CN111411737A - V型树状柱及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种V型树状柱及其安装方法。所述树状柱包括：预埋部；柱脚节点，与所述预埋部固定连接；三根分支柱，所述分支柱末端与所述柱脚节点固定连接，任意两根分支柱呈V型；柱顶节点，与所述分支柱顶端固定连接，所述柱顶节点包括钢销轴。本发明树状柱的安装方法简单、易操作，树状柱造型简单美观、传力路径明确，提高结构的稳定性和抗震性，并且制作和施工精度高、施工方便、工序简单、节约工期和造价，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

V型树状柱及其安装方法

技术领域

本发明涉及建筑支柱技术领域，尤指一种V型树状柱及其安装方法。

背景技术

树状结构是空间仿生结构的一种，属于建筑仿生结构的范畴。树状结构是一种比较新颖的结构形式，具有合理的传力路径，承载力较高，支撑覆盖范围广，可以用较小构件形成较大的支撑空间，大大的节省材料，从而节约造价。已经广泛应用于国内外的建筑领域，尤其是大跨度空间结构，树状结构空间形式灵活，造型体特，并且节省材料用钢量小，符合了国家绿色建筑、装配式建筑的国情，具有很大的发展前景。

现有树状结构多是树枝枝节较多，构件繁多且受力错综复杂，结构的稳定性和抗震性较差，若不能有丰富经验的施工单位来配合施工，很难达到设计效果，容易改变受力路径，并且施工过程较难，目前的一些钢结构吊装方法很难满足树状结构的施工。

发明内容

为了解决由于目前树状柱构件繁多及受力错综复杂，导致的稳定性和抗震性较差且安装难度大的问题，本发明实施例提供一种V型树状柱，所述树状柱包括：

预埋部；

柱脚节点，与所述预埋部固定连接；

三根分支柱，所述分支柱末端与所述柱脚节点固定连接，任意两根分支柱呈V型；

柱顶节点，与所述分支柱顶端固定连接，所述柱顶节点包括钢销轴。

可选的，在本发明一实施例中，所述分支柱由多个分段拼接组成。

可选的，在本发明一实施例中，所述分支柱由两个圆管及一个椎管拼接组成，所述椎管及各所述圆管之间通过内衬管固定连接。

可选的，在本发明一实施例中，所述柱脚节点为半球型，所述柱脚节点的底面设置有多个通孔，所述底面与所述预埋部固定连接，所述柱脚节点的球面与所述分支柱末端固定连接。

可选的，在本发明一实施例中，所述柱脚节点内部固定设置有内衬板。

可选的，在本发明一实施例中，所述预埋部包括预埋钢板及预埋锚栓；所述预埋钢板与所述柱脚节点焊接，所述预埋钢板上设置有多个通孔；所述预埋锚栓依次穿过所述柱脚节点底面及所述预埋钢板的通孔，通过螺栓与所述柱脚节点及所述所述预埋钢板固定连接。

可选的，在本发明一实施例中，所述分支柱与水平面呈60度角。

可选的，在本发明一实施例中，所述柱顶节点还包括：端板、连接板及插板；所述插板内插于所述分支柱顶端，并垂直固定于所述端板底面；所述连接板垂直固定于所述端板顶面，并与所述钢销轴连接。

本发明实施例还提供一种树状柱的安装方法，所述方法包括：

将预埋部埋入施工现场混凝土基础；

将柱脚节点与所述预埋部固定连接；

依此将三根分支柱中的两根分支柱的顶端及末端，分别与柱顶节点及所述柱脚节点固定连接；

将三根分支柱中的剩余一根分支柱的顶端及末端分别与所述柱顶节点及所述柱脚节点固定连接。

可选的，在本发明一实施例中，所述依此将三根分支柱中的两根分支柱的顶端及末端，分别与柱顶节点及所述柱脚节点固定连接包括：将其中一根分支柱吊起至对应的焊接位，顶端与所述柱顶节点固定连接，末端与所述柱脚节点进行焊接；保持该一根分支柱吊起，将另一根分支柱吊起至对应的焊接位，顶端与所述柱顶节点固定连接，末端与所述柱脚节点进行焊接。

本发明树状柱的安装方法简单、易操作，树状柱造型简单美观、传力路径明确，提高结构的稳定性和抗震性，并且制作和施工精度高、施工方便、工序简单、节约工期和造价，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种V型树状柱的结构示意图；

图2为本发明实施例中V型树柱柱脚节点俯视图；

图3为本发明实施例中V型树柱柱脚节点断面图；

图4为本发明实施例中V型树柱柱脚节点螺栓布置图；

图5为本发明实施例中V型树柱分支柱拼接节点详图；

图6为本发明实施例中V型树柱分支柱拼接节点详图a-a断面；

图7为本发明实施例中V型树柱柱顶节点详图；

图8为本发明实施例一种基于V型树状柱的安装方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种V型树状柱及其安装方法。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。

如图1所示为本发明实施例一种V型树状柱的结构示意图，图中所示树状柱包括：预埋部120；

柱脚节点110，与所述预埋部120固定连接；

三根分支柱1#、2#及3#，所述分支柱末端与所述柱脚节点110固定连接，任意两根分支柱呈V型；

柱顶节点130，与所述分支柱顶端固定连接，所述柱顶节点包括钢销轴。

在本实施例中，如图1所示的V型树状柱由1#支柱、2#支柱、3#支柱构成，分支柱直接由柱脚处分叉，任意两根分支柱构成V型，其中每根分支柱由A段、B段、C段拼接而成，A段为椎管，B、C段为圆管；柱脚节点为球形节点，柱顶节点为钢销轴节点。分支柱由A段、B段、C段拼接而成，具体段数可根据分支柱实际长度和工厂胎膜设备取值，A段椎管锥度1:10，管径小口取值范围建议为200-400mm，大口取值范围建议为600-1000mm；B段、C段圆管管径建议值为600-1000mm，圆管与椎管、圆管与圆管通过内衬管焊接，分支柱与水平面夹角为60度，具体根据实际可取60-75度。在混凝土基础a施工时，预埋钢板和预埋锚栓，待所有构件全部进场后，安装球形节点，球形节点内部有内衬板，焊接和法兰螺栓连接；再逐根安装1#支柱、2#支柱、3#支柱；分支柱和球形节点焊接，分支柱与上部钢梁b钢销轴连接，可顺钢销轴转动施工时须配合转动方向施工，达到铰支座的效果。

作为本发明的一个实施例，所述分支柱由多个分段拼接组成。如图1中所示，分支柱由A段、B段及C段拼接而成。

在本实施例中，所述分支柱由两个圆管及一个椎管拼接组成，所述椎管及各所述圆管之间通过内衬管固定连接。如图2、图5及图6所示，分支管可由椎管A1及圆管A2拼接组成，各段管之间可通过内衬管A3固定连接。

作为本发明的一个实施例，所述柱脚节点为半球型，所述柱脚节点的底面设置有多个通孔(图4所示)，所述底面与所述预埋部固定连接，所述柱脚节点的球面与所述分支柱末端固定连接。如图3及图4所示，图中c为双螺母，123为预埋螺栓。

在本实施例中，所述柱脚节点内部固定设置有内衬板。如图3所示，柱脚节点内设有内衬板111，内衬板111设置的位置并不限于图3中所示，也可为十字形。内衬板111用于提高柱脚节点的稳定性。

在本实施例中，如图3所示，所述预埋部包括预埋钢板121及预埋锚栓122；所述预埋钢板121与所述柱脚节点焊接，所述预埋钢板121上设置有多个通孔；所述预埋锚栓122依次穿过所述柱脚节点底面及所述预埋钢板121的通孔，通过螺栓与所述柱脚节点及所述所述预埋钢板121固定连接。预埋部埋于混凝土基础a中，其中，预埋锚栓122通过柱脚节点及预埋钢板121上的通孔，通过螺栓及双螺母c与柱脚节点固定连接。再通过焊接，将预埋钢板121与柱脚节点固定连接。

作为本发明的一个实施例，所述分支柱与水平面呈60度角。其中，分支柱的倾斜角度，可以根据实际作业需求取60-75度。

作为本发明的一个实施例，如图7所示，所述柱顶节点还包括：端板、连接板及插板；所述插板内插于所述分支柱顶端，并垂直固定于所述端板底面；所述连接板垂直固定于所述端板顶面，并与所述钢销轴连接。钢销轴上方与钢梁连接，图7中所示的柱顶节点还包括加劲筋，用于稳固与钢梁的连接。连接板连接于钢销轴与端板之间。

在本发明一具体实施例中，如图1所示的V型树状柱由1#支柱、2#支柱、3#支柱构成，分支柱直接由柱脚处分叉，任意两根分支柱构成V型，其中每根分支柱由A段、B段、C段拼接而成(拼接节点见图5)，A段为椎管A1，B、C段为圆管A2(图2)；柱脚节点为球形节点(图3)，柱顶节点为钢销轴节点(图7)。如图2所示，分支柱由A段、B段、C段拼接而成，A段椎管锥度1:10，管径小口取值范围建议为200-400mm，大口取值范围建议为600-1000mm；B段、C段圆管管径建议值为600-1000mm，圆管与椎管、圆管与圆管通过内衬管A3焊接(图5所示)，分支柱与水平面夹角为60度，具体根据实际可取60-75度。在混凝土基础a施工时，预埋钢板121和预埋锚栓122，待所有构件全部进场后，安装球形节点，球形节点内部有内衬板111，焊接和法兰螺栓连接；再逐根安装1#支柱、2#支柱、3#支柱；分支柱和球形节点焊接，分支柱与上部钢梁b钢销轴连接，可顺钢销轴转动(如图7所示)。

本发明树状柱的安装方法简单、易操作，树状柱造型简单美观、传力路径明确，提高结构的稳定性和抗震性，并且制作和施工精度高、施工方便、工序简单、节约工期和造价，具有显著的经济效益和社会效益。

如图8所示为本发明实施例一种基于V型树状柱的安装方法的流程图，图中所示方法包括：步骤S1，将预埋部埋入施工现场混凝土基础；

步骤S2，将柱脚节点与所述预埋部固定连接；

步骤S3，依此将三根分支柱中的两根分支柱的顶端及末端，分别与柱顶节点及所述柱脚节点固定连接；

步骤S4，将三根分支柱中的剩余一根分支柱的顶端及末端分别与所述柱顶节点及所述柱脚节点固定连接。

作为本发明的一个实施例，所述依此将三根分支柱中的两根分支柱的顶端及末端，分别与柱顶节点及所述柱脚节点固定连接包括：将其中一根分支柱吊起至对应的焊接位，顶端与所述柱顶节点固定连接，末端与所述柱脚节点进行焊接；保持该一根分支柱吊起，将另一根分支柱吊起至对应的焊接位，顶端与所述柱顶节点固定连接，末端与所述柱脚节点进行焊接。

在本发明一具体实施例中，V型树状柱的安装方法，具体步骤如下：

步骤1：构件加工制作：由于树状柱较长，为了降低制作难度，采用分段(A、B、C段)制作，具体段数可根据分支柱实际长度和厂家确定取值；

步骤2：构件预拼装：分段制作完成后，在工厂进行预拼装，校准制作精度；考虑构件长度，若构件较短则在工厂完成A、B、C段拼装后整体运输，若构件较长，则将A、B、C段运输至现场后再进行拼装，整个过程均须保证构件的拼装精度；

步骤3：构件运输进场：构件进场后须进行进场验收，着重检查壁厚、焊缝质量、防腐底漆厚度；

步骤4：测量放线，柱脚节点预埋：施工现场基础施工时，须测量放线，定位锚栓和钢板的精确位置进行预埋；

步骤5：吊装就位，并节点连接：首先对安装位置精准复核，其次安装球形支座并紧固锚栓进行焊接。然后分支柱安装，将1#支柱与钢梁连接并整体起吊90吨汽车吊配合，首先上端安装钢销轴下端用10吨倒链拉到位焊接，1#支柱吊装完毕不松吊钩保持稳定；其次同样顺序将2#支柱、3#支柱吊装就位，与1#支柱不同的是，3#支柱先进行下端焊接再进行上端固定。

步骤6：防腐涂漆，组织验收：涂装防腐面漆，对树状柱的焊接质量、螺栓紧固质量、防腐涂层厚度进行验收，验收合格后方可进入下一道工序。

对于大跨度结构，本发明提出的V型树状柱及其安装方法，造型简单美观、传力路径明确，提高结构的稳定性和抗震性，并且制作和施工精度高、施工方便、工序简单、节约工期和造价，具有显著的经济效益和社会效益。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种V型树状柱，其特征在于，所述树状柱包括：

预埋部；

柱脚节点，与所述预埋部固定连接；

三根分支柱，所述分支柱末端与所述柱脚节点固定连接，任意两根分支柱呈V型；

柱顶节点，与所述分支柱顶端固定连接，所述柱顶节点包括钢销轴。

2.根据权利要求1所述的树状柱，其特征在于，所述分支柱由多个分段拼接组成。

3.根据权利要求2所述的树状柱，其特征在于，所述分支柱由两个圆管及一个椎管拼接组成，所述椎管及各所述圆管之间通过内衬管固定连接。

4.根据权利要求1所述的树状柱，其特征在于，所述柱脚节点为半球型，所述柱脚节点的底面设置有多个通孔，所述底面与所述预埋部固定连接，所述柱脚节点的球面与所述分支柱末端固定连接。

5.根据权利要求4所述的树状柱，其特征在于，所述柱脚节点内部固定设置有内衬板。

6.根据权利要求4所述的树状柱，其特征在于，所述预埋部包括预埋钢板及预埋锚栓；所述预埋钢板与所述柱脚节点焊接，所述预埋钢板上设置有多个通孔；所述预埋锚栓依次穿过所述柱脚节点底面及所述预埋钢板的通孔，通过螺栓与所述柱脚节点及所述所述预埋钢板固定连接。

7.根据权利要求1所述的树状柱，其特征在于，所述分支柱与水平面呈60度角。

8.根据权利要求1所述的树状柱，其特征在于，所述柱顶节点还包括：端板、连接板及插板；

所述插板内插于所述分支柱顶端，并垂直固定于所述端板底面；

所述连接板垂直固定于所述端板顶面，并与所述钢销轴连接。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的树状柱的安装方法，其特征在于，所述方法包括：

将预埋部埋入施工现场混凝土基础；

将柱脚节点与所述预埋部固定连接；

依此将三根分支柱中的两根分支柱的顶端及末端，分别与柱顶节点及所述柱脚节点固定连接；

将三根分支柱中的剩余一根分支柱的顶端及末端分别与所述柱顶节点及所述柱脚节点固定连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述依此将三根分支柱中的两根分支柱的顶端及末端，分别与柱顶节点及所述柱脚节点固定连接包括：

将其中一根分支柱吊起至对应的焊接位，顶端与所述柱顶节点固定连接，末端与所述柱脚节点进行焊接；

保持该一根分支柱吊起，将另一根分支柱吊起至对应的焊接位，顶端与所述柱顶节点固定连接，末端与所述柱脚节点进行焊接。

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