一种桁架式铝合金双层空间网格结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种桁架式铝合金双层空间网格结构，包括杆件、杆件连接节点、稳定拉杆和支座节点，杆件为桁架式杆件，包括环向桁架杆件、径向桁架杆件和斜向桁架杆件，桁架式杆件之间通过杆件连接节点连接在一起，同时用稳定拉杆将同环的相邻的桁架杆件上弦中心连接在一起，再用稳定拉杆将同环的下弦杆件中心连接在一起，形成桁架式铝合金双层空间网格结构，整个桁架式铝合金双层空间网格结构再通过支座节点与基础连接在一起。本发明可以增大结构整体刚度、提高整体稳定承载力、跨越更大跨度。
【专利说明】一种桁架式铝合金双层空间网格结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型铝合金空间网格结构，更具体地说，涉及一种桁架式铝合金双层空间网格结构。
【背景技术】
[0002]当前铝的产量和用量仅次于钢铁，成为人类使用的第二大金属。2005年我国铝产量接近800万吨，居世界首位。目前铝合金的强度基本与Q235钢材接近，而密度却为钢材的三分之一，同时具有钢材所不具备的耐腐蚀性能，因此铝合金在大跨度结构中的应用越来越广泛，尤其是在较强腐蚀环境下建筑结构，如游泳馆、化工行业和煤炭行业的厂房和仓库以及海洋气候条件下的结构。然而目前常用的铝合金网格主要为弗伦蒂尔空腹网格结构和H型铝单层网格结构，其整体稳定性较差，局部杆件规格不能根据实际受力设计优化，材料的强度不能得到充分应用，只适用于中、小跨度的结构，当应用于大跨度空间结构时，材料强度难以充分发挥将导致建造成本的增加，限制了铝合金网格结构更大范围的应用。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供一种可以增大结构整体刚度、提高整体稳定承载力、跨越更大跨度的铝合金双层空间网格结构。本发明提供的铝合金双层空间网格结构可以称之为桁架式铝合金双层空间网格结构。此结构与弗伦蒂尔空腹网格结构和H型铝单层网格结构相比，结构整体刚度较大，提高了结构整体稳定承载力，节点形式允许杆件尺寸根据实际受力调整优化，使杆件的强度充分发挥，降低了建造成本，因此采用本发明提出的桁架式招合金双层空间网格结构，可有效提闻招合金网格结构的稳定承载力，提闻结构的跨越能力，降低建造成本。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]一种桁架式铝合金双层空间网格结构，包括杆件、杆件连接节点3、稳定拉杆4和支座节点2，其特征在于，所述的杆件为桁架式杆件1，包括环向桁架杆件1-1、径向桁架杆件1-2和斜向桁架杆件1-3，桁架式杆件I之间通过杆件连接节点3连接在一起，同时用稳定拉杆4-1将同环的相邻的桁架杆件I上弦中心连接在一起，再用稳定拉杆4-2将同环的下弦杆件中心连接在一起，形成桁架式铝合金双层空间网格结构，整个桁架式铝合金双层空间网格结构再通过支座节点2与基础连接在一起。
[0006]所述的桁架式铝合金双层空间网格结构，所述的桁架式杆件I可以包括包括上弦杆、下弦杆以及连接在上弦杆与下弦杆之间的腹杆；所述的桁架式杆件I的上弦杆和下弦杆的截面形式可以是T型铝、带肋H型铝、带肋圆管铝或带肋矩形管铝中的一种；腹杆的截面形式可以为单槽型铝、双槽型铝、单角铝或双角铝中的一种。
[0007]作为较佳的实施方式，所述的桁架式杆件I的上弦杆和下弦杆的截面形式为H型弦杆12，腹杆为槽型腹杆14 ;所述的杆件连接节点3采用双板弯剪型节点，包括翼缘上盖板
5、翼缘下盖板6、中心肋管8、肋板7和外盖板9、10，中心肋管8与翼缘上盖板5、翼缘下盖板6焊接在一起，肋板7与中心肋管8焊接在一起，肋板7的数量由桁架式铝合金双层空间网格结构的网格划分形式确定，其沿肋管周向均匀分布，翼缘上盖板5和翼缘下盖板6沿各个桁架式杆件I的H型弦杆12的腹板方向开槽。
[0008]本发明的有益效果是，与现有弗伦迪尔式和H型铝单层铝合金网格结构相比，结构的整体稳定性强、杆件截面可以根据实际受力优化，提高了结构的稳定承载力和杆件的利用率，增加了结构的跨越能力和降低了建造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的结构轴测图；
[0010]图2为本发明的结构俯视图；
[0011]图3为稳定拉杆4的细部图。
[0012]图4为桁架式杆件I的正视图；
[0013]图5为桁架式杆件I的的侧视图；
[0014]图6为双板弯剪型节点详图；
[0015]图7为双板弯剪型节点构件图。
[0016]图中:1:桁架式杆件，2:支座节点，3:杆件连接节点，4:稳定拉杆(4-1:上弦稳定拉杆；4-2:下弦稳定拉杆)，5:翼缘上盖板；6:翼缘下盖板，7肋板，8:圆柱体，9:外盖板，10:外盖板，12:H型弦杆，13:肋板，14:槽型腹杆。
[0017]下面结合附图和实例对本发明进行说明。
[0018]参见图1-图3，本发明的桁架式铝合金双层空间网格结构，包括桁架式杆件1、杆件连接节点3、稳定拉杆4、支座节点2。桁架式杆件I包括环向桁架杆件、径向桁架杆件和斜向祐1架杆件，祐1架式杆件I之间通过杆件连接节点3连接在一起，同时用一根稳定拉杆4-1将同环的相邻的桁架杆件I上弦中心连接在一起，再用一根稳定拉杆4-2将同环的下弦杆件中心连接在一起，增强桁架式杆件I的面外稳定性，形成桁架式铝合金双层空间网格结构，整个桁架式铝合金双层空间网格结构再通过支座节点2与基础连接在一起。
[0019]本实施例中，桁架上下弦截面形式为H型，腹杆截面形式为单角铝。杆件连接节点采用双板弯剪型铝合金单层网壳节点。
[0020]如图4所示，桁架式杆件I包括上弦杆、下弦杆和槽型腹杆14，上下弦截面形式为H型弦杆12，腹杆截面形式为槽型铝。上弦杆节点与下弦杆节点的节点形式相同，沿桁架式杆件中面对称，腹杆14与上弦杆及下弦杆之间采用铝合金高强螺栓连接，铝合金高强螺栓可以是摩擦型，也可以是承压型。
[0021]不拘泥于本实施例，上、下弦杆的截面形式可以包括多种，如:T型铝、带肋H型铝、带肋圆管铝、带肋矩形管铝；腹杆的截面形式包括:单槽型铝、双槽型铝、单角铝、双角铝。弦杆形式与腹杆形式随意组合，可产生16种桁架式杆件。杆件连接节点3包括上弦杆节点和下弦杆节点。上弦杆节点与下弦杆节点的节点形式相同，沿桁架式杆件中面对称。
[0022]参见图6-7，本实施例的杆件连接节点3采用双板弯剪型节点，以上弦杆节点为例，双板弯剪型节点包括翼缘上盖板5、翼缘下盖板6、中心肋管8、肋板7和外盖板9、10。。翼缘上盖板5、翼缘下盖板6、中心肋管8和肋板7在工厂精密焊接在一起，即肋管8与翼缘上盖板5、翼缘下盖板6焊接在一起，肋板7与肋管8焊接在一起，肋板7的数量由桁架式铝合金双层空间网格结构的网格划分形式确定，其沿肋管周向均匀分布，翼缘上盖板5和翼缘下盖板6中沿桁架式杆件I上弦腹杆方向开槽。双板弯剪型节点适用于弦杆为H型铝的桁架式铝合金双层空间网格结构，组装时，将杆件连接节点形式I中的翼缘上盖板5、翼缘下盖板6与桁架式杆件I中H型铝的翼缘通过高强螺栓连接在一起，其中翼缘上盖板5位于H型铝的翼缘的上部，翼缘下盖板6位于H型铝的翼缘的下部，杆件连接节点形式I中的肋板7与桁架式杆件中H型铝的腹板通过高强螺栓连接在一起。之后，再分别将翼缘上盖板5和外盖板9,翼缘下盖板5和外盖板10通过螺栓连接起来。
[0023]不拘泥于本实施例，杆件连接节点还可以有:毂式节点，适用于弦杆为肋圆管铝和带肋矩形管铝的桁架式杆件；圆盘盖板节点，适用于弦杆为T型铝的桁架式杆件；板式节点。
[0024]支座节点2与杆件连接节点3相似，其主要区别是切掉节点的六分之一，并焊接底板，底板通过高强螺栓与基础中的预埋板连接在一起。
[0025]桁架式铝合金双层空间网格结构的组装过程是:首先在工厂或者施工现场地面将桁架式杆件的上弦、下弦和腹杆通过高强螺栓连接在一起，形成桁架式杆件，然后通过杆件连接节点将桁架式杆件按照图纸拼接成桁架式空间网格结构，通过支座节点将桁架式空间网格结构与基础中的预埋板使用高强螺栓连接在一起，形成桁架式铝合金双层空间网格结构。
[0026]本发明的有益效果是，与现有弗伦迪尔式和H型铝单层铝合金网格结构相比，结构的整体稳定性强、杆件截面可以根据实际受力优化，提高了结构的稳定承载力和杆件的利用率，增加了结构的跨越能力和降低了建造成本。
【权利要求】
1.一种桁架式铝合金双层空间网格结构，包括杆件、杆件连接节点(3)、稳定拉杆(4)和支座节点(2)，其特征在于，所述的杆件为桁架式杆件(I)，包括环向桁架杆件(1-1)、径向桁架杆件(1-2)和斜向桁架杆件(1-3)，桁架式杆件(I)之间通过杆件连接节点(3)连接在一起，同时用稳定拉杆(4-1)将同环的相邻的桁架杆件(I)上弦中心连接在一起，再用稳定拉杆(4-2)将同环的下弦杆件中心连接在一起，形成桁架式铝合金双层空间网格结构，整个桁架式铝合金双层空间网格结构再通过支座节点(2)与基础连接在一起。
2.根据权利要求1所述的桁架式铝合金双层空间网格结构，其特征在于，所述的桁架式杆件I包括包括上弦杆、下弦杆以及连接在上弦杆与下弦杆之间的腹杆。
3.根据权利要求1或2所述的桁架式铝合金双层空间网格结构，其特征在于，所述的桁架式杆件I的上弦杆和下弦杆的截面形式是T型铝、带肋H型铝、带肋圆管铝或带肋矩形管铝中的一种；腹杆的截面形式为单槽型铝、双槽型铝、单角铝或双角铝中的一种。
4.根据权利要求2所述的桁架式铝合金双层空间网格结构，其特征在于，所述的桁架式杆件(I)的上弦杆和下弦杆的截面形式为H型弦杆(12)，腹杆为槽型腹杆(14);所述的杆件连接节点3采用双板弯剪型节点，包括翼缘上盖板(5)、翼缘下盖板(6)、中心肋管(8)、肋板(7)和外盖板(9、10)，中心肋管(8)与翼缘上盖板(5)、翼缘下盖板(6)焊接在一起，肋板(7)与中心肋管(8)焊接在一起，肋板(7)的数量由桁架式铝合金双层空间网格结构的网格划分形式确定，其沿肋管周向均匀分布，翼缘上盖板(5)和翼缘下盖板(6)沿各个桁架式杆件⑴的H型弦杆 (12)的腹板方向开槽。
【文档编号】E04B1/342GK104074265SQ201410325191
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】刘红波, 郭妍, 陈志华, 王小盾, 周婷 申请人:天津大学