一种异型截面双层铝合金空间网格结构的制作方法

本发明涉及一种空间网格结构，特别是一种异型截面双层铝合金空间网格结构。

背景技术：

铝合金材料具有轻质高强，耐腐蚀性好等优点，作为一种新型建筑结构材料，已经在国外得到广泛应用。我国对铝合金结构的研究起步较晚，但发展迅速，目前已建成多个大型铝合金空间网格结构，结构形式主要为H型铝截面-板式节点连接单层铝合金网格结构和佛伦蒂尔小双层铝合金网格结构。随着在工程中的应用,这两种铝合金网格结构体系暴露出一些自身的不足，主要表现在以下几个方面:

1)H型铝截面-板式节点连接单层铝合金网格结构中节点只是连接了H型铝合金杆件的上下翼缘，并没有连接腹板，导致节点的抗剪刚度较弱，降低了结构的稳定承载力。

2)铝合金材料弹性模量较小，刚度较弱，因此H型单层铝合金网格结构稳定性较差，其承载力受稳定性控制，铝合金材料强度难以充分发挥，降低了材料利用率。

3)佛伦蒂尔小双层铝合金网格结构的毅式节点刚度较弱，且由于毅式节点本身的局限性,导致上下两层杆件之间的距离较小，目前已建和在建的佛伦蒂尔小双层铝合金网格结构的上下两层杆件的高度一般在0.5米左右，导致此结构体系的受力性能接近于单层网壳结构，整体稳定性较差，因此铝合金材料强度难以充分发挥,降低了材料利用率。

综上所述，目前铝合金空间网格结构主要为单层网壳结构，结构承载力受稳定性控制；现有双层钢网格结构中需要使用焊缝连接，铝合金材料对高温较为敏感，焊缝热影响区材料强度退化严重，故双层钢网格结构的结构形式不适用于双层铝合金网格结构。因此，亟需提出一种全螺栓装配的双层铝合金空间网格结构。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种异型截面双层铝合金空间网格结构，该结构能够有效改善铝合金空间网格结构的整体稳定性和承载力，提高铝合金材料的强度利用率。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种异型截面双层铝合金空间网格结构，包括位于上层的多个异型截面铝合金杆件Ⅰ和位于下层的多个异型截面铝合金杆件Ⅱ，所述异型截面铝合金杆件Ⅰ和所述异型截面铝合金杆件Ⅱ结构相同，均采用“开”字型结构，设有沿侧向凸出的上下两层翼缘和沿垂向凸出的左右两道翼缘，所述异型截面铝合金杆件Ⅰ的垂向翼缘与所述异型截面铝合金杆件Ⅱ的垂向翼缘相对；所有所述异型截面铝合金杆件Ⅰ采用圆盘节点Ⅰ连接，所述圆盘节点Ⅰ的上盖板与所述异型截面铝合金杆件Ⅰ的侧向上层翼缘以及所述圆盘节点Ⅰ的下盖板与所述异型截面铝合金杆件Ⅰ的侧向下层翼缘分别采用螺栓Ⅰ连接；在所述圆盘节点Ⅰ的下盖板的下表面中部设有两个与其一体成型的连接耳板Ⅰ，两个所述连接耳板Ⅰ左右相对设置；所有所述异型截面铝合金杆件Ⅱ采用圆盘节点Ⅱ连接，所述圆盘节点Ⅱ的上盖板与所述异型截面铝合金杆件Ⅱ的侧向上层翼缘以及所述圆盘节点Ⅱ的下盖板与所述异型截面铝合金杆件Ⅱ的侧向下层翼缘分别采用螺栓Ⅱ连接；在所述圆盘节点Ⅱ的上盖板的上表面中部设有两个与其一体成型的连接耳板Ⅱ，两个所述连接耳板Ⅱ左右相对设置；上下相对的所述异型截面铝合金杆件Ⅰ和所述异型截面铝合金杆件Ⅱ采用斜腹铝板组连接，所述斜腹铝板组设有两个左右相对且通过螺栓Ⅲ连接在一起的斜腹铝板，所述斜腹铝板与所述异型截面铝合金杆件Ⅰ的垂向翼缘和所述异型截面铝合金杆件Ⅱ的垂向翼缘采用螺栓Ⅳ连接；上下相对的所述圆盘节点Ⅰ的下盖板和所述圆盘节点Ⅱ的上盖板采用两个左右相对且通过螺栓Ⅴ连接的竖腹铝板连接，所述竖腹铝板与所述连接耳板Ⅰ和所述连接耳板Ⅱ采用螺栓Ⅵ连接。

所述竖腹铝板设置在所述连接耳板Ⅰ和所述连接耳板Ⅱ的外侧，所述斜腹铝板设置在所述异型截面铝合金杆件Ⅰ的垂向翼缘和所述异型截面铝合金杆件Ⅱ的垂向翼缘外侧。

本发明具有的优点和积极效果是：通过采用左右组对设置的腹部铝板将上下两层截面为“开”字型的杆件全部采用螺栓连接，并形成双层铝合金空间网格结构，避免了在铝合金结构中使用焊缝连接，提高了铝合金空间网格结构的稳定性和铝合金材料强度的利用率，并且本发明施工简单，操作方便。

附图说明

图1为本发明的结构体系二维示意图；

图2为本发明的异型截面铝合金杆件Ⅰ和异型截面铝合金杆件Ⅱ横截面图；

图3为本发明的异型截面铝合金杆件Ⅰ和异型截面铝合金杆件Ⅱ用斜腹铝板组连接的正视图；

图4为本发明的异型截面铝合金杆件Ⅰ和异型截面铝合金杆件Ⅱ用斜腹铝板组连接的侧视图；

图5为本发明在圆盘节点Ⅰ和圆盘节点Ⅱ处的三维示意图。

图中：1、异型截面铝合金杆件Ⅰ；2、异型截面铝合金杆件Ⅱ；3、斜腹铝板；4、竖腹铝板；5a、圆盘节点Ⅰ的上盖板；5b、圆盘节点Ⅰ的下盖板；6a、圆盘节点Ⅱ的上盖板；6b、圆盘节点Ⅱ的下盖板；7、螺栓Ⅰ；8、螺栓Ⅲ，9、螺栓Ⅳ，10、螺栓Ⅵ，11、连接耳板Ⅱ。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图5，一种异型截面双层铝合金空间网格结构，包括位于上层的多个异型截面铝合金杆件Ⅰ1和位于下层的多个异型截面铝合金杆件Ⅱ2，所述异型截面铝合金杆件Ⅰ1和所述异型截面铝合金杆件Ⅱ2结构相同，均采用“开”字型结构，设有沿侧向凸出的上下两层翼缘和沿垂向凸出的左右两道翼缘；所述异型截面铝合金杆件Ⅰ1的垂向翼缘与所述异型截面铝合金杆件Ⅱ2的垂向翼缘相对。

所有所述异型截面铝合金杆件Ⅰ1采用圆盘节点Ⅰ连接，所述圆盘节点Ⅰ的上盖板5a与所述异型截面铝合金杆件Ⅰ1的侧向上层翼缘以及所述圆盘节点Ⅰ的下盖板5b与所述异型截面铝合金杆件Ⅰ1的侧向下层翼缘分别采用螺栓Ⅰ7连接；在所述圆盘节点Ⅰ的下盖板5b的下表面中部设有两个与其一体成型的连接耳板Ⅰ，两个所述连接耳板Ⅰ左右相对设置。

所有所述异型截面铝合金杆件Ⅱ2采用圆盘节点Ⅱ连接，所述圆盘节点Ⅱ的上盖板6a与所述异型截面铝合金杆件Ⅱ2的侧向上层翼缘以及所述圆盘节点Ⅱ的下盖板6b与所述异型截面铝合金杆件Ⅱ2的侧向下层翼缘分别采用螺栓Ⅱ连接；在所述圆盘节点Ⅱ的上盖板6a的上表面中部设有两个与其一体成型的连接耳板Ⅱ11，两个所述连接耳板Ⅱ11左右相对设置。

上下相对的所述异型截面铝合金杆件Ⅰ1和所述异型截面铝合金杆件Ⅱ2采用斜腹铝板组连接，所述斜腹铝板组设有两个左右相对且通过螺栓Ⅲ8连接在一起的斜腹铝板3，位置对应的两块斜腹铝板3用若干个等间距的螺栓Ⅲ8连在一起，使两块斜腹铝板协同工作，形成抗弯刚度较好的腹杆，与上下两层异型截面铝合金杆件形成双层铝合金空间网格结构，有效改善了网格结构的整体稳定性和承载力，提高了铝合金材料的利用率。

所述斜腹铝板3与所述异型截面铝合金杆件Ⅰ1的垂向翼缘和所述异型截面铝合金杆件Ⅱ2的垂向翼缘采用螺栓Ⅳ9连接。

上下相对的所述圆盘节点Ⅰ的下盖板5b和所述圆盘节点Ⅱ的上盖板6a采用两个左右相对且通过螺栓Ⅴ连接的竖腹铝板4连接，位置对应的两块竖腹铝板4用若干个等间距的螺栓Ⅴ连在一起，使两块竖腹铝板协同工作，形成抗弯刚度较好的腹杆，与上下两层异型截面铝合金杆件形成双层铝合金空间网格结构，有效改善了网格结构的整体稳定性和承载力，提高了铝合金材料的利用率。所述竖腹铝板4与所述连接耳板Ⅰ和所述连接耳板Ⅱ11采用螺栓Ⅵ10连接。

在本实施例中，所述竖腹铝板4设置在所述连接耳板Ⅰ和所述连接耳板Ⅱ11的外侧，所述斜腹铝板3设置在所述异型截面铝合金杆件Ⅰ1的垂向翼缘和所述异型截面铝合金杆件Ⅱ2的垂向翼缘外侧。

进行异型截面双层铝合金空间网格结构的制作安装时，首先根据异型截面双层铝合金空间网格结构的设计图纸，在工厂将异型截面铝合金杆件、铝板、圆盘节点及其相应配件进行精确加工，包括这些组件及配件的螺栓孔预留，随后将这些组件及配件运送至施工现场。

现场安装时，可根据现场安装设备和空间条件，或采用散装法，或采用分块安装法、或采用整体装配顶升法进行螺栓装配和安装固定。下面以高空散装法为例进行说明。按照由周圈向中央、先下层后上层的施工顺序，首先在地面上进行周边支承下层圆盘节点的预拼装，根据测量放样的支座中线点安装周边支承圆盘节点并固定后，进行周圈杆件安装。然后进行中间结构圆盘节点与杆件的安装，具体地讲，对于圆盘节点Ⅱ，首先将异型截面铝合金杆件2和圆盘节点Ⅱ的下盖板6b吊至高空，然后采用螺栓Ⅱ将铝合金杆件2的侧向下层翼缘与圆盘节点Ⅱ的下盖板6b连接在一起。待异型截面铝合金杆件Ⅱ2与圆盘节点Ⅱ的下盖板6b连接完成后，再采用螺栓Ⅱ将圆盘节点Ⅱ的上盖板6a与异型截面铝合金杆件2的侧向上层翼缘连接在一起。中间结构位于下层的圆盘节点Ⅱ与异型截面铝合金杆件Ⅱ2安装完成后，进行上层铝合金网格的安装固定，方法同下层铝合金网格。之后通过螺栓Ⅳ9将斜腹铝板3与异型截面铝合金杆件Ⅱ2的侧向上层翼缘和异型截面铝合金杆件Ⅰ1的侧向下层翼缘连接在一起，采用螺栓Ⅵ10将竖腹铝板4与所述连接耳板Ⅰ和所述连接耳板Ⅱ11连接在一起。最后，采用螺栓Ⅲ将相对的两块斜腹铝板3连接在一起，采用螺栓Ⅴ将相对的两块竖腹铝板4连接在一起。如此,按照由周圈向中央、先下层后上层逐级施工，直至双层铝合金网格结构安装完成。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。