CN112814172B - 一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点 - Google Patents

一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点 Download PDF

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Abstract

一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点，属于大跨空间结构设计领域。上节点由主索槽、次索槽、橡胶块、底座、盖板和螺帽A组成；下节点由上索槽、下索槽、垫片、橡胶层、碟形弹簧、锚板、锚固夹具和螺帽B组成；上、下节点均可穿过交叉的水平拉索，且主、次索槽间和上、下索槽间均可相对转动调整拉索的相交角度，竖直拉索的上端固定在上节点底座的耳板上，下端穿过下节点的各个部件用锚板底部的锚固夹具锚固；在下节点安装了碟形弹簧，碟形弹簧受到的压力与竖直拉索的拉力始终保持相同，可实现竖直拉索中索力的自动调节。本组合节点构造简单，易组装，可自动调节竖直拉索索力，施工安装方便，施工安全度高，施工成本低。

Description

一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点
技术领域
本发明涉及一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点，属于大跨空间结构领域。
背景技术
一种新型空间结构体系——无内环全张拉交叉索桁架结构(专利公开号为CN109629690A)其结构受力有别于传统的张拉整体结构中“拉索的海洋与撑杆(压杅)的孤岛”的设计理念，全部采用拉索实现整体结构体系的建立，因此，节点的设计也是有别于传统的空间索结构体系中节点受压的特点。新型全张拉交叉索桁架的节点需要满足三个条件：第一，上节点受到上弦索和竖直拉索的拉力作用，即上节点要有足够的抗拉能力；第二，上、下节点均需要穿过两个方向的交叉弦索，能够固定交叉弦索的交叉点位置；第三，竖直拉索需要始终处于受拉状态，避免应力松弛，而使拉应力降为零。现有节点还不具备同时满足上述的三个条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点，通过创新设计的上节点和下节点均能保证交叉弦索在节点的交叉固定，上节点有足够的抗拉能力，下节点安装的碟形弹簧可自动调节竖直拉索的索力，保证竖直拉索始终处于受拉状态。
为达到上述目的，本发明实施例提供的技术方案是：上节点由主索槽、次索槽、橡胶块A、橡胶块B、底座、盖板、螺帽A和螺帽B组成；下节点由上索槽、下索槽、垫片、橡胶层A、橡胶层B、碟形弹簧、锚板、锚固夹具和螺帽C组成；所述主索槽的下表面有长条形的凹槽可嵌入上弦索中一个方向的拉索；所述次索槽的下表面有长条形的凹槽可嵌入上弦索中另一个方向的拉索；所述主索槽的上表面和下表面分别包含两根螺杆，且主索槽上表面的两根螺杆向上依次穿过橡胶块A、次索槽、盖板，并在盖板上表面用螺帽A锚固，主索槽下表面的两根螺杆向下依次穿过橡胶块B、底座，并在底座下表面用螺帽B锚固；所述底座下表面固定有耳板，可连接竖直拉索的上端；所述上索槽的上表面有长条形的凹槽可嵌入下弦索中一个方向的拉索；所述下索槽的上表面有长条形的凹槽可嵌入下弦索中另一个方向的拉索，且每个方向拉索分两束布置；所述下索槽上的螺杆为中空管型，且向上依次穿过橡胶层A、上索槽、橡胶层B、垫片，并在垫片上表面用螺帽C将依次穿过的构件紧固；所述竖直拉索的下端从下索槽中的螺杆的中空位置穿过，然后再依次从蝶形弹簧、锚板和锚固夹具的中心穿过，并通过所述锚固夹具固定在锚板底面；所述主索槽的上表面两根螺杆所在的平面与主索槽中的凹槽长度方向平行，主索槽的下表面两根螺杆所在的平面与主索槽中的凹槽长度方向垂直，所述次索槽开有对称的两个弧形穿孔，可与主索槽进行相对转动；所述橡胶块A、橡胶块B和橡胶层A、橡胶层B通过挤压变形将拉索紧固，橡胶块A、橡胶块B、底座和盖板预留有所述主索槽中的螺杆穿过的两个孔，上索槽、垫片、橡胶层A、橡胶层B、碟形弹簧、锚板和锚固夹具的中心有圆孔，可使所述下索槽中心的螺杆穿过；所述碟形弹簧上端受到下弦索通过下索槽施加的挤压力，碟形弹簧下端受到竖直拉索通过锚板施加的挤压力；当竖直拉索的拉应力减小时，碟形弹簧恢复变形，向上顶起节点处的下弦索，向下拉伸竖直拉索，即保证竖直拉索始终为拉应力状态。
优选的，在无水平拉索交叉的上节点中仅固定上弦索的单方向拉索，上节点的组成中可去除次索槽、橡胶块A、盖板、螺帽A以及主索槽的上表面的两根螺杆；在无水平拉索交叉的下节点上仅固定下弦索的单方向拉索，下节点的组成中可去除上索槽和橡胶层B。
优选的，碟形弹簧的安装数量即决定碟形弹簧的最大恢复变形量，由竖直拉索的初始张拉力和竖直拉索在全张拉交叉索桁架结构极限承载能力设计状态时的拉力确定。
本发明的有益效果：
1)通过对结构上节点形成主、次索槽相叠合且可相对转动的形式，实现两个方向的弦索交叉穿过，同时主索槽通过上、下部外伸的螺杆将上节点形成一个具有高抗拉能力的整体，保证了节点承受拉力的要求。
2)下索槽通过上部外伸的螺杆将可相对转动的上、下索槽叠合固定为一个整体，实现两个方向的弦索交叉穿过。
3)在下索槽和锚板间安装碟形弹簧，可依据竖直拉索受到的拉力值自动调节竖直拉索的索力，保证竖直拉索始终为拉应力状态。满足了节点设计的使用要求。
附图说明
图1为全张拉交叉索桁架结构示意图；
图2为图1中索桁架交叉节点的上节点、竖直拉索和下节点示意图；
图3为上节点构件拆分示意图；
图4为上节点中的次索槽示意图；
图5为上节点中的主索槽示意图；
图6为上节点中的底座示意图；
图7为下节点构件拆分示意图；
图8为下节点中的下索槽示意图；
其中，1-上弦索、2-下弦索、3-竖直拉索、4-底座、401-耳板、501-橡胶块A、502-橡胶块B、6-主索槽、7-次索槽、8-盖板、9-垫片、1001-橡胶层A、1002-橡胶层B、11-上索槽、12-下索槽、1201-螺杆、13-锚板、14-锚固夹具、1501-螺帽A、1502-螺帽B、16-螺帽C，17-碟形弹簧。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”、“上”、“下”、“主”、“次”等指示的方位或位置关系为基于说明书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。
实施例1
为了解决图1所示结构体系的设计使用，本发明实施例提供一种全张拉交叉索桁架结构的组合节点，如图2所示，上节点由主索槽6、次索槽7、橡胶块A501、橡胶块B502、底座4、盖板8、螺帽A1501和螺帽B1502组成；下节点由上索槽11、下索槽12、垫片9、橡胶层A1001、橡胶层B1002、碟形弹簧17、锚板13、锚固夹具14和螺帽C16组成。
如图3所示，所述主索槽6的下表面有长条形的凹槽可嵌入上弦索1中一个方向的拉索；所述次索槽7的下表面有长条形的凹槽可嵌入上弦索1中另一个方向的拉索；所述主索槽6的上表面和下表面分别包含两根螺杆，且主索槽6上表面的两根螺杆向上依次穿过橡胶块A501、次索槽7、盖板8，并在盖板8上表面用螺帽A1501锚固，主索槽6下表面的两根螺杆向下依次穿过橡胶块B502、底座4，并在底座4下表面用螺帽B1502锚固；所述底座下表面固定有耳板401(如图6所示)，可连接竖直拉索3的上端。
如图4所示，所述次索槽7开有对称的两个弧形穿孔，可与主索槽6进行相对转动。
如图5所示，所述主索槽6的上表面两根螺杆所在的平面与主索槽6中的凹槽长度方向平行，主索槽6的下表面两根螺杆所在的平面与主索槽6中的凹槽长度方向垂直。
如图7所示，所述上索槽11的上表面有长条形的凹槽可嵌入下弦索2中一个方向的拉索；所述下索槽12的上表面有长条形的凹槽可嵌入下弦索2中另一个方向的拉索，且每个方向拉索分两束布置；所述下索槽12上的螺杆1201为中空管型(如图8所示)，且向上依次穿过橡胶层A1001、上索槽11、橡胶层B1002、垫片9，并在垫片9上表面用螺帽C16将依次穿过的构件紧固；所述竖直拉索3的下端从下索槽12中的螺杆1201的中空位置穿过，然后再依次从蝶形弹簧17、锚板13和锚固夹具14的中心穿过，并通过锚固夹具14固定在锚板13底面；所述锚固夹具14可以为夹片式锚具、墩头锚具、锥形锚具等；所述碟形弹簧17上端受到下弦索2通过下索槽12施加的挤压力，碟形弹簧17下端受到竖直拉索3通过锚板13施加的挤压力；当竖直拉索3的拉应力减小时，碟形弹簧17恢复变形，向上顶起节点处的下弦索2，向下拉伸竖直拉索3，即保证竖直拉索3始终为拉应力状态。碟形弹簧17的安装数量即决定碟形弹簧17的最大恢复变形量，由竖直拉索3的初始张拉力和竖直拉索3在全张拉交叉索桁架结构极限承载能力设计状态时的拉力确定。
如图3和图7所示，所述橡胶块A501、橡胶块B502和橡胶层A1001、橡胶层B1002通过挤压变形将拉索紧固，橡胶块A501、橡胶块B502、底座4和盖板8预留有所述主索槽6中的螺杆穿过的两个孔，上索槽11、垫片9、橡胶层A1001、橡胶层B1002、碟形弹簧27、锚板13和锚固夹具14的中心有圆孔，可使所述下索槽12中心的螺杆1201穿过。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来设，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点，其特征在于：上节点由主索槽、次索槽、橡胶块A、橡胶块B、底座、盖板、螺帽A和螺帽B组成；下节点由上索槽、下索槽、垫片、橡胶层A、橡胶层B、碟形弹簧、锚板、锚固夹具和螺帽C组成；所述主索槽的下表面有长条形的凹槽可嵌入上弦索中一个方向的拉索；所述次索槽的下表面有长条形的凹槽可嵌入上弦索中另一个方向的拉索；所述主索槽的上表面和下表面分别包含两根螺杆，且主索槽上表面的两根螺杆向上依次穿过橡胶块A、次索槽、盖板，并在盖板上表面用螺帽A锚固，主索槽下表面的两根螺杆向下依次穿过橡胶块B、底座，并在底座下表面用螺帽B锚固；所述底座下表面固定有耳板，连接竖直拉索的上端；所述上索槽的上表面有长条形的凹槽可嵌入下弦索中一个方向的拉索；所述下索槽的上表面有长条形的凹槽可嵌入下弦索中另一个方向的拉索，且每个方向拉索分两束布置；所述下索槽上的螺杆为中空管型，且向上依次穿过橡胶层A、上索槽、橡胶层B、垫片，并在垫片上表面用螺帽C将依次穿过的构件紧固；所述竖直拉索的下端从下索槽中的螺杆的中空位置穿过，然后再依次从蝶形弹簧、锚板和锚固夹具的中心穿过，并通过所述锚固夹具固定在锚板底面；
所述主索槽的上表面两根螺杆所在的平面与主索槽中的凹槽长度方向平行，主索槽的下表面两根螺杆所在的平面与主索槽中的凹槽长度方向垂直，所述次索槽开有对称的两个弧形穿孔，与主索槽进行相对转动；所述橡胶块A、橡胶块B和橡胶层A、橡胶层B通过挤压变形将拉索紧固，橡胶块A、橡胶块B、底座和盖板预留有所述主索槽中的螺杆穿过的两个孔；上索槽、垫片、橡胶层A、橡胶层B、碟形弹簧、锚板和锚固夹具的中心有圆孔，使所述下索槽中心的螺杆穿过；
所述锚固夹具为夹片式锚具、墩头锚具或锥形锚具。
2.根据权利要求1所述的一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点，其特征在于：在无水平拉索交叉的上节点中仅固定上弦索的单方向拉索，上节点的组成中去除次索槽、橡胶块A、盖板、螺帽A以及主索槽的上表面的两根螺杆；在无水平拉索交叉的下节点上仅固定下弦索的单方向拉索，下节点的组成中去除上索槽和橡胶层B。
3.根据权利要求1所述的一种用于全张拉交叉索桁架结构的张拉力自调式组合节点，其特征在于：所述碟形弹簧上端受到下弦索通过下索槽施加的挤压力，碟形弹簧下端受到竖直拉索通过锚板施加的挤压力；当竖直拉索的拉应力减小时，碟形弹簧恢复变形，向上顶起节点处的下弦索，向下拉伸竖直拉索，即保证竖直拉索始终为拉应力状态。
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