专利名称：构建弦支穹顶结构的滑动轴承构造式节点的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大跨度预应力空间网壳结构，尤其是涉及一种构建弦支穹 顶结构的滑动轴承构造式节点。
背景技术：
弦支穹顶结构的预应力施工方法有(1)张拉环向索法；(2)张拉经向索 (杆)法；(3)顶升立杆法。由于经向索(杆)和立杆数量多且几何位置相对 独立，故后两种方法施工非常繁琐。而环向索是全部或部分连续贯通，所以方 法l最简捷高效，是目前多数弦支穹顶结构工程预应力施工的首选方法。然而， 这种施工张拉方法也存在十分突出的缺点，张拉过程中环向索与立杆连接节点 之间会产生相对滑动。当主动张拉力到达环向索的预应力施工控制值时，该道 索预应力施工完成，此时经向索(杆)的拉力和立杆的压力也同步被动产生。 然而，按照环向索与立杆连接节点构造的常规做法，无论在施工阶段还是使用 阶段，连续环向索与各节点之间始终保持着相对滑动摩擦关系，随着环向索预 应力的不断增大，夹角在60。 178。之间的相邻索段所产生的合力将增大，从而 使环向索与节点之间的摩擦力也随之增大，造成的直接后果是环向索经过每个 节点均会产生较大的预应力损失。同时，环向索表面因此而损伤。尽管有些工 程在环向索与节点侧壁之间用垫聚四氟乙烯薄板等材料的方法试图减小二者之 间的相对滑动摩擦力，但工程实践表明这种方法收效不大。这是因为环向索与 立杆连接节点之间的几何关系以及相互间的相对滑动摩擦性质，决定了环向索 与立杆连接节点之间的摩擦力必然与环向索的预应力成正比且量值较大，引起 的预应力损失必然造成每个节点相邻环向索段的拉力不均等，并最终导致预应 力施工完成后弦支穹顶结构的环向索、经向索(杆)、立杆、网壳杆件的实际内 力大小及其分布与设计不符，这将对整个弦支穹顶结构的力学性能产生不利影 响。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种构建弦支穹顶结构的滑动轴承构造式节点， 通过改变弦支穹顶结构立杆下端节点的构造，使环向索与立杆下端节点侧壁之 间的相对滑动摩擦关系，转变成为环向索与立杆下端节点滑动轴承之间的滑动 摩擦关系，从而大幅度减小预应力损失，使结构的环向索、各经向索(杆)、各
立杆等的内力大小及其分布与设计相符合。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
本实用新型所述的节点为一种构建弦支穹顶结构的滑动轴承构造式节点， 其特征在于包括立杆，1 2根经向杆，水平放置的U形钢板和中空凹形圆环， U形钢板的上部圆孔开有上螺孔、U形钢板的下部圆孔开有下螺孔，U形钢板的 上表面焊接立杆耳板，立杆耳板与立杆转动连接，U形钢板的弧形表面焊接l
2个经向杆耳板，每个经向杆耳板与各自的经向杆转动连接，上铜套环安装在U
形钢板的上部圆孔内，下铜套环安装在u形钢板的下部圆孔内，上、下铜套环
与U形钢板上、下部圆孔均为过盈配合，中空凹形圆环安装在U形钢板内，圆 柱轴从U形钢板上面经上铜套环和中空凹形圆环直插到下铜套环内，圆柱轴中 部与中空凹形圆环为过盈配合，圆柱轴两端与水平放置的U形钢板内的铜套环 形成滑动轴承，U形钢板的上螺孔、下螺孔中分别旋入上短螺杆和下短螺杆， 对圆柱轴轴向定位，环向索穿入U形钢板并与中空凹形圆环外表面形成滑动配 合，U形钢板的侧面开口处放入钢板并用螺丝固定。本实用新型与背景技术相
比具有的有益效果是
1、 施工精度高。环向索与立杆连接节点之间摩擦力的减小使预应力损失减 小，从而保证了环向索、经向索(杆)、立杆等的预应力施工精度。
2、 施工工效高。采用环向索张拉的方法施工速度快、工效高，少量几次超 张拉就可以基本消除环向索与节点之间的摩擦力，方法简单、成效明显。
3、 施工成本低。采用的预应力施工方法所用的设备简单而施工精度却很高， 可避免反复调整索力的时间、人力物力等资源，施工成本大幅度降低。
4、 结构使用安全。由于环向索与节点之间只存在很小的摩擦，结构变形、 受力的自我调节功能增强，使结构环向索各索段的拉力在任何荷载工况下能始 终保持相等或接近相等，结构效率的提高增强了结构的安全性。
图l是肋环型弦支穹顶结构构成的三维透视图，圆虚线圈出的交叉点即为一 圈环向索与其中一根立杆连接的一个节点。
图2是葵花型弦支穹顶结构构成的三维透视图，圆虚线圈出的交叉点即为一 圈环向索与其中一根立杆连接的一个节点。
图3是轴承构造式滚动摩擦节点构造图，图3a、图3b分别为肋环型、葵花型 的平面图，图3c为肋环型、葵花型节点的l-l剖面图。 图4是滑动轴承构造式节点制作流程示意图。
图5是采用滑动轴承构造式节点的结构施工流程示意图。
图中1、环向索，2、经向杆，3、立杆，4、 U形钢板，5、圆孔，6、上
螺孔，7、下螺孔，8、立杆耳板，9、经向杆耳板，10、中空凹形圆环，11、
圆柱轴，12、上铜套环，13、下铜套环，14、上短螺杆，15、下短螺杆，16、
钢板，17、螺丝。
具体实施方式
本实用新型的滑动轴承构造式节点，在环向索与立杆的连接节点制作时，采 取类似滑动轴承的构造措施，使环向索与立杆连接节点之间的相对滑动摩擦关 系转变成为滑动轴承摩擦关系，从而大幅度减小环向索与节点之间的摩擦力， 使结构在施工期间和使用期间环向索各索段的拉力相等或接近相等。具体体现 为
(1) 结构施工阶段。这种新型节点将使环向索在结构施工期间的预应力损 失明显减小，使结构在施工完成后各环向索段、各经向索(杆)、各立杆的实际 内力与设计内力值相等或最大程度地接近相等，从而达到结构预应力施工高精 度控制的目的。
(2) 结构使用阶段。这种新型节点将使环向索各索段的内力分配更加均匀， 即使结构处在受半跨荷载、动荷载等不利工况下，结构能够瞬时作出变形反应 以保持环向索各索段的拉力均匀，通畅的力流将使环向索能始终保持均匀的受 拉状态，并使经向索(杆)也能始终保持受拉状态，避免拉索(杆)退出工作 的情况发生。从而提高了结构的工作效率和结构的安全性。
本实用新型适用于图1所示的肋环型、图2所示的葵花型等弦支穹顶结构， 弦支穹顶结构由单层网壳和通过节点组成的索杆结构连接组合而成。 实施例-
以图2所示的葵花型弦支穹顶结构为例，除铜套环外所述的全部构件均为 钢材。如图3b、 3c所示，所述的节点为滑动轴承构造式节点，包括立杆3， 2 根经向杆2，水平放置的U形钢板4和中空凹形圆环10， U形钢板4的上部圆 孔5开有上螺孔6、 U形钢板4的下部圆孔5开有下螺孔7， U形钢板4的上表 面悍接立杆耳板8，立杆耳板8与立杆3转动连接，U形钢板4的弧形表面焊接 2个经向杆耳板9，每个经向杆耳板9与各自的经向杆2转动连接，上铜套环12 安装在U形钢板4的上部圆孔5内，下铜套环13安装在U形钢板的下部圆孔5 内，上、下铜套环12和13与U形钢板4上、下部圆孔均为过盈配合，中空凹 形圆环10安装在U形钢板4内，圆柱轴11从U形钢板4上面经上铜套环12
和中空凹形圆环10直插到下铜套环13内，圆柱轴11中部与中空凹形圆环10 为过盈配合，圆柱轴11两端与水平放置的U形钢板4内的铜套环形成滑动轴承， U形钢板4的上螺孔6、下螺孔7中分别旋入上短螺杆14和下短螺杆15，对圆 柱轴11轴向定位，环向索1穿入U形钢板4并与中空凹形圆环IO外表面形成 滑动配合，U形钢板4的侧面开口处放入钢板16并用螺丝17固定。
滑动轴承构造式节点的制作过程如图4a、 4b、 4c、 4d所示。用铸造或切削 工艺加工成一个U形钢板4;在U形钢板4中间钻圆孔5;在U形钢板4圆孔5 上部加工成上螺孔6、下部加工成下螺孔7;焊接立杆耳板8;焊接经向杆耳板 9;制造上铜套环12、下铜套环13时，其孔内径比圆柱轴11外径略大，二者为 间隙配合；制造中空凹形圆环10时，其孔内径比圆柱轴11外径略小，二者为 过盈配合，用缩涨法或压入法把上铜套环12安装在U形钢板上部圆孔5内，把 下铜套环13安装在U形钢板下部圆孔5内。
滑动轴承构造式节点的安装与施工方法如图5a、 5b、 5c、 5d、 5e、 5f所示。 在网壳结构安装完毕后，立杆3上端与网壳结构上的节点耳板转动连接，下端 与立杆耳板8转动连接，经向杆2与经向杆耳板9转动连接；环向索1放入U 形钢板4中，中空凹形圆环10放入U形钢板4中；用縮涨法或压入法把圆柱轴 11从U形钢板4上部经上铜套环12和中空凹形圆环10插入到下铜套环13内， 圆柱轴ll中部与中空凹形圆环10形成过盈配合，圆柱轴ll两端与上、下铜套 环形成间隙配合；短螺杆12旋入螺孔6将圆柱轴11轴向定位；钢板16放入U 形钢板4侧面并用螺丝17固定，依此类推，完成其它节点与环向索的安装。当 一圈环向索与所有相关节点都安装完成后，按照5 10个索段长度为一个线单 元，把一圈连续环向索分成若干个线单元并设置同等数量的张拉点；首先把这 几个张拉点同时分级超张拉到105% 120%预应力施工控制值，再放松回到100 %预应力施工控制值，如此循环2 3次后即可把环向索与滑动轴承构造式节点 之间微小的滚动摩擦力再进一步减小，从而使一圈环向索各索段的内力基本保 持相等，同理，依次张拉完成其他各圈环向索后，整个弦支穹顶结构预应力施 工即告完成。
把上、下铜套环安装到U形钢板的上、下部圆孔内，以及把圆柱轴插入到 中空凹形圆环孔内，均采用縮涨法或压入法，其原理为
(1)縮涨法。利用金属热胀冷缩特性，装配前把被包容件进行冷冻处理使 之收縮，装配时将被包容件插入包容件内，当恢复到相同温度后被包容件膨胀 而与包容件紧密握裹结合成一个整体。因为二者为热膨胀系数相同或相近的金
属材料，所以无论外界温度如何变化，二者在相同温度下的握裹力保持恒定不 变。用縮涨法能获得较高的握裹力和较好的装配质量，且不会发生像压入法那 样擦伤配合表面的现象。
(2)压入法。在常温状态下，利用敲击或压力作用下将被包容件压入到包 容件中，使之形成过盈连接。在压入过程中可能会损伤结合面并引起连接的紧 固性降低，故在结合面间适当加润滑剂以获得更好的装配质量。当过盈量较小 时，常用此方法进行过盈配合的装配。
如图1、图3a所示肋环型弦支穹顶结构的滑动轴承节点装配步骤和预应力 施工方法的步骤与葵花型弦支穹顶结构相同。
权利要求1、一种构建弦支穹顶结构的滑动轴承构造式节点，其特征在于包括立杆(3)，1～2根经向杆(2)，水平放置的U形钢板(4)和中空凹形圆环(10)，U形钢板(4)的上部圆孔(5)开有上螺孔(6)、U形钢板(4)的下部圆孔(5)开有下螺孔(7)，U形钢板(4)的上表面焊接立杆耳板(8)，立杆耳板(8)与立杆(3)转动连接，U形钢板(4)的弧形表面焊接1～2个经向杆耳板(9)，每个经向杆耳板(9)与各自的经向杆(2)转动连接，上铜套环(12)安装在U形钢板(4)的上部圆孔(5)内，下铜套环(13)安装在U形钢板的下部圆孔(5)内，上、下铜套环(12和13)与U形钢板(4)上、下部圆孔均为过盈配合，中空凹形圆环(10)安装在U形钢板(4)内，圆柱轴(11)从U形钢板(4)上面经上铜套环(12)和中空凹形圆环(10)直插到下铜套环(13)内，圆柱轴(11)中部与中空凹形圆环(10)为过盈配合，圆柱轴(11)两端与水平放置的U形钢板(4)内的铜套环形成滑动轴承，U形钢板(4)的上螺孔(6)、下螺孔(7)中分别旋入上短螺杆(14)和下短螺杆(15)，对圆柱轴(11)轴向定位，环向索(1)穿入U形钢板(4)并与中空凹形圆环(10)外表面形成滑动配合。
2、 根据权利要求1所述的一种构建弦支穹顶结构的滑动轴承构造式节点， 其特征在于所述的U形钢板(4)的侧面开口处放入钢板(16)并用螺丝(17)固定。
专利摘要本实用新型公开了一种构建弦支穹顶结构的滑动轴承构造式节点。包括立杆，1～2根经向杆，水平放置的U形钢板和中空凹形圆环；U形钢板的上表面焊接立杆耳板与立杆转动连接，U形钢板的弧形表面焊接1～2个经向杆耳板与各自的经向杆转动连接，铜套环安装在U形钢板的圆孔内；中空凹形圆环安装在U形钢板内，圆柱轴中部与中空凹形圆环为过盈配合，圆柱轴两端与铜套环形成滑动轴承，环向索穿入U形钢板并与中空凹形圆环外表面形成滑动配合。本实用新型施工精度高；施工工效高；施工成本低；结构使用安全。
文档编号E04B7/08GK201184008SQ200820086520
公开日2009年1月21日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者新 卓, 吴建挺, 楼道安, 霄 赵, 宇 齐 申请人:浙江大学;浙江展诚建设集团股份有限公司