CN215519149U - 一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一般的建筑结构的连接技术领域，公开了一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，用于将牵拉加固悬挑桁架的拉索、以及悬挂在悬挑桁架下的吊柱连接到箱型悬挑桁架上；本实用新型中，通过将拉索以及吊柱都连接在节点下弦杆上，从而杜绝了吊柱与悬挑桁架中的杆的交叉接触，然后将拉索成对连接在下弦杆两侧，从而杜绝了拉索与悬挑桁架中的杆的交叉接触，避免影响拉索以及吊柱中力的传递，并避免因接触而造成的生锈；通过使拉索与对应的吊柱连在同一节点上，极大地简化了荷载的传递路径，使悬挑桁架的内力分析变得简单；同时避免对节点下弦杆形成剪切。

Description

一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点

技术领域

本实用新型涉及一般的建筑结构的连接技术领域，特别是涉及一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点。

背景技术

桁架是由弦杆和腹杆拼合而成的钢架，其结构经过了严谨的受力分析，从而使桁架内所有材料都分布在受力较大的位置，因此相较于实心的建材，桁架要轻得多，能够用于跨度极大的建筑。

桁架无论是在轴向上的抗拉/抗压强度还是在垂直方向上的抗弯强度都很高，因此可以用在各种场合，如梁、柱、屋盖、檩条。且由于能够与钢拉索、钢吊柱等构件相连接，因此桁架也存在采用预应力拉索进行斜拉安装（如各种悬索桥）、采用吊柱/钢拉索在桁架下吊挂部件等使用方法。

桁架在使用的时候，有可能因为桁架上的荷载与桁架的连接节点设计不合理而导致桁架本身结构遭到破坏，需要根据具体的使用场景进行受力分析，并根据受力分析结果来合理设计连接节点及桁架结构。

以带有吊挂的悬挑桁架（下方吊挂载荷的悬索结构）为例，申请人经受力分析发现，这种桁架中，桁架的上弦杆与下弦杆之间不宜同时承受垂直于桁架向外拉的力，这样的力容易使桁架像竹子那样被掰成两片；桁架的同一根弦杆上不能承受太大的剪切，否则会断掉；组成桁架的各种杆不能与拉索/吊柱等部件有交叉接触，否则不仅影响到拉索/吊柱中力的传递（在采用预应力拉索时影响尤为严重），还会因材质不同（电化学腐蚀）及容易积灰而在交叉接触位置严重生锈。

由于存在诸多需解决的问题，如悬索结构不宜吊挂载荷、拉索不宜与别的弦杆有交叉（CN104775524B、CN101265727B等多篇文献指出了桁架在这种场景下的各种受力问题），这种带有吊挂的悬挑桁架中的受力节点的设计，尤为困难。

实用新型内容

本实用新型提供一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点。

解决的技术问题是：同时带有向上拉的拉索和向下拉的吊柱的悬挑桁架中，悬挑桁架中的杆容易与拉索及吊柱交叉接触，造成一系列的问题，同时悬挑桁架的弦杆容易因剪切而断裂。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，用于将牵拉加固悬挑桁架的拉索、以及悬挂在悬挑桁架下的吊柱连接到悬挑桁架上；所述悬挑桁架的下弦杆中，与上弦杆在竖直方向上的投影重叠的下弦杆记作节点下弦杆；所述连接节点包括对称夹持在节点下弦杆左右两侧并与所夹持的节点下弦杆固定连接的拉索连接板，所述拉索与拉索连接板一一对应、下端连接在对应的拉索连接板上、且拉索在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆在竖直方向上投影外；

每对拉索连接板称作一个夹持对，所述吊柱与夹持对一一对应、设置在对应的夹持对下方、且上端与对应的夹持对绕水平设置的转动轴铰接连接；

所述拉索连接板在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆在竖直方向上投影外。

进一步，所述节点下弦杆为管状结构，所述节点下弦杆在安装拉索连接板的位置膨大为用于使拉索连接板远离节点下弦杆中轴线的膨大段。

进一步，所述连接节点还包括与夹持对一一对应、设置在对应的夹持对中间、且用于连接吊柱与节点下弦杆的吊柱连接板，所述吊柱连接板向上穿透节点下弦杆后插入节点下弦杆内并与节点下弦杆固定连接，所述吊柱在吊柱连接板低于节点下弦杆底部的位置与吊柱连接板铰接连接。

进一步，所述节点下弦杆左右两侧开设有用于放入拉索连接板的避位口，所述拉索连接板封堵在避位口中并与避位口边沿固定连接。

进一步，所述拉索连接板与节点下弦杆对接连接的位置设置有用于对过渡处进行补强的过渡加劲板，所述过渡加劲板垂直于节点下弦杆顶撑在节点下弦杆内、且边沿与节点下弦杆内壁及拉索连接板固定连接；所述吊柱连接板与节点下弦杆内壁之间还设置有多个用于强化连接加劲板与节点下弦杆连接强度的连接加劲板，所述连接加劲板分别与吊柱连接板、节点下弦杆内壁、及拉索连接板固定连接。

进一步，所述节点下弦杆为由下弦顶板、下弦底板、以及两块下弦侧板围合而成的方钢管，所述吊柱连接板向上穿透下弦底板后与下弦顶板焊接连接；所述下弦顶板及下弦底板在贴靠拉索连接板的位置拓宽形成膨大段；所述下弦侧板在靠近拉索连接板的位置向外弯折后与拉索连接板对接连接、且边沿内侧与拉索连接板的边沿内侧对齐；所述拉索连接板的板面与所夹持的下弦顶板及下弦底板满焊连接、且拉索连接板的边沿与下弦侧板满焊连接。

进一步，所述吊柱为圆钢管，每根所述吊柱端部设置有两块相平行的吊柱插板，两块吊柱插板上端夹设在与吊柱对应的吊柱连接板两侧、并与吊柱连接板通过垂直穿透吊柱连接板及两块吊柱插板设置的销轴铰接连接；两块吊柱插板下端穿透管壁插设在吊柱端部并与吊柱满焊连接。

进一步，所述拉索连接板设置在节点下弦杆与腹杆连接位置；所述拉索为预应力拉索，并通过垂直于拉索连接板的销轴和拉索连接板铰接连接。

本实用新型一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型中，通过将拉索以及吊柱都连接在节点下弦杆（与上弦杆在竖直方向上的投影重叠的下弦杆）上，从而杜绝了吊柱与悬挑桁架中的杆的交叉接触的机会，然后将可能会与悬挑桁架出现交叉接触的拉索成对连接在节点下弦杆两侧，拉索在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆在竖直方向上投影外，从而杜绝了拉索与悬挑桁架中的杆的交叉接触；避免影响拉索以及吊柱中力的传递，并避免因接触而造成的生锈；

本实用新型中，通过将拉索对（成对连在同一节点的两根拉索）与吊柱一一对应，并使拉索对与对应的吊柱连在同一节点上，吊柱位于拉索对之间，这极大地简化了荷载的传递路径，使悬挑桁架的内力分析变得简单；同时避免对节点下弦杆形成剪切；克服了悬索结构不便于吊挂载荷的问题；

本实用新型中，通过将节点位置的节点下弦杆左右两侧切出避位口，完成节点下弦杆内部构件的安装后再用拉索连接板封堵起来，从而允许在节点下弦杆内安装各种构件；

本实用新型中，设置过渡加劲板对过渡位置进行补强，克服节点下弦杆长度方向上的过渡位置形成的应力集中；设置连接加劲板对膨大段进行补强，强化吊柱连接板与节点下弦杆的连接并起到内隔板的作用；以上的两类加劲板，充分克服了连接处的各种应力集中问题，避免节点失稳或断裂；

本实用新型中，拉索成对使用，在进行预应力张拉的时候不需要复杂的锚具。

附图说明

图1是本实用新型一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点的结构示意图；

图2是拉索与拉索连接板的连接示意图；

图3是吊柱连接板与其余部件的连接示意图；

图4是吊柱插板与吊柱的连接示意图；

图5是节点下弦杆内部结构示意图一；

图6是节点下弦杆内部结构示意图二；

各图中，图1-5为节点设置在节点下弦杆端部时的示意图，图6为节点设置在节点下弦杆中部时的示意图；

其中，1-拉索，2-节点下弦杆，21-下弦顶板，22-下弦底板，23-下弦侧板，3-腹杆，4-吊柱，41-吊柱插板，5-拉索连接板，6-吊柱连接板，71-过渡加劲板，72-连接加劲板。

具体实施方式

一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，用于将牵拉加固悬挑桁架的拉索1、以及悬挂在悬挑桁架下的吊柱4连接到的悬挑桁架上；悬挑桁架的下弦杆中，与上弦杆在竖直方向上的投影重叠的下弦杆记作节点下弦杆2。

这里的悬挑桁架自竖向安装基础伸出，用斜向上的拉索1进行牵拉加固，下面再用吊柱4悬挂一些别的载荷。本实施例中，吊柱4悬挂的是一层额外的楼板。

本实用新型可以用于箱型桁架或者平面桁架，并且可用于节点下弦杆2上包括端部在内的任何位置。本实施例中，以在箱型桁架的节点下弦杆2的端部安装本实用新型为例，说明本实用新型的详细构造。当然，如果需要有建筑更大的跨度，则应该设置更多的拉索1，而不是只在悬挑端设置拉索1。

如图1-2所示，连接节点包括成对地对称夹持在节点下弦杆2左右两侧并与所夹持的节点下弦杆2固定连接的拉索连接板5，拉索1与拉索连接板5一一对应、下端连接在对应的拉索连接板5上、且拉索1在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆2在竖直方向上投影外。这里之所以要把拉索1和吊柱4都连在下弦杆而不是上弦杆上，是因为拉索1较细而吊柱4较粗，连在下弦杆上便不必考虑吊柱4与桁架中的杆交叉接触的问题，使拉索1避开桁架中的杆相对容易一些。

对于悬挑桁架而言，由于腹杆3是比弦杆要细的，只要上弦杆与下弦杆上下对齐，那么腹杆3也势必落在上弦杆与下弦杆竖直方向的投影内，使拉索1与弦杆保持一定距离，那么拉索1也势必不会碰到腹杆3。当然如果碰上腹杆3比弦杆要粗这种情况的话，需要让拉索1再外移一点，以免与腹杆3交叉接触。

每对拉索连接板5称作一个夹持对，吊柱4与夹持对一一对应、设置在对应的夹持对下方、且上端与对应的夹持对绕水平设置的转动轴铰接连接。这里之所以要铰接连接，是为了避免拉索1在张拉时因拉歪而应力集中。

拉索连接板5在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆2在竖直方向上投影外。也就是说，通过让拉索连接板5往外挪，来使拉索1与弦杆保持距离。

节点下弦杆2为管状结构，节点下弦杆2在安装拉索连接板5的位置膨大为用于使拉索连接板5远离节点下弦杆2中轴线的膨大段。一般而言，节点下弦杆2为方钢管时，变宽一些就可以满足要求，节点下弦杆2为方钢管时可使膨大段直径变大一些。

如图3所示，连接节点还包括与夹持对一一对应、设置在对应的夹持对中间、且用于连接吊柱4与节点下弦杆2的吊柱连接板6，吊柱连接板6向上穿透节点下弦杆2后插入节点下弦杆2内并与节点下弦杆2固定连接，吊柱4在吊柱连接板6低于节点下弦杆2底部的位置与吊柱连接板6铰接连接。这里之所以要铰接连接，是为了避免吊柱4的弯矩在节点下弦杆2上形成应力集中。

吊柱连接板6作用是使吊柱4离两根拉索1的间距一致，避免因间距不一致而造成载荷不能有效传递到拉索1上。直接把吊柱4连接到拉索连接板5上的话不易把握好间距，且还容易干扰节点下弦杆2中其余部件的安装。

节点下弦杆2左右两侧开设有用于放入拉索连接板5的避位口，拉索连接板5封堵在避位口中并与避位口边沿固定连接。由于节点下弦杆2内也要设置一系列的部件，因此这里需要在节点下弦杆2上切出避位口，在安装完内部的附件后，填上拉索连接板5。同时，节点下弦杆2本身壁厚不够，不足以承受拉索1的拉力，因此需要用较厚的拉索连接板5来取代节点下弦杆2上与拉索1直接连接的部位。

如图4所示，吊柱4为圆钢管，每根吊柱4端部设置有两块相平行的吊柱插板41，两块吊柱插板41上端夹设在与吊柱4对应的吊柱连接板6两侧、并与吊柱连接板6通过垂直穿透吊柱连接板6及两块吊柱插板41设置的销轴铰接连接；两块吊柱插板41下端穿透管壁插设在吊柱4端部并与吊柱4满焊连接。这里直接将吊柱连接板6插入吊柱4上端并用销轴固定的话，由于吊柱4是圆钢管，铰接连接处连接强度不够且不利于装配，因此设置两块吊柱插板41，吊柱插板41先与吊柱4焊接，然后夹在吊柱连接板6两侧。

如图5所示，拉索连接板5与节点下弦杆2对接连接的位置设置有用于对过渡处进行补强的过渡加劲板71，过渡加劲板71垂直于节点下弦杆2顶撑在节点下弦杆2内、且边沿与节点下弦杆2内壁及拉索连接板5固定连接；由于拉索连接板5要承受很大的力，因而要比被其替代的部分要厚很多，如果拉索连接板5与节点下弦杆2之间存在对接连接的话，连接处不仅较薄弱，还会因厚薄不均形成严重的应力集中，因此必须予以补强。

如图5所示，吊柱连接板6与节点下弦杆2内壁之间还设置有多个用于强化连接加劲板72与节点下弦杆2连接强度的连接加劲板72，连接加劲板72分别与吊柱连接板6、节点下弦杆2内壁、及拉索连接板5固定连接。连接加劲板72还起到了对吊柱连接板6进一步进行连接固定的作用。

图5为设置在端部的节点内的结构，如果节点设置在节点下弦杆2的端部以外的部位，加劲板的分布如图6所示。

本实施例中，节点下弦杆2为由下弦顶板21、下弦底板22、以及两块下弦侧板23围合而成的方钢管，吊柱连接板6向上穿透下弦底板22后与下弦顶板21焊接连接；下弦顶板21及下弦底板22在贴靠拉索连接板5的位置拓宽形成膨大段；下弦侧板23在靠近拉索连接板5的位置向外弯折后与拉索连接板5对接连接、且边沿内侧与拉索连接板5的边沿内侧对齐；拉索连接板5的板面与所夹持的下弦顶板21及下弦底板22满焊连接、且拉索连接板5的边沿与下弦侧板23满焊连接。

当然在节点下弦杆2为圆钢管是也可以采用本实用新型中的节点，但是节点下弦杆2内部的部件安装起来较为困难。

对于设置在节点下弦杆2端部的节点，只需要像如图1-5那样，在膨大段的一端设置过渡结构，包括过渡加劲板71以及掰弯的下弦侧板23；而对于设置在端部以外的节点，需要像图6那样，在膨大段两端都设置过渡结构。

拉索连接板5应设置在节点下弦杆2与腹杆3连接位置；这里能更好地将节点受的力分布到整个悬挑桁架内。

本实施例中，悬挑桁架是悬挑安装的，拉索1为预应力拉索，拉在悬挑桁架的悬挑端，并通过垂直于拉索连接板5的销轴和拉索连接板5铰接连接。

一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点的施工方法，用于上述的一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点的施工，并包括以下步骤：

步骤一：切去拉索连接板5位置的下弦侧板23，并使靠近切口位置的下弦侧板23与下弦顶板21及下弦底板22分离，然后向外弯折分离部位的下弦侧板23；

步骤二：在下弦侧板23切口位置安装过渡加劲板71，并使之与下弦顶板21下表面、下弦底板22上表面、以及下弦侧板23切口满焊连接；

步骤三：在下弦底板22上开口并插入吊柱连接板6，将吊柱连接板6上端焊在下弦顶板21底部；

步骤四：在吊柱连接板6左右两侧焊接连接加劲板72；

步骤五：安装拉索连接板5，并使之与下弦侧板23切口、过渡加劲板71、连接加劲板72满焊连接；

步骤六：用水平设置的钢板贴在膨大段的下弦顶板21外侧板面以及下弦底板22外侧板面，使节点下弦杆2密闭，钢板与所贴靠的下弦顶板21或下弦底板22满焊连接，并同时与两侧的拉索连接板5满焊连接；

步骤七：安装悬挑桁架，并将拉索1连到拉索连接板5上

步骤八：将焊有吊柱插板41的吊柱4安装在吊柱连接板6上。

步骤一到六可以在悬挑桁架搭建的时候进行，这样只需要在现场用销轴将拉索1以及吊柱4连接到悬挑桁架上，可实现装配式安装。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，用于将牵拉加固悬挑桁架的拉索（1）、以及悬挂在悬挑桁架下的吊柱（4）连接到悬挑桁架上；所述悬挑桁架的下弦杆中，与上弦杆在竖直方向上的投影重叠的下弦杆记作节点下弦杆（2）；其特征在于：所述连接节点包括对称夹持在节点下弦杆（2）左右两侧并与所夹持的节点下弦杆（2）固定连接的拉索连接板（5），所述拉索（1）与拉索连接板（5）一一对应、下端连接在对应的拉索连接板（5）上、且拉索（1）在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆（2）在竖直方向上投影外；

每对拉索连接板（5）称作一个夹持对，所述吊柱（4）与夹持对一一对应、设置在对应的夹持对下方、且上端与对应的夹持对绕水平设置的转动轴铰接连接；

所述拉索连接板（5）在竖直方向上的投影落在相连的节点下弦杆（2）在竖直方向上投影外。

2.根据权利要求1所述的一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，其特征在于：所述节点下弦杆（2）为管状结构，所述节点下弦杆（2）在安装拉索连接板（5）的位置膨大为用于使拉索连接板（5）远离节点下弦杆（2）中轴线的膨大段。

3.根据权利要求2所述的一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，其特征在于：所述连接节点还包括与夹持对一一对应、设置在对应的夹持对中间、且用于连接吊柱（4）与节点下弦杆（2）的吊柱连接板（6），所述吊柱连接板（6）向上穿透节点下弦杆（2）后插入节点下弦杆（2）内并与节点下弦杆（2）固定连接，所述吊柱（4）在吊柱连接板（6）低于节点下弦杆（2）底部的位置与吊柱连接板（6）铰接连接。

4.根据权利要求3所述的一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，其特征在于：所述节点下弦杆（2）左右两侧开设有用于放入拉索连接板（5）的避位口，所述拉索连接板（5）封堵在避位口中并与避位口边沿固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，其特征在于：所述拉索连接板（5）与节点下弦杆（2）对接连接的位置设置有用于对过渡处进行补强的过渡加劲板（71），所述过渡加劲板（71）垂直于节点下弦杆（2）顶撑在节点下弦杆（2）内、且边沿与节点下弦杆（2）内壁及拉索连接板（5）固定连接；所述吊柱连接板（6）与节点下弦杆（2）内壁之间还设置有多个用于强化连接加劲板（72）与节点下弦杆（2）连接强度的连接加劲板（72），所述连接加劲板（72）分别与吊柱连接板（6）、节点下弦杆（2）内壁、及拉索连接板（5）固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，其特征在于：所述节点下弦杆（2）为由下弦顶板（21）、下弦底板（22）、以及两块下弦侧板（23）围合而成的方钢管，所述吊柱连接板（6）向上穿透下弦底板（22）后与下弦顶板（21）焊接连接；所述下弦顶板（21）及下弦底板（22）在贴靠拉索连接板（5）的位置拓宽形成膨大段；所述下弦侧板（23）在靠近拉索连接板（5）的位置向外弯折后与拉索连接板（5）对接连接、且边沿内侧与拉索连接板（5）的边沿内侧对齐；所述拉索连接板（5）的板面与所夹持的下弦顶板（21）及下弦底板（22）满焊连接、且拉索连接板（5）的边沿与下弦侧板（23）满焊连接。

7.根据权利要求4所述的一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，其特征在于：所述吊柱（4）为圆钢管，每根所述吊柱（4）端部设置有两块相平行的吊柱插板（41），两块吊柱插板（41）上端夹设在与吊柱（4）对应的吊柱连接板（6）两侧、并与吊柱连接板（6）通过垂直穿透吊柱连接板（6）及两块吊柱插板（41）设置的销轴铰接连接；两块吊柱插板（41）下端穿透管壁插设在吊柱（4）端部并与吊柱（4）满焊连接。

8.根据权利要求1所述的一种荷载传递清晰的悬挑桁架连接节点，其特征在于：所述拉索连接板（5）设置在节点下弦杆（2）与腹杆（3）连接位置；所述拉索（1）为预应力拉索，并通过垂直于拉索连接板（5）的销轴和拉索连接板（5）铰接连接。

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