铝合金焊接空心球节点的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金焊接空心球节点，包括空心球和与其焊接的壁厚加强管，所述空心球是由两半球对焊而成的，所述壁厚加强管沿所述空心球的径向设置，所述壁厚加强管与圆形铝合金杆件采用螺纹连接，所述壁厚加强管的壁厚大于所述圆形铝合金杆件的壁厚。本发明能够降低焊接热影响区对节点承载力的影响，实现圆形铝合金杆件与空心球之间的有效连接，使焊接空心球节点的承载力高于铝合金杆件的承载力，从而实现结构设计中“强节点、弱杆件”的要求，解决由于焊接热影响区材料性能降低，导致铝合金焊接空心球节点结构承载力大幅度下降的难题。并且本发明构造简单，传力明确，连接方便，适应性强，有利于推动铝合金空间网格结构的应用。
【专利说明】
铝合金焊接空心球节点
技术领域
[0001]本发明涉及一种铝合金焊接空心球节点，主要应用在建筑领域中铝合金空间网格结构及铝合金桁架结构。
【背景技术】
[0002]铝储量丰富，通过添加其他合金元素和热处理强化可大幅度改善其机械性能，在上世纪30年代，铝合金便已应用在建筑结构中。与钢材相比，铝合金具有自重轻、耐腐蚀等优良特性，在大跨度空间结构中有独特的优势。目前国内外已有一定数量的铝合金空间网格结构的代表性工程。由于铝合金在焊接过程中材料的组织和性能会发生很大的变化，使得铝合金焊接后热影响区材料强度明显降低，因此目前铝合金结构杆件的连接多为螺栓连接。
[0003]钢结构焊接空心球节点适用于连接圆管杆件，适用于单层及双层网格结构。空心球与圆管构件的连接构造简单，传力明确。对于圆管，只要切割面垂直于杆件轴线，杆件就能在空心球体上自然对中而不产生偏心。由于球体无方向性，可与任意方向杆件相连，当节点汇交杆件较多时其优点更为突出。钢结构焊接空心球节点适应性强，可用于各种形式的双层网格，同时在构造上比较接近于刚接计算模型，因而也可在单层网格中应用。但要在铝合金空间网格中使用空心球节点，需要解决由于焊接热影响区材料性能降低，导致结构承载力大幅度下降的难题。
【发明内容】
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种铝合金焊接空心球节点，该节点能够降低焊接热影响区对节点承载力的影响，实现圆形铝合金杆件与空心球之间的有效连接，使焊接空心球节点的承载力高于圆形招合金杆件的承载力。
[0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种铝合金焊接空心球节点，包括空心球和与其焊接的壁厚加强管，所述空心球是由两半球对焊而成的，所述壁厚加强管沿所述空心球的径向设置，所述壁厚加强管与圆形铝合金杆件采用螺纹连接，所述壁厚加强管的壁厚大于所述圆形铝合金杆件的壁厚。
[0006]所述壁厚加强管的壁厚与所述圆形铝合金杆件的壁厚之比为2.5?3.0。
[0007]所述空心球的壁厚与所述圆形铝合金杆件的壁厚之比为3.0?6.0。
[0008]所述壁厚加强管露出在所述圆形招合金杆件之外的长度为30?50mm。
[0009]在两个所述半球的焊接处设有弧形肋板。
[0010]在所述壁厚加强管内靠近所述空心球的端部设有焊接衬管。
[0011]所述壁厚加强管通过内螺纹与所述圆形铝合金杆件连接。
[0012]所述壁厚加强管通过外螺纹与所述圆形铝合金杆件连接。
[0013]本发明具有的优点和积极效果是:通过与空心球焊接、与圆形铝合金杆件螺纹连接的壁厚加强管将空心球和圆形铝合金杆件连接在一起，降低了焊接热影响区对节点承载力的影响，实现了圆形铝合金杆件与空心球之间的有效连接，使焊接空心球节点的承载力高于铝合金杆件的承载力，从而实现了结构设计中“强节点、弱杆件”的要求，解决了由于焊接热影响区材料性能降低，导致招合金焊接空心球节点结构承载力大幅度下降的难题。并且本发明构造简单，传力明确，连接方便，适应性强，有利于推动铝合金空间网格结构的应用。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例1在分离状态的三维示意图；
[0015]图2为本发明实施例1在连接状态的三维示意图；
[0016]图3为本发明实施例1在分离状态的剖面图；
[0017]图4为本发明实施例1在连接状态的剖面图；
[0018]图5为本发明实施例2在分离状态的三维示意图；
[0019]图6为本发明实施例2在连接状态的三维示意图；
[0020]图7为本发明实施例2在分离状态的剖面图；
[0021 ]图8为本发明实施例2在连接状态的剖面图。
[0022]图中:1、空心球，2、焊接衬管，3、壁厚加强管，4、圆形铝合金杆件。
【具体实施方式】
[0023]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0024]本发明为丰富铝合金空间网格结构的节点形式并改善其结构力学性能，提出了一种铝合金焊接空心球节点，请参阅图1?图8，包括空心球I和与其焊接的壁厚加强管3，所述空心球I是由两半球对焊而成的，所述壁厚加强管3沿所述空心球I的径向设置，所述壁厚加强管3与圆形铝合金杆件4采用螺纹连接，所述壁厚加强管3的壁厚大于所述圆形铝合金杆件4的壁厚。所述壁厚加强管3的螺纹连接长度应满足同圆形铝合金杆件4等强的要求，所述壁厚加强管3露出在所述圆形铝合金杆件4之外的长度宜取30?50mm。上述铝合金焊接空心球节点适用于连接圆形铝合金杆件，可用于铝合金单层及双层网格结构。
[0025]上述铝合金焊接空心球节点的实施例1，请参阅图1?图4，上述壁厚加强管3通过内螺纹与所述圆形铝合金杆件4连接。实施例2，请参阅图5?图8，上述壁厚加强管3通过外螺纹与所述圆形铝合金杆件4连接。
[0026]在本发明中，所述壁厚加强管3的壁厚与所述圆形铝合金杆件4的壁厚之比宜取2.5?3.0。所述空心球I的壁厚应根据其承载力计算值增加2.5?3.0倍，以抵消铝合金焊接后的强度损失，所述空心球I的壁厚与所述圆形铝合金杆件4的壁厚之比宜取3.0?6.0。从而降低焊接热影响区对节点承载力的影响，实现圆形铝合金杆件4与空心球I之间的有效连接，使焊接空心球节点的承载力高于铝合金杆件4的承载力，从而实现结构设计中“强节点、弱杆件”的要求。当空心球I球径较大时，为提高球体承载力，可在两个所述半球的焊接处设置弧形肋板，形成加肋空心球。加肋空心球的肋板应设置在空间网格结构最大杆件与主要受力杆件组成的轴线平面内。空心球的两半球在焊接处应预留坡口，焊缝要焊透，保证其承载力。壁厚加强管3与空心球I焊接时，应在壁厚加强管3与空心球I之间留2?6_的空隙，并在壁厚加强管3与空心球I上开坡口，剖口角度以60°为宜，焊缝要焊透，保证同圆形铝合金杆件4等强。为保证焊缝质量，方便焊接，在所述壁厚加强管3内靠近所述空心球I的端部设有焊接衬管2。焊接衬管2为圆形铝合金管件，其壁厚不宜太薄，应大于3mm，长度宜取30?50mm。为方便安装，外径应比圆形招合金杆件的内径小0.1mm。当焊接工艺可以保证焊接质量时，也可不加焊接衬管2。
[0027]上述铝合金焊接空心球节点各部件宜选择相同的铝合金材料。施工时首先完成空心球I两半球的焊接及壁厚加强管3与圆形铝合金杆件4的螺纹连接。
[0028]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种铝合金焊接空心球节点，其特征在于，包括空心球和与其焊接的壁厚加强管，所述空心球是由两半球对焊而成的，所述壁厚加强管沿所述空心球的径向设置，所述壁厚加强管与圆形铝合金杆件采用螺纹连接，所述壁厚加强管的壁厚大于所述圆形铝合金杆件的壁厚。2.根据权利要求1所述的铝合金焊接空心球节点，其特征在于，所述壁厚加强管的壁厚与所述圆形铝合金杆件的壁厚之比为2.5?3.0。3.根据权利要求1或2所述的铝合金焊接空心球节点，其特征在于，所述空心球的壁厚与所述圆形铝合金杆件的壁厚之比为3.0?6.0。4.根据权利要求1所述的铝合金焊接空心球节点，其特征在于，所述壁厚加强管露出在所述圆形招合金杆件之外的长度为30?50mm。5.根据权利要求1所述的铝合金焊接空心球节点，其特征在于，在两个所述半球的焊接处设有弧形肋板。6.根据权利要求1所述的铝合金焊接空心球节点，其特征在于，在所述壁厚加强管内靠近所述空心球的端部设有焊接衬管。7.根据权利要求1所述的铝合金焊接空心球节点，其特征在于，所述壁厚加强管通过内螺纹与所述圆形铝合金杆件连接。8.根据权利要求1所述的铝合金焊接空心球节点，其特征在于，所述壁厚加强管通过外螺纹与所述圆形铝合金杆件连接。
【文档编号】E04B1/58GK105986620SQ201610519803
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】刘红波, 杨德鹏, 陈志华
【申请人】天津大学