装配式建筑大型屋盖抗震节点、屋盖系统及施工方法与流程

该发明涉及装配式建筑技术领域，尤其是一种装配式建筑大型屋盖抗震节点、屋盖系统及其施工方法，例如大型的钢结构构造等。

背景技术：

建筑结构工程常用作各种大型公共建筑的屋盖，例如用在体育场馆、会展馆、机场等。在现有技术中，建筑结构工程为金属板式节点结构。

以下示例为板式节点结构的几种样式：

CN 207597585 U中公布了一种腹板加强的铝合金板式节点结构，包括节点盘组件、杆件组件、加强组件和紧固组件，节点盘组件包括平行间隔开的顶部节点盘和底部节点盘，杆件组件包括围绕着节点结构的中心轴设置的多个杆件，其中，每个杆件的顶部通过顶部紧固组件固定连接于顶部节点盘，每个杆件的底部通过底部紧固组件固定连接于底部节点盘，相邻杆件的中部通过加强紧固组件固定连接于一个角件。本发明通过在杆件之间增阿基角件，使得轴向力的传递得到改善，满足铝合金建筑中更大跨度和更复杂形体的节点结构的强度要求。

CN 207727774 U中公布了一种腹板加强的铝合金板式节点结构，包括节点盘组件、杆件组件、加强件和紧固组件，节点盘组件包括顶部节点盘和底部节点盘，杆件组件包括围绕着节点结构的中心轴设置的多个杆件，加强件为一体成型件，紧固组件包括顶部紧固组件、底部紧固组件和加强紧固组件；每个杆件的上翼缘通过顶部紧固组件固定连接于顶部节点盘，每个杆件的下翼缘通过底部紧固组件固定连接于底部节点盘。本发明的铝合金板式节点结构，通过加强件将杆件连通起来，使得轴力和剪力的传递得到改善，满足更大跨度和更复杂形体的铝合金建筑对节点承载力的要求。

CN 104912203 A中公布了一种用于空间结构的铝合金柱板式节点结构，包括空心六棱柱、第一盖板、第二盖板、六个连接工件、六个连接板和多个紧固件，立板安装在上板和下板之间，第一盖板水平设置在空心六棱柱顶端，第二盖板水平设置在空心六棱柱下端，空心六棱柱沿长度方向的中心线分别与第一盖板的中心线和第二盖板的中心线重合，六个连接板分别通过多个紧固件安装在空心六棱柱的六个侧面上，连接工件分别通过多个紧固件固定安装在第一盖板和第二盖板上。

上述三个发明技术的共同点就是，在连接板之间通过连接件进行强化连接，进而起到强化节点的目的。

上述的技术，实现了节点盘与连接板或者连接杆件之间的高强度刚性连接，但是抗震性能一般。下面分析以上技术中的抗震劣势。

在地震发生时，上述节点位置容易发生脆性断裂，这是因为，根据力学演算，强烈地震作用下，连接板与节点盘之间的螺栓连接处，会优先在螺栓穿孔处发生开裂，以及会螺栓被剪切的问题，且在连接板和连接板之间也是采用连接件和螺栓进行的刚性连接，没有产生足够的应对变形的能力，所以连接件本身易发生脆性断裂，所以抗震性能一般。、

本发明针对上述问题提供一种抗震性能优异的屋盖节点。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种装配式建筑大型屋盖抗震节点、屋盖系统及其施工方法，解决现有节点连接技术中，安装不方便，安装节点不可微调的问题，以及现有的节点结构抗震性能不佳的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

装配式建筑大型屋盖抗震节点，包括梁构件以及连接梁构件的连接盘，所述梁构件一端与钢柱连接，另一端与连接盘活动连接，其特征在于，

所述梁构件的端部设置有钢套筒，所述钢套筒中具有一自上而下贯穿梁构件的销孔通道，且在所述梁构件的翼缘上设置有螺栓孔；

所述连接盘由上、下两个相同结构的连接盘组成，且在所述连接盘上沿着周向设置有至少三组安装孔，每一组安装孔具有如下特征：

一个圆孔，该圆孔偏离连接盘中心，所述圆孔和所述销孔通道通过钢销进行铰接连接；

至少一对弧形的长条孔，该长条孔是弧形的且和梁构件上的螺栓孔一一对应，所述长条孔和螺栓孔通过高强度螺栓进行紧固，紧固后，所述梁构件以偏心的方式自连接盘沿着切线方向设置，强外力因素驱使下，梁构件相对圆孔具有转动的趋势。

每组安装孔中的所述长条孔的弧度方向以圆孔为中心设置。

上、下连接盘的中央部位通过钢管进行连接。

在上下连接盘之间的空间内焊接立板。

装配式建筑大型屋盖系统，包括立柱、梁构件和连接盘，其中，所述梁构件一端与钢柱连接，另一端与连接盘活动连接，所有梁构件相交于连接盘，其特征在于，

所述梁构件的端部设置有钢套筒，所述钢套筒中具有一自上而下贯穿梁构件的销孔通道，且在所述梁构件的翼缘上设置有螺栓孔；

所述连接盘由上、下两个相同结构的连接盘组成，且在所述连接盘上沿着周向设置有至少三组安装孔，每一组安装孔具有如下特征：

一个圆孔，该圆孔偏离连接盘中心，所述圆孔和所述销孔通道通过钢销进行铰接连接；

至少一对弧形的长条孔，该长条孔是弧形的且和梁构件上的螺栓孔一一对应，所述长条孔和螺栓孔通过高强度螺栓进行紧固，紧固后，所述梁构件以偏心的方式自连接盘沿着切线方向设置，强外力因素驱使下，梁构件相对圆孔具有转动的趋势。

每组安装孔中的所述长条孔的弧度方向以圆孔为中心设置。

所述连接盘的正下方设置有中央支撑柱，且所述连接盘搭放在该中央支撑柱顶端。

所述连接盘和中央支撑柱之间设置抗震支座。

装配式建筑大型屋盖系统的施工方法，其特征在于，

第一步，按图纸加工并形成所述的梁构件和连接盘，并整体进行防腐处理；

第二步，现场组装，梁构件和连接盘之间使用钢销进行连接，同时在钢梁翼缘和上下连接盘之间使用高强度螺栓预紧连接

第三步，整体吊装，并对每个钢梁的另一端和已经安装到位的钢柱进行连接，最后对所有的高强强度连接组件进行紧固；

第四步，完成连接后，对安装点进行二次防腐处理。

在步骤一中，所述连接盘和梁构件上的结构特征是通过激光切割工艺加工成型的。

本发明的有益效果是：

1、方便安装，本发明中，连接盘和钢梁之间通过钢销和弧形的长条孔、螺栓进行配合，本身具有一定的可调节性，尤其是在安装过程中，通过预紧、紧固工序可以调节钢梁和连接盘之间的安装应力，所以具有更加广阔的应用空间。

2、使用范围广，连接盘和钢梁之间为半刚性、半柔性的连接，自身可调，并根据需要选配合适的中央支撑柱进行辅助支撑，能够满足大跨度、抗震的钢结构体系的要求。

3、抗震效果突出，连接盘和钢梁之间为半刚性、半柔性的连接，正常情况下，依靠螺栓组件的刚性连接，满足静载负荷的要求，当强震发生后，连接盘和钢梁之间通过相对的移位，来消耗地震带来的不利扭矩、拉伸力，起到大震不倒的目的。同时配合强节点若构件的要求，实现安装节点的安全。

附图说明

图1为实施例一的立体图。

图2为图1的局部省略视图。

图3为图1的俯视状态下的透视图。

图4为连接盘组件的立体图。

图5为图4的俯视图。

图6为图5对应的剖视图。

图7为钢梁端部的结构图。

图8为钢梁端部的结构图。

图9为实施例一的安装图。

图10为实施例二的俯视图。

图11为实施例四的安装图。

图12为实施例四中连接盘的结构图。

图中：

000钢梁，001螺栓孔，002窗口，003钢套筒，004肋板，005塑性薄弱区，

100上连接盘，110圆孔，120长条孔

200下连接盘，

300钢管，310连接盘中心点，320立板，

400安装空间，

500长钢销，

600高强度螺栓。

具体实施方式

以下部分，发明人根据自己的设计经验、理解，对本发明的实现路径、应用场合等进行详细的说明，该说明过程为示例性质的，并尽可能的进行详尽的描述，凡是没有描述详尽之处，请相关实施人员，结合自己的日常常识、基本技术储备、专业手册等进行实现，在此，介绍过程中的不当之处、不便于理解之处请多多担待。

下面通过几个实施例对本发明进行详尽的描述。

实施例一

参考图1至图8，该系列附图，为了某些因素，例如工程视图的清晰表达，对附图中的个别的细节进行了省略，该省略是基于清晰表达的要求，且该省略之处，并不会影响专业技术人员对于本实施例的再现，是应当被允许的。退一步讲，由于技术人员的理解能力的差异性，即使出现不容易被理解之处，也请多多担待。

在图1中，给出的是一个节点的示例，图2中，为了详细的给示例出该节点内部的结合状态，该图中，通过局部剖解、局部省略的方式给出了一种示例，该示例中，缺失部分在现实中是不存在的，仅仅是为了表达内部结构的一种手法，仅仅是示例性质的，请给于正确的理解。

图3中，给出的是一种俯视状态下的，可以理解为透视原理下的结构图，该透视状态，可以参考现有技术中的CT原理(横断面扫描)，即，该节点内部的结构和外部的结构在此图示下是全部显示的，不存在隐藏的不同，这种透视的表达手法，便于技术人员详细的理解节点内部的布局和结构，请给与正确的理解。

本实施例，为便于表述，在图示中，以工字梁代表所有可能的钢梁构件。在工字梁上开窗口002，形成轻量化的钢结构。

上连接盘100和下连接盘200，如图1和图4中所示的，两个连接盘具有相同的结构。两个连接盘为钢制构件，例如，优选的方式之一，采用20毫米的厚钢板，采用激光切割工艺成型。整体上看，该连接盘外轮廓呈现的为近似六边形的花瓣状，事实上，该连接盘的形状可以为规则的六边形，也可以为圆形，也可以为其他形状，本实施例中给出的六瓣花瓣状结构具有更加优异的安装空间和更加优异的力学性能，且具有足够的美学设计理念。

在上、下连接盘的中央部位穿孔并通过一个钢管300进行连接，焊接后形成，并在上下连接盘之间的空间内焊接六个立板320，该立板设置的作用是连接上、下连接板，并形成一个稳固的整体。

通过焊接后形成一个整体，具有安装空间400，该安装空间进一步的被若干立板320分割为若干小空间。

在每个连接盘上设置有留个六组沿着连接盘周向设置的安装孔，其中每一组安装孔具有如下特征：

包括一个圆孔110，该圆孔距离连接盘中心区域具有一定的距离，本实施例中，该圆孔110距离连接盘中心点310大概等于一个钢梁翼缘的宽度，也就是说。在钢结构的搭建过程中，上述的钢梁相对于连接圆盘是以切线的方向设置的，参考图1和图3，这种切线方向设置也可以理解为，多个钢梁以近似相同的角度按照切线方向设置。同时，如上所述，该圆孔110的位置，最佳的区域落在两个立板320之间的区域，形成足够的刚度。

包括四对弧形的长条孔120，该长条孔是弧形的，具体的，每组安装孔中具有四对长条孔，每一对长条孔120中的两个长条孔分别对应的是钢梁000两侧的翼缘上的螺栓孔001，也就是一一对应的关系。同时，每一个长条孔120的弧度，可以理解为以圆孔为圆心形成的弧形长条孔，也就是说每一个长条孔120的弧形走形(布置方向)必然以圆孔为中心。这样的设置，使得钢梁在安装到位后，当强震等外力因素的驱使，使得钢梁相对于圆孔具有一定的转动角度，该转动角度通常不大于±3°，也就是说长条孔的有效作用长度通常不大于±3度。

制作工艺过程如下，首先使用在厚钢板上通过激光切割、激光切割孔的形式，形成带有镂空结构的上连接盘100和下连接盘200，通过立板、钢管等零部件，采用点焊或连续焊接的方式将上下连接盘焊接形成一体。

焊接后的样图参考图4至图6。

参考图7和图8，钢梁000的加工工艺如下，在钢梁的端部激光切割形成类似于于梯形的结构特征，然后，在钢梁000的腹板上切割若干缺口，并在该缺口处焊接若干肋板004，形成局部的强化，同时在钢梁的最远端通过焊接的方式形成一个钢套筒003，并在该区域设置强化受力的肋板004，最佳的方式是，钢套筒同时与腹板、翼缘、肋板进行焊接，具有足够的焊接强度。这样利用钢套筒内原有的销孔通道，形成钢销的安装通道。

该销孔通道与连接盘上的圆孔是一一对应的。

在钢梁000端部的每一个翼缘上，通过激光开孔形成四组螺栓孔001，也就是说螺栓孔与上述长条孔的数量、位置是一一对应的。

常规理解，钢梁000具有两个端部，本实施例中，仅仅对与连接盘连接的一个端部形成一个安装点，至于另一端，技术人员可自行实施。

当然，大多情况下，钢梁有钢柱的连接可以采用常规的连接手段，不在本发明的介绍之内。

上述钢梁000结构中，通常的，在钢梁上靠近两端的部位设置有塑性薄弱区005，该区域是通过局部切割形成的，具有优先塑性形变的特性。该塑性薄弱区的存在，使得钢梁在抗震方面具有更加优异的性能，本处不再详细的介绍，具体的可以参考相关介绍，例如本发明背景技术中的文献资料。

上述节点的施工工艺：

首先，在工程内按照图纸，加工并形成上述的钢梁000和连接盘100/200，该钢梁的两端具有上述的构造，钢立柱的连接为常用技术，并整体进行防腐处理，例如在钢构件的表面喷涂防腐、防火涂料。

现场组装，钢梁和连接盘组件之间使用专用的长钢销500进行连接，同时在钢梁翼缘和上下连接盘之间使用高强度螺栓600预紧连接，然后整体吊装，并对每个钢梁的另一端和已经安装到位的钢柱进行连接，通常钢梁和钢柱的连接采用成熟的全螺栓连接技术。待初步安装到位后，最后对所有的高强强度连接组件进行紧固，完成连接后，对安装点进行二次防腐处理，通常喷涂防腐、防火涂料。

本实施例中，连接盘组件可以和大型建筑的中央支撑柱之间通过抗震支座连接，常用的工程用抗震支座，例如橡胶支座、盆式支座，都可以满足要求。本实施例中，参考图9。

在图9中，两个的立柱代表钢柱，通常钢柱位于大型建筑的周边部位，中间的立柱代表中央支撑柱，在本节点和中央支撑柱之间为活动连接，该活动连接是通过连接盘组件、橡胶支座来和中央支撑柱完成过渡连接的，这种结构可以满足超大型空间、跨度的机场等公共钢结构空间，对于一般的钢结构空间，中央支撑柱也可以不存在，也就是说，在一般的钢结构建筑中，中央支撑柱是不必要存在的。

图9中，所有的钢梁和钢柱之间是刚性的螺栓连接，也就是说，两者之间采用传统的连接方式进行连接。

实施例二

参考图10，本实施例中，创新之处在于钢梁上的塑性薄弱区的设置，在本实施例中，将钢梁分为两组，每组中的塑性薄弱区005的力度不同，且间隔布置，也就是说，有的塑性薄弱区的塑性较好，有的塑性较差，当强震发生时，使得钢梁在塑性薄弱区可以按照设定的顺序变形，提高建筑的抗震性能。

实施例三

作为对实施例一的补充说明，事实上，本发明中，每一组连接盘组件对应的钢梁的数量可以是实施例一中的六组，也可以为其他数字，例如8组、12组等，通常，该数字为大于3的，也就是说用于完成三组以上的钢梁的连接。当然，多个或多组钢梁在连接盘组件的周向是均匀布置的，且顺方向设置。

实施例四

用于使用起脊的、具有一定拱起弧度的建筑物的建造，例如某机场顶部的钢结构设计，本节点同样适用。

为了适应拱起的弧度，通常钢梁处于倾斜状态，例如，具有一定的高度。这种设计要求，需要对连接盘进行局部的改型，具体地，连接盘本身具有定的锥度或者称之为斜度，也就是说，该连接盘本身不是一个平面的结构，而是具有一定的锥度，所以安装空间也是一个具有斜度的空间，参考图11和图12，也就是说，连接盘中心区域为平板，周边为具有一定锥度的锥形盘，这种结构类似于一张打开的雨伞结构，两个连接盘之间形成一个具有倾斜角度的安装空间，用于钢梁的安装。

实施例五

针对实施例一，实施例一中的立板和钢管可以不设置，也就是说，上、下连接盘可以单独的个体的形式出现，同样可以完成六根钢梁上下连接盘的连接，完成上述的连接后，上下连接盘与钢梁连接并形成一体。

实施例六

在某些特殊场合，可以对上下连接盘进行筋、钢肋的设置，提高连接盘的受力性能，形成强节点弱构件的设计体系。

实施例7

上述的上下连接盘可以采用特殊材质的高强度合金钢、合金铝替代。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的可能涉及的优选实施方式进行描述，尽管对本发明的进行了尽可能多的举例，但也不能做到全面覆盖，且该实施例仅仅是为了让社会公众对于本发明的实质进行充分的理解，并非对本发明的范围进行限定，本发明的保护范围还是以最终审核通过、且法律赋予的权利要求为准，特此声明。