一种钢网架螺栓连接空心球节点的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型公开了一种钢网架螺栓连接空心球节点，属于土木工程的空间结构技术领域。
【背景技术】
[0002]钢网架结构具有适应跨度大、结构自重轻、充分利用高强材料、节约材料、装配化程度高、施工速度快和施工环保等优点，十分广泛地应用于大跨空间结构中。现有的网架节点种类较多，而裸露的网架结构多选用外观视觉较好的螺栓球节点与焊接空心球节点，这两种节点是目前国内空间结构应用最为广泛的结点。但是螺栓球节点加工构件较为复杂，造价较为昂贵，并极易出现螺栓假拧超拧现象。而焊接空心球节点现场焊接难度较大，有些需要高空焊接，危险系数较大，施工难度大，工期较长。并且在网架设计中，由于可选节点种类极少，对于网架节点的刚度设计比较浪费，螺栓球节点弯曲刚度和抗扭能力比较弱。因此，如何将两种节点的优势结合起来，又能有效减少施工难度，有利于实际应用是亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了解决【背景技术】中现有的两种网架节点的一些不足，提出了一种新型钢网架螺栓连接空心球节点结构。本实用新型既具有传统节点的优点，同时克服了螺栓球节点和焊接空心球节点构件加工和节点施工的不足。
[0004]本实用新型采用的技术方案为:一种钢网架螺栓连接空心球节点，包括空心钢球、垫块、螺栓、杆端连接件和圆管杆件；
[0005]所述空心钢球由两成品半球焊接而成，所述垫块根据球面尺寸和杆件安装位置，在一侧铣出与空心钢球表面吻合的球面，并将该侧与空心钢球焊接牢固紧密，垫块另一侧与杆端连接件的端面通过螺栓连接，所述杆端连接件的另一端面与圆管杆件的端面通过焊接连接紧密；
[0006]所述垫块的的端面、杆端连接件的两个端面和圆管杆件的端面尺寸相同，并且它们的中轴线在一条直线上。
[0007]作为优选，所述螺栓采用10.9s级高强螺栓，尺寸型号由需要确定。
[0008]作为优选，所述杆端连接件中的主体部分为两两成120度的合适高度的钢板组成的连接腹板，钢板间通过焊接可靠连接。
[0009]本实用新型将传统螺栓实心球节点替换为空心球节点，并且空心球可以利用现有成品焊接球节点所用钢球。空心钢球由两成品半球焊接而成。垫块根据球面尺寸和杆件安装位置，在一侧铣出与球体表面吻合的球面，并将该侧与球体焊接牢固紧密。垫块另一侧与杆端连接件的端面通过螺栓连接，所述杆端连接件的另一端面与圆管杆件的端面通过焊接连接紧密。其中，圆管杆件与连接件在工厂化预制过程中完成焊接，制成杆件-连接件组合体，杆端连接件的下端板根据需要设有螺栓孔;垫块亦根据尺寸在工厂中加工完成并与球体预先焊接牢固，制成球体-垫块组合件。安装时杆件-连接件组合体通过杆端连接件下端板的螺孔，由螺栓与球体-垫块组合件紧固在一起。球体上-垫块组合件上端面、连接短柱的下端板、圆管杆件共用一条中心线。
[0010]本实用新型的有益效果:(I)全部构件可以在工厂中预制，现场施工工艺简单，方便，现场无焊接，复合绿色施工的理念。
[0011](2)螺栓拧紧过程易于观察，监测，有效避免了螺栓节点中因为套筒存在导致的施工中的假拧、超拧。在节点量较大的中、大跨度空间网架领域更能显现其优势。
[0012](3)本节点由于采用120度分布的高强螺栓，各向抗弯抗扭强度相比于螺栓球节点大大提高。并且由于采用空心球节点，无需对球体进行单独加工，实用简单，在采用尺寸较大的节点是用钢量较小，合理控制了成本，具有较大的推广潜力。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型三维示意图；
[0014]图2为本实用新型剖面示意图；
[0015]图3为本实用新型中垫块平面一侧三维构造示意图；
[0016]图4为本实用新型中垫块曲面一侧三维构造示意图；
[0017]图5为本实用新型中杆端连接件三维构造示意图；
[0018]图6为本实用新型中腹部钢板成120度夹角布置的杆端连接件剖面图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的说明。
[0020]如图1-6所示，一种钢网架螺栓连接空心球节点，包括空心钢球5、螺栓3、杆端连接件2、垫块4和圆管杆件I;所述空心钢球5由两成品半球焊接而成。垫块4根据空心钢球球面尺寸和杆件安装位置，在一侧铣出与空心钢球5表面吻合的球面，并将该侧与空心钢球5焊接牢固紧密。垫块4另一侧与杆端连接件2的端面通过螺栓3连接，所述杆端连接件2的另一端面与圆管杆件I的端面通过焊接连接紧密;所述垫块4的的端面、杆端连接件2的两个端面和圆管杆件I的端面尺寸相同，并且它们的中轴线在一条直线上。
[0021 ]实施本实用新型设计和施工的基本步骤:
[0022]I)杆端连接件的设计
[0023](I)首先确定圆管杆件的截面尺寸，以确定杆端连接件上下端部板的尺寸；
[0024](2)基于杆端连接件下部端板尺寸，以中心线为轴，当尺寸较小时，采用两两之间夹角为120度的钢板的布置，并结合所需强度确定钢板厚度；
[0025](3)在下部端板空隙处，对称合理的布置螺栓孔；
[0026]2)垫块的设计
[0027](I)首先确定圆管杆件的截面尺寸，垫块端面尺寸与其相同
[0028](2)在垫块与空心球体接触的一侧断面铣出与球体曲面完全吻合的曲面
[0029](3)在垫块上与杆端连接件端板处螺栓孔位置对应的地方设置螺栓孔，并配螺纹
[0030]3)钢网架复式节点的安装施工
[0031]使用空心球节点成品，在工厂预制垫块，并在该垫块端面上设置合理位置并与杆端连接件下端板上螺栓孔一一对应的螺栓孔，可将杆端连接件一端和垫块通过螺栓，于端面处紧固在一起，垫块与球体焊接紧密，制成垫块-球体组合体。杆端连接件另一端与圆管杆件，通过焊接连接紧密。其中，圆管杆件与杆端连接件在工厂化预制过程中完成焊接，制成一杆件-连接柱组合体，连接件的下端板根据需要，设有三个螺孔，它们两两之间大致呈正三角形布置。现场施工时只需将杆件-连接柱组合体通过杆端连接件下端板的螺孔，用螺栓与垫块-球体组合件紧固在一起。其中圆管杆件，杆端连接件、垫块和球体中心线需要保持重合。
[0032]以上结合附图对本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本实用新型的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种钢网架螺栓连接空心球节点，其特征在于:包括空心钢球、垫块、螺栓、杆端连接件和圆管杆件； 所述空心钢球由两成品半球焊接而成，所述垫块在一侧铣出与空心钢球表面吻合的球面，并将该侧与空心钢球焊接牢固紧密，垫块另一侧与杆端连接件的端面通过螺栓连接，所述杆端连接件的另一端面与圆管杆件的端面通过焊接连接紧密； 所述垫块的端面、杆端连接件的两个端面和圆管杆件的端面尺寸相同，并且它们的中轴线在一条直线上。2.根据权利要求1所述的一种钢网架螺栓连接空心球节点，其特征在于:所述螺栓采用10.9s级高强螺栓。3.根据权利要求1所述的一种钢网架螺栓连接空心球节点，其特征在于:所述杆端连接件中的主体部分为两两成120度的钢板组成的连接腹板，钢板间通过焊接连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种钢网架螺栓连接空心球节点，包括空心球，垫块，螺栓，杆端连接件和圆管杆件，该空心球由两成品空心半球焊接而成，垫块根据杆件位置焊接在球体上，并在与杆端连接件端板螺栓位置对应处开设螺栓孔，将杆端连接件一端和块体通过螺栓，于端面处紧固在一起，杆端连接件另一端与杆件圆管通过焊接连接紧密连接。该节点的所有制作均可在工厂中进行，避免了现场焊接，施工简便。同时降低了用钢量，可以避免常在螺栓球节点中出现的假拧、超拧现象。在结构刚度和抗扭功能上为设计工作提供了一种全新选择，既降低了成本，又提高了设计、施工的质量和工作效率，在中、大跨度的钢结构网架施工领域更能显现其优势。
【IPC分类】E04B1/58
【公开号】CN205224290
【申请号】CN201520989659
【发明人】刘家彬, 郭正兴, 尹晨光, 管东芝, 尹航
【申请人】东南大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月3日