CN208309836U - 一种三维相贯铸钢节点构造 - Google Patents
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Abstract
一种三维相贯铸钢节点构造，包括用于连接钢结构杆的主体，主体为整体浇铸的铸钢，主体包括至少八根放射状的连接杆，连接杆的两端分别为连接端和自由端，连接杆的连接端相贯固定焊接汇集于一处形成节点核心区，所有连接杆均具有一根中轴线，所有中轴线在节点核心区交汇于一中心点上，连接杆包括十字钢板连接杆和圆管连接杆，十字钢板连接杆至少设置一根。本实用新型一个节点可以连接超过八根杆件，所有轴线均交汇于核心区中心点上，同时保证所有杆件分为两组、位于两个方向的平面内，既满足承载力计算要求，又满足两个方向节点局部稳定要求，常用于大跨度、大悬挑钢结构的关键结构节点，尤其那些对结构安全至关重要的多杆连接节点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钢结构连接节点，特别是一种铸钢三维相贯连接节点。
背景技术
现有技术中，用于大型公建建筑结构中重要复杂结构节点连接，因杆件交汇状态特殊、复杂且位于受力关键部位的节点，规范中对该构型的焊接节点无明确规定。特别是对于承受压力800吨、拉力500吨以上的复杂特殊节点，传统结构节点连接如焊接球、钢管相贯焊等已经不能满足复杂结构设计要求，无法保证“强节点弱构件”的设计要求，工人现场焊接施工也非常困难。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种三维相贯铸钢节点构造，要解决现有杆件交汇状态特殊复杂且位于受力关键部位的传统焊接节点无法满足受力要求，现场焊接施工也非常困难的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种三维相贯铸钢节点构造，包括用于连接钢结构杆的主体，所述主体为整体浇铸的铸钢，所述主体包括至少八根放射状的连接杆，所述连接杆的两端分别为连接端和自由端，所有连接杆的连接端相贯固定焊接汇集于一处形成节点核心区，所有连接杆均具有一根中轴线，所有中轴线在节点核心区交汇于一中心点上，相邻两根连接杆的外壁表面之间设置倒角过渡。
所述连接杆包括十字钢板连接杆和圆管连接杆，所述十字钢板连接杆至少设置一根。
所有连接杆的中轴线分成两组，每组中轴线均自中心点放射状分布在同一个平面上，分别为第一平面和第二平面，两个平面空间垂直。
至少有一根中轴线与两个平面的相交线位置重合。
所述圆管连接杆均包括实心承力部和空心过渡部，所述实心承力部位于连接端一侧、形成节点核心区，所述空心过渡部位于自由端一侧，空心过渡部的管口与钢结构杆连接。
空心过渡部的长度不小于连接杆长度的2/3。
所述圆管连接杆为变截面杆，所述实心承力部相对空心过渡部同轴外扩。
所述连接杆的形状相同于与其连接的钢结构杆，所述连接杆的外轮廓尺寸相同于与其连接的钢结构杆，所述圆管连接杆的壁厚大于与其连接的钢结构杆的壁厚，所述十字钢板连接杆的板厚等于与其连接的钢结构杆的板厚。
所述连接杆还包括箱型截面连接杆。
节点的最大单向承载压力为800吨，最大单向承载拉力为500吨。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：
本实用新型参考铸钢节点设计的基本原则、构型原则、理论数值分析原则、节点试验原则进行节点设计，为了解决现有焊接球或者钢管相贯焊加工无法满足复杂受力设计及施工要求，采用多杆连接的整体铸钢节点，一个节点可以连接超过八根杆件，同时为了配合防屈曲支撑杆件，至少设置一个十字钢板连接杆，其余采用圆管连接杆。
本实用新型设计时所有轴线均交汇于核心区中心点上，同时保证所有杆件分为两组、位于两个方向的平面内，既满足承载力计算要求，又满足两个方向节点局部稳定要求；同时由于铸钢材料特性较钢结构杆件弱，因此设计尺寸较钢结构杆件大。本实用新型为整体铸钢，工厂现场只需直接连接钢结构杆至节点即可，免去焊接工艺。
本实用新型是采用计算机仿真数值模拟以及足尺模型试验研究结合的方式得出，铸钢节点构造简单，传力路径合理；根据节点与构件连接承载力等强的连接要求，保证实心承力部的范围；同时调节铸钢的壁厚和宽度，壁厚变化位置处设置倒角，铸钢管口预留槽口以避免钢结构杆和铸钢管口的焊接应力；空心过渡部的外伸长度设计合理，保证杆件安装时有足够的空间以方便焊接操作。
本实用新型克服现有焊接技术无法满足设计要求，没有复杂节点的成熟的设计方法，在需要完成承受压力800吨、拉力500吨以上的这种复杂特殊节点时，通过计算机仿真数值模拟以及足尺模型试验研究，形成一套系统的大承载力复杂节点的研究基础，对今后类似工程设计起借鉴指导作用。本实用新型常用于大跨度、大悬挑钢结构的关键结构节点，尤其那些对结构安全至关重要的多杆连接节点。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1是本实用新型视角一的结构示意图。
图2是本实用新型视角二的结构示意图。
图3是本实用新型视角三的结构示意图。
图4是本实用新型视角四的结构示意图。
图5是本实用新型沿第一平面的剖面结构示意图。
图6是本实用新型的倒角示意图。
图7是本实用新型沿第二平面的剖面结构示意图。
图8是本实用新型中两根连接杆截面同轴外扩的结构示意图。
附图标记：1－十字钢板连接杆、2－圆管连接杆、21－中心点、22－杆二、23－杆三、24－杆四、25－杆五、26－杆六、27－杆七、28－杆八、29－杆九、21－中心点、2a－实心承力部、2b－空心过渡部、3－中轴线、4－连接端、5－自由端、6－第一平面、7－第二平面、8－倒角过渡。
具体实施方式
实施例参见图1-7所示，一种用于科技博览或体育展览大型公建建筑中的结构连接节点，采用三维相贯铸钢节点构造，包括用于连接钢结构杆的主体，所述主体为整体浇铸的铸钢，所述主体包括九根放射状的连接杆。按顺序标注为杆一、杆二、杆三、杆四、杆五、杆六、杆七、杆八和杆九，其中杆一为十字钢板连接杆1，杆二22、杆三23、杆四24、杆五25、杆六26、杆七27、杆八28和杆九29均为圆管连接杆。
所述连接杆的两端分别为连接端4和自由端5，所有连接杆的连接端4相贯固定焊接汇集于一处形成节点核心区，所有连接杆均具有一根中轴线3，所有中轴线3在节点核心区交汇于一中心点21上。相邻两根连接杆的外壁表面之间设置倒角过渡8。
参见图1-7所示，所有连接杆的中轴线3分成两组，每组中轴线均自中心点放射状分布在同一个平面上，分别为第一平面6和第二平面7，两个平面空间垂直。其中，十字钢板连接杆1、杆二22、杆三23、杆五25、杆七27和杆八28的中轴线3位于第一平面6中，杆四24、杆六26、杆八28和杆九29的中轴线3位于第二平面7上，其中杆八28的中轴线3与两个平面的相交线位置重合。
参见图5-7所示，所述圆管连接杆2均包括实心承力部2a和空心过渡部2b，所述实心承力部2a位于连接端4一侧、形成节点核心区，所述空心过渡部2b位于自由端5一侧，空心过渡部的管口与钢结构杆连接。
空心过渡部的长度不小于连接杆长度的2/3。
所述连接杆的形状相同于与其连接的钢结构杆，所述连接杆的外轮廓尺寸相同于与其连接的钢结构杆，所述圆管连接杆的壁厚大于与其连接的钢结构杆的壁厚，所述十字钢板连接杆的板厚等于与其连接的钢结构杆的板厚。
参见图8所示，若设计的圆管连接杆即便扩大尺寸依然承载力不足，则所述圆管连接杆2可以设计为变截面杆，将实心承力部2a相对空心过渡部2b同轴外扩。图中为杆四24和杆26进行变截面变化。
所述连接杆除了十字形杆和圆管杆还可以制作成箱型截面连接杆。
本实用新型中节点的最大单向承载压力至少为800吨，最大单向承载拉力至少为500吨。
本实用新型基于节点的复杂性及重要性，在应用该节点时需进行理论数值分析，包括铸钢节点设计基本原则、构型原则、理论数值分析原则、节点试验原则进行节点设计；
原则如下：
有限元建模计算：采用合适单元，进行网格精确划分；确定本构关系、强度屈服准则，确定最不利内力组合；
施加1.0倍设计荷载研究应力、应变分布规律；
施加1.3倍设计荷载研究应力、应变分布规律；
施加极限设计荷载研究应力、应变分布规律；如果做节点试验，不需要满足弹塑性极限承载力是弹性设计荷载承载力3倍安全度系数要求；
如设计要求应进行试验验证时，满足下列原则：
补充铸钢钢材及杆件的材性试验，来验证钢材性能；
尽量采用足尺模型，做检验性铸钢节点试验：检验荷载不小于设计荷载的1.3倍；
如果做破坏性试验：试验荷载确定的铸钢节点承载力设计值不小于破坏承载力的1/2；
对比有限元数值分析结果与试验研究结果的节点承载性能，验证节点设计的合理性和安全性。
Claims (9)
1.一种三维相贯铸钢节点构造，包括用于连接钢结构杆的主体，其特征在于：所述主体为整体浇铸的铸钢，所述主体包括至少八根放射状的连接杆，所述连接杆的两端分别为连接端（4）和自由端（5），所有连接杆的连接端（4）相贯固定焊接汇集于一处形成节点核心区，所有连接杆均具有一根中轴线（3），所有中轴线（3）在节点核心区交汇于一中心点（21）上，相邻两根连接杆的外壁表面之间设置倒角过渡（8），
所述连接杆包括十字钢板连接杆（1）和圆管连接杆（2），所述十字钢板连接杆（1）至少设置一根。
2.根据权利要求1所述的三维相贯铸钢节点构造，其特征在于：所有连接杆的中轴线（3）分成两组，每组中轴线均自中心点放射状分布在同一个平面上，分别为第一平面（6）和第二平面（7），两个平面空间垂直。
3.根据权利要求2所述的三维相贯铸钢节点构造，其特征在于：至少有一根中轴线（3）与两个平面的相交线位置重合。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的三维相贯铸钢节点构造，其特征在于：所述圆管连接杆（2）均包括实心承力部（2a）和空心过渡部（2b），所述实心承力部（2a）位于连接端（4）一侧、形成节点核心区，所述空心过渡部（2b）位于自由端（5）一侧，空心过渡部的管口与钢结构杆连接。
5.根据权利要求4所述的三维相贯铸钢节点构造，其特征在于：所述空心过渡部（2b）的长度不小于连接杆长度的2/3。
6.根据权利要求5所述的三维相贯铸钢节点构造，其特征在于：所述圆管连接杆（2）为变截面杆，所述实心承力部（2a）相对空心过渡部（2b）同轴外扩。
7.根据权利要求6所述的三维相贯铸钢节点构造，其特征在于：所述连接杆的形状相同于与其连接的钢结构杆，所述连接杆的外轮廓尺寸相同于与其连接的钢结构杆，所述圆管连接杆的壁厚大于与其连接的钢结构杆的壁厚，所述十字钢板连接杆的板厚等于与其连接的钢结构杆的板厚。
8.根据权利要求1所述的三维相贯铸钢节点构造，其特征在于：所述连接杆还包括箱型截面连接杆。
9.根据权利要求1所述的三维相贯铸钢节点构造，其特征在于：节点的最大单向承载压力至少为800吨，最大单向承载拉力至少为500吨。
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|---|---|---|---|---|
| CN110130492A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-16 | 中建钢构有限公司 | 中廊屋盖连接结构 |
| CN113431014A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-24 | 中信金属股份有限公司 | 一种海洋平台渐变壁厚铸造节点及其制备方法 |
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