CN112282080A - 一种新型管相贯节点结构 - Google Patents

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朱强
俞涵
张记权
利小兵
张耿斌
万新
李艳飞
袁俊健
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    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
    • E04B1/5825—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
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Abstract

本申请公开了一种新型管相贯节点结构，包括：主管、支管以及垫件；支管焊接于垫件上；垫件连接于主管上；垫件沿主管轴向的长度，大于或等于支管焊接端面的外包络线在主管轴向的最大值；垫件沿主管周向的长度，大于或等于支管焊接端面的外包络线在主管周向的最大值。较于传统的直接将支管焊接于主管上的方式，改善焊缝施焊条件，同时载荷经垫件进行传递，而不是传统的直接支管传递，避免了受力集中，导致主管相贯部位的应力和变形较大问题，提高了主管的承载能力，从而也避免了在支管与主管之间、支管与支管之间焊接纵向加劲肋等措施导致的大大增加焊接工作量、大量焊缝进一步引起残余应力、增大迎风面积的问题。

Description

一种新型管相贯节点结构
技术领域
本申请涉及管相贯技术领域，尤其涉及一种新型管相贯节点结构。
背景技术
圆钢管有着独特的优越性，被广泛地应用到空间桁架结构中。钢管的连接即节点设计是最关键的环节之一。不同轴线的钢管构件之间的连接常采用相贯节点形式，即将腹杆直接焊接在弦杆的外表面。钢管相贯节点具有传力路径明确，受力性能好，构造简单，次要构件连接简便，外形美观等诸多优点。传统相贯节点全部由焊缝传递作用力，对于焊缝要求极高，为了保证施焊条件，焊根熔透，主管和支管、或两根支管之间的夹角不得小于30°，而这也限制了这一相贯结构的使用。而且由于荷载从支管直接传递，受力集中，导致主管相贯部位的应力和变形较大，降低了节点的承载能力。为了解决这个问题，工程中不得不在支管与主管之间、支管与支管之间焊接纵向加劲肋，在主管上焊接环形加劲肋等措施以增加节点的刚度和强度，然而，这些加劲肋大大增了焊接工作量，大量焊缝又进一步引起残余应力，同时增大了迎风面积。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种新型管相贯节点结构，克服了传统相贯节点的缺点，改善了焊缝施焊条件，显著改善了节点的承载能力和受力状态。
为达到上述技术目的，本申请提供了一种新型管相贯节点结构，包括：主管、支管以及垫件；
所述支管焊接于所述垫件上；
所述垫件连接于所述主管上；
所述垫件沿所述主管轴向的长度，大于或等于所述支管焊接端面的外包络线在所述主管轴向的最大值；
所述垫件沿所述主管周向的长度，大于或等于所述支管焊接端面的外包络线在所述主管周向的最大值。
进一步地，所述支管包括上支管和下支管；
所述上支管与所述垫件的上边缘焊接；
所述下支管与所述垫件的下边缘焊接。
进一步地，所述垫件具体为垫板。
进一步地，所述垫板呈直板结构。
进一步地，所述垫板呈与所述主管弧度相贴合的弧形板结构。
进一步地，所述垫板的弧度角大于90°，小于360°。
进一步地，所述垫件具体为圆管；
所述垫件套接于所述主管上。
进一步地，所述垫件与所述主管焊接相连。
进一步地，所述垫件通过紧固件与所述主管连接。
进一步地，所述紧固件具体为螺栓。
从以上技术方案可以看出，本申请通过增加设置垫件，将支管焊接于垫件上，再将垫件连接于主管上。较于传统的直接将支管焊接于主管上的方式，通过选择相应结构的垫件来改善焊缝施焊条件，同时载荷经垫件进行传递，而不是传统的直接支管传递，避免了受力集中，导致主管相贯部位的应力和变形较大问题，提高了主管的承载能力，从而也避免了在支管与主管之间、支管与支管之间焊接纵向加劲肋等措施导致的大大增加焊接工作量、大量焊缝进一步引起残余应力、增大迎风面积的问题。总的来说，本申请提供的管相贯节点结构布置简单合理，克服了传统相贯节点的缺点，改善了焊缝施焊条件，显著改善了节点的承载能力和受力状态。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。
图1为传统管相贯节点结构的a～j种结构示意图；
图2为传统管相贯节点结构增加有加劲肋的结构示意图；
图3为传统管相贯节点结构的受力分析示意图；
图4为传统管相贯节点结构增加有加劲肋的受力分析示意图；
图5为本申请提供的一种新型管相贯节点结构的结构示意图；
图中：1、主管；2、支管；21、上支管；22、下支管；3、垫件。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例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申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。
在本申请实施例的描述中，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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。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。
在本申请实施例的描述中，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，也可以是可更换连接，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申请实施例中的具体含义。
本申请实施例公开了一种新型管相贯节点结构。
请参阅图1至图5，本申请实施例中提供的一种新型管相贯节点结构的一个实施例包括：
主管1、支管2以及垫件3；支管2焊接于垫件3上；垫件3连接于主管1上；垫件3沿主管1轴向的长度，大于或等于支管2焊接端面的外包络线在主管1轴向的最大值，保证垫件3自身在该方向上能够提供支管2足够的焊接空间，保证焊接效果；同理，垫件3沿主管1周向的长度，大于或等于支管2焊接端面的外包络线在主管1周向的最大值，保证垫件3自身在该方向上能够提供支管2足够的焊接空间，保证焊接效果。
传统的管相贯节点结构如图1中的a～f结构所示，直接将支管焊接于主管上，从图3中受力分析图来看，可知道传统的这一管相贯节点结构，受力不均匀。再者，传统管相贯节点结构，由于荷载从支管直接传递，受力集中，导致主管相贯部位的应力和变形较大，降低了节点主管的承载能力；为了解决这个问题，如图2所示，工程中不得不在支管与主管之间、支管与支管之间焊接纵向加劲肋，在主管上焊接环形加劲肋等措施以增加节点的刚度和强度，然而，这些加劲肋大大增了焊接工作量，大量焊缝又进一步引起残余应力，同时增大了迎风面积；而且从图4的受力分析来看，其仍不能很好的改善受力均匀性。为此，本申请提出了一种新的管相贯节点结构，以解决现有的管相贯节点结构存在的一些技术问题。
从以上技术方案可以看出，本申请通过增加设置垫件3，将支管2焊接于垫件3上，再将垫件3连接于主管1上。较于传统的直接将支管2焊接于主管1上的方式，通过选择相应结构的垫件3来改善焊缝施焊条件，同时载荷经垫件3进行传递，而不是传统的直接支管2传递，避免了受力集中，导致主管1相贯部位的应力和变形较大问题，提高了主管1的承载能力，从而也避免了在支管2与主管1之间、支管2与支管2之间焊接纵向加劲肋等措施导致的大大增加焊接工作量、大量焊缝进一步引起残余应力、增大迎风面积的问题。总的来说，本申请提供的管相贯节点结构布置简单合理，克服了传统相贯节点的缺点，改善了焊缝施焊条件，显著改善了节点的承载能力和受力状态。
以上为本申请实施例提供的一种新型管相贯节点结构的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种新型管相贯节点结构的实施例二，具体请参阅图5。
基于上述实施例一的基础：
进一步地，以平面节点两根支管2为例，支管2可以包括上支管21和下支管22；其中上支管21与垫件3的上边缘焊接；下支管22与垫件3的下边缘焊接。当然，不仅仅局限于两根支管2情况，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变换，具体不做限制。
进一步地，垫件3具体可以为垫板，也即是板状结构；其中，垫板可以是呈直板结构，也即是提供支管2焊接平面；也可以是呈与主管1弧度相贴合的弧形板结构。优选垫板呈与主管1弧度相贴合的弧形板结构，其中以弧形板结构为例，垫板的弧度角可以是大于90°，小于360°，更具体的，可以是覆盖主管1圆周的包括90°，180°270°，360°在内的任意角度，具体不做限制。
进一步地，垫件3也可以具体为一段圆管，垫件3套接于主管1上，也即是360°包覆在主管1外周上。
进一步地，就垫件3与主管1的连接方式来说，垫件3可以与主管1直接焊接相连，或通过紧固件与主管1进行连接，其中紧固件可以是螺栓等，具体不做限制。
以上对本申请所提供的一种新型管相贯节点结构进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种新型管相贯节点结构，其特征在于，包括：主管、支管以及垫件；
所述支管焊接于所述垫件上；
所述垫件连接于所述主管上；
所述垫件沿所述主管轴向的长度，大于或等于所述支管焊接端面的外包络线在所述主管轴向的最大值；
所述垫件沿所述主管周向的长度，大于或等于所述支管焊接端面的外包络线在所述主管周向的最大值。
2.根据权利要求1所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述支管包括上支管和下支管；
所述上支管与所述垫件的上边缘焊接；
所述下支管与所述垫件的下边缘焊接。
3.根据权利要求1所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述垫件具体为垫板。
4.根据权利要求3所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述垫板呈直板结构。
5.根据权利要求3所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述垫板呈与所述主管弧度相贴合的弧形板结构。
6.根据权利要求5所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述垫板的弧度角大于90°，小于360°。
7.根据权利要求1所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述垫件具体为圆管；
所述垫件套接于所述主管上。
8.根据权利要求1所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述垫件与所述主管焊接相连。
9.根据权利要求1所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述垫件通过紧固件与所述主管连接。
10.根据权利要求9所述的一种新型管相贯节点结构，其特征在于，所述紧固件具体为螺栓。
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