螺栓装配双层铝合金网壳结构的制作方法
【专利摘要】本发明属于建筑结构【技术领域】，涉及一种螺栓装配双层铝合金网壳结构，包括多个H型铝合金杆件，位于上层的H型铝合金杆件通过上层的螺栓装配节点与竖铝合金圆腹杆的上端相连，位于下层的H型铝合金杆件通过下层的螺栓装配节点与竖铝合金圆腹杆的下端相连，所述的螺栓装配节点包括上盖板、下盖板、中心肋管和肋板，肋板与中心肋管连接在一起，中心肋管通过螺栓与上盖板、下盖板连接在一起；H型铝合金杆件的上翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的上盖板连接在一起，下翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的下盖板连接在一起，H型铝合金杆件的腹板通过螺栓与螺栓装配节点的肋板连接在一起，形成螺栓装配双层铝合金网壳结构。本发明能够提高结构体系的整体稳定性，提高材料利用率。
【专利说明】螺栓装配双层铝合金网壳结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝合金网壳结构，更具体地说，涉及一种螺栓装配双层铝合金网壳结构。
【背景技术】
[0002]铝合金网壳结构凭借其优良的防腐蚀能力，在如游泳馆、化工行业和煤炭行业的厂房和仓库、以及海洋气候条件下的结构等领域得到了广泛的应用。目前常用的铝合金网壳结构形式主要是H型单层铝合金网壳结构和佛伦蒂尔小双层铝合金网壳结构。随着在工程中的应用，这两种铝合金网壳结构体系暴露出一些自身的不足，主要表现在以下几个方面:
[0003]1、H型单层铝合金网壳结构中节点只是连接了 H型铝合金杆件的上下翼缘，并没有连接腹板，导致节点的抗剪刚度较弱，降低了结构的稳定承载力。
[0004]2、H型单层铝合金网壳结构属于单层网壳结构，其承载力主要受稳定控制，因此铝合金材料强度难于充分发挥，降低了材料利用率。
[0005]3、佛伦蒂尔小双层铝合金网壳结构的节点为毂式节点，抗弯刚度较弱，导致此结构体系的整体稳定性较差。
[0006]4、佛伦蒂尔小双层铝合金网壳结构虽然包括上下两层杆件，但是由于毂式节点本身的局限性，导致上下两层杆件之间的距离较小，目前已建和在建的佛伦蒂尔小双层铝合金网壳结构的上下两层杆件的高度一般在0.5米左右，导致此结构体系的整体稳定性较差，因此铝合金材料强度难于充分发挥，降低了材料利用率。
【发明内容】
[0007]为克服上述现有铝合金网壳结构技术方面的不足，本发明提供一种螺栓装配双层铝合金网壳结构。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]一种螺栓装配双层铝合金网壳结构，包括位于上层的多个H型铝合金杆件、位于下层的多个H型铝合金杆件、位于上层的H型铝合金杆件通过上层的螺栓装配节点与竖铝合金圆腹杆的上端相连，位于下层的H型铝合金杆件通过下层的螺栓装配节点与竖铝合金圆腹杆的下端相连，所述的螺栓装配节点包括上盖板、下盖板、中心肋管和肋板，肋板通过焊缝与中心肋管连接在一起，中心肋管通过螺栓与上盖板、下盖板连接在一起型铝合金杆件的上翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的上盖板连接在一起，H型铝合金杆件的下翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的下盖板连接在一起，H型铝合金杆件的腹板通过螺栓与螺栓装配节点的肋板连接在一起，形成螺栓装配双层铝合金网壳结构。
[0010]作为优选实施方式，所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，所述的螺栓装配节的上盖板和下盖板分别为完整的上盖板和下盖板，螺栓装配节点可以是等高H型铝合金杆件螺栓装配节点，也可以是非等高H型铝合金杆件螺栓装配节点。[0011]对于非等高H型铝合金杆件螺栓装配节点，有两种连接方式:一种是在完整的上盖板的下部还固定有分块上盖板，H型铝合金杆件的上翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的完整的上盖板或者分块上盖板连接在一起；另一种是:在完整的下盖板的上部还固定有分块下盖板，H型铝合金杆件的下翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的完整的下盖板或者分块下盖板连接在一起。
[0012]所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，螺栓装配节点的中心肋管中应当浇筑满混凝土 ；所述的竖铝合金圆腹杆可以包括圆形铝合金管、上端板、下端板，上端板和下端板中包括预留螺栓孔，通过螺栓将竖腹杆与螺栓装配节点连接在一起。所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构还可以包括周边支承螺栓装配节点，所述的周边支承螺栓装配节点包括上盖板和下盖板，上盖板和下盖板通过焊缝与预埋板连接在一起，预埋板采用不锈钢板。上层的H型铝合金杆件和下层的H型铝合金杆件的布置形式均可采用肋环型网格、施威德勒型网格、三向网格、凯威特型网格、联方型网格、短程线型网格。
[0013]本发明的有益效果是将新型的螺栓装配节点成功应用于双层铝合金网壳结构，丰富双层铝合金网壳结构的节点形式，提高结构体系的整体稳定性，使铝合金材料强度得以充分发挥，提高材料利用率，满足建筑对更大跨度的要求；并且通过将完整的螺栓装配节点的盖板分块，克服了汇交于节点的H型铝合金杆件必须采用相同截面高度的限制，节约铝材，从而降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构体系二维示意图；
[0015]图2为等高H型铝合金杆件结构轴测图；
[0016]图3为非等高H型铝合金杆件结构轴测图；
[0017]图4为等高H型铝合金杆件结构前视图；
[0018]图5为非等高H型铝合金杆件结构前视图；
[0019]图6为等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点轴测图；
[0020]图7为等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点分解图；
[0021]图8为非等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点轴测图；
[0022]图9为非等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点分解图；
[0023]图10为周边支承下层螺栓装配节点轴测图；
[0024]图11为竖铝合金圆腹杆轴测图。
[0025]图中，1:上层H型铝合金杆件，2:下层H型铝合金杆件，3:上层螺栓装配节点，4:下层螺栓装配节点，5:竖铝合金圆腹杆，6a:上层螺栓装配节点上盖板，6b:上层螺栓装配节点下盖板，6c:上层螺栓装配节点分块下盖板，7a:下层螺栓装配节点上盖板，7b:下层螺栓装配节点下盖板，7c:下层螺栓装配节点分块上盖板，8:螺栓，9:中心肋管，10:肋板，11:连接板，12:竖铝合金圆腹杆上端板，13:竖铝合金圆腹杆下端板，14:预埋板，15:混凝土，16:螺栓孔，17:中心肋管上端板，18:中心肋管下端板
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明进行说明。[0027]如图1、图2和图3所示，本实施例螺栓装配双层铝合金网壳结构，包括上层H型铝合金杆件1、下层H型铝合金杆件2、上层螺栓装配节点3、下层螺栓装配节点4、竖铝合金圆腹杆5和螺栓8。在本发明里，上层螺栓装配节点3和下层螺栓装配节点4结构基本相同，不同之处主要是:前者位于竖铝合金圆腹杆5的上部，后者位于竖铝合金圆腹杆5的下部。
[0028]螺栓装配双层铝合金网壳结构的上层H型铝合金杆件I和下层H型铝合金杆件2的布置形式采用三向网格。
[0029]螺栓装配节点分为中间结构螺栓装配节点和周边支承螺栓装配节点，其中中间结构螺栓装配节点又分为等高H型铝合金杆件螺栓装配节点和非等高H型铝合金杆件螺栓装配节点，如图4、图5所示，中间结构螺栓装配节点包括上盖板、下盖板、中心肋管和肋板。
[0030]以下层螺栓装配节点为例，等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点包括上盖板7a、下盖板7b、中心肋管9和肋板10，中心肋管9包括圆形铝合金管、上端板17、下端板18，上端板17和下端板18中包括预留螺栓孔16，通过螺栓8将中心肋管9与下层螺栓装配节点的上盖板7a、下盖板7b连接在一起，肋板10通过焊缝与中心肋管9连接在一起，如图6、图7所示。非等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点包括上盖板7a、下盖板7b、分块上盖板7c、中心肋管9和肋板10，中心肋管9包括圆形铝合金管、上端板17、下端板18，上端板17和下端板18中包括预留螺栓孔16，通过螺栓8将中心肋管9与下层螺栓装配节点的上盖板7a、下盖板7b连接在一起，肋板10通过焊缝与中心肋管9连接在一起，分块上盖板7c也通过焊缝与中心肋管9连接在一起，如图8、图9所示。周边支承下层螺栓装配节点包括上盖板7a和下盖板7b，上盖板7a和下盖板7b通过焊缝与预埋板14连接在一起，预埋板14采用不锈钢板，如图10所示。
[0031]下层螺栓装配节点的中心肋管9中浇筑满混凝土，如图7、图9所示。
[0032]下层螺栓装配节点的上盖板7a、下盖板7b的预留螺栓孔分为内侧螺栓孔和外侧螺栓孔，下层螺栓装配节点的下盖板7b的外侧螺栓孔与下层H型铝合金杆件2的下翼缘连接，内侧螺栓孔与中心肋管9的下端板18连接；下层螺栓装配节点的上盖板7a的外侧螺栓孔与下层H型铝合金杆件2的上翼缘连接，内侧螺栓孔与中心肋管9的上端板17、竖铝合金圆腹杆5的下端板13连接。非等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点的分块上盖板7c只包括外侧螺栓孔，与下层H型铝合金杆件2的上翼缘连接。
[0033]下层H型铝合金杆件2的上翼缘通过螺栓8与下层螺栓装配节点的上盖板7a或分块上盖板7c连接在一起，下层H型铝合金杆件2的下翼缘通过螺栓8与下层螺栓装配节点的下盖板7b连接在一起，下层H型铝合金杆件2的腹板通过螺栓8与下层螺栓装配节点的肋板10连接在一起，如图6?图10所示。
[0034]上层螺栓装配节点的构造及上层H型铝合金杆件与上层螺栓装配节点的连接方式与下层螺栓装配节点的情况完全对称。
[0035]螺栓装配双层铝合金网壳结构的竖铝合金圆腹杆5包括圆形铝合金管、上端板12、下端板13，上端板12和下端板13中包括预留螺栓孔16，如图11所示，通过螺栓8将竖铝合金圆腹杆5与螺栓装配节点连接在一起，形成螺栓装配双层铝合金网壳结构。
[0036]进行螺栓装配双层铝合金网壳结构的制作安装时，首先根据螺栓装配双层铝合金网壳结构的设计图纸，在工厂将H型铝合金杆件、竖铝合金圆腹杆、螺栓装配节点及其相应配件进行精确加工，包括这些组件及配件的螺栓孔预留，中心肋管内浇筑满混凝土，肋板与中心肋管的焊接，分块上盖板、分块下盖板与中心肋管的焊接，所有焊接工作均在工厂进行，随后将这些组件及配件运送至施工现场。
[0037]现场安装时，可根据现场安装设备和空间条件，或采用散装法，或采用分块安装法、或采用整体装配顶升法进行螺栓装配和安装固定。下面以高空散装法为例进行说明。按照由周圈向中央、先下层后上层的施工顺序，首先在地面上进行周边支承下层螺栓装配节点的预拼装，根据测量放样的支座中线点安装周边支承螺栓装配节点并点焊固定后，进行首圈杆件安装。然后进行中间结构螺栓装配节点与杆件的安装，对于等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点，首先在地面上通过螺栓8将中心肋管9与下盖板7b连接在一起，然后吊至高空通过螺栓8依次将H型铝合金杆件2的下翼缘与下盖板7b连接在一起、将H型铝合金杆件2的腹板与肋板10连接在一起，待6根H型铝合金杆件2均与下盖板7b和肋板10连接完成后，再通过螺栓8将上盖板7a分别与中心肋管9和H型铝合金杆件2的上翼缘连接在一起；对于非等高H型铝合金杆件下层螺栓装配节点，首先在地面上通过螺栓将中心肋管9与下盖板7b连接在一起，然后吊至高空通过螺栓8依次将H型铝合金杆件2的下翼缘与下盖板7b连接在一起、将H型铝合金杆件2的腹板与肋板10连接在一起、将H型铝合金杆件2的上翼缘与分块上盖板7c连接在一起，最后通过螺栓8将上盖板7a分别与中心肋管9和与中心肋管9等高的H型铝合金杆件2的上翼缘连接在一起。中间结构下层螺栓装配节点与杆件安装完成后，进行上层铝合金网壳的螺栓装配和杆件安装固定，方法同下层铝合金网壳。最后通过螺栓8将竖铝合金圆腹杆5与下层螺栓装配节点的上盖板7a和上层螺栓装配节点的下盖板6b连接在一起，如此，按照由周圈向中央、先下层后上层逐级施工直至双层铝合金网壳结构安装完成。
【权利要求】
1.一种螺栓装配双层铝合金网壳结构，包括位于上层的多个H型铝合金杆件、位于下层的多个H型铝合金杆件、位于上层的H型铝合金杆件通过上层的螺栓装配节点与竖铝合金圆腹杆的上端相连，位于下层的H型铝合金杆件通过下层的螺栓装配节点与竖铝合金圆腹杆的下端相连，所述的螺栓装配节点包括上盖板、下盖板、中心肋管和肋板，肋板通过焊缝与中心肋管连接在一起，中心肋管通过螺栓与上盖板、下盖板连接在一起型铝合金杆件的上翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的上盖板连接在一起，H型铝合金杆件的下翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的下盖板连接在一起，H型铝合金杆件的腹板通过螺栓与螺栓装配节点的肋板连接在一起，形成螺栓装配双层铝合金网壳结构。
2.根据权利要求1所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，其特征在于，所述的螺栓装配节的上盖板和下盖板分别为完整的上盖板和下盖板。
3.根据权利要求2所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，其特征在于，所述的螺栓装配节点为等高H型铝合金杆件螺栓装配节点。
4.根据权利要求2所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，其特征在于，所述的螺栓装配节点为非等高H型铝合金杆件螺栓装配节点，在完整的上盖板的下部还固定有分块上盖板，H型铝合金杆件的上翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的完整的上盖板或者分块上盖板连接在一起。
5.根据权利要求2所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，其特征在于，所述的螺栓装配节点为非等高H型铝合金杆件螺栓装配节点，在完整的下盖板的上部还固定有分块下盖板，H型铝合金杆件的下翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的完整的下盖板或者分块下盖板连接在一起。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，其特征在于，螺栓装配节点的中心肋管中烧筑满混凝土。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，其特征在于，所述的竖铝合金圆腹杆包括圆形铝合金管、上端板、下端板，上端板和下端板中包括预留螺栓孔，通过螺栓将竖腹杆与螺栓装配节点连接在一起。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，其特征在于，所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构还包括周边支承螺栓装配节点，所述的周边支承螺栓装配节点包括周边上盖板和周边下盖板，周边上盖板和周边下盖板通过焊缝与预埋板连接在一起，预埋板采用不锈钢板。
9.根据权利要求1至5任意一项所述的螺栓装配双层铝合金网壳结构，其特征在于，上层的H型铝合金杆件和下层的H型铝合金杆件的布置形式均可采用肋环型网格、施威德勒型网格、三向网格、凯威特型网格、联方型网格、短程线型网格。
【文档编号】E04B1/32GK103590488SQ201310534849
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】刘红波, 陈志华, 王小盾, 何永禹, 周婷 申请人:天津大学