CN116575579A - 铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点及其极限承载力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点及其极限承载力计算方法，包括：上盖板、中心圆筒、加劲肋、铝合金H型杆件、下盖板、撑杆、拉索销轴和斜向拉索，上盖板和下盖板之间固定设置有中心圆筒，铝合金H型杆件的腹板螺栓连接在中心圆筒上，铝合金H型杆件的上下翼缘板分别与上盖板和下盖板螺栓连接；多个铝合金H型杆件自上盖板和下盖板的中心轴等角度分布，加劲肋设置在相邻两个铝合金H型杆件的空间内，两端分别与上盖板和下盖板固定；下盖板底部固定设置有斜向拉索耳板，斜向拉索通过拉索销轴与斜向拉索耳板连接，撑杆与下盖板可转动连接。本申请的撑杆上节点受力明确、连接可靠，具有良好的耐腐蚀性能，可广泛使用于建筑结构领域。

Description

铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点及其极限承载力计算方法

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点及其应用。

背景技术

通常弦支穹顶结构是指用撑杆(“支”)连接上层受压构件(“结构”)和下层受拉构件(“弦”)，通过张拉结构的“弦”(通常是拉索)，在抗拉构件上施加预应力，使结构产生反挠度，从而减小荷载作用下结构的最终挠度，改善上层构件的负担；并且通过调整受拉构件中预应力，减小结构对支座产生的水平推力，使之成为自平衡体系。

弦支穹顶撑杆上节点是指受压撑杆与上部受压结构相连的节点，撑杆与节点应满足铰接的计算假定。

目前弦支穹顶结构采用钢材，铝合金弦支穹顶暂无工程实例。对于钢制弦支穹顶结构撑杆上节点，杆件之间多采用相贯节点、焊接球节点或螺栓球节点。钢制弦支穹顶结构撑杆上节点目前多采用销轴节点、向心关节轴承节点以及球铰或半球铰万向可调节撑杆节点。

目前铝合金在大跨度空间结构中的应用以单层网壳为主，铝合金单层网壳节点包括螺栓球节点、铸铝节点、毂式节点和板式节点。

本申请发明人在研究中发现：现有铝合金在大跨度空间结构中的应用以单层网壳为主，铝合金材料还未应用于弦支穹顶结构中。目前弦支穹顶结构材料为各类钢材，但是钢材重量比铝合金重，防腐性能相较于铝合金差，在一些腐蚀性较强的环境中应用收到限制，对于弦支穹顶这类大跨度公共建筑来说，建筑的长期使用安全和寿命是必须考虑的问题。

因此，为了克服传统钢制弦支穹顶结构存在的问题，对现有弦支穹顶结构撑杆上节点进行改进和优化，提供一种耐腐蚀性能更好，自重更轻，对于大跨度弦支穹顶公共建筑长期使用更加有利的铝合金弦支穹顶撑杆上节点。

发明内容

本申请实施例提供一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，目的在于提高大跨度弦支穹顶结构建筑耐久性，扩大弦支穹顶结构的应用范围，起到延长建筑使用寿命的作用。

为解决上述技术问题，本申请提出的技术方案为：

一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，包括：

上盖板、中心圆筒、加劲肋、铝合金H型杆件、下盖板、撑杆、拉索销轴和斜向拉索，

所述上盖板和所述下盖板之间固定设置有所述中心圆筒，所述铝合金H型杆件的腹板螺栓连接在所述中心圆筒上，所述铝合金H型杆件的上下翼缘板分别与所述上盖板和所述下盖板螺栓连接；多个所述铝合金H型杆件自所述上盖板和所述下盖板的中心轴等角度分布，所述加劲肋设置在相邻两个所述铝合金H型杆件的空间内，两端分别与所述上盖板和所述下盖板固定；

所述下盖板底部固定设置有斜向拉索耳板，所述斜向拉索通过拉索销轴与所述斜向拉索耳板连接，撑杆与所述下盖板可转动连接。

进一步地，所述铝合金H型杆件与所述中心圆筒连接的一端的上下翼缘构造为梯形，所述铝合金H型杆件的腹板通过腹板抗剪螺栓与所述中心圆筒上固定设置的抗剪钢板螺栓连接。

进一步地，所述上盖板、所述下盖板和所述中心圆筒为不锈钢材质。

进一步地，所述加劲肋与斜向拉索耳板轴线重合，所述加劲肋分别与所述上盖板和所述下盖板焊接连接。

进一步地，所述撑杆与所述下盖板的连接方式包括：耳板销轴连接、球铰节点连接或向心关节轴承节点连接。

进一步地，所述上盖板和所述下盖板上用于螺栓连接的螺孔均匀分布，所述抗剪钢板上用于螺栓连接的螺孔均匀分布。

进一步地，采用耳板销轴连接时，所述下盖板下端固定设置有撑杆销轴耳板，撑杆上端的撑杆销轴与撑杆销轴耳板销轴连接。

进一步地，采用向心关节轴承节点连接时，所述下盖板下端固定设置有关节轴承耳板，撑杆上端的关节轴承与关节轴承耳板节点连接，所述关节轴承包括关节轴承外轴套、关节轴承内轴套和关节轴承销轴。

进一步地，采用球铰节点时，所述下盖板下端固定设置有球铰万向节上扣件，撑杆上端的球铰万向节下扣件与球铰万向节上扣件连接。

另一方面，本申请还请求保护一种根据前述所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点的极限承载力计算方法，包括以下步骤：

对于所述铝合金H型杆件为两根的撑杆上节点受力情况可简化为一跨中承受集中荷载的简支梁，所述铝合金H型杆件上的弯矩M等于撑杆上节点距离支座的距离与支座反力的乘积，此时跨中最大弯矩：

M＝Fl/2 (1)

将弯矩等效于一对力偶，上盖板及所述铝合金H型杆件上翼缘承受压力作用，下盖板及所述铝合金H型杆件下翼缘承受拉力作用，假定该模型处于构造对称、边界条件对称的理想状态，上述拉力及压力大小相等均为P，方向相反，所有螺栓均受剪，此时有：

M＝P(h+2t+t_p) (2)

结合公式(1)和公式(2)，对于所述铝合金H型杆件为两根的撑杆上节点有公式：

以上式中F为撑杆上节点集中荷载，单位为kN；P为弯矩等效拉/压力，单位为kN；h为腹板高度，单位为mm；t为铝合金H型杆件翼缘厚度，单位为mm；t_p为盖板厚度，单位为mm；l为撑杆上节点中心到支座的水平距离，单位为mm；

对于连接n根所述铝合金H型杆件的撑杆上节点有公式：

铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点在受弯情况下共存在三种破坏模式：所述铝合金H型杆件下翼缘拉剪破坏、节点板拉剪破坏、螺栓剪切破坏，假设三种破坏模式下的承载力设计值分别为F_i(i＝1,2,3)，对应的等效拉力值为P_i(i＝1,2,3)，那么撑杆上节点的承载力设计值F_u＝minF_i(i＝1,2,3)，下面将对三种破坏模式的撑杆上节点极限承载力简化计算方法分别进行讨论：

(a)H型杆件翼缘拉剪破坏

式中代表承载力折减系数；t代表板材厚度；f_u代表材料极限抗拉强度；γ_i代表第i条破坏线的等效破坏强度系数，当α<45°时，γ_i＝0.58，当α>45°时，γ_i＝1；α代表破坏线与杆件轴线之间的夹角；l_i代表第条破坏线的长度；m代表破坏线的条数；k_i代表材料等效强度破坏系数，/>偏安全地取值为0.8，k_i按照材料等效强度破坏系数表取值；

(b)节点板块状拉剪破坏

当节点板厚度较小时，会发生节点板的块状拉剪破坏，与(a)中推导相同，可得：

(c)螺栓剪切破坏

铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点的螺栓杆与螺栓孔之间存在空隙，撑杆上节点受力初期由构件之间的摩擦力传递外力，当克服了螺栓的极限摩擦力后，构件之间发生相对滑移，螺栓杆与孔壁接触进入孔壁承压阶段，此时螺栓受剪；当螺栓抗剪强度不足时，则会发生螺栓群的剪切破坏；在铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点中，外力可视为通过螺栓群形心，在这样的受力状态下，螺栓群在受剪初期各螺栓均处于弹性阶段，此时两端螺栓受到的剪力要大于中部螺栓受到的剪力，当螺栓进入塑性阶段后，各螺栓受到的剪力逐渐接近，最终趋于相等直至破坏，在计算螺栓群发生剪切破坏时的极限承载力时，假定每个螺栓受力相等，则有：

式中代表单个螺栓抗剪承载力设计值；η代表折减系数，和沿受力方向的螺栓连接长度l_i与螺栓孔径d₀之比有关，按照公式(11)取值；n代表螺栓总数；/>代表螺栓受剪承载力；n_v代表每个螺栓的剪切面数；d代表螺杆直径；/>代表螺栓承压承载力；∑t代表在相同受力方向的受压构件较小总厚度；/>代表螺栓抗剪、承压强度设计值；

综上，对于铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其等效极限拉力值F_u可按下式计算：

P_u＝ inP_i(i＝1,2,3) (12)

其极限承载力设计值F_u可按下式计算：

与现有技术相比，本申请的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点及其极限承载力计算方法取得了如下有益技术效果：

本发明铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，提供了一种受力明确、连接可靠、稳定性良好的且便于施工的铝合金弦支穹顶撑杆上节点；本发明全部构件均可在工厂内生产，仅需少量现场焊接作业，多采用螺栓进行连接，施工速度快，克服了传统焊接球节点施工工期长，现场作业误差大等缺点；此发明包括三种子形式，从转动能力来看，耳板销轴连接仅可在平面内转动，向心关节轴承连接拥有面内转动能力和一定的面外转动能力，球铰连接可以朝任意方向转动，节点形式适应性强，可以满足不同建筑结构的要求。从材料角度改善弦支穹顶结构的耐腐蚀性能，杆件采用耐腐蚀性能更好的铝合金材料，对于节点构件则采用不锈钢材料，径向及环向拉索则采用密闭索，从而起到增强建筑耐久性的作用，扩大弦支穹顶结构的应用范围，延长建筑的使用寿命。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点的主视图。

图2至图4为本发明实施例提供的一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点的拆解图。其中图2为采用耳板销轴连接下盖板和撑杆，图3为采用向心关节轴承连接下盖板和撑杆，图4为采用球铰万向节连接下盖板和撑杆。

图5为本发明中带抗剪钢板的中心圆筒结构示意图。

图6为本发明中铝合金H型杆件结构示意图。

图7为本发明中上盖板结构示意图。

图8为本发明中采用耳板销轴连接及向心关节轴承连接的下盖板结构示意图。

图9为本发明中采用球铰万向节连接的下盖板结构示意图。

图10为本发明中三种破坏形式的结构分析示意图，其中(a)为H型杆件翼缘拉剪破坏，(b)为节点板块状拉剪破坏，(c)为螺栓剪切破坏。

附图标记说明：

1-上盖板螺栓群，2-上盖板，3-带抗剪钢板的中心圆筒，4-加劲肋，5-腹板抗剪螺栓，6-铝合金H型杆件，7-下盖板，8-下盖板螺栓群，9-撑杆，10-斜向拉索的销轴，11-斜向拉索，12-撑杆销轴，13-关节轴承外轴套，14-关节轴承内轴套，15-关节轴承销轴

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本申请的一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，包括：

上盖板1、中心圆筒3、加劲肋4、铝合金H型杆件6、下盖板7、撑杆9、拉索销轴10和斜向拉索11，

所述上盖板1和所述下盖板7之间固定设置有所述中心圆筒3，所述铝合金H型杆件6的腹板螺栓连接在所述中心圆筒3上，所述铝合金H型杆件6的上下翼缘板分别与所述上盖板1和所述下盖板7螺栓连接；多个所述铝合金H型杆件6自所述上盖板1和所述下盖板7的中心轴等角度分布，所述加劲肋4设置在相邻两个所述铝合金H型杆件6的空间内，两端分别与所述上盖板1和所述下盖板7固定；

所述下盖板7底部固定设置有斜向拉索耳板，所述斜向拉索11通过拉索销轴10与所述斜向拉索耳板连接，撑杆9与所述下盖板7可转动连接。

所述铝合金H型杆件6与所述中心圆筒3连接的一端的上下翼缘构造为梯形，所述铝合金H型杆件6的腹板通过腹板抗剪螺栓5与所述中心圆筒3上固定设置的抗剪钢板上螺栓连接。

所述上盖板1、所述下盖板7和所述中心圆筒3为不锈钢材质。

所述加劲肋4与斜向拉索耳板轴线重合，所述加劲肋分别与所述上盖板1和所述下盖板7焊接连接。

在本发明的一些实施例中，所述H型铝合金杆件上下翼缘切削成梯形；

在本发明的一些实施例中，所述H型铝合金杆件上下翼缘和上下盖板通过螺栓连接；

在本发明的一些实施例中，所述H型铝合金杆件腹板与抗剪钢板通过螺栓连接；

在本发明的一些实施例中，所述上下盖板包括开孔圆形不锈钢板；

在本发明的一些实施例中，所述上下盖板上均匀分布有螺孔；

在本发明的一些实施例中，所述中心圆筒包括不锈钢圆钢管和不锈钢抗剪钢板；

在本发明的一些实施例中，抗剪钢板与圆钢管焊接连接；

在本发明的一些实施例中，所述中心圆筒的抗剪钢板上螺孔均匀分布。

在本发明的一些实施例中，所述加劲肋位于上下盖板之间，与斜向拉索耳板轴线重合。

在本发明的一些实施例中，所述加劲肋与盖板焊接连接。

在本发明的一些实施例中，所述下盖板包括不锈钢圆钢板、斜向拉索耳板，根据与撑杆的连接方式不同，采用耳板销轴连接时，下盖板包括耳板；采用球铰节点时，下盖板包括球铰万向节上扣件；采用向心关节轴承节点连接时，下盖板包括耳板。

在本发明的一些实施例中，所述下盖板与耳板或球铰万向节上扣件焊接连接。

在本发明的一些实施例中，所述圆形盖板与斜向拉索耳板焊接连接。

在本发明的一些实施例中，根据连接方式不同，采用耳板销轴连接时，所述撑杆包括不锈钢圆钢管、端板、耳板和销轴。

在本发明的一些实施例中，采用球铰节点时，所述撑杆包括不锈钢圆钢管、端板和球铰万向节下扣件。

在本发明的一些实施例中，采用向心关节轴承节点连接时，所述撑杆包括不锈钢圆钢管、端板、耳板及向心关节轴承。

在本发明的一些实施例中，所述不锈钢圆钢管与端板焊接连接。

在本发明的一些实施例中，所述端板与耳板焊接连接。

在本发明的一些实施例中，所述端板与球铰万向节下扣件焊接连接。

在本发明的一些实施例中，所述向心关节轴承安装在撑杆耳板孔内。

在本发明的一些实施例中，所述斜向拉索包括索体及端部耳板。

在本发明的一些实施例中，索体与端部耳板焊接连接。

以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。

如图1至图4所示，一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，包括铝合金H型杆件、上盖板、带抗剪钢板的中心圆筒、加劲肋、下盖板、撑杆、斜向拉索；所述铝合金H型杆件6互相成一定夹角分布，杆件具体截面尺寸、长度及夹角根据工程实际受力情况确定，应满足相关规范的构造要求，铝合金H型杆件上下翼缘及腹板开有螺孔，其中上下翼缘的螺孔与上下盖板通过螺栓连接，孔洞数量应满足受力计算要求，孔洞布置应相关规范规定的端距和边距要求，宜采用较高强度等级的螺栓，螺栓材质不能与铝合金及不锈钢发生电化学反应。所述上盖板2与铝合金H型杆件翼缘对应分布螺孔，通过螺栓与铝合金H型杆件6连接，上盖板2的厚度和直径根据计算和构造确定。所述带抗剪钢板的中心圆筒3由一根圆钢管上焊接抗剪钢板构成，钢管长度、直径和厚度根据结构受力计算确定，与上盖板2和下盖板7之间焊接连接，抗剪钢板数量为杆件6数量的两倍，每根铝合金H型杆件6的腹板左右两侧各一块抗剪钢板，相互之间通过抗剪螺栓相连。所述加劲肋4与上盖板2和下盖板7之间焊接连接，加劲肋4与斜向拉索耳板轴线位于同一平面，长度、厚度应满足构造要求。所述下盖板7上分布螺孔，与铝合金H型杆件6翼缘螺栓连接，与带抗剪钢板的中心圆筒3焊接连接，与加劲肋4焊接连接，下盖板7上还焊接有斜向拉索耳板及与撑杆相相连接的耳板或球铰万向节上扣件，下盖板7通过斜向拉索耳板与斜向拉索11连接，下盖板7通过耳板或球铰万向节上扣件与撑杆9连接。所述斜向拉索11包括密闭索和耳板，密闭索端部与耳板焊接，通过耳板与下盖板7连接。所述撑杆9包括圆钢管、端板和连接件，连接件按照三种子形式分为耳板和球铰万向节下扣件，圆钢管直径、厚度及长度根据计算及构造要求确定，钢管端部焊接端板，端板上焊接连接件，通过耳板或球铰万向节下扣件与下盖板7连接。所述关节轴承外轴套13与关节轴承内轴套14组成向心关节轴承，安装在撑杆9的耳板孔内，通过向心关节轴承销轴15连接。

参见图10，申请人的进一步的研究和理论分析如下：

对于连接两根H型杆件的撑杆上节点受力情况可简化为一跨中承受集中荷载的简支梁，H型杆件上的弯矩等于该点距离支座的距离与支座反力的乘积，此时跨中最大弯矩:

M＝Fl/2 (1)

将弯矩等效于一对力偶，上盖板及杆件上翼缘承受压力作用，下盖板及杆件下翼缘承受拉力作用，假定该模型处于构造对称、边界条件对称的理想状态，上述拉力及压力大小相等均为P，方向相反，所有螺栓均受剪。此时有：

M＝P(h+2t+t_p) (2)

结合公式(1)和公式(2)，对于连接两根H型杆件的撑杆上节点有公式：

式中F为节点集中荷载(kN)；P为弯矩等效拉(压)力(kN)；h为腹板高度(mm)；t为铝合金H型杆件翼缘厚度(mm)；t_p为盖板厚度(mm)；l为节点中心到支座的水平距离(mm)。

对于连接n根H型杆件的撑杆上节点有公式：

铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点在受弯情况下共存在三种破坏模式：H型杆件下翼缘拉剪破坏、节点板拉剪破坏、螺栓剪切破坏，假设三种破坏模式下的承载力设计值分别为F_i(i＝1,2,3)，对应的等效拉力值为P_i(i＝1,2,3)，那么节点的承载力设计值F_u＝minF_i(i＝1,2,3)。下面将对三种破坏模式的撑杆上节点极限承载力简化计算方法分别进行讨论。

(a)H型杆件翼缘拉剪破坏

式中代表承载力折减系数；t代表板材厚度；f_u代表材料极限抗拉强度；γ_i代表第i条破坏线的等效破坏强度系数，当α<45°时，γ_i＝0.58，当α>45°时，γ_i＝1；α代表破坏线与杆件轴线之间的夹角；l_i代表第条破坏线的长度；m代表破坏线的条数；k_i代表材料等效强度破坏系数。/>偏安全地取值为0.8，k_i按照表1取值.

表1材料等效强度破坏系数

(b)节点板块状拉剪破坏

当节点板厚度较小时，会发生节点板的块状拉剪破坏，与(a)中推导相同，可得：

(c)螺栓剪切破坏

铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点的螺栓杆与螺栓孔之间存在空隙，节点受力初期由构件之间的摩擦力传递外力，当克服了螺栓的极限摩擦力后，构件之间发生相对滑移，螺栓杆与孔壁接触进入孔壁承压阶段，此时螺栓受剪。当螺栓抗剪强度不足时，则会发生螺栓群的剪切破坏。在铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点中，外力可视为通过螺栓群形心，在这样的受力状态下，螺栓群在受剪初期各螺栓均处于弹性阶段，此时两端螺栓受到的剪力要大于中部螺栓受到的剪力，当螺栓进入塑性阶段后，各螺栓受到的剪力逐渐接近，最终趋于相等直至破坏，在计算螺栓群发生剪切破坏时的极限承载力时，假定每个螺栓受力相等，则有：

式中代表单个螺栓抗剪承载力设计值；η代表折减系数，和沿受力方向的螺栓连接长度l_i与螺栓孔径d₀之比有关，按照公式(11)取值；n代表螺栓总数；/>代表螺栓受剪承载力；n_v代表每个螺栓的剪切面数；d代表螺杆直径；/>代表螺栓承压承载力；∑t代表在相同受力方向的受压构件较小总厚度；/>代表螺栓抗剪、承压强度设计值。

综上，对于铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其等效极限拉力值F_u可按下式计算：

P_u＝minP_i(i＝1,2,3) (4)

其极限承载力设计值F_u可按下式计算：

本发明中使用的H型杆件材料为铝合金，锁体为密闭索，其余构件钢材均为304不锈钢。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围；

(2)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，包括：

上盖板(1)、中心圆筒(3)、加劲肋(4)、铝合金H型杆件(6)、下盖板(7)、撑杆(9)、拉索销轴(10)和斜向拉索(11)，

所述上盖板(1)和所述下盖板(7)之间固定设置有所述中心圆筒(3)，所述铝合金H型杆件(6)的腹板螺栓连接在所述中心圆筒(3)上，所述铝合金H型杆件(6)的上下翼缘板分别与所述上盖板(1)和所述下盖板(7)螺栓连接；多个所述铝合金H型杆件(6)自所述上盖板(1)和所述下盖板(7)的中心轴等角度分布，所述加劲肋(4)设置在相邻两个所述铝合金H型杆件(6)的空间内，两端分别与所述上盖板(1)和所述下盖板(7)固定；

所述下盖板(7)底部固定设置有斜向拉索耳板，所述斜向拉索(11)通过拉索销轴(10)与所述斜向拉索耳板连接，撑杆(9)与所述下盖板(7)可转动连接。

2.根据权利要求1所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，

所述铝合金H型杆件(6)与所述中心圆筒(3)连接的一端的上下翼缘构造为梯形，所述铝合金H型杆件(6)的腹板通过腹板抗剪螺栓(5)与所述中心圆筒(3)上固定设置的抗剪钢板螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，

所述上盖板(1)、所述下盖板(7)和所述中心圆筒(3)为不锈钢材质。

4.根据权利要求1所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，

所述加劲肋(4)与斜向拉索耳板轴线重合，所述加劲肋分别与所述上盖板(1)和所述下盖板(7)焊接连接。

5.根据权利要求1所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，

所述撑杆(9)与所述下盖板(7)的连接方式包括：耳板销轴连接、球铰节点连接或向心关节轴承节点连接。

6.根据权利要求2所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，所述上盖板(1)和所述下盖板(7)上用于螺栓连接的螺孔均匀分布，所述抗剪钢板上用于螺栓连接的螺孔均匀分布。

7.根据权利要求5所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，

采用耳板销轴连接时，所述下盖板(7)下端固定设置有撑杆销轴耳板，撑杆(9)上端的撑杆销轴(12)与撑杆销轴耳板销轴连接。

8.根据权利要求5所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，采用向心关节轴承节点连接时，所述下盖板(7)下端固定设置有关节轴承耳板，撑杆(9)上端的关节轴承与关节轴承耳板节点连接，所述关节轴承包括关节轴承外轴套(13)、关节轴承内轴套(14)和关节轴承销轴(15)。

9.根据权利要求5所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其特征在于，采用球铰节点时，所述下盖板(7)下端固定设置有球铰万向节上扣件，撑杆(9)上端的球铰万向节下扣件与球铰万向节上扣件连接。

10.根据权利要求1所述的铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点的极限承载力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

对于所述铝合金H型杆件(6)为两根的撑杆上节点受力情况可简化为一跨中承受集中荷载的简支梁，所述铝合金H型杆件(6)上的弯矩M等于撑杆上节点距离支座的距离与支座反力的乘积，此时跨中最大弯矩：

M＝Fl/2 (1)

将弯矩等效于一对力偶，上盖板(1)及所述铝合金H型杆件(6)上翼缘承受压力作用，下盖板(7)及所述铝合金H型杆件(6)下翼缘承受拉力作用，假定该模型处于构造对称、边界条件对称的理想状态，上述拉力及压力大小相等均为P，方向相反，所有螺栓均受剪，此时有：

M＝P(h+2t+t_p) (2)

结合公式(1)和公式(2)，对于所述铝合金H型杆件(6)为两根的撑杆上节点有公式：

以上式中F为撑杆上节点集中荷载，单位为kN；P为弯矩等效拉/压力，单位为kN；h为腹板高度，单位为mm；t为铝合金H型杆件翼缘厚度，单位为mm；t_p为盖板厚度，单位为mm；l为撑杆上节点中心到支座的水平距离，单位为mm；

对于连接n根所述铝合金H型杆件(6)的撑杆上节点有公式：

铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点在受弯情况下共存在三种破坏模式：所述铝合金H型杆件(6)下翼缘拉剪破坏、节点板拉剪破坏、螺栓剪切破坏，假设三种破坏模式下的承载力设计值分别为F_i(i＝1,2,3)，对应的等效拉力值为P_i(i＝1,2,3)，那么撑杆上节点的承载力设计值F_u＝minF_i(i＝1,2,3)，下面将对三种破坏模式的撑杆上节点极限承载力简化计算方法分别进行讨论：

(a)H型杆件翼缘拉剪破坏

式中代表承载力折减系数；t代表板材厚度；f_u代表材料极限抗拉强度；γ_i代表第i条破坏线的等效破坏强度系数，当α<45°时，γ_i＝0.58，当α>45°时，γ_i＝1；α代表破坏线与杆件轴线之间的夹角；l_i代表第条破坏线的长度；m代表破坏线的条数；k_i代表材料等效强度破坏系数，/>偏安全地取值为0.8，k_i按照材料等效强度破坏系数表取值；

(b)节点板块状拉剪破坏

当节点板厚度较小时，会发生节点板的块状拉剪破坏，与(a)中推导相同，可得：

(c)螺栓剪切破坏

铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点的螺栓杆与螺栓孔之间存在空隙，撑杆上节点受力初期由构件之间的摩擦力传递外力，当克服了螺栓的极限摩擦力后，构件之间发生相对滑移，螺栓杆与孔壁接触进入孔壁承压阶段，此时螺栓受剪；当螺栓抗剪强度不足时，则会发生螺栓群的剪切破坏；在铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点中，外力可视为通过螺栓群形心，在这样的受力状态下，螺栓群在受剪初期各螺栓均处于弹性阶段，此时两端螺栓受到的剪力要大于中部螺栓受到的剪力，当螺栓进入塑性阶段后，各螺栓受到的剪力逐渐接近，最终趋于相等直至破坏，在计算螺栓群发生剪切破坏时的极限承载力时，假定每个螺栓受力相等，则有：

式中代表单个螺栓抗剪承载力设计值；η代表折减系数，和沿受力方向的螺栓连接长度l_i与螺栓孔径d₀之比有关，按照公式(11)取值；n代表螺栓总数；/>代表螺栓受剪承载力；n_v代表每个螺栓的剪切面数；d代表螺杆直径；/>代表螺栓承压承载力；∑t代表在相同受力方向的受压构件较小总厚度；/>代表螺栓抗剪、承压强度设计值；

综上，对于铝合金弦支穹顶结构撑杆上节点，其等效极限拉力值F_u可按下式计算：

P_u＝ inP_i(i＝1,2,3) (12)其极限承载力设计值F_u可按下式计算：