CN114658166B - 一种适用于叠层空腹桁架的夹板式可锁紧滑动节点 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于叠层空腹桁架的夹板式可锁紧滑动节点,用于各装配式单元之间腹杆连接,所述叠层空腹桁架在弦杆跨中和每两层腹杆中点拆分为所述装配式单元。本发明节点包括:腹杆、滑动块、夹板、横向端板和定位板。在施工阶段,该节点水平向能适应腹杆弯曲变形,并传递剪力;竖向可滑动,消除施工中上部单元竖向荷载向底层累积和支承端竖向构件压缩变形的不利影响,使得各单层空腹桁架内力均匀,既改善了结构受力,又降低了施工难度;本发明节点在主体完工后锁紧,将各个单层空腹桁架单元连接成叠层空腹桁架,提高结构冗余度,增强结构抗连续倒塌能力。本发明构造简单,施工方便,可广泛应用于高层建筑的大跨大悬挑部位。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构及配套节点,特别是一种适用于叠层空腹桁架的夹板式可锁紧滑动节点。
背景技术
空腹桁架结构具有建筑空间利用效率高、建筑立面效果简洁和机电管线布置方便等诸多优势,在高层建筑中应用较多。但逐层施工时竖向荷载向底层累积、支承端竖向构件压缩变形等因素均会导致叠层空腹桁架各层受力差异明显,无法充分发挥空腹桁架的优势。现有的技术方案是:在楼面下方搭设满堂脚手架,或在空腹桁架腹杆下方搭设钢结构临时支撑柱,逐层施工空腹桁架,待叠层空腹桁架整体成形并满足受力要求后一次性拆除支撑体系。现有方案虽然能够改善逐层施工引起的叠层空腹桁架各层受力不均匀现象,但对支承端竖向构件压缩变形引起的各层受力不均匀基本无效,尤其是高层建筑中的叠层空腹桁架层数较多,现有技术代价高、实施难度大。如何消除逐层施工、支承端竖向构件压缩变形的不利影响,是叠层空腹桁架在高层建筑中推广应用中必须要解决的重要问题。
发明内容
目的:为解决逐层施工时竖向荷载向底层累积、支承端竖向构件压缩变形导致叠层空腹桁架各层杆件受力不均匀的问题,本发明提供一种构造简单的夹板式可锁紧滑动节点,用于叠层空腹桁架腹杆连接。
一种适用于叠层空腹桁架的夹板式可锁紧滑动节点,用于各装配式单元之间腹杆连接,所述叠层空腹桁架在弦杆跨中和每两层腹杆中点拆分为所述装配式单元;本发明节点的特征在于:包括上腹杆、下腹杆、双夹板、滑动块、横向端板和定位板,其中,上腹杆和下腹杆均竖直设置,上腹杆的下端与下腹杆的上端交错凸起半边,如同牛腿,以配合连接,所述双夹板对称设置在上腹杆和下腹杆连接处前后两侧,所述横向端板固定在上腹杆的上端与下腹杆的下端,所述定位板位于横向端板的两侧,与腹杆翼缘位置对应。
作为本发明的进一步改进,所述上腹杆和下腹杆为H型钢,其中,下腹杆的上端左侧设圆弧形凹口,凹口左侧为形状相适配的鱼腹式滑动块,滑动块左侧紧靠上腹杆,且滑动块的右侧凸面、左侧竖平面上设四氟板;所述双夹板通过普通螺栓固定在下腹杆上,所述滑动块在双夹板提供的面外约束下,实现既与上腹杆竖向相对滑动,又与下腹杆相对转动,此外,通过两腹杆与滑动块之间的挤压传递腹杆的层间剪力,双夹板发挥防止腹板在水平荷载作用下屈曲的作用。
作为本发明的进一步改进,所述上腹杆、下腹杆之间设横向间隙;双夹板、上腹杆的翼缘和下腹杆的翼缘上设长圆孔,通过暂未施加预紧力的高强螺栓将上腹杆与下腹杆临时固定,以确保该节点在运输和吊装过程中,上腹杆与下腹杆不相对运动;所述定位板通过螺栓固定在横向端板的两侧。
作为本发明的进一步改进,所述节点的安装方式如下为:在工厂,将节点下端的横向端板与待拼接装配式单元的腹杆焊接;在施工现场,节点与对应装配式单元吊装就位后,拆除定位板,并将节点上端的横向端板与对应腹杆焊接。通过该节点,释放施工阶段上、下装配式单元之间轴力的传递。
作为本发明的进一步改进,通过该节点实现包含如下两个阶段的体系转换:
第一阶段:施工期间,两层弦杆、层间腹杆及上、下相连的半层高腹杆形成单层空腹桁架单元;在竖向,该单元仅承受本单元所在楼层的竖向荷载,相邻上、下层单元的竖向荷载以及支承端竖向构件的压缩变形通过滑动节点释放,保证各单层空腹桁架单元受力均匀;
第二阶段:主体结构完工后,将腹杆翼缘之间、双夹板与上腹杆腹板之间的高强螺栓通过施加预紧力拧紧,完成单层空腹桁架向叠层空腹桁架的体系转换,防止上腹杆、下腹杆之间滑动变形影响正常使用,并提高结构的冗余度,增强结构抗连续倒塌的能力。
本发明的有益效果是:
(1)本发明创新性地提出夹板式可锁紧滑动节点,施工期间,该节点水平向能适应腹杆弯曲变形,并传递剪力,竖向滑动,使得各单层空腹桁架单元仅承受其所在楼层的竖向荷载,有效地消除了上部单元施工中竖向荷载向底层累积和支承端竖向构件压缩变形的不利影响,使得各单层空腹桁架的内力非常均匀,结构受力非常接近各层一次性加载的理想状态。
(2)主体结构完工后锁紧该节点,将各个单层空腹桁架单元连接成叠层空腹桁架,提高了结构的冗余度,增加了结构抗连续倒塌的能力。
(3)本发明节点针对叠层空腹桁架腹杆反弯点处腹板抗剪承载力和翼缘受压承载力未充分利用的特点,设置在叠层空腹桁架每两层腹杆中点,通过双夹板的约束作用使腹板传递剪力,起到牛腿的作用;上、下腹杆的翼缘通过高强螺连接传递竖向荷载。该节点省略了传统牛腿需要的垫板、加劲肋、可锁紧球形钢支座等部件,构造简单,造价经济,可在工厂批量生产,且施工方便,为推广叠层空腹桁架结构在高层建筑中的应用提供了技术支持。
(4)本发明节点可实现单层空腹桁架向叠层空腹桁架的体系转换,从结构体系上消除了施工期间不均匀变形的不利影响,且各单层空腹桁架单元逐层施工,大大降低了施工难度和费用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
图1为装配式单元和支承端竖向构件示意图;
图2为单层空腹桁架单元及本发明节点安装后的示意图;
图3为悬挑叠层空腹桁架示意图;
图4为本发明节点的平面示意图;
图5为本发明节点的三维示意图;
图6为本发明节点的三维分解示意图;
图中:1.上腹杆,2.下腹杆,3.双夹板,4.滑动块,5.横向端板,6.定位板,7.四氟板,8.横向间隙,9.长圆孔,10.普通螺栓,11.高强螺栓,12.弦杆,13.层间腹杆,14.半层高腹杆,15.支承端竖向构件,16.装配式单元。
具体实施方式
本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”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发明,而不是指示或暗示所指的构件或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
如图3所示的悬挑叠层空腹桁架,在弦杆跨中和每两层腹杆中点拆分为图1所示各装配式单元,本发明节点用于各装配式单元之间腹杆连接。
如图4、图5、图6所示,本发明节点包括上腹杆1、下腹杆2、双夹板3、滑动块4、横向端板5和定位板6。其中,上腹杆1和下腹杆2均竖直设置,且上腹杆1的下端与下腹杆2的上端交错凸起半边,如同牛腿,以配合连接。双夹板3对称设置在上腹杆1和下腹杆2连接处前后两侧。横向端板5固定在上腹杆1的上端与下腹杆2的下端。定位板6位于横向端板5的两侧,与腹杆翼缘位置对应。
上腹杆1和下腹杆2为H型钢,其中,下腹杆2的上端左侧设圆弧形凹口,凹口左侧为形状相适配的鱼腹式滑动块4,滑动块4左侧紧靠上腹杆1,且滑动块4的右侧凸面、左侧竖平面上设四氟板7。双夹板3通过普通螺栓10固定在下腹杆2上,滑动块4在双夹板3提供的面外约束下,实现既与上腹杆1竖向相对滑动,又与下腹杆2相对转动;此外,通过两腹杆与滑动块4之间的挤压传递腹杆的层间剪力,双夹板3发挥防止腹板在水平荷载作用下屈曲的作用。
上腹杆1、下腹杆2之间设横向间隙8;所述双夹板3、上腹杆1的翼缘和下腹杆2的翼缘上设长圆孔9,通过暂未施加预紧力的高强螺栓11将上腹杆与下腹杆2临时固定,确保在运输和吊装过程中,上腹杆1与下腹杆2不相对运动;定位板6通过螺栓固定在横向端板5两侧。
如图2所示,节点的安装方式为:在工厂,将节点下端的横向端板5与待拼接装配式单元的腹杆焊接;在施工现场,节点与对应装配式单元吊装就位后,拆除定位板6,并将节点上端的横向端板5与对应腹杆焊接。通过该节点,释放施工阶段上、下装配式单元之间轴力的传递。
如图2所示,两层弦杆12、层间腹杆13及上、下相连的半层高腹杆14形成单层空腹桁架单元;在施工阶段,该单元仅承受本单元所在楼层的竖向荷载,相邻上、下层单元的竖向荷载以及支承端竖向构件15的压缩变形通过滑动节点释放,保证各单层空腹桁架单元受力均匀。
主体结构完工后,将上腹杆1翼缘与下腹杆2翼缘之间、双夹板3与上腹杆1腹板之间的高强螺栓11通过施加预紧力拧紧,各个单层空腹桁架单元连接成如图3所示悬挑叠层空腹桁架,防止上腹杆1、下腹杆2之间滑动变形影响正常使用,并提高结构的冗余度,增加结构抗连续倒塌的能力。
以上详细描述了本发明在悬挑叠层空腹桁架结构中的具体实施方式,但本发明的应用不限于此。本发明的保护范围应被理解和认定为覆盖了本发明原理的其他变型或修改。
本发明中提及的支承端竖向构件是指主体结构中支承空腹桁架的框架柱、剪力墙等竖向构件。
Claims (4)
1.一种适用于叠层空腹桁架的夹板式可锁紧滑动节点,用于各装配式单元之间腹杆连接,所述叠层空腹桁架在弦杆跨中和每两层腹杆中点拆分为所述装配式单元;其特征在于:包括上腹杆(1)、下腹杆(2)、双夹板(3)、滑动块(4)、横向端板(5)和定位板(6),其中,上腹杆(1)和下腹杆(2)均竖直设置,且上腹杆(1)的下端与下腹杆(2)的上端交错凸起半边配合连接,所述双夹板(3)对称设置在上腹杆(1)和下腹杆(2)连接处前后两侧,所述横向端板(5)固定在上腹杆(1)的上端与下腹杆(2)的下端,所述定位板(6)位于横向端板(5)的两侧,与腹杆翼缘位置对应;所述上腹杆(1)和下腹杆(2)为H型钢,其中,下腹杆(2)的上端左侧设圆弧形凹口,凹口左侧为形状相适配的鱼腹式滑动块(4),滑动块(4)左侧紧靠上腹杆(1),且滑动块(4)的右侧凸面、左侧竖平面上设四氟板(7);所述双夹板(3)通过普通螺栓(10)固定在下腹杆(2)上,所述滑动块(4)在双夹板(3)提供的面外约束下,实现既与上腹杆(1)竖向相对滑动,又与下腹杆(2)相对转动,此外,通过两腹杆与滑动块(4)之间的挤压传递腹杆的层间剪力。
2.根据权利要求1所述的一种适用于叠层空腹桁架的夹板式可锁紧滑动节点,其特征在于:所述上腹杆(1)、下腹杆(2)之间设横向间隙(8);双夹板(3)、上腹杆(1)的翼缘和下腹杆(2)的翼缘上设长圆孔(9),通过暂未施加预紧力的高强螺栓(11)将上腹杆(1)与下腹杆(2)临时固定,以确保该节点在运输和吊装过程中,上腹杆(1)与下腹杆(2)不相对运动;所述定位板(6)通过螺栓固定在横向端板(5)的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种适用于叠层空腹桁架的夹板式可锁紧滑动节点,其特征在于:所述节点的安装方式如下为:在工厂,将节点下端的横向端板(5)与待拼接装配式单元的腹杆焊接;在施工现场,节点与对应装配式单元吊装就位后,拆除定位板(6),并将节点上端的横向端板(5)与对应腹杆焊接。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种适用于叠层空腹桁架的夹板式可锁紧滑动节点,其特征在于:通过该节点,实现包含如下两个阶段的体系转换:
第一阶段:施工期间,两层弦杆(12)、层间腹杆(13)及上、下相连的半层高腹杆(14)形成单层空腹桁架单元;在竖向,该单元仅承受本单元所在楼层的竖向荷载,相邻上、下层单元的竖向荷载以及支承端竖向构件(15)的压缩变形通过滑动节点释放,保证各单层空腹桁架单元受力均匀;
第二阶段:主体结构完工后,将腹杆翼缘之间、双夹板(3)与上腹杆(1)腹板之间的高强螺栓(11)通过施加预紧力拧紧,完成单层空腹桁架向叠层空腹桁架的体系转换,防止上腹杆(1)、下腹杆(2)之间滑动变形影响正常使用,并提高结构的冗余度,增强结构抗连续倒塌的能力。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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