专利名称：一种以隔圈为节点的网架结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空间网架结构，尤其涉及一种节点空间网架结构。
背景技术：
新技术理论、新结构材料和新工业技术的发展，对现代建筑产生了深远影响，其中一个非常显著的特征，就是空间网架结构的大量应用。由于空间网架具备结构合理、节省材料、造型优美等特点，几乎满足了现代建筑的各种效果要求，因而被广泛应用于大结构建筑。
现有的节点网架中的球节点网架结构，就具备了以上优点，但是，在其结构体系中还存在不足，其中一个重要方面就是节点构造的问题。如节点网架中的螺栓球节点网架，由于要求节点的定位精度高，所以加工质量的要求也高，因此，制造困难，网架的建造费用也高；另一种焊接球节点网架，则需要在施工时现场焊接，不仅生产难度大，光洁度差，而且防腐性能不好。这些因素的存在，使现有的球节点网架在较大结构的建造应用中，难免由于众多节点的定位误差和加工误差的积累，影响整个网架结构的安全可靠性，也不利于网架的整体保养。同时，现场加工的安装方式，又往往使网架的结构和形态受到限制，从而缩小了建筑设计的变化空间，也会提高网架结构的最终造价。
发明内容
本发明的目的就是克服上述现有技术存在的不足，提供一种以隔圈为节点的网架结构。该网架结构可实现部件规格化，降低制造成本，方便现场安装，减少误差积累，提高建造质量，缩短施工周期。
本发明的网架结构以隔圈做为节点，所述隔圈的内壁或外壁上径向成对设置有单钩式或双钩式弹簧卡钩，还设置有杆索安装孔和拉索安装槽。
所述隔圈的上、下两边分别设置一对能使两根杆件交叉通过的卡口，卡口的形状为半圆形、半椭圆形、双槽形或矩形，上、下卡口的交叉角度为0°～360°，两者的尺寸、形状可以相同，也可以不同。
本发明网架用的节点结构，包括两根杆件和一个隔圈；所述的两根杆件交叉设置在所述隔圈的上、下两边或上、下两边的卡口中，并分别由弹簧卡通过设置在隔圈圈壁上的弹簧卡钩加以固定；所述的杆索安装孔和拉索安装槽中分别通过杆索帽和拉索帽设置杆索和拉索。
在本发明网架用的节点结构中，还可在所述的弹簧卡与杆件之间设置自锁紧保护垫片；所述自锁紧保护垫片的纵向截面形状为中间厚、两边薄的楔形；所述自锁紧保护垫片与杆件接触表面的形状与所述杆件的外表面形状相适应。当节点结构中设置自锁紧保护垫片时，可省却杆索的设置。
为使节点的定位效果更好，还可在所述两杆件的交叉处且位于两杆件之间设置定位垫片，所述定位垫片的中心设置有定位销，所述定位销的上、下两端分别镶嵌在所述两杆件设置在交叉处的定位孔中。
本发明的网架结构，包括节点、杆件和拉索；所述的节点设置为隔圈，所述的杆件贯穿设置在一个或一个以上的隔圈上，所述的拉索，一端通过拉索帽设置在一个隔圈的拉索安装槽中，另一端通过拉索帽设置在相邻或相间的另一个隔圈的拉索安装槽中。
该网架结构中的拉索，还可采用另外的设置方法即将其一端设置在一个隔圈的拉索安装槽中，将其另一端设置在对应的杆件上；某种情况下，还可以将其一端设置在一根杆件上。将其另一端设置在另一根对应的杆件上。
在本发明以隔圈为节点的网架结构中，还可顺杆件设置杆索所述杆索的一端设置在一个隔圈的杆索安装孔中，所述杆索的另一端设置在对应杆件端部杆索架的杆索安装孔中；或者所述杆索的一端设置在一个隔圈的杆索安装孔中，所述杆索的另一端设置在另一个隔圈的杆索安装孔中。
该网架结构中的杆件，可通过直连接件连接同方向设置的另一杆件。
该网架结构中的杆件，还可通过弯连接件连接不同方向设置的另一杆件，所述弯连接件的弯曲角度设置在0°～360°之间。
本发明的有益效果是构造简单且具有组合性和可拆性，方便现场安装；各部件均可标准化，可减少加工误差和安装误差的积累，提高网架的建造质量；免现场加工并实现规模生产，可降低其成本和最终造价。
图1是本发明网架的结构简图；图2是本发明中节点的示意图；图3是本发明中节点结构的示意图；图4是图3(a)所示节点结构在隔圈上安装杆件1(A)的示意图；图5是图3(a)所示节点结构以弹簧卡固定杆件1(A)的示意图之一；图6是图3(a)所示节点结构以弹簧卡固定杆件1(A)的示意图之二；图7是图3(a)所示节点结构在隔圈上安装杆件1(B)并以弹簧卡固定的示意图；图8是图3(a)所示节点结构在杆索安装孔和拉索安装槽中安装杆索帽和拉索帽的示意图；图9是图3(a)所示节点结构分别通过杆索帽和拉索帽安装杆索和拉索的示意图；图10是在杆件1端部设置杆索架12并在杆索架12上通过杆索帽13安装杆索3的示意图；图11是图10的分解图；图12是在杆件1上安装多个杆索3的示意图；图13是以直连接件15连接两杆件的示意图；图14是图13的分解图；图15是设置多个杆索的两杆件直连接示意图；图16是以弯连接件16连接两杆件的示意图；图17是图16的分解图；图18是设置多个杆索的两杆件弯连接示意图；图19是在杆件上设置拉索的示意图；
图20是图19的分解图；图21是本发明网架基本单元结构的一种实施例；图22是本发明网架平面单元结构的一种实施例；图23是本发明网架空间单元结构的一种实施例。
具体实施例方式
下面结合附图和实施方式对本发明作以详细描述。
如图1所示，本发明的网架结构，包括贯穿设置在节点上的杆件1、做为节点的隔圈2和设置在两个隔圈2之间或两根杆件1之间以及隔圈2与杆件1之间的拉索4；在某些杆件1上，还设置有杆索3；在某些节点处还设置有自锁紧保护垫片19。
所述隔圈2的基本结构，是在圈壁(内壁或外壁)上径向成对设置弹簧卡钩6(可双钩设置或单钩设置)，还设置有用于安装杆索3和拉索4的杆索安装孔9和拉索安装槽8。该简单结构的隔圈2，可用于蔬菜大棚等对结构变形要求较低的网架或其它轻型网架。
对于抗变形要求高的网架或其它大型、较大型网架，为了使节点结构更加牢固、可靠，还可以在所述隔圈2的上、下两边分别设置一对能使杆件1交叉通过的卡口5，卡口5的形状可根据所要放置的杆件1的截面形状设置。例如杆件1为圆形截面的钢筋或钢管，卡口5的形状就设置为与之对应的半圆形；杆件1为椭圆形截面的钢筋或钢管，卡口5的形状就设置为与之对应的半椭圆形；杆件1为 形截面的型钢，卡口5的形状就设置为与之对应的矩形或双槽型。
图2示出本发明中一种隔圈2的构造，所述隔圈2的内壁上径向设置两对双钩式弹簧卡钩6，在弹簧卡钩6的双钩之间设置杆索安装孔9，在两杆索安装孔9之间设置拉索安装槽8，并且在圈的上、下两边分别设置一对半圆形的卡口5，上、下卡口5的交叉角度可根据杆件1放置的方向在0度～360度之间确定。
图3是由图2所示的隔圈2与所述的杆件1构成的两种节点结构的示意图在图3(a)所示的节点结构中，所述的杆件1交叉设置在所述隔圈2上、下两边的卡口5中，为了避免杆件1从卡口5中脱出，又分别以弹簧卡11通过径向设置在隔圈2内壁上的两对弹簧卡钩6对其加以固定；在隔圈2圈壁上的杆索安装孔9和拉索安装槽8中，分别通过杆索帽13和拉索帽10安装杆索3和拉索4。
图3(b)与图3(a)所示节点结构的区别，是在弹簧卡11和杆件1之间加设了一个自锁紧保护垫片19。这种节点结构有两个特点一是，所述的自锁紧保护垫片19的纵向截面形状为中间厚、两边薄的楔形，所以，当弹簧卡11通过自锁紧保护垫片19卡紧杆件1时，其楔形的自锁紧作用可防止杆件1在节点处的轴向窜动，这样，可省掉杆索3的设置，并保证节点的坚固效果更好；二是，自锁紧保护垫片19的设置，可以分散弹簧卡11对杆件1的应力集中，以减少杆件1的可能损伤。如果在某种网架结构中，所述的杆件1为薄壁钢管，则这种节点结构将更显其设计效果。所述的自锁紧保护垫片19与杆件1接触表面的形状，可根据杆件1外表面的形状设置。如杆件1是钢管，可将其设置为与之相应的弧面；杆件1是型钢，可将其设置为与之相应的平面……等等。
图4至图9是以图3(a)所示的节点结构为例的节点结构安装过程的简单示意(1)将杆件1(A)安装在隔圈2上边的卡口5中(见图4)；(2)用弹簧卡11加以固定(见图5、图6)；(3)在隔圈2下边的卡口5中安装杆件1(B)并以另一弹簧卡11加以固定(见图7)；(4)在隔圈2圈壁上的杆索安装孔9和拉索安装槽8中分别安装杆索帽13和拉索帽10(见图8)；(5)分别通过杆索帽13和拉索帽10安装杆索3和拉索4(见图9)。
为了使节点处的定位效果更好，还可在图3(a)和图3(b)所示节点结构中的杆件1(A)和杆件1(B)的交叉处设置定位垫片，所述定位垫片的中心设置有定位销，所述定位销的上、下两端分别镶嵌于所述杆件1(A)和杆件1(B)设置在交叉处的定位孔中。
本发明的节点网架结构，与球节点网架结构的重要区别在于杆件1不是在节点处呈放射状设置，而是在至少一个节点处贯穿设置。
如果在轻型网架结构中采用的是不带卡口5的隔圈2，安装时可将杆件1过隔圈2的中心贯穿放置在一个或一个以上隔圈2的上、下两边，并以弹簧卡11通过设置在隔圈2内壁或外壁上的弹簧卡钩6加以固定，防止杆件1在节点处发生转动，同时，在隔圈2和杆件1端部的杆索架12之间可设置杆索3，防止杆件1在节点处发生轴向窜动。
如果在网架结构中采用的隔圈2带有卡口5，可使所述的杆件1贯穿通过一个或一个以上隔圈2的卡口5，再以弹簧卡11通过设置在隔圈2内壁或外壁上的弹簧卡钩6对其加以固定，以限制杆件1绕节点转动或从卡口5中脱出；同样为了防止杆件1发生轴向窜动，可顺杆件1设置杆索3，以限制此现象的发生。杆索3的设置数量可根据情况需要确定。
杆索3的设置方法是在杆件1的两端分别设置杆索架12，所述的杆索架12上设置有与所述隔圈2圈壁上的杆索安装孔9相对应的杆索安装孔14，所述的杆索3通过杆索帽13设置在两相对应的杆索安装孔14与9之间(图10是在杆件端部安装杆索架12并在杆索架12上安装杆索3的示意图，图11是其分解图，图12是在杆件上安装多个杆索的示意图)。
为了加强网架结构的稳固性，在所述网架结构的两隔圈2之间还可设置拉索4，所述拉索4的两端分别通过拉索帽10设置在两相邻或相间的隔圈2的拉索安装槽8中。如此设置的网架结构，不易变形，更加安全可靠。
为了使整体网架受力均匀、结构稳固，本发明还可根据需要在两杆件之间或杆件与节点之间设置拉索4。
在杆件上设置拉索4的方法如图19所示，其设置步骤如下(1)在杆件需要设置拉索4的地方固定一个弹簧钢圈17；(2)将所述弹簧钢圈17的两端以拉索固定片18连接起来，并在拉索固定片18上设置拉索帽10；(3)通过拉索帽10将所述的拉索4安装在拉索固定片18上(图20是图19的分解示意)。
在本发明的节点网架结构中所述的杆件1可如图13示出的那样，通过直连接件15连接同方向设置的另一杆件1，所述的直连接件15上设置有与杆件1端部同样的杆索架12(图14是图13的分解图，图15是同方向连接多杆索杆件的示意图)；所述的杆件1也可如图16示出的那样，通过弯连接件16连接不同方向设置的另一杆件1，所述弯连接件16的弯曲角度设置在0°～360°之间，且其上也设置有与杆件1端部同样的杆索架12(图17是图16的分解图，图18是不同方向连接多杆索杆件的示意图)。
由于直连接件15和弯连接件16的设置，本发明可通过不同的连接方式进行各种基本单元结构的任意组合，以实现各种不同结构、形态的网架建造。
图21示出的是本发明节点网架基本单元结构的一种实施例。它由一个作为节点的隔圈2和贯穿设置在所述隔圈2上、下两边或上、下两边的卡口5中的两交叉杆件1构成，所述的杆件1如前所述，由弹簧卡11通过设置在隔圈2内壁或外壁上的弹簧卡钩6加以固定，防止两杆件1在节点处发生转动，同时，在杆件1端部的杆索安装孔14和隔圈2圈壁上的杆索安装孔9之间设置杆索3，防止两杆件1在节点处发生轴向窜动现象。
图22示出的是本发明节点网架基本平面结构的一种实施例。它的组成包括四个隔圈2和四根杆件1；所述的四根杆件1分别贯穿两个节点，即贯穿两个隔圈2的上、下两边或上、下两边的卡口5，并分别由弹簧卡11通过弹簧卡钩6加以固定；同时，在杆件1端部的杆索安装孔14和隔圈2圈壁上的杆索安装孔9之间设置杆索3，并在两个对角位置的隔圈2之间设置拉索4。所述拉索4的一端设置在一个隔圈2的拉索安装槽8中，其另一端设置在另一个隔圈2的拉索安装槽8中。在实施工程中，无论结构中的任意一根杆件1需要加长时，均可采用图13、图14和图15所示的直管接头15续接加长杆件。
本发明可以由若干个任意形状的基本单元结构或若干个任意形状的基本平面结构组合成各种形态的基本空间结构，图23示出的是多种基本空间结构中的一种。它利用了图16、图17和图18所示的弯连接件16将四个图23所示的基本平面结构顺序连接为一种空间框架。在该框架中，所述弯连接件16的角度设置为90°。如果将弯连接件16的角度变换一下，可想而知，我们就会以不同数量的基本平面结构任意组合成多种基本空间结构；如果不仅变换弯连接件16的角度，而且采用不同数量的不同基本平面结构进行组合，我们还会得到更多各种各样不同形状的基本空间结构。
将这些不同的基本单元结构、基本平面结构以及基本空间结构再以各种方式予以组合，就构成了各种结构、形态的空间网架。我们可以根据施工要求，用直连接件15延长网架中任何杆件1的长度，还可以用弯连接件16变化网架中任意两杆件间的角度。当我们将所述弯连接件16的角度在0°～360°之间选择设置时，就可以利用它们的变化特点建造出具有各种曲度的拱状网架、弧顶网架、穹顶网架或马鞍形网架等各种形态的网架结构，从而实现网架建造的多样化，并因此为建筑的形态设计提供较多的变化空间。这种建造效果是现有技术的球节点网架不容易达到的。
本发明中所述的杆件1可根据网架的建造需要，选择钢筋、钢管或各种截面形状的型钢(如槽钢)。一般情况下，钢筋用于小结构网架的构建，钢管或型钢用于大结构网架的构件。在某些情况下，也可两者结合使用，即处于节点的两杆件中的一根杆件使用钢筋，另一根杆件使用钢管或型钢，此时，隔圈2的上、下卡口5将有不同形状和不同尺寸的设置。
本发明中所述的拉索4可以是钢绞线，也可以是以细钢筋制成的拉杆，或者直接采用碳素纤维等高新材料制成。它在网架结构中的设置数量可根据网架结构的整体情况而定，对于受力相对轻微的节点可以不设置拉索4。
本发明以隔圈为节点的网架结构，克服了螺栓球节点网架结构对定位精度的要求高、加工困难、费用也高的缺点，也避免了焊接球节点网架结构需要现场焊接、施工难度大、光洁度差的不足。节点的新构造，便于网架的整体保养。与现有技术相比，本发明构造简单，自身重量轻；部件规格化，可按要求提前备件；现场装配，安装方便、快捷。特别是网架中的杆件在多个节点处贯穿设置，可以较方便地保证其安装精度，受力情况比现有技术更加均匀、直接。如果将本发明用于较大结构的网架建造，不会因多节点的设置造成定位精度和加工精度的误差积累；如果将本发明用于轻型结构的网架建造，又可以克服现有技术在连接部位的薄弱环节，使之安全可靠。同时，标准化网架构件的批量生产和配套使用，不仅可保证整个网架结构的安全可靠性，也降低了网架结构的制造成本。另外，本发明的网架结构，各节点构造一致，如以不锈钢管件建造，视觉效果更加自然、明亮、轻盈、美观，更适合于建造“水晶宫”等透明建筑的网架。
本发明以隔圈为节点的网架结构，与现有技术的球节点网架结构有着重要区别，其优点在于(1)杆件在各节点处贯穿设置，可提高连接部位的安全可靠性；
(2)网架结构中的各部件可实现规格化，一方面可满足大规模的工业生产，降低生产成本，另一方面，减少多节点安装中的误差积累，提高质量保证；(3)可利用特制的连接件，通过不同的连接方式，对各种基本单元结构进行任意组合，以实现各种不同结构和形态的网架建造。
(4)降低网架结构的重量，使其在建造时，可以不做基础或采用浅基础，以减少对土壤植被的大面积扰动，保护生态平衡，使实施工程不受场地各种因素的限制。
(5)具有组合性和可拆性，对于短期使用的网架，可在工程撤消后，将拆下的部件做为新工程的部件，重新组合，重复使用。
(6)网架中拉索的新型设置，可形成众多相互独立的索网体系，即使网架结构中的杆件遭到破坏，仍能使网架在拉索的作用下具有一定的承载力，以保障在突然发生地震、飓风等紧急情况时的生命财产安全。
以上结合附图和实施方式对本发明的描述只是示意性的，不具有限制性。所以，本发明的实施并不局限于所述的具体实施例。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求保护范围的情况下，对本发明中的构件或单元结构的组成作出其它变形或其它实施例，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种网架用的隔圈，其特征是，它的内壁或外壁上径向成对设置单钩式或双钩式弹簧卡钩，还设置有杆索安装孔和拉索安装槽。
2.根据权利要求1所述的隔圈，其特征是，它的上、下两边分别设置一对能使两根杆件交叉通过的卡口，所述卡口的形状为半圆形、半椭圆形、双槽形或矩形；所述上、下卡口的交叉角度为0°～360°；所述上、下卡口的尺寸、形状相同或不同。
3.一种网架用的节点结构，其特征是，它包括两根杆件和一个隔圈；所述的两根杆件交叉设置在所述隔圈的上、下两边或上、下两边的卡口中，并分别由弹簧卡通过设置在隔圈圈壁上的弹簧卡钩加以固定；所述的杆索安装孔和拉索安装槽中分别通过杆索帽和拉索帽设置杆索和拉索。
4.一种网架用的节点结构，其特征是，它包括两根杆件和一个隔圈；所述的两根杆件交叉设置在所述隔圈的上、下两边或上、下两边的卡口中，并分别由弹簧卡通过设置在隔圈圈壁上的弹簧卡钩加以固定，所述的弹簧卡与杆件之间设置有自锁紧保护垫片；所述的拉索安装槽中通过拉索帽设置有拉索。
5.根据权利要求4所述的节点结构，其特征是，所述自锁紧保护垫片的纵向截面形状为中间厚、两边薄的楔形；所述自锁紧保护垫片与杆件接触表面的形状与所述杆件的外表面形状相适应。
6.一种网架结构，包括节点、杆件和拉索；其特征是，所述的节点设置为隔圈，所述的杆件贯穿设置在一个或一个以上的隔圈上，所述的拉索，一端通过拉索帽设置在一个隔圈的拉索安装槽中，另一端通过拉索帽设置在相邻或相间的另一个隔圈的拉索安装槽中。
7.根据权利要求6所述的网架结构，其特征是，所述的拉索，一端设置在一个隔圈的拉索安装槽中，另一端设置在对应的杆件上；或一端设置在一根杆件上，另一端设置在另一根对应的杆件上。
8.根据权利要求6所述的网架结构，其特征是，顺杆件设置有杆索；所述杆索的一端设置在一个隔圈的杆索安装孔中，所述杆索的另一端设置在对应杆件端部杆索架的杆索安装孔中；或者所述杆索的一端设置在一个隔圈的杆索安装孔中，所述杆索的另一端设置在另一个隔圈的杆索安装孔中。
9.根据权利要求6所述的网架结构，其特征是，所述的杆件通过直连接件连接同方向设置的另一杆件。
10.根据权利要求6所述的网架结构，其特征是，所述的杆件，通过弯连接件连接不同方向设置的另一杆件，所述弯连接件的弯曲角度设置在0°～360°之间。
全文摘要
本发明公开了一种以隔圈为节点的网架结构。所述隔圈的圈壁上径向成对设置有弹簧卡钩，还设置有杆索安装孔和拉索安装槽，隔圈的上、下两边分别设置一对能使两根杆件交叉通过的卡口；本发明中的节点结构，包括隔圈和交叉设置在所述隔圈上、下两边或上、下两边卡口中并由弹簧卡通过设置在隔圈圈壁上的弹簧卡钩加以固定的两根杆件，所述的杆索安装孔和拉索安装槽中分别通过杆索帽和拉索帽设置杆索和拉索；本发明的网架结构，包括做为节点的隔圈、贯穿设置在节点上的杆件以及拉索和杆索，有的节点处还设置有自锁紧保护垫片。本发明的优点是构造简单且具有组合性、可拆性，方便现场安装，利于保养，可降低整体造价。
文档编号E04B9/12GK1546816SQ20031010715
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月3日 优先权日2003年12月3日
发明者远方, 刁可, 远 方 申请人:远方, 远 方