CN110820929A - 一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点 - Google Patents

一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板‑销轴连接节点，属于大跨度空间钢结构领域。本发明为了解决现有焊接空心球节点无法满足现场装配施工要求且耗能性能差不足等问题。它包括焊接空心球和连接组件，连接组件包括外伸连接段、节点端板，杆件端板，中间耳板，侧耳板，凹型半圆翼板，凸型半圆翼板，销轴，销钉以及杆件。外伸连接段分别与焊接空心球和节点端板焊接，杆件端板与杆件焊接，凹、凸型半圆翼板通过销钉连接，中间耳板与侧耳板通过销轴连接。其中销钉采用延性耗能材料，通过更换销钉，可以实现节点的震后修复功能。

Description

一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点
技术领域
本发明涉及一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，属于大跨度空间钢结构领域。
背景技术
大跨度空间钢结构因具有跨度大、结构形式多样、造型优美和符合当代建筑设计要求等独特优势受到人们的青睐，近几年来得到了迅速的发展，应用在一些大型的公共建筑中。我国建筑业正在向绿色化、工业化、信息化转型，特别是多高层装配式建筑的研发与应用成效显著，但是相比之下，大跨度空间钢结构缺乏整体装配体系。因此，创新研发新型整体装配式大跨度空间钢结构，是大跨度空间钢结构领域迫切需要解决的关键问题，其中，新型大跨度空间钢结构装配式连接节点的研发是需要解决的核心问题。现有大跨度空间钢结构的大多数节点连接方式为焊接，并且现有装配式节点大多采用螺栓连接，施工过程中还需对螺栓预紧力进行控制，工序较复杂。因此，迫切需要研发一种适用于大跨度空间钢结构且能够快速装配的连接节点。
发明内容
本发明为了解决现有大跨度空间钢结构节点中采用的焊接球节点无法应用于标准化程度高的整体装配式大跨度空间钢结构，且焊接形式节点施工质量难以保证、施工工序复杂等问题，进而提出一种可拆卸式、能够快速装配的半圆翼板-销轴连接节点。该节点涉及到的转接头和与杆件的焊接工作全部在工厂加工完成，能够保证焊接质量，并且节点中部分连接件可以实现震后可修复。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：
它包括焊接空心球和N个连接组件，其中连接组件包括：外伸段连接钢管、节点端板、杆件端板、中间耳板、两个侧耳板、两个凹型半圆翼板、两个凸型半圆翼板、八个销钉、销轴以及杆件。其中中间耳板的一端焊接在节点端板的一个端面上，节点端板的另一端面与外伸段连接钢管焊接连接。另外两个侧耳板的一端焊接在杆件端板的一个端面上，杆件端板的另一端面与杆件焊接连接。中间耳板两侧分别对称焊接两个凹型半圆翼板。两个凸型半圆翼板分别对称焊接在两个侧耳板外侧。凹型半圆翼板与凸型半圆翼板相配合的圆弧段通过销钉连接。节点端板上的中间耳板和杆件端板上的两个侧耳板通过销轴连接。
本发明的有益效果是：
本发明节点中焊接工艺全部在标准化工厂加工完成，使得节点的焊接质量得到了保证，并且在节点中心焊接空心球表面预留一段连接钢管，在工厂加工时即可完成多根杆件在同一焊接空心球表面的角度调整和位置确定。
本发明所述连接节点中销钉和长螺杆选用低屈服、高延性的耗能材料，当结构遭遇地震时，上述构件首先发生屈服和破坏，保护节点其他主体连接件，并且节点中销钉和长螺杆在破坏失效后，通过更坏可以实现节点的快速修复。
本发明所述连接节点的各个部件均为标准化构件，在施工现场只需穿销轴和销钉即可完成节点装配，省去了采用螺栓装配的节点中控制螺栓预紧力等施工工序，大大提高了现场装配施工速度，并且对工人技术要求较低，实现全装配可拆卸重组化，并节约工期，降低成本。
本发明保留了常用焊接空心球节点的焊接空心球，有利于实现大跨度空间结构中一些常用的附属构件在焊接空心球圆周表面的定位连接和方向调整，如斜索耳板、中心撑杆等。
本发明中销轴用来抵抗沿杆件方向的轴力，销钉用来提高节点的扭转刚度，通过调节节点中销钉参数，能够明显改善节点的转动刚度和耗能能力。
本发明连接节点的所有连接形式均是在圆管所在直径截面内完成，同样适用于矩形截面杆件，待节点连接完成后，可在连接节点外侧做适当装饰，不影响结构整体美观。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明连接组件12的结构示意图。
图3为本发明焊接空心球1、外伸段连接钢管2、节点端板3、中间耳板5及凹型半圆翼板7焊接完成示意图。
图4为本发明杆件端板4、侧耳板6、凸型半圆翼板8及杆件11焊接完成示意图。
图5为本发明中连接用销钉示意图。
图6为本发明中连接用销轴示意图。
图7为本发明中凹型半圆翼板示意图。
图8为本发明中凸型半圆翼板示意图。
图9为本发明中长螺杆13示意图。
图10为本发明节点附加长螺杆13后节点装配完成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域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。
为了便于查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：
1为焊接空心球，2为外伸段连接钢管，3为节点端板，4为杆件端板，5为中间耳板，5-1为中间耳板连接孔，6为侧耳板，6-1为侧耳板连接孔，7为凹型半圆翼板，7-1为凹型半圆翼板连接孔，8为凸型半圆翼板，8-1为凸型半圆翼板连接孔，9为销钉，10为销轴，11为杆件，12为连接组件，13为长螺杆。
具体实施方式一：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，所述其中中间耳板5的一端焊接在节点端板3一个端面上，节点端板3的另一端面与外伸段连接钢管2焊接连接。另外两个侧耳板6的一端焊接在杆件端板4的一个端面上，杆件端板4的另一端面与杆件11焊接连接。中间耳板5两侧分别对称焊接两个凹型半圆翼板7。两个凸型半圆翼板8分别焊接连接在两个侧耳板6外侧。节点端板3上的中间耳板5通过销轴10与杆件端板4上的两个侧耳板6连接。凹型半圆翼板7与凸型半圆翼板8相配合的圆弧段通过销钉9连接。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，所述N个连接组件12焊接在空心球1的外圆周面上。连接组件12的角度和位置根据实际工程确定。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，外伸段连接钢管2两端分别与焊接空心球1、节点端板3焊接连接，随后，在节点端板3外露端面中心焊接中间耳板5，中间耳板5加工有中间耳板连接孔5-1，中间耳板5两侧分别焊接有凹型半圆翼板7，且半圆弧段位于以中间耳板连接孔5-1中心为圆心的同心圆上，凹型半圆翼板7半圆弧段钢板加工有凹型半圆翼板连接孔7-1，上述过程在预制工厂加工完成。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，杆件端板4与杆件11焊接连接，随后，在杆件端板4外露端面对称焊接两个侧耳板6，侧耳板6加工有侧耳板连接孔6-1，侧耳板6两侧分别焊接凸型半圆翼板8，且半圆弧段位于以侧耳板连接孔6-1中心为圆心的同心圆上，凸型半圆翼板8上圆弧段钢板加工有凸型半圆翼板连接孔8-1，上述过程在预制工厂加工完成。
具体实施方式五：结合图2-图6说明本实施方式，本实施方式所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点现场装配过程，将节点端板3上预先焊接的中间耳板5插入杆件端板4上预先焊接的两个侧耳板6之间，待杆件角度调整完成后，用销轴10将中间耳板5、侧耳板6连接成为整体。随后，将销钉9依次穿过凹型半圆翼板连接孔7-1、凸型半圆翼板连接孔8-1，将凹型半圆翼板7、凸型半圆翼板8连接成为整体，此时节点装配完成。
具体实施方式六：结合图7-图8说明本实施方式，当需要调整节点平面外转动刚度时，在节点上述基础上，节点可以附加长螺杆13。两个端板上分别加工对应的螺纹孔，长螺杆(13)中部加工有非圆形截面，两端加工有螺纹，通过旋转长螺杆(13)非圆形截面处，将长螺杆(13)两端分别同时旋入节点端板(3)和杆件端板(4)。长螺杆(13)同样采用低屈服、高延性的耗能材料，并且长螺杆(13)同样可以在震后实现快速更换和修复。
在本实施例的一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，可以根据各地地震烈度的不同，合理改变节点中如销钉的个数、直径以及材料类型，节点端板、杆件端板的厚度，凹、凸型半圆翼板的厚度和材料类型以及长螺杆的有无等参数，这些参数都可以根据各地情况分别设计，结构修改方便，基本上都是在工厂完成，现场施工方便快捷。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，其特征在于：包括焊接空心球(1)和N个连接组件(12)，其中连接组件(12)包括：外伸段连接钢管(2)、节点端板(3)、杆件端板(4)、中间耳板(5)、两个侧耳板(6)、两个凹型半圆翼板(7)、两个凸型半圆翼板(8)、销钉(9)、销轴(10)、以及杆件(11)；其中中间耳板(5)的一端焊接在节点端板(3)一个端面上，节点端板(3)的另一端面与外伸段连接钢管(2)焊接连接；另外两个侧耳板(6)的一端焊接在杆件端板(4)的一个端面上，杆件端板(4)的另一端面与杆件(11)焊接连接；中间耳板(5)两侧分别对称焊接两个凹型半圆翼板(7)；两个凸型半圆翼板(8)分别焊接连接在两个侧耳板(6)外侧；中间耳板(5)和两个侧耳板(6)通过销轴(10)连接；凹型半圆翼板(7)与凸型半圆翼板(8)相配合的圆弧段通过销钉(9)连接。
2.根据权利要求1所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，其特征在于：所述中间耳板(5)和两个侧耳板(6)之间的距离为1-2mm。
3.根据权利要求1所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，其特征在于：所述中间耳板(5)加工有中间耳板连接孔(5-1)；侧耳板(6)加工有侧耳板连接孔(6-1)，销轴(10)穿过中间耳板连接孔(5-1)、侧耳板连接孔(6-1)，中间耳板连接孔(5-1)和侧耳板连接孔(6-1)直径相同，且均比销轴(10)直径大1-2mm。
4.根据权利要求1所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，其特征在于：凹型半圆翼板(7)与凸型半圆翼板(8)上凹、凸圆弧段相配合，且两圆弧段分别位于以销轴中心为圆心，半径差为两连接板厚之和的一半的同心圆上。
5.根据权利要求4所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，其特征在于：凹型半圆翼板(7)上圆弧段加工有凹型半圆翼板连接孔(7-1)，与此对应，凸型半圆翼板(8)上圆弧段加工有凸型半圆翼板连接孔(8-1)，销钉(9)依次穿过凹型半圆翼板连接孔(7-1)、凸型半圆翼板连接孔(8-1)，将凹型半圆翼板(7)、凸型半圆翼板(8)连接。
6.根据权利要求4所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，其特征在于：凹型半圆翼板(7)与凸型半圆翼板(8)选用Q345及以上钢材，销钉(9)选用软钢、耗能铅柱或者弹性销钉。
7.根据权利要求1所述一种大跨度可修复功能快速装配半圆翼板-销轴连接节点，其特征在于：当需要调整节点平面外转动刚度时，节点可以附加长螺杆(13)；长螺杆(13)中部加工有非圆形截面，两端加工有螺纹，节点端板(3)和杆件端板(4)上分别加工有对应的螺纹孔，通过旋转长螺杆(13)非圆形截面处，将长螺杆(13)两端分别旋入节点端板(3)和杆件端板(4)。
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