空间管桁架中主桁架与次桁架的连接节点结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种空间管桁架中主桁架与次桁架的连接节点结构，本节点结构的套接管一端设有相贯口或坡口，套接管另一端沿圆周方向设有槽口，套接管槽口端套入次桁架上下弦杆并且通过槽口焊接连接，套接管的相贯口抵靠主桁架上下弦杆的弧形面并焊接连接，或套接管的坡口端抵靠主桁架上弦杆焊接球并焊接连接。本连接节点结构克服了传统主次桁架安装方式缺陷，结构简单，制作方便，有效提高了安装施工效率、质量以及成本。
【专利说明】
空间管巧架中主巧架与次巧架的连接节点结构
技术领域
[0001] 本实用新型设及建筑构件，尤其设及一种空间管巧架中主巧架与次巧架的连接节 点结构。
【背景技术】
[0002] 巧架是由杆件通过焊接、馴接或螺栓连接而成的支撑横梁结构，其广泛应用于大 跨度的厂房、展览馆、体育馆及桥梁等各类建筑中。如图1所示，空间管巧架在安装过程中， 首先安装两侧的主巧架1就位，同时主巧架1所在空间的相对坐标、几何尺寸、间距都必需校 正到规范允许范围内，然后在两侧的主巧架1之间焊接连系的次巧架2,安装时次巧架2的上 弦杆21两端通过相贯口焊接于主巧架1的对应上弦杆11或位于上弦杆11上的焊接球13,次 巧架2的下弦杆22两端通过相贯口焊接于主巧架1的对应下弦杆12。但在主巧架与次巧架的 安装过程中，将会面临因空间管巧架管管相贯的特性限制，而导致连系次巧架无法直接安 装就位。其主要原因有次巧架弦杆相贯口与主巧架弦杆重叠冲突、弦杆相贯口角度错位、次 巧架弦杆空间位置错位、规范允许范围内的主次巧架拼装及安装误差等。如次巧架弦杆相 贯口与主巧架弦杆重叠冲突，导致次巧架弦杆无法落位;次巧架弦杆相贯口角度与主巧架 弦杆弧形面错位，相贯口与弧形面不贴合而无法施焊;主次巧架拼安装误差导致次巧架弦 杆短了或长了连接不上。
[0003] 针对上述主巧架与次巧架的安装问题，目前通常的施工方法是在次巧架的上下弦 杆一端按规范截断不小于500mm的管头W方便次巧架安装，等次巧架就位后在高空进行整 口对接，运样极大增加了现场施工的工作量及难度，降低了施工效率。该施工方法必须保证 次巧架在地面拼接时的变形量要非常小，而且还要保证次巧架弦杆相贯口能够与主巧架弦 杆的弧形面对应，由于次巧架本身管子就比较细易焊接变形，如此给地面拼装带来了很大 的控制难度。并且在安装过程中次巧架就位非常困难，安装就位后次巧架弦杆管头的安装 和高空调整量又非常大，如次巧架弦杆管头安装错口及偏屯、、次巧架弦杆管头距主巧架弦 杆长了或短了导致焊缝宽度不一致等，由于安装工艺需要所截断的管头回装时焊缝必须为 全烙透焊缝，由此高空焊接工作量增加一倍，而且焊接完后管子易发生变形，且对接口较 多，焊接质量难保证，同时焊接完成后弦杆可能不在一条直线上，次巧架质量及外观难W保 证，安装进度缓慢，安全风险增加。最重要的是施工周期长，增加了人员、吊车、安全措施等 施工成本。
【发明内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种空间管巧架中主巧架与次巧架的连 接节点结构，本结构克服了空间管巧架中传统主巧架与次巧架安装方式的缺陷，本节点结 构简单，制作方便，有效提高了安装施工效率、质量W及成本。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型空间管巧架中主巧架与次巧架的连接节点结构 包括主巧架上弦杆或上弦杆焊接球、主巧架下弦杆、次巧架上弦杆、次巧架下弦杆，还包括 套接管，所述套接管一端设有与主巧架上弦杆和下弦杆弧形面匹配的相贯口或坡口，所述 套接管另一端沿圆周方向等距设有四根槽口，所述设有四根槽口的套接管另一端套入所述 次巧架上弦杆和下弦杆并且通过四根槽口和套接管端面与次巧架上弦杆和下弦杆焊接连 接，所述套接管一端的相贯口抵靠主巧架上弦杆和下弦杆的弧形面并且通过焊接连接，或 所述套接管一端的坡口抵靠所述主巧架上弦杆焊接球并且通过焊接连接。
[0006] 进一步，所述套接管长度为500~800mm，所述槽口的长度为150mm、宽度为10mm，所 述坡口角度为25°所述套接管壁厚大于所述主巧架上弦杆、下弦杆W及次巧架上弦杆、下弦 杆壁厚2mm。
[0007] 进一步，所述次巧架上弦杆、下弦杆至少伸入所述套接管内200mm。
[000引由于本实用新型空间管巧架中主巧架与次巧架的连接节点结构采用了上述技术 方案，即本节点结构的套接管一端设有与主巧架上下弦杆弧形面匹配的相贯口或坡口，套 接管另一端沿圆周方向等距设有四根槽口，套接管槽口端套入次巧架上下弦杆并且通过槽 口与次巧架上下弦杆焊接连接，套接管的相贯口抵靠主巧架上下弦杆的弧形面并且通过焊 接连接，或套接管的坡口端抵靠主巧架上弦杆焊接球并且通过焊接连接。本结构克服了空 间管巧架中传统主巧架与次巧架安装方式的缺陷，结构简单，制作方便，有效提高了安装施 工效率、质量W及成本。
【附图说明】
[0009] 下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
[0010] 图1为空间管巧架中主巧架与次巧架的连接示意图；
[0011] 图2为本发明空间管巧架中主巧架与次巧架的连接节点结构示意图；
[0012] 图3为本实用新型套接管、次巧架上下弦杆与主巧架上下弦杆的连接节点结构示 意图；
[0013] 图4为本实用新型套接管、次巧架上弦杆与主巧架上弦杆焊接球的连接节点结构 示意图。
【具体实施方式】
[0014] 实施例如图2、图3和图4所示，本实用新型空间管巧架中主巧架与次巧架的连接节 点结构包括主巧架上弦杆11或上弦杆焊接球13、主巧架下弦杆12、次巧架上弦杆21、次巧架 下弦杆22,还包括套接管3,所述套接管3-端设有与主巧架上弦杆11和下弦杆12弧形面匹 配的相贯口 32或坡口 33,所述套接管3另一端沿圆周方向等距设有四根槽口 31，所述设有四 根槽口 31的套接管3另一端套入所述次巧架上弦杆21和下弦杆22并且通过四根槽口 31和套 接管3端面与次巧架上弦杆21和下弦杆22焊接连接，所述套接管3-端的相贯口 32抵靠主巧 架上弦杆11和下弦杆12的弧形面并且通过焊接连接，或所述套接管3-端的坡口 33抵靠所 述主巧架上弦杆焊接球13并且通过焊接连接。
[0015] 优选的，所述套接管3长度为500~800mm，所述槽口 31的长度为150mm、宽度为 10mm，所述坡口 33角度为25°所述套接管3壁厚大于所述主巧架上弦杆11、下弦杆12W及次 巧架上弦杆21、下弦杆22壁厚2mm。
[0016] 优选的，所述次巧架上弦杆21、下弦杆22至少伸入所述套接管3内200mm。
[0017] 上述节点结构可采用如下步骤进行连接：
[0018] 步骤一、在地面预先拼接好次巧架，并调整其焊接变形，在次巧架的上弦杆和下弦 杆两端分别预先套入套接管，在安装套接管之前将槽口及套接管内的杂物清理干净；
[0019] 步骤二、采用吊车将次巧架吊装于两个主巧架之间并且调整就位；
[0020] 步骤S、外移次巧架上弦杆上的套接管，使套接管的相贯口抵靠主巧架上弦杆的 弧形面并且旋转套接管使相贯口与弧形面贴合或套接管的坡口抵靠主巧架上弦杆焊接球， 焊接套接管槽口和端面与次巧架上弦杆，焊接套接管相贯口与主巧架上弦杆弧形面或套接 管坡口与主巧架上弦杆焊接球；
[0021] 步骤四、外移次巧架下弦杆上的套接管，使套接管的相贯口抵靠主巧架下弦杆的 弧形面并且旋转套接管使相贯口与弧形面贴合，焊接套接管槽口和端面与次巧架下弦杆， 焊接套接管相贯口与主巧架下弦杆弧形面；
[0022] 步骤五、移出吊车，对各套接管的焊点满焊焊接。
[0023] 在步骤=和步骤四中套接管的槽口至少焊接两道，次巧架上弦杆和下弦杆上的套 接管外移后，其重合段至少为50mm。
[0024] 本连接节点结构采用套接管替换传统次巧架上下弦杆一端按规范截断不小于 500mm管头，克服了传统施工方法的缺点，从根本上解决了钢结构空间管巧架连系巧架、连 系梁等的高空安装问题。
[0025] 与空间管巧架现有连接节点结构的安装技术相比，有W下几个方面特点：
[0026] 1、施工进度方面:管巧架的吊装阶段，次巧架的安装往往制约着主巧架及整体结 构的安装进度。使用套接管后，高空安装只需要将套接管抽到指定的位置，焊接相贯口及槽 口即可定位完成，临时固定后就可W移走吊车。
[0027] 2、施工质量方面：W往的次巧架安装时，对接口数量较多，相贯口需要高空调整， 弦杆与截断的钢管对接时，留的缝隙大小不一，焊口过大造成的高空焊接量增加，焊接质量 难保证;本实用新型只需要在套接管的两端及槽口焊接，大部分都是角焊缝，焊接难度低， 焊缝强度大，而且弦杆不易变形，巧架质量及外观容易保证。
[0028] 3、施工成本方面:在提高吊装效率的同时，降低了大型机械的台班费，节省了人 工费和氧气、乙烘等辅材费，保证了焊缝质量，降低了焊缝返修率，降低了施工成本。
[0029] 针对本连接节点结构，其受力分析计算如下：
[0030] 1、次巧架的上下弦杆尺寸为O 159X6,采用O 180X8的套接管，在传统安装方法 中，次巧架上下弦杆与截断管头对接焊缝的强度设计值为成SlOMPa，其受力大小为：
[0031]
[003^ 其中: 为焊缝的有效长度，
t为次巧架的上下弦杆壁厚；
[0033] 采用本连接节点结构及方法后，其角焊缝的强度设计值为乂W = 200il￡Pc，焊缝高 度为8mm，套接管端面直角焊缝受力大小为：
[0034]
[0035] 其中：起为焊缝的高度，并取0.7倍，.巧为套接管端面直角焊缝的强度设计值增大 系数，并取1.22，
[0036] 套接管槽口侧面角焊缝受力大小为：
[0037]
[0038] 其中：焊缝的有效长度取套接管槽口长度减去2倍焊缝高度，并且套接管有四个 槽口，
[0039] 则套接管焊接的总受力大小3
[0040] 可见，套接管焊接的总受力大于次巧架上下弦杆与截断管头对接焊缝的受力，保 证了次巧架的受力能力。
[0041 ] 2、次巧架的上下弦杆尺寸为O 180 X 6，采用O 203 X 8的套接管，在传统安装方法 中，次巧架上下弦杆与截断管头对接焊缝的强度设计值为乂" = ，其受力大小为：
[0042]
[0043] 其中:4为焊缝的有效长度，f为次巧架的上下弦杆壁厚；
[0044] 采用本连接节点结构及方法后，其角焊缝的强度设计值为// ，焊缝高 度为8mm，套接管端面直角焊缝受力大小为：
[0045]
[0046] 其中：?为焊缝的高度，并取0.7倍，.爲为套接管端面直角焊缝的强度设计值增大 系数，并取1.22，
[0047] 套接管槽口侧面角焊缝受力大小为：
[004引
[0049] 其中：焊缝的有效长度取套接管槽口长度减去2倍焊缝高度，并且套接管有四个 槽口，
[0050] 则套接管焊接的总受力大小天
[0051] 可见，套接管焊接的总受力大于次巧架上下弦杆与截断管头对接焊缝的受力，保 证了次巧架的受力能力。
[0052] 3、次巧架的上下弦杆尺寸为O 219 X 8，采用O 245 X 10的套接管，在传统安装方法 中，次巧架上下弦杆与截断管头对接焊缝的强度设计值为乂" = ，其受力大小为：
[0化3]
[0化4]其中为焊缝的有效长度，为次巧架的上下弦杆壁厚；
[0化5] 采用本连接节点结构及方法后，其角焊缝的强度设计值关
，焊缝高 度为10mm，套接管端面直角焊缝受力大小为：
[0化6]
[0057]其中：?为焊缝的高度，并取0.7倍，.得为套接管端面直角焊缝的强度设计值增大 系数，并取1.22，
[0058] 套接管槽口侧面角焊缝受力大小为：
[0059] .' …".
[0060] 其中：焊缝的有效长度取套接管槽口长度减去2倍焊缝高度，并且套接管有四个 槽口，
[0061] 则套接管焊接的总受力大小天
[0062] 可见，套接管焊接的总受力大于次巧架上下弦杆与截断管头对接焊缝的受力，保 证了次巧架的受力能力。
[0063] 4、次巧架的上下弦杆尺寸为O 245 X 10，采用O 273 X 12的套接管，在传统安装方 法中，次巧架上下弦杆与截断管头对接焊缝的强度设计值为乂" = ，其受力大小
为：
[0064]
[00化]其中：为焊缝的有效长度，为次巧架的上下弦杆壁厚；
[0066] 采用本连接节点结构及方法后，其角焊缝的强度设计值为乂" =200^?，焊缝高 度为12mm.査巧管端而官值捏缝巧九十/1、责.
[0067]
[0068] 其中：起为焊缝的高度，并取0.7倍，4为套接管端面直角焊缝的强度设计值增大 系数，并取1.22，
[0069] 套接管槽口侧面角焊缝受力大小为：
[0070]
[0071] 其中：焊缝的有效长度卸取套接管槽口长度减去2倍焊缝高度，并且套接管有四个 槽口，
[0072] 则套接管焊接的总受力大小夫
[0073] 可见，套接管焊接的总受力大于次巧架上下弦杆与截断管头对接焊缝的受力，保 证了次巧架的受力能力。
[0074] 经上述套接管焊接后的受力分析计算，证明完全可W采用套接管代替传统的次巧 架安装方式，保证整个巧架结构的受力性能。
[0075] 本连接节点结构应用于某空冷机组工程煤场封闭钢结构安装工程，其占地面积约 4.6万平米，建筑高度54米，该工程主体结构采用预应力张弦拱巧架结构形式，纵向长度 242m，横向跨度192m，由17梳主巧架和112梳次巧架及两侧山墙巧架、马道、气窗等若干次构 件组成，总的用钢量约4000吨。连系次巧架数量较多，圆管种类较多，次巧架较长，上弦杆长 度为11米，下弦杆长度为15米，现场施工难度大。
[0076] 现场采用本结构施工，使得连系次巧架、连系梁、天窗之间连接杆的安装更为便捷 迅速，有效保证了施工质量及安装速度，尤其在外观和结构安全上面更加突出。次巧架的安 装速度提高了约2.5倍，节约了大型机械台班及人工施工成本，缩短了施工工期约35天，取
【主权项】
1. 一种空间管桁架中主桁架与次桁架的连接节点结构，包括主桁架上弦杆或上弦杆焊 接球、主桁架下弦杆、次桁架上弦杆、次桁架下弦杆，其特征在于:还包括套接管，所述套接 管一端设有与主桁架上弦杆和下弦杆弧形面匹配的相贯口或坡口，所述套接管另一端沿圆 周方向等距设有四根槽口，所述设有四根槽口的套接管另一端套入所述次桁架上弦杆和下 弦杆并且通过四根槽口和套接管端面与次桁架上弦杆和下弦杆焊接连接，所述套接管一端 的相贯口抵靠主桁架上弦杆和下弦杆的弧形面并且通过焊接连接，或所述套接管一端的坡 口抵靠所述主桁架上弦杆焊接球并且通过焊接连接。2. 根据权利要求1所述的空间管桁架中主桁架与次桁架的连接节点结构，其特征在于： 所述套接管长度为500~800mm，所述槽口的长度为150mm、宽度为10mm，所述坡口角度为25° 所述套接管壁厚大于所述主桁架上弦杆、下弦杆以及次桁架上弦杆、下弦杆壁厚2mm。3. 根据权利要求2所述的空间管桁架中主桁架与次桁架的连接节点结构，其特征在于： 所述次桁架上弦杆、下弦杆至少伸入所述套接管内200mm。
【文档编号】E04B1/19GK205530678SQ201620083674
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】廖小翔, 林昌, 阳刚, 翟喻, 徐高成, 张东方
【申请人】上海宝冶工程技术有限公司