CN114592607B - 大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点，桁架领域，其包括弦杆和腹杆，所述弦杆包括第一弦杆、第二弦杆以及焊接在第一弦杆与第二弦杆之间的弯折段，所述腹杆与所述弯折段连接；所述弯折段包括内弯板、外弯板和两块连接环，所述内弯板与所述外弯板相对设置，所述连接环焊接在所述内弯板与所述外弯板之间。本申请的优点是：弦杆弯折处焊接难度低，弦杆弯折处的结构强度及稳定性高。

Description

大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点
技术领域
本申请涉及桁架领域，尤其是涉及大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点。
背景技术
随着钢结构技术的发展，大跨度桁架在空间结构中的应用越来越广泛，而此类桁架在实际操作中，因不同的建筑效果需求，空间杆桁架结构形式愈加复杂，节点处的承重能力称为施工重点。
相贯节点是钢杆结构中最主要的节点形式之一，即将腹杆直接焊接在弦杆的外表面。在一个大跨度屋盖体设计及施工过程中，申请人遇到需要在桁架下弦弯折处与多根腹杆进行焊接的情况，该桁架下弦的截面为箱型截面，宽度超过70mm，各腹杆施加在弦杆弯折处的轴向力在800-9000kN。
参照图5所示的一种现有的桁架下弦弯折节点，该桁架下弦弯折节点包括第一弦杆、第二弦杆以及焊接在第一弦杆与第二弦杆之间的钢板，为便于焊接，钢板凸出于第一弦杆、第二弦杆的外缘；由于桁架下弦截面大，钢板只能采用具有一定厚度的轧制钢材。该桁架下弦弯折节点常规做法存在以下问题：第一、钢板厚度大、所受载荷大，容易发生层状撕裂；第二、在焊接钢板与第一弦杆、第二弦杆的过程中，由于钢板厚度大，焊接过程中需要输入的热量大，需要在焊接过程中进行复杂的保护处理，否则很容易发生层状撕裂，影响钢板强度，焊接难度高；第三、钢板凸出于第一弦杆、第二弦杆的外缘，干扰腹杆与弦杆的连接。
发明内容
为了降低弦杆弯折处焊接难度，提高弦杆弯折处的结构强度及稳定性，降低腹杆与弦杆的连接难度，本申请提供一种大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点。
本申请提供的大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点采用如下的技术方案：
大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点，包括弦杆和腹杆，所述弦杆包括第一弦杆、第二弦杆以及焊接在第一弦杆与第二弦杆之间的弯折段，所述腹杆与所述弯折段连接；所述弯折段包括内弯板、外弯板和两块连接板，所述内弯板与所述外弯板相对设置，所述连接板焊接在所述内弯板与所述外弯板之间。
通过采用上述技术方案，由弯折段连接第一弦杆与第二弦杆，弯折段中各板与第一弦杆、第二弦杆的焊接均为平焊，弯折段中各板与第一弦杆、第二弦杆之间的力传递均在平面内，因此不易出现层状撕裂的问题，有效提高弦杆弯折处的结构强度及稳定性，降低弦杆弯折段焊接难度。弯折段外部无凸出物，腹杆与弯折段连接不受干扰，焊接难度低。
可选的，所述弯折段中焊接有若干加强板，所述加强板沿弯折段轴线方向间隔布置并与弯折段轴线垂直；所述弯折段中设置有若干加劲板，所述加劲板布置在相邻加强板之间，所述加劲板的两边与加强板连接，另两边分别与内弯板、外弯板连接。
通过采用上述技术方案，加强板和加劲板有效提高弯折段的结构强度和稳定性。
可选的，所述弦杆还包括两个分别连接在弯折段两端的连接段，所述连接段沿远离弯折段的方向逐渐变细。
通过采用上述技术方案，由连接段过渡连接弯折段与第一弦杆、第二弦杆，使弯折段可以适当加粗，增加弯折段的外表面积，减少腹杆之间相交，降低腹杆与弯折段连接时的焊接难度。
可选的，所有所述腹杆的轴线的延长线相交于弯折段轴线上一点。
通过采用上述技术方案，避免弯折段偏心受力。
可选的，所述腹杆与所述弦杆连接处设置有补强装置；所述补强装置包括与弦杆卡接配合的连接头和可拆卸连接在连接头上的增强块，所述增强块与所述腹杆插接配合，所述增强块与所述弦杆外侧抵接，且增强块与弦杆抵接一侧外边沿设置避焊槽。
通过采用上述技术方案，增强块对腹杆进行支撑，在不加大腹杆壁厚的条件下，增强腹杆与弦杆连接处的刚性和强度；通过在增强块上设置避焊槽，使增强块避开腹杆与弦杆连接处的焊缝，减少增强块对焊接热量的吸收，保证焊接质量。增强块可对腹杆进行定位，保证腹杆固定位置精度，降低安装难度。
可选的，所述弦杆与腹杆连接处设置有安装孔，所述连接头设置在安装孔中；
所述连接头包括连接座和固定盖，所述连接座设置在安装孔中，所述固定盖螺栓连接在连接座朝向弦杆外的一侧；
所述固定盖朝向连接座的一侧安装有斜导杆，所述斜导杆一端与固定盖连接，另一端向靠近固定盖轴线的方向倾斜延伸；所述连接座背向固定盖的一侧沿连接座半径方向滑移连接有止退销，所述连接座上开设有用于供斜导杆通过的避让孔，所述止退销上开设有斜滑孔，所述斜滑孔与斜导杆滑动配合。
通过采用上述技术方案，连接头可以快速且稳定的安装到弦杆上。
可选的，所述连接座外周侧连接有定位外缘，所述定位外缘抵接在所述弦杆外侧。
通过采用上述技术方案，定位外缘可避免连接座掉入弯折段内，便于连接头的安装。
可选的，所述连接头与所述腹杆之间连接有预紧装置，所述预紧装置包括球铰接在连接头上的连接杆、滑动套设在连接杆上的连接环以及螺纹连接在连接杆上的螺母，所述连接环焊接于所述腹杆内部，所述螺母设置在连接环背向弦杆的一侧。
通过采用上述技术方案，通过预紧装置对腹杆施加预紧力，使得腹杆与弯折段连接处不易受拉撕裂；而且在焊接腹杆与弯折段之前，通过预紧装置对腹杆施加预紧力，可以让腹杆与弯折段更好的结合，提升焊接质量。
综上所述，本申请包括以下至少有益技术效果：
1、由弯折段连接第一弦杆与第二弦杆，弯折段中各板与第一弦杆、第二弦杆的焊接均为平焊，弯折段中各板与第一弦杆、第二弦杆之间的力传递均在平面内，因此不易出现层状撕裂的问题，有效提高弦杆弯折段的结构强度及稳定性，降低弦杆弯折段焊接难度；
2、由连接段过渡连接弯折段与第一弦杆、第二弦杆，使弯折段可以适当加粗，增加弯折段的外表面积，减少腹杆之间相交，降低腹杆与弯折段连接时的焊接难度；
3、通过在增强块上设置避焊槽，使增强块避开腹杆与弦杆连接处的焊缝，减少增强块对焊接热量的吸收，保证焊接质量。
附图说明
图1是本申请实施例一中的大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点的结构示意图；
图2是为体现本申请实施例一中加强板、加劲板所做的剖视图；
图3是为体现本申请实施例二中补强装置和预紧装置的结构所做的剖视图。
图4是本申请实施例二中的连接座的结构示意图。
图5是一种现有桁架下弦弯折节点的结构示意图。
附图标记说明：11、弯折段；111、内弯板；112、外弯板；113、连接板；114、加强板；115、加劲板；116、安装孔；12、连接段；13、第一弦杆；14、第二弦杆；2、腹杆；3、补强装置；31、连接头；311、连接座；312、固定盖；313、斜导杆；314、止退销；315、避让孔；316、斜滑孔；317、定位外缘；32、增强块；321、避焊槽；4、预紧装置；41、连接杆；42、连接环；43、螺母。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点。
实施例一：
参照图1和图2，大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点包括弦杆和腹杆2。弦杆包括第一弦杆13、第二弦杆14和弯折段11，弯折段11设置在第一弦杆13与第二弦杆14之间，在第一弦杆13与弯折段11之间以及第二弦杆14与弯折段11之间均焊接有连接段12。腹杆2焊接在弯折段11外侧，并且所有腹杆2的轴线的延长线相交于弯折段11轴线上一点，以避免弯折段11偏心受力。
参照图1和图2，弯折段11的截面为箱型截面，弯折段11包括内弯板111、外弯板112和两块连接板113，内弯板111和外弯板112相对设置且内弯板111处于外弯板112下方，两块连接板113焊接在内弯板111与外弯板112之间。在弯折段11内焊接有多个加强板114，加强板114沿弯折段11轴线方向间隔布置并与弯折段11轴线垂直。在弯折段11内还焊接有加劲板115，加劲板115布置在相邻加强板114之间，加劲板115的两边与加强板114焊接，另两边分别与内弯板111、外弯板112焊接。通过在弯折段11内布置加强板114和加劲板115增加了对弯折段11的承载能力，保证弯折段11的结构强度和稳定性。
参照图1，连接段12由四块梯形钢板焊接而成，连接段12沿远离弯折段11的方向逐渐变细，弯折段11较第一弦杆13、第二弦杆14更粗，通过加粗弯折段11增加弯折段11的外表面积，以避免腹杆2之间相交，降低腹杆2与弯折段11连接时的焊接难度。
实施例一的实施原理为：通过连接段12和弯折段11过渡连接第一弦杆13和第二弦杆14，连接段12中各板材与弯折段11中各板材之间的焊接以及连接段12中各板材与第一弦杆13、第二弦杆14的焊接均为平焊，第一弦杆13、连接段12、弯折段11、第二弦杆14之间里的传递均在平面内，因此不易出现层状撕裂的问题，降低弦杆弯折处焊接难度，提高弦杆弯折处的结构强度及稳定性。
实施例二;
参照图3，本实施例与实施例一的不同之处在于：在腹杆2与弦杆的连接处设置有补强装置3和预紧装置4。
参照图3和图4，补强装置3包括卡接在弯折段11上的连接头31和可拆卸连接在连接头31上的增强块32。在弯折段11上开设有用于安装连接头31的安装孔116。连接头31包括连接座311和固定盖312，连接座311插接在安装孔116中；在连接座311外周侧一体成型有定位外缘317，定位外缘317抵接在弯折段11外侧，用于避免连接座311掉入弯折段11内。
固定盖312螺栓连接在连接座311朝向弯折段11外的一侧，在固定盖312朝向连接座311的一侧固定连接有斜导杆313，斜导杆313一端与固定盖312连接，另一端向靠近固定盖312轴线的方向倾斜延伸。在连接座311背向固定杆的一侧沿连接座311半径方向滑移连接有止退销314，在止退销314上开设有与斜导杆313配合的斜滑孔316，在连接座311上沿其半径方向开设有供斜导杆313通过的避让孔315。在将连接头31安装到弯折段11上时，先将连接座311插接到安装孔116中，然后将固定盖312扣盖到连接座311上并使斜导杆313插入斜滑孔316中，然后用力按压固定盖312，止退销314在斜导杆313的作用下向连接座311外滑动，从而使连接头31卡接到弯折段11上，最后使用螺栓固定连接座311与固定盖312，以避免连接头31从弯折段11上脱落。
参照图3，增强块32与腹杆2内壁吻合，一方面用于在腹杆2内部对腹杆2进行支撑，在不增加腹杆2壁厚的条件下，增强腹杆2与弯折段11连接处的刚性和强度；另一方面用于对腹杆2进行定位，保证腹杆2焊接位置精度，降低焊接难度。在增强块32的一侧设置有避让槽，固定盖312与避让槽螺纹配合。在增强块32靠近弯折段11的一侧外缘处设置有避焊槽321，以使增强块32避开腹杆2与弯折段11连接处的焊缝，减少焊接过程中增强块32对热量的吸收，保证焊接效率和质量。
参照图3，预紧装置4包括球铰接在连接头31上的连接杆41、滑动套设在连接杆41上的连接环42以及螺纹连接在连接杆41上的螺母43，在增强块32上开设有供连接杆41穿过的通孔，连接环42焊接在腹杆2内，螺母43位于连接环42背向弯折段11的一侧。通过旋拧螺母43可以调整腹杆2施加给弯折段11的压紧力；在焊接腹杆2与弯折段11时，通过拧紧螺母43对腹杆2施加预紧力，可以让腹杆2与弯折段11更好的结合，提升焊接质量。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点，包括弦杆和腹杆(2)，其特征是：所述弦杆包括第一弦杆(13)、第二弦杆(14)以及焊接在第一弦杆(13)与第二弦杆(14)之间的弯折段(11)，所述腹杆(2)与所述弯折段(11)连接；所述弯折段(11)包括内弯板(111)、外弯板(112)和两块连接板(113)，所述内弯板(111)与所述外弯板(112)相对设置，所述连接板(113)焊接在所述内弯板(111)与所述外弯板(112)之间；
所述腹杆(2)与所述弦杆连接处设置有补强装置(3)；所述补强装置(3)包括与弦杆卡接配合的连接头(31)和可拆卸连接在连接头(31)上的增强块(32)，所述增强块(32)与所述腹杆(2)插接配合，所述增强块(32)与所述弦杆外侧抵接，且增强块(32)与弦杆抵接一侧外边沿设置避焊槽(321)；
所述弦杆与腹杆(2)连接处设置有安装孔(116)，所述连接头(31)设置在安装孔(116)中；
所述连接头(31)包括连接座(311)和固定盖(312)，所述连接座(311)设置在安装孔(116)中，所述固定盖(312)螺栓连接在连接座(311)朝向弦杆外的一侧；
所述固定盖(312)朝向连接座(311)的一侧安装有斜导杆(313)，所述斜导杆(313)一端与固定盖(312)连接，另一端向靠近固定盖(312)轴线的方向倾斜延伸；所述连接座(311)背向固定盖(312)的一侧沿连接座(311)半径方向滑移连接有止退销(314)，所述连接座(311)上开设有用于供斜导杆(313)通过的避让孔(315)，所述止退销(314)上开设有斜滑孔(316)，所述斜滑孔(316)与斜导杆(313)滑动配合。
2.根据权利要求1所述的大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点，其特征是：所述弯折段(11)中焊接有若干加强板(114)，所述加强板(114)沿弯折段(11)轴线方向间隔布置并与弯折段(11)轴线垂直；所述弯折段(11)中设置有若干加劲板(115)，所述加劲板(115)布置在相邻加强板(114)之间，所述加劲板(115)的两边与加强板(114)连接，另两边分别与内弯板(111)、外弯板(112)连接。
3.根据权利要求1所述的大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点，其特征是：所述弦杆还包括两个分别连接在弯折段(11)两端的连接段(12)，所述连接段(12)沿远离弯折段(11)的方向逐渐变细。
4.根据权利要求1所述的大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点，其特征是：所有所述腹杆(2)的轴线的延长线相交于弯折段(11)轴线上一点。
5.根据权利要求1所述的大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点，其特征是：所述连接座(311)外周侧连接有定位外缘(317)，所述定位外缘(317)抵接在所述弦杆外侧。
6.根据权利要求1所述的大跨度屋盖体系斜桁架下弦弯折相贯节点，其特征是：所述连接头(31)与所述腹杆(2)之间连接有预紧装置(4)，所述预紧装置(4)包括球铰接在连接头(31)上的连接杆(41)、滑动套设在连接杆(41)上的连接环(42)以及螺纹连接在连接杆(41)上的螺母(43)，所述连接环(42)焊接于所述腹杆(2)内部，所述螺母(43)设置在连接环(42)背向弦杆的一侧。
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