于，所述下弦杆有两根、且平行间隔并排连接在腹杆的下方。
优选的，所述节点连接组件包括与腹杆连接水平盖板、垂直连接在水平盖板下方的竖板、位于竖板两侧的弧形盖板以及连接在水平盖板、竖板和弧形盖板三者之间的肋板。
所述竖板位于水平盖板的中间位置、且沿水平盖板的纵轴分布。
所述弧形盖板沿水平盖板的纵轴对称分布于竖板的下端两侧；其弧度与下弦杆的弧度一致。
所述肋板沿水平盖板的横轴、对称分布在竖板的两侧，肋板同时与竖板、水平盖板和弧形盖板垂直、且其下端是与弧形盖板契合的弧形边缘。
优选的，所述节点连接组件的侧向还设有斜拉索，所述斜拉索对称设置在节点连接组件纵轴两侧。
优选的，所述节点连接组件还包括连接在肋板外边缘与弧形盖板的上表面之间的连接耳板；所述连接耳板上开有孔洞。
优选的，所述连接耳板通过固定销与斜拉索的索夹连接。
优选的，所述水平盖板位于竖板及肋板顶部标高位置处，并且直接与腹杆焊接连接。
优选的，所述弧形盖板与下弦杆焊接连接。
一种桁架，包括有上弦杆、腹杆、下弦杆以及连接腹杆和下弦杆的节点连接组件；所述下弦杆有两根、且平行间隔并排连接在腹杆的下方。
所述节点连接组件包括与腹杆连接水平盖板、垂直连接在水平盖板下方的竖板、位于竖板两侧的弧形盖板以及连接在水平盖板、竖板和弧形盖板三者之间的肋板。
所述竖板位于水平盖板的中间位置、且沿水平盖板的纵轴分布。
所述弧形盖板沿水平盖板的纵轴对称分布于竖板的下端两侧；其弧度与下弦杆的弧度一致；两个弧形盖板分别对应扣在两根下弦杆上；并与下弦杆固定连接。
所述肋板沿水平盖板的横轴、对称分布在竖板的两侧，肋板同时与竖板、水平盖板和弧形盖板垂直、且其下端是与弧形盖板契合的弧形边缘。
一种应用上述桁架的桁架屋面结构，包括一组平行间隔设置的桁架主梁以及一组平行间隔连接在桁架主梁上的次梁，所述桁架主梁的端部与主体结构连接，所述桁架主梁的下弦杆有两根、且平行间隔并排连接在腹杆的下方；
所述节点连接组件包括与腹杆连接水平盖板、垂直连接在水平盖板下方的竖板、位于竖板两侧的弧形盖板以及连接在水平盖板、竖板和弧形盖板三者之间的肋板；
所述竖板位于水平盖板的中间位置、且沿水平盖板的纵轴分布；
所述弧形盖板沿水平盖板的纵轴对称分布于竖板的下端两侧；其弧度与下弦杆的弧度一致；两个弧形盖板分别对应扣在两根下弦杆上；并与下弦杆固定连接；
所述肋板沿水平盖板的横轴、对称分布在竖板的两侧，肋板同时与竖板、水平盖板和弧形盖板垂直、且其下端是与弧形盖板契合的弧形边缘。
优选的，所述桁架主梁的节点连接组件与次梁之间、沿纵向平行间隔设有一组斜拉索，斜拉索一端与相邻桁架主梁的上弦杆连接、另一端通过索夹与节点连接组件连接；
所述节点连接组件还包括连接在肋板外边缘与弧形盖板的上表面之间的连接耳板；所述连接耳板上开有孔洞；所述连接耳板通过固定销与斜拉索的索夹连接。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明解决了传统的双管下弦连接节点结构加工成本较高和施工难度较大的技术问题。
2、采用本发明后，能大大提高单榀桁架下弦平面外稳定性，可减少平面外支撑的布置，减小杆件截面尺寸，节省用钢量，结构整体效果美观以及增强了结构的稳定性能。
3、单榀桁架下弦连接节点结构采用本发明，使得双管下弦节点连接加工难度小，建筑可不需采用吊顶，建筑空间利用率提高；此外，此种连接方式受力合理，无需进行铸钢件的加工，施工简单。
4、本发明中，采用双下弦+节点组件这种特殊的节点组合形式设计安全、可靠，施工方便、易行。
5、在本发明中，节点与上下弦之间设交叉预应力稳定索约束平面外的稳定安全可靠，结构整体效果简洁大方。
6、本发明适用于体育场馆，展览馆，科技馆，车站候车厅等开敞性的公共空间建筑以及结构构件外露、对结构外观整体性要求较高的建筑。
附图说明
图1为本发明中双管下弦连接节点结构立体结构示意图。
图2为本发明中双管下弦连接节点结构侧面示意图。
图3为本发明中双管下弦连接节点结构与斜拉索连接的示意图。
图4为本发明的桁架结构与立柱连接结构示意图。
图5为本发明的桁架结构中部结构示意图。
附图标记： 1―弧形盖板、2―竖板、3―水平盖板、4―肋板、5―腹杆、51―竖腹杆、52―斜腹杆、6―下弦杆、7―连接耳板、8―斜拉索、9―上弦杆、10―主体结构、11―节点连接组件。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，这种大跨度单榀桁架双管下弦连接节点结构，包括腹杆5、下弦杆6以及连接腹杆5和下弦6的节点连接组件11；其特征在于，所述下弦杆6有两根、且平行间隔并排连接在腹杆5的下方。
本实施例中，所述节点连接组件11包括与腹杆5连接水平盖板3、垂直连接在水平盖板3下方的竖板2、位于竖板2两侧的弧形盖板1以及连接在水平盖板3、竖板2和弧形盖板1三者之间的肋板4；所述竖板2和肋板4均可保证竖向力的均匀传递。
所述竖板2位于水平盖板3的中间位置、且沿水平盖板3的纵轴分布。
所述弧形盖板1沿水平盖板3的纵轴对称分布于竖板2的下端两侧；其弧度与下弦杆6的弧度一致。
所述肋板4沿水平盖板3的横轴、对称分布在竖板2的两侧，肋板4同时与竖板2、水平盖板3和弧形盖板1垂直、且其下端是与弧形盖板1契合的弧形边缘。
本实施例中，所述节点连接组件11的侧向还设有斜拉索8，所述斜拉索8对称设置在节点连接组件纵轴两侧。
本实施例中，所述节点连接组件11还包括连接在肋板4外边缘与弧形盖板1的上表面之间的连接耳板7；所述连接耳板7上开孔。
本实施例中，所述连接耳板7通过固定销与斜拉索8的索夹连接。
本实施例中，所述水平盖板3位于竖板2及肋板4顶部标高位置处，并且直接与腹杆5焊接。
本实施例中，所述弧形盖板1与下弦杆6焊接连接。
这种桁架结构，包括有上弦杆9、腹杆5、下弦杆6以及连接腹杆5和下弦杆6的节点连接组件11；所述下弦杆6有两根、且平行间隔并排连接在腹杆5的下方；
所述节点连接组件11包括与腹杆5连接水平盖板3、垂直连接在水平盖板3下方的竖板2、位于竖板2两侧的弧形盖板1以及连接在水平盖板3、竖板2和弧形盖板1三者之间的肋板4；
所述竖板2位于水平盖板3的中间位置、且沿水平盖板3的纵轴分布；
所述弧形盖板1沿水平盖板3的纵轴对称分布于竖板2的下端两侧；其弧度与下弦杆6的弧度一致；两个弧形盖板1分别对应扣在两根下弦杆6上；并与下弦杆6固定连接；
所述肋板4沿水平盖板3的横轴、对称分布在竖板2的两侧，肋板4同时与竖板2、水平盖板3和弧形盖板1垂直、且其下端是与弧形盖板1契合的弧形边缘。
参见图5所示，这种应用上述桁架的桁架屋面结构，包括一组平行间隔设置的桁架主梁以及一组平行间隔连接在桁架主梁上的次梁，所述桁架主梁的端部与主体结构10连接，其特征在于：所述桁架主梁的下弦杆6有两根、且平行间隔并排连接在腹杆5的下方；
所述节点连接组件11包括与腹杆5连接水平盖板3、垂直连接在水平盖板3下方的竖板2、位于竖板2两侧的弧形盖板1以及连接在水平盖板3、竖板2和弧形盖板1三者之间的肋板4；
所述竖板2位于水平盖板3的中间位置、且沿水平盖板3的纵轴分布；
所述弧形盖板1沿水平盖板3的纵轴对称分布于竖板2的下端两侧；其弧度与下弦杆6的弧度一致；两个弧形盖板1分别对应扣在两根下弦杆6上；并与下弦杆6固定连接；
所述肋板4沿水平盖板3的横轴、对称分布在竖板2的两侧，肋板4同时与竖板2、水平盖板3和弧形盖板1垂直、且其下端是与弧形盖板1契合的弧形边缘。
本实施例中，所述的桁架屋面结构中的桁架主梁的节点连接组件11与次梁之间、沿纵向平行间隔设有一组斜拉索8，斜拉索8一端与相邻桁架主梁的上弦杆9连接、另一端通过索夹与节点连接组件11连接；
所述节点连接组件11还包括连接在肋板4外边缘与弧形盖板1的上表面之间的连接耳板7；所述连接耳板7上开有孔洞；所述连接耳板7通过固定销与斜拉索8的索夹连接。
本实施例中，所述桁架结构的节点连接组件11与主体结构之间、沿纵向平行间隔设有一组斜拉索8，斜拉索8一端与其他桁架上弦连接、另一端通过索夹与节点连接组件11连接。
本实施例中，所述节点连接组件11还包括连接在肋板4外边缘与弧形盖板1的上表面之间的连接耳板7；所述连接耳板7上开有孔洞；所述连接耳板7通过固定销与斜拉索8的索夹连接。

Claims (10)

1.一种大跨度单榀桁架双管下弦连接节点，包括腹杆（5）、下弦杆（6）以及连接腹杆（5）和下弦杆（6）的节点连接组件（11）；其特征在于，所述下弦杆（6）有两根、且平行间隔并排连接在腹杆（5）的下方。
2.根据权利要求1所述的大跨度单榀桁架双管下弦连接节点，其特征在于：所述节点连接组件（11）包括与腹杆（5）连接水平盖板（3）、垂直连接在水平盖板（3）下方的竖板（2）、位于竖板（2）两侧的弧形盖板（1）以及连接在水平盖板（3）、竖板（2）和弧形盖板（1）三者之间的肋板（4）；
所述竖板（2）位于水平盖板（3）的中间位置、且沿水平盖板（3）的纵轴分布；
所述弧形盖板（1）沿水平盖板（3）的纵轴对称分布于竖板（2）的下端两侧；其弧度与下弦杆（6）的弧度一致；
所述肋板（4）沿水平盖板（3）的横轴、对称分布在竖板（2）的两侧，肋板（4）同时与竖板（2）、水平盖板（3）和弧形盖板（1）垂直、且其下端是与弧形盖板（1）契合的弧形边缘。
3.根据权利要求2所述的大跨度单榀桁架双管下弦连接节点，其特征在于：所述节点连接组件（11）的侧向还设有斜拉索（8），所述斜拉索（8）对称设置在节点连接组件（11）纵轴两侧。
4.根据权利要求3所述的大跨度单榀桁架双管下弦连接节点，其特征在于：所述节点连接组件（11）还包括连接在肋板（4）外边缘与弧形盖板（1）的上表面之间的连接耳板（7）；所述连接耳板（7）上开有孔洞。
5.根据权利要求4所述的大跨度单榀桁架双管下弦连接节点，其特征在于：所述连接耳板（7）通过固定销与斜拉索（8）的索夹连接。
6.根据权利要求2至5任意一项所述的大跨度单榀桁架双管下弦连接节点，其特征在于：所述水平盖板（3）位于竖板（2）及肋板（4）顶部标高位置处，并且直接与腹杆（5）焊接。
7.根据权利要求6所述的大跨度单榀桁架双管下弦连接节点，其特征在于：所述弧形盖板（1）与下弦杆（6）焊接连接。
8.一种桁架，包括有上弦杆（9）、腹杆（5）、下弦杆（6）以及连接腹杆（5）和下弦杆（6）的节点连接组件（11）；其特征在于：
所述下弦杆（6）有两根、且平行间隔并排连接在腹杆（5）的下方；
所述节点连接组件（11）包括与腹杆（5）连接水平盖板（3）、垂直连接在水平盖板（3）下方的竖板（2）、位于竖板（2）两侧的弧形盖板（1）以及连接在水平盖板（3）、竖板（2）和弧形盖板（1）三者之间的肋板（4）；
所述竖板（2）位于水平盖板（3）的中间位置、且沿水平盖板（3）的纵轴分布；
所述弧形盖板（1）沿水平盖板（3）的纵轴对称分布于竖板（2）的下端两侧；其弧度与下弦杆（6）的弧度一致；两个弧形盖板（1）分别对应扣在两根下弦杆（6）上；并与下弦杆（6）固定连接；
所述肋板（4）沿水平盖板（3）的横轴、对称分布在竖板（2）的两侧，肋板（4）同时与竖板（2）、水平盖板（3）和弧形盖板（1）垂直、且其下端是与弧形盖板（1）契合的弧形边缘。
9.一种应用权利要求8所述的桁架的桁架屋面结构，包括一组平行间隔设置的桁架主梁以及一组平行间隔连接在桁架主梁上的次梁，所述桁架主梁的端部与主体结构（10）连接，其特征在于：所述桁架主梁的下弦杆（6）有两根、且平行间隔并排连接在腹杆（5）的下方；
所述节点连接组件（11）包括与腹杆（5）连接水平盖板（3）、垂直连接在水平盖板（3）下方的竖板（2）、位于竖板（2）两侧的弧形盖板（1）以及连接在水平盖板（3）、竖板（2）和弧形盖板（1）三者之间的肋板（4）；
所述竖板（2）位于水平盖板（3）的中间位置、且沿水平盖板（3）的纵轴分布；
所述弧形盖板（1）沿水平盖板（3）的纵轴对称分布于竖板（2）的下端两侧；其弧度与下弦杆（6）的弧度一致；两个弧形盖板（1）分别对应扣在两根下弦杆（6）上；并与下弦杆（6）固定连接；
所述肋板（4）沿水平盖板（3）的横轴、对称分布在竖板（2）的两侧，肋板（4）同时与竖板（2）、水平盖板（3）和弧形盖板（1）垂直、且其下端是与弧形盖板（1）契合的弧形边缘。
10.根据权利要求9所述的桁架屋面结构，其特征在于：所述桁架主梁的节点连接组件(11)与次梁之间、沿纵向平行间隔设有一组斜拉索（8），斜拉索（8）一端与相邻桁架主梁的上弦杆（9）连接、另一端通过索夹与节点连接组件（11）连接；
所述节点连接组件(11)还包括连接在肋板（4）外边缘与弧形盖板（1）的上表面之间的连接耳板（7）；所述连接耳板（7）上开有孔洞；所述连接耳板（7）通过固定销与斜拉索（8）的索夹连接。
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