CN110273475A - 一种毂式节点网架和管桁架的插板连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，包括：连接板，至少两块所述连接板在所述管桁架的弦杆的外侧对接、并夹持固定于所述弦杆；插接板，至少具有两块，一端沿与所述管桁架轴向相交的方向固定于所述连接板上、另一端具有与所述网架的毂节点榫卯配合的连接部。采用上述的插板连接结构，可以将毂式节点网架的杆体通过插接板和连接板纵向可靠连接在管桁架的弦杆上，实现毂式节点网架与管桁架在空间异面连接情况下的连接需求。
Description
技术领域
本发明涉及大跨度钢结构技术领域，具体涉及一种毂式节点网架和管桁架的插板连接结构。
背景技术
传统的空间网格结构是指按一定规律布置的杆件、构件通过节点连接而构成的空间结构，包括网架、曲面型网壳以及立体桁架等。空间网格结构体系以整体刚度好，技术经济指标优越等优点广泛用于工业、民用等建筑，尤其是在大跨度空间结构中的应用。传统的空间网架结构节点一般为螺栓球或焊接球形式，该节点为铰接形式，杆件仅传递轴力，为二力杆单元。并且在进行网架榀间的连接时，现场节点多位于高空，而高强螺栓拧进螺栓球内部的长度靠肉眼很难判断，监督非常困难，极易出现“假拧紧”的质量问题。焊接球现场焊接量大，且高空焊接，不易保证焊接质量。
目前的网架结构已采用榫卯式毂节点来代替传统空间网格结构。新型毂节点网架的连接采用插入式连接，两端设有盖板，杆件插入节点即可完成可靠连接，如果钢管插入节点不到位，则盖板根本无法安装，整个结构体系也就无法安装完成，从根本上保证节点连接质量的可靠性。与传统网架相比，毂节点网架结构体系简洁、美观，节点连接新颖、独特、轻盈。
榫卯式毂节点的生产完全实现工厂预制，加工制作过程更为简单，现场施工无需安装大量的螺栓，且节点承载力高。毂节点网架采用独特的榫卯式连接节点，节点连接安全性更高，连接质量更有保证；承受风、地震等动荷载性能更优越，杆件截面无削弱，可承受拉、压、弯、剪等复合载荷工况；节点接近固结，可承受较大的弯矩和横向荷载，其节点安全性更高。并且毂节点采用铝合金材质，防腐性能好，使用寿命高，后期维护成本低，在有效受力的同时，更发挥了铝合金材料优越防腐性能，杆件采用镀锌钢管，保证了结构在腐蚀性环境下良好的使用性。
现有技术中，公开号为CN109138164A的中国发明专利公开了一种铝合金毂式节点网架的夹板式支座，包括：保持部，具有固定端板以及平行设置在固定端板一侧面上的第一封堵端板和第二封堵端板，两个封堵端板与固定端板之间围成适于置入毂节点的定位槽，且两个封堵端板在毂节点的轴向两端形成封堵夹持结构；锁紧组件，包括沿毂节点的轴线方向依次穿过第一封堵端板、毂节点、第二封堵端板的贯穿件，以及适于限定贯穿件沿毂节点轴向位移的锁紧件；连接件，适于将保持部连接在待连接对象上。
这种夹板式支座采用具有夹持式封堵结构的保持部和连接件将毂节点固定在待连接对象上，这种夹板式支座的结构较为复杂；且毂节点安装过程中，需要将毂节点置入保持部的定位槽内，并使保持部上第一封堵端板和第二封堵端板上的螺栓孔与毂节点中心的通孔对齐，才能通过贯穿件和锁紧件将毂节点和保持部固定在一起。这种连接方式对保持部的第一封堵端板和第二封堵端板上螺栓孔的加工精度和施工人员的安装能力要求较高，施工现场经常出现封堵端板上的螺栓孔和毂节点上的通孔对不上的情况，以至于现场对螺栓孔进行扩孔，扩孔则会导致夹板式支座和毂节点之间连接强度的下降，从而为空间网架结构的安全使用埋下隐患。
因此，如何提供一种安装简便、施工效率高且安全可靠的毂节点连接结构，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中毂式节点网架的腹杆和管桁架的弦杆之间的毂节点连接结构存在的安装繁琐、施工效率低和安全可靠性不高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
在第一方面，本发明提供了一种毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，包括：
连接板，至少两块所述连接板在所述管桁架的弦杆的外侧对接、并夹持固定于所述弦杆；
插接板，至少具有两块，一端沿与所述管桁架轴向相交的方向固定于所述连接板上、另一端具有与所述网架的毂节点榫卯配合的连接部。
进一步地，所述毂节点和所述管桁架的弦杆不共面，所述网架的多根杆体通过端部的插头与所述毂节点榫卯配合连接。
进一步地，所述弦杆的横截面呈圆柱状或椭圆柱状，所述连接板呈弧片状，至少两块所述连接板通过两端焊接或栓接夹持固定于所述弦杆的外侧。
进一步地，所述插接板有两块，且和所述连接板在所述弦杆和所述毂节点之间形成三角结构。
进一步地，所述插接板通过焊接固定于所述连接板。
进一步地，所述插接板与所述连接板连接的一端具有与所述连接板外形相适配的槽口。
进一步地，所述毂节点的轴向垂直于所述弦杆的轴向。
进一步地，所述连接部为成型于所述插接板一端端部的插头，各个所述插头与所述毂节点上的各个插槽榫卯配合。
进一步地，所述毂节点包括：
毂体，为外周边缘周向开设有多个所述插槽的柱体；
两个盖板，沿所述毂体的轴线方向分别封盖在所述毂体的两端；
螺杆，沿所述毂体的轴线方向穿过所述两个盖板和所述毂体；
两个锁紧螺母，分别螺纹配合连接于所述螺杆的两端的外螺纹，且分别限位在两个所述盖板的外侧。
在第二方面，本发明还提供了一种毂式节点网架和管桁架的插板连接结构的安装方法，包括以下步骤：
S1，将压扁后的两块插接板插入毂节点工装中，将连接板焊接固定在两块插接板上形成插板连接件；
S2，取出毂节点工装，安装插板连接件与毂节点；
S3，在现场将至少两个插板连接件的连接板对接在管桁架上弦杆的外侧。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，在安装过程中，在工厂预制完成插板连接结构，并将插接板一端的连接部和毂节点榫卯配合在一起，在施工现场，毂式节点网架的杆体与毂节点连接后，将两个连接板对接焊接在管桁架上弦杆的两侧，即可使毂式节点网架的杆体通过毂式节点纵向可靠安装在管桁架的弦杆上，满足毂式节点网架和管桁架在不同平面上形成组合架构的需求，具有结构简单、安装便捷和安全可靠性高的优点。
2.本发明提供的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，两块插接板和连接板在管桁架弦杆和毂节点之间形成三角支撑结构的设置，可以确保毂节点和管桁架弦杆的可靠连接。
3.本发明提供的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，插板连接结构的各个组件均可在工厂预制完成组装，并可预先与毂节点配套连接，在现场施工时，仅需将插板连接结构的连接板与管桁架弦杆焊接定位即可；大大降低了现场施工的难度和工作量，且焊接均在表面，易于监督和检测，减少安全隐患。
4.本发明提供的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，多个插板连接结构的连接板通过对接夹紧固定在管桁架弦杆的外侧，方便适当调节插板连接结构在管桁架弦杆上的安装位置，减少对安装位置精准度的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供毂式节点网架和管桁架弦杆通过插板连接件连接的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供毂式节点网架和管桁架弦杆通过插板连接件连接的立面结构示意图。
附图标记说明：1、弦杆；2、杆体；3、连接板；4、插接板；41、槽口；42、插头；5、毂节点；51、毂体；52、盖板；53、螺杆；54、锁紧螺母。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
目前，在管桁架与毂式节点网架组合而成的空间架构中，毂式节点网架包括毂节点和若干杆体，若干杆体通过毂节点按照一定的网格形式连接形成空间结构体，该空间结构体即为网架。而管桁架是指用圆杆件在端部相互连接而组成的格子式结构，管桁架弦杆连接在多根管桁架腹杆之间，可以避免管桁架腹杆受集中荷载或者受弯，使荷载传递到管桁架弦杆上或节点上，减少对管桁架腹杆横截面尺寸的要求。毂式节点网架用于填充管桁架的空间单元，与管桁架连接，并形成与管桁架处于同一平面或不同平面内的组合构架。
如图1所示，为实现毂式节点网架与管桁架在不同平面上的连接，本发明提供了一种毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，毂式节点网架通过插板连接件纵向连接在管桁架上。
插板连接结构包括连接板3和分别固定在连接板3上的两块插接板4，具体的，两块插接板4的一端在毂式节点网架和管桁架组合而成的空间架构中以与管桁架轴向相交且不共面的方向固定在连接板3上，插接板4的另一端具有与网架的毂节点5榫卯配合的连接部。通过这种插板连接结构可以将毂式节点网架纵向连接在管桁架的弦杆1上，实现毂式节点网架与管桁架在不同平面上的连接需求。
而且在毂式节点网架和管桁架的安装过程中，毂节点5和插板连接结构可以在工厂完成配套安装，在施工现场，只需要将多个插板连接结构的连接板3对接在管桁架的弦杆1的外侧，即可实现毂式节点网架和管桁架的连接，具有结构简单、安装便捷的优点。同时，由于两块插接板4均沿与弦杆1的轴向相交的方向固定于连接板3，而插接板4和网架的杆体2又都是沿毂节点5周向安装在毂节点5上的，因此，毂式节点网架的杆体2可以通过毂节点5纵向连接于管桁架的弦杆1，满足毂式节点网架在某些情况下通过毂节点5与管桁架纵向连接的需求。
在本实施例中，毂节点5的轴向和管桁架弦杆1的轴向不共面，进一步的，毂节点5的轴向垂直于管桁架上弦杆1的轴向；而毂式节点网架的杆体2是绕毂节点5的轴向安装于毂节点5。如此设置，可以实现毂式节点网架的杆体2沿纵向安装于管桁架弦杆1。
在本实施例中，管桁架上弦杆1的横截面呈圆柱状，连接板3有两个呈均弧片状，两块连接板3通过两端焊接或栓接夹持固定于管桁架的弦杆1两侧，可以确保毂式节点网架与管桁架的可靠连接；同时，还方便适当调节连接板3在管桁架弦杆1上的安装位置，减少对安装位置精准度的要求。在其他实施例中，弦杆1的横截面还可以呈椭圆形、方形或其他不规则的形状，连接板3的形状只要与弦杆1外形相适配的形状即可。另外，连接板3的数量还可以是三个或以上，只要通过依次焊接或栓接在弦杆1外周形成封闭外形并夹紧在弦杆1的外周即可。当连接板3和弦杆1采用焊接的方式连接时，由于毂节点5的材质为铝合金，在进行焊接时，需要避开一定距离，焊接位置和毂节点5的距离应该保持在100mm以上，以避免毂节点5升温变形。
在本实施例中，两块插接板4和连接板3在弦杆1和毂节点5之间形成三角支撑结构，以确保毂节点5和管桁架的可靠连接。
在本实施例中，两块插接板4通过焊接固定于连接板3。将两块插接板4与连接板3焊接成插板连接结构的过程中，先将一端压扁后的插接板4插入毂节点工装中，然后将连接板3连接插接板4，焊接后将毂节点工装取出，放置新的铝合金毂节点5与插接板4预装在一起。采用毂节点工装对插接板4进行定位的方式，可以将插接板4以精准的安装角度焊接在连接板3上。在现场施工时，将插板连接结构的连接板3与管桁架上的弦杆1焊接定位即可实现毂式节点网架和管桁架的连接；大大降低了现场施工的难度和工作量，且焊接均在表面，易于监督和检测，减少安全隐患。
在本实施例中，插接板4与连接板3连接的一端具有与连接板3外形相适配的槽口41，插接板4的槽口41在和连接板3焊接前采用相贯线切割机沿插接板4上的相贯线切割而成。插接板4上槽口41的设置，方便将插接板4和连接板3焊接固定在一起，提高插板连接结构的强度和可靠性。
在本实施例中，连接部具体为成型于插接板4一端端部的插头42，各个插头42与毂节点5上的各个插槽榫卯配合。榫卯配合是指，两个相互连接的构件采用的凹凸结合的一种连接方式，常用于木构件的连接，此处也用于钢结构的连接，只要是采用凹凸结合实现连接均属于本申请的榫卯配合。
在本实施例中，毂节点5包括：毂体51，为外周边缘周向开设有多个插槽的柱体；两个盖板52，沿毂体51的轴线方向分别封盖在毂体51的两端；螺杆53，沿毂体51的轴线方向穿过两个盖板52和毂体51；两个锁紧螺母54，分别螺纹配合连接于螺杆53的两端的外螺纹，且分别限位在两个盖板52的外侧。
本发明实施例还提供了一种毂式节点网架和管桁架的插板连接结构的安装方法，包括以下步骤：
步骤S1，将压扁后的两块插接板4插入毂节点工装中，将连接板3焊接固定在两块插接板4上形成插板连接件；
步骤S2，取出毂节点工装，安装插板连接件与毂节点5；
步骤S3，在现场将至少两个插板连接件的连接板3对接在管桁架上弦杆1的外侧。
毂式节点网架和管桁架的插板连接结构采用上述的安装方法，将毂式节点网架和管桁架连接在一起，插板连接结构在工厂焊接而成并和毂节点5预装在一起，在现场施工时，只需要将毂式节点网架的杆体2与毂节点5连接，并将插板连接结构的连接板3与管桁架上的弦杆1焊接定位即可；大大降低了现场施工的难度和工作量，且焊接均在表面，易于监督和检测，减少安全隐患。
综上所述，本发明实施例提供的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，在安装过程中，在工厂预制完成插板连接结构并和毂节点5预装在一起，在施工现场，毂式节点网架的杆体2与毂节点5连接后，将两个连接板3对接焊接在管桁架上弦杆1的两侧，即可使毂式节点网架的杆体2通过毂式节点纵向可靠安装在管桁架的弦杆1上，满足毂式节点网架和管桁架在不同平面上的形成组合架构的需求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，包括：
连接板(3)，至少两块所述连接板(3)在所述管桁架的弦杆(1)的外侧对接、并夹持固定于所述弦杆(1)；
插接板(4)，至少具有两块，一端沿与所述管桁架轴向相交的方向固定于所述连接板(3)上、另一端具有与所述网架的毂节点(5)榫卯配合的连接部。
2.根据权利要求1所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，所述毂节点(5)和所述管桁架的弦杆(1)不共面，所述网架的多根杆体(2)通过端部的插头与所述毂节点(5)榫卯配合连接。
3.根据权利要求1所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，所述弦杆(1)的横截面呈圆柱状或椭圆柱状，所述连接板(3)呈弧片状，至少两块所述连接板(3)通过两端焊接或栓接夹持固定于所述弦杆(1)的外侧。
4.根据权利要求3所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，所述插接板(4)有两块，且和所述连接板(3)在所述弦杆(1)和所述毂节点(5)之间形成三角结构。
5.根据权利要求1所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，所述插接板(4)通过焊接固定于所述连接板(3)。
6.根据权利要求1所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，所述插接板(4)与所述连接板(3)连接的一端具有与所述连接板(3)外形相适配的槽口(41)。
7.根据权利要求1所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，所述毂节点(5)的轴向垂直于所述弦杆(1)的轴向。
8.根据权利要求1所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，所述连接部为成型于所述插接板(4)一端端部的插头(42)，各个所述插头(42)与所述毂节点(5)上的各个插槽榫卯配合。
9.根据权利要求8所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构，其特征在于，所述毂节点(5)包括：
毂体(51)，为外周边缘周向开设有多个所述插槽的柱体；
两个盖板(52)，沿所述毂体(51)的轴线方向分别封盖在所述毂体(51)的两端；
螺杆(53)，沿所述毂体(51)的轴线方向穿过所述两个盖板(52)和所述毂体(51)；
两个锁紧螺母(54)，分别螺纹配合连接于所述螺杆(53)的两端的外螺纹，且分别限位在两个所述盖板(52)的外侧。
10.一种如权利要求1－9中任意一项所述的毂式节点网架和管桁架的插板连接结构的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将压扁后的两块插接板(4)插入毂节点工装中，将连接板(3)焊接固定在两块插接板(4)上形成插板连接件；
S2，取出毂节点工装，安装插板连接件与毂节点(5)；
S3，在现场将至少两个插板连接件的连接板(3)对接在管桁架上弦杆(1)的外侧。
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