一種鋼網架螺栓連接空心球節點的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種鋼網架螺栓連接空心球節點，屬于土木工程的空間結構技術領域。
【背景技術】
[0002]鋼網架結構具有適應跨度大、結構自重輕、充分利用高強材料、節約材料、裝配化程度高、施工速度快和施工環保等優點，十分廣泛地應用于大跨空間結構中。現有的網架節點種類較多，而裸露的網架結構多選用外觀視覺較好的螺栓球節點與焊接空心球節點，這兩種節點是目前國內空間結構應用最為廣泛的結點。但是螺栓球節點加工構件較為復雜，造價較為昂貴，并極易出現螺栓假擰超擰現象。而焊接空心球節點現場焊接難度較大，有些需要高空焊接，危險系數較大，施工難度大，工期較長。并且在網架設計中，由于可選節點種類極少，對于網架節點的剛度設計比較浪費，螺栓球節點彎曲剛度和抗扭能力比較弱。因此，如何將兩種節點的優勢結合起來，又能有效減少施工難度，有利于實際應用是亟待解決的問題。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了解決【背景技術】中現有的兩種網架節點的一些不足，提出了一種新型鋼網架螺栓連接空心球節點結構。本發明既具有傳統節點的優點，同時克服了螺栓球節點和焊接空心球節點構件加工和節點施工的不足。
[0004]本發明采用的技術方案為:一種鋼網架螺栓連接空心球節點，包括空心鋼球、墊塊、螺栓、桿端連接件和圓管桿件；
[0005]所述空心鋼球由兩成品半球焊接而成，所述墊塊根據球面尺寸和桿件安裝位置，在一側銑出與空心鋼球表面吻合的球面，并將該側與空心鋼球焊接牢固緊密，墊塊另一側與桿端連接件的端面通過螺栓連接，所述桿端連接件的另一端面與圓管桿件的端面通過焊接連接緊密；
[0006]所述墊塊的的端面、桿端連接件的兩個端面和圓管桿件的端面尺寸相同，并且它們的中軸線在一條直線上。
[0007]作為優選，所述螺栓采用10.9s級高強螺栓，尺寸型號由需要確定。
[0008]作為優選，所述桿端連接件中的主體部分為兩兩成120度的合適高度的鋼板組成的連接腹板，鋼板間通過焊接可靠連接。
[0009]本發明將傳統螺栓實心球節點替換為空心球節點，并且空心球可以利用現有成品焊接球節點所用鋼球。空心鋼球由兩成品半球焊接而成。墊塊根據球面尺寸和桿件安裝位置，在一側銑出與球體表面吻合的球面，并將該側與球體焊接牢固緊密。墊塊另一側與桿端連接件的端面通過螺栓連接，所述桿端連接件的另一端面與圓管桿件的端面通過焊接連接緊密。其中，圓管桿件與連接件在工廠化預制過程中完成焊接，制成桿件-連接件組合體，桿端連接件的下端板根據需要設有螺栓孔；墊塊亦根據尺寸在工廠中加工完成并與球體預先焊接牢固，制成球體-墊塊組合件。安裝時桿件-連接件組合體通過桿端連接件下端板的螺孔，由螺栓與球體-墊塊組合件緊固在一起。球體上-墊塊組合件上端面、連接短柱的下端板、圓管桿件共用一條中心線。
[0010]本發明的有益效果:(1)全部構件可以在工廠中預制，現場施工工藝簡單，方便，現場無焊接，復合綠色施工的理念。
[0011](2)螺栓擰緊過程易于觀察，監測，有效避免了螺栓節點中因為套筒存在導致的施工中的假擰、超擰。在節點量較大的中、大跨度空間網架領域更能顯現其優勢。
[0012](3)本節點由于采用120度分布的高強螺栓，各向抗彎抗扭強度相比于螺栓球節點大大提高。并且由于采用空心球節點，無需對球體進行單獨加工，實用簡單，在采用尺寸較大的節點是用鋼量較小，合理控制了成本，具有較大的推廣潛力。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明三維示意圖；
[0014]圖2為本發明剖面示意圖；
[0015]圖3為本發明中墊塊平面一側三維構造示意圖；
[0016]圖4為本發明中墊塊曲面一側三維構造示意圖；
[0017]圖5為本發明中桿端連接件三維構造示意圖；
[0018]圖6為本發明中腹部鋼板成120度夾角布置的桿端連接件剖面圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的說明。
[0020]如圖1-6所示，一種鋼網架螺栓連接空心球節點，包括空心鋼球5、螺栓3、桿端連接件2、墊塊4和圓管桿件1 ;所述空心鋼球5由兩成品半球焊接而成。墊塊4根據空心鋼球球面尺寸和桿件安裝位置，在一側銑出與空心鋼球5表面吻合的球面，并將該側與空心鋼球5焊接牢固緊密。墊塊4另一側與桿端連接件2的端面通過螺栓3連接，所述桿端連接件2的另一端面與圓管桿件1的端面通過焊接連接緊密；所述墊塊4的的端面、桿端連接件2的兩個端面和圓管桿件1的端面尺寸相同，并且它們的中軸線在一條直線上。
[0021]實施本發明設計和施工的基本步驟:
[0022]1)桿端連接件的設計
[0023](1)首先確定圓管桿件的截面尺寸，以確定桿端連接件上下端部板的尺寸；
[0024](2)基于桿端連接件下部端板尺寸，以中心線為軸，當尺寸較小時，采用兩兩之間夾角為120度的鋼板的布置，并結合所需強度確定鋼板厚度；
[0025](3)在下部端板空隙處，對稱合理的布置螺栓孔；
[0026]2)墊塊的設計
[0027](1)首先確定圓管桿件的截面尺寸，墊塊端面尺寸與其相同
[0028](2)在墊塊與空心球體接觸的一側斷面銑出與球體曲面完全吻合的曲面
[0029](3)在墊塊上與桿端連接件端板處螺栓孔位置對應的地方設置螺栓孔，并配螺紋
[0030]3)鋼網架復式節點的安裝施工
[0031]使用空心球節點成品，在工廠預制墊塊，并在該墊塊端面上設置合理位置并與桿端連接件下端板上螺栓孔一一對應的螺栓孔，可將桿端連接件一端和墊塊通過螺栓，于端面處緊固在一起，墊塊與球體焊接緊密，制成墊塊-球體組合體。桿端連接件另一端與圓管桿件，通過焊接連接緊密。其中，圓管桿件與桿端連接件在工廠化預制過程中完成焊接，制成一桿件-連接柱組合體，連接件的下端板根據需要，設有三個螺孔，它們兩兩之間大致呈正三角形布置。現場施工時只需將桿件-連接柱組合體通過桿端連接件下端板的螺孔，用螺栓與墊塊-球體組合件緊固在一起。其中圓管桿件，桿端連接件、墊塊和球體中心線需要保持重合。
[0032]以上結合附圖對本發明的實施方式做出詳細說明，但本發明不局限于所描述的實施方式。對本領域的普通技術人員而言，在本發明的原理和技術思想的范圍內，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種鋼網架螺栓連接空心球節點，其特征在于:包括空心鋼球、墊塊、螺栓、桿端連接件和圓管桿件； 所述空心鋼球由兩成品半球焊接而成，所述墊塊在一側銑出與空心鋼球表面吻合的球面，并將該側與空心鋼球焊接牢固緊密，墊塊另一側與桿端連接件的端面通過螺栓連接，所述桿端連接件的另一端面與圓管桿件的端面通過焊接連接緊密； 所述墊塊的的端面、桿端連接件的兩個端面和圓管桿件的端面尺寸相同，并且它們的中軸線在一條直線上。2.根據權利要求1所述的一種鋼網架螺栓連接空心球節點，其特征在于:所述螺栓采用10.9s級高強螺栓。3.根據權利要求1所述的一種鋼網架螺栓連接空心球節點，其特征在于:所述桿端連接件中的主體部分為兩兩成120度的鋼板組成的連接腹板，鋼板間通過焊接連接。
【專利摘要】本發明公開了一種鋼網架螺栓連接空心球節點，包括空心球，墊塊，螺栓，桿端連接件和圓管桿件，該空心球由兩成品空心半球焊接而成，墊塊根據桿件位置焊接在球體上，并在與桿端連接件端板螺栓位置對應處開設螺栓孔，將桿端連接件一端和塊體通過螺栓，于端面處緊固在一起，桿端連接件另一端與桿件圓管通過焊接連接緊密連接。該節點的所有制作均可在工廠中進行，避免了現場焊接，施工簡便。同時降低了用鋼量，可以避免常在螺栓球節點中出現的假擰、超擰現象。在結構剛度和抗扭功能上為設計工作提供了一種全新選擇，既降低了成本，又提高了設計、施工的質量和工作效率，在中、大跨度的鋼結構網架施工領域更能顯現其優勢。
【IPC分類】E04B1/58
【公開號】CN105386524
【申請號】CN201510875373
【發明人】劉家彬, 郭正興, 尹晨光, 管東芝, 尹航
【申請人】東南大學
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月3日