专利名称：构建弦支穹顶结构的嵌轴承滚动摩擦节点的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大跨度预应力空间网壳结构，尤其是涉及一种构建弦支穹 顶结构的嵌轴承滚动摩擦节点。
背景技术：
弦支穹顶结构的预应力施工方法有(l)张拉环向索法；(2)张拉经向索(杆) 法；(3)顶升立杆法。由于经向索(杆)和立杆数量多且几何位置相对独立， 故后两种方法施工非常繁琐。而环向索是全部或部分连续贯通，所以方法1最 简捷高效，是目前多数弦支穹顶结构工程预应力施工的首选方法。然而，这种 施工张拉方法也存在十分突出的缺点，张拉过程中环向索与立杆连接节点之间 会产生相对滑动。当主动张拉力到达环向索的预应力施工控制值时，该道索预 应力施工完成，此时经向索(杆)的拉力和立杆的压力也同步被动产生。然而， 按照环向索与立杆连接节点构造的常规做法，无论在施工阶段还是使用阶段， 连续环向索与各节点之间始终保持着滑动摩擦关系，随着环向索预应力的不断 增大，夹角在60° 178°之间的相邻索段所产生的合力将增大，从而使环向索与 节点之间的摩擦力也随之增大，造成的直接后果是环向索经过每个节点均会产 生较大的预应力损失。同时，环向索表面因此而损伤。尽管有些工程在环向索 与节点侧壁之间用垫聚四氟乙烯薄板等材料的方法试图减小二者之间的滑动摩 擦力，但工程实践表明这种方法收效不大。这是因为环向索与立杆连接节点之 间的几何关系以及相互间的滑动摩擦性质，决定了环向索与立杆连接节点之间 的摩擦力必然与环向索的预应力成正比且量值较大，引起的预应力损失必然造 成每个节点相邻环向索段的拉力不均等，并最终导致预应力施工完成后弦支穹 顶结构的环向索、经向索(杆)、立杆、网壳杆件的实际内力大小及其分布与设 计不符，这将对整个弦支穹顶结构的力学性能产生不利影响。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种构建弦支穹顶结构的嵌轴承滚动摩擦节点， 通过改变弦支穹顶结构立杆下端节点的构造，使环向索与立杆下端节点侧壁之 间的滑动摩擦关系变成滚动摩擦关系，减小预应力损失，从而使结构的环向索、 各经向索(杆)、各立杆等的内力大小及其分布与设计相符合。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
本实用新型所述的节点为嵌轴承滚动摩擦节点，包括立杆，1 2根经向杆， T形圆台；在T形圆台下面的凸台上装有轴承，轴承外环装有凹形圆环，L形安
全防护钢板，T形圆台上平面分别焊接与经向杆转动连接的1 2个耳板和与一 个立杆转动连接的耳板，环向索穿入L形安全防护钢板与凹形圆环内，环向索 与凹形圆环形成滑动配合。
本实用新型与背景技术相比具有的有益效果是
1、 施工精度高。环向索与立杆连接节点之间摩擦力的减小使预应力损失减 小，从而保证了环向索、经向索(杆)、立杆等的预应力施工精度。
2、 施工工效高。采用环向索张拉的方法施工速度快、工效高，少量几次超
张拉就可以基本消除环向索与节点之间的摩擦力，方法简单、成效明显。
3、 施工成本低。采用的预应力施工方法所用的设备简单而施工精度却很高，
可避免反复调整索力的时间、人力物力等资源，施工成本大幅度降低。
4、 结构使用安全。由于环向索与节点之间只存在很小的滚动摩擦，结构变 形、受力的自我调节功能增强，使结构环向索各索段的拉力在任何荷载工况下 能始终保持相等或接近相等，结构效率的提高增强了结构的安全性。
图l是肋环型弦支穹顶结构构成的三维透视图，圆虚线圈出的交叉点即为一 圈环向索与其中一根立杆连接的一个节点。
图2是葵花型弦支穹顶结构构成的三维透视图，圆虚线圈出的交叉点即为一 圈环向索与其中一根立杆连接的一个节点。
图3是滚动摩擦节点构造图，图3a葵花型的平面图，图3b为中空凹形圆环与 轴承的连接构造平面图，图3c为节点正立面图，图3d为节点正剖面图，图3e为节 点侧立面图，图3f为节点侧剖面图。
图4是滚动摩擦节点制作流程示意图。
图5是滚动摩擦节点的结构施工流程示意图。
图中1、环向索，2、经向杆，3、立杆，4、 T形圆台，5、轴承，6、中 空凹形圆环，7、底部螺孔，8、侧面螺孔，9、耳板，10、耳板，11、 L形安全 防护钢板。
具体实施方式
本实用新型的滚动摩擦节点，在环向索与立杆的连接节点制作时，采取安装 轴承的构造措施，使环向索与立杆连接节点之间的滑动摩擦关系转变成为滚动 摩擦关系，从而最大程度地减小环向索与节点之间的摩擦力，使结构在施工期
间和使用期间环向索各索段的拉力相等或接近相等。具体体现为
(1) 结构施工阶段。这种新型节点将使环向索在结构施工期间的预应力损 失明显减小，使结构在施工完成后各环向索段、各经向索(杆)、各立杆的实际 内力与设计内力值相等或最大程度地接近相等，从而达到结构预应力施工高精 度控制的目的。
(2) 结构使用阶段。这种新型节点将使环向索各索段的内力分配更加均匀， 即使结构处在受半跨荷载、动荷载等不利工况下，结构能够瞬时作出变形反应 以保持环向索各索段的拉力均匀，通畅的力流将使环向索能始终保持均匀的受 拉状态，并使经向索(杆)也能始终保持受拉状态，避免拉索(杆)退出工作 的情况发生。从而提高了结构的工作效率和结构的安全性。
本实用新型适用于图1所示的肋环型、图2所示的葵花型等弦支穹顶结构，
弦支穹顶结构由单层网壳和通过节点组成的索杆结构连接组合而成。以图2所
示的葵花型弦支穹顶结构为例，所述的全部构件均为钢材。
实施例
如图3图5所示，所述的节点为滚动摩擦节点，包括立杆3， 2根经向杆2， T形圆台4;在T形圆台4下面的凸台上装有轴承5，轴承5外环装有凹形圆环 6， L形安全防护钢板ll， T形圆台4上平面分别焊接与经向杆2转动连接的2 个耳板9和与一个立杆3转动连接的耳板10，环向索1穿入L形安全防护钢板 11与凹形圆环6内，环向索1与凹形圆环6形成滑动配合。
滚动摩擦节点的制作过程如图4a、 4b、 4c、 4d、 4e所示。用铸造或切削工 艺加工成一个T形圆台4;在T形圆台4突出部分钻底部螺孔7;在T形圆台4 侧面钻侧面螺孔8;焊接连接立杆的耳板10;焊接连接经向杆的耳板9;采用温
差装配法把轴承5加热后套入T形圆台4的底部；采用温差装配法把中空凹形 圆环6加热后套入轴承5。
滚动摩擦节点安装与施工方法如图5a、 5b、 5c所示。在网壳结构安装完毕 后，立杆3上端与网壳结构上的节点耳板转动连接，下端与耳板9转动连接， 经向杆2与耳板10转动连接；环向索1放入中空凹形圆环6，螺丝旋入底部螺 孔7和侧面螺孔8把L形安全防护钢板11与T形圆台4连接固定，依此类推， 完成其它节点与环向索的安装。当一圈环向索与所有相关节点都安装完成后， 按照5 10个索段长度为一个线单元，把一圈连续环向索分成若干个线单元并 设置同等数量的张拉点；首先把这几个张拉点同时分级超张拉到105% 120% 预应力施工控制值，再放松回到100%预应力施工控制值，如此循环2 3次后
即可把环向索与立杆连接的滚动摩擦节点之间微小的滚动摩擦力再进一步减 小，从而使一圈环向索各索段的内力基本保持相等，同理，依次张拉完成其他 各圈环向索后，整个弦支穹顶结构预应力施工即告完成。
制造T形圆台4时，其下部凸台圆柱直径比轴承5内环的内径略大。采用温 差装配法，目卩利用金属热胀冷縮特性，装配前把轴承5进行加热处理使之膨 胀，装配时将轴承5套入T形圆台4下部凸台圆柱，当恢复到相同温度后二者 紧密握裹结合而成一个整体。制造中空凹形圆环6时，其内径比轴承5外环的 外径略小。装配前把中空凹形圆环6进行加热处理使之膨胀，装配时将中空凹 形圆环6套入轴承5外环，当恢复到相同温度后二者紧密握裹结合而成一个整 体。由于为热膨胀系数相同的同质金属材料，所以无论外界温度如何变化，在 相同温度条件下，中空凹形圆环6与轴承5外环、轴承5内环与T形圆台4下 部凸台圆柱的握裹力保持恒定不变。中空凹形圆环6与环向索1之间是滑动摩 擦关系，施工张拉环向索1时通过中空凹形圆环6带动了轴承5旋转滚动，从 而把环向索1与滚动摩擦节点之间由原来的滑动摩擦关系转变成了滚动摩擦关 系，进而大幅度减小环向索1经过节点而产生的预应力损失。
图1所示肋环型弦支穹顶结构的滚动摩擦节点装配步骤和预应力施工方法 的步骤与葵花型弦支穹顶结构相同。
权利要求1、一种构建弦支穹顶结构的嵌轴承滚动摩擦节点，其特征在于所述的节点为滚动摩擦节点，包括立杆(3)，1～2根经向杆(2)，T形圆台(4)；在T形圆台(4)下面的凸台上装有轴承(5)，轴承(5)外环装有凹形圆环(6)，L形安全防护钢板(11)，T形圆台(4)上平面分别焊接与经向杆(2)转动连接的1～2个耳板(9)和与一个立杆(3)转动连接的耳板(10)，环向索(1)穿入L形安全防护钢板(11)与凹形圆环(6)内，环向索(1)与凹形圆环(6)形成滑动配合。
专利摘要本实用新型公开了一种构建弦支穹顶结构的嵌轴承滚动摩擦节点。包括立杆，1～2根经向杆，T形圆台；在T形圆台下面的凸台上装有轴承，轴承外环装有凹形圆环，L形安全防护钢板，T形圆台上平面分别焊接与经向杆转动连接的1～2个耳板和与一个立杆转动连接的耳板，环向索穿入L形安全防护钢板与凹形圆环内，环向索与凹形圆环形成滑动配合。本实用新型施工精度高，施工工效高，施工成本低，结构使用安全。
文档编号E04B1/32GK201187107SQ20082008316
公开日2009年1月28日 申请日期2008年2月3日 优先权日2008年2月3日
发明者新 卓, 吴建挺, 张国发, 楼道安, 蒋金生, 马政纲, 宇 齐 申请人:浙江大学;浙江展诚建设集团股份有限公司;中天建设集团有限公司