一种用于单层交叉索网结构的装配式索节点及其安装方法与流程

本发明属于大跨空间结构技术领域，涉及一种大跨空间结构单层索网的相交节点，特别涉及一种用于单层交叉索网结构的装配式索节点及其安装方法。

背景技术：

随着我国综合国力的不断增强和人民生活质量的不断提高，人民日益增长的美好生活需要越来越明显。为了满足人民的健身需求和体育赛事的承办，更多的体育设施亟需承建。如何设计出安全、经济、节能、环保的大跨度空间结构，是我们结构工程师需要亟待解决的专业问题。为了响应国家建筑工业化的号召，充分利用材料本身的强度，使结构在保证安全的前提下，变得更加轻盈、更加美观。

本文提出一种用于单层交叉索网结构的装配式索节点及其安装方法，本节点可以实现索网节点的工厂快速预制，现场快速安装，提高了生产效率，保证了产品质量，加快了施工进度，缩短了施工周期。

技术实现要素：

基于现有单层索网节点的缺陷，本发明提出了一种用于单层交叉索网结构的装配式索节点及其安装方法，该发明可以实现节点的标准化、装配化、快速化，不仅方便了工厂的预制加工，而且方便了现场的安装。

本发明的技术方案如下:

一种用于单层交叉索网结构的装配式索节点，其特征在于，至少包括c－c型节点，以c－c型节点为核心，扩展到c－abcba型、abcba－abcba型、c－aca型、aca－aca型、和abbbcbbba－abbbcbbba型多种形式。

定义中心部件简称为“c”部件，定义标准化部件简称“b”部件，定义端部部件简称“a”部件。

中心部件，中心部件上盖板(41)与中心部件下盖板(45)用中心部件上盖板螺栓(42)固定，其中中心部件上盖板(41)的凹孔与中心部件下盖板(45)的凹孔形成中心部件索孔(43)。

球铰连接部件由球铰连接部件上高强钢球(31)、球铰连接部件下高强钢球(35)、球铰连接部件上固定件(33)、球铰连接部件下固定件(37)、球铰连接部件连接杆(34)和螺栓组成。

球铰连接部件上固定件(33)、球铰连接部件下固定件(37)只允许球铰连接部件连接杆(34)自由转动，其中球铰连接部件上固定件(33)限制球铰连接部件上高强钢球(31)从固定件脱出，球铰连接部件下固定件(37)限制球铰连接部件下高强钢球(35)从固定件脱出。

标准化部件，由标准化部件上盖板(51)与标准化部件下盖板(55)用标准化部件上盖板螺栓(53)固定，其中标准化部件上盖板(51)的凹孔与标准化部件下盖板(55)的凹孔形成标准化部件索孔(52)。

端部部件，由端部部件上盖板(61)与端部部件下盖板(63)用端部部件上盖板螺栓(62)固定，其中端部部件上盖板(61)的凹孔与端部部件下盖板(63)的凹孔形成端部部件索孔(64)。

c－c型节点组成包括两个中心部件“c”部件、球铰连接部件和螺栓组成。

c－c型节点组装方式：

将上部分的中心部件的中心部件上盖板(72)和上部分的中心部件的中心部件下盖板(75)用螺栓固定，进而把上部中心的索固定。将上部分的中心部件的中心部件下盖板(75)和球铰连接部件的球铰连接部件上固定件(76)用螺栓固定。将下部分的中心部件的中心部件下盖板(80)和球铰连接部件的球铰连接部件下固定件(79)用螺栓固定。将下部分的中心部件的中心部件上盖板(81)和下部分的中心部件的中心部件下盖板(80)用螺栓固定，进而把下部中心的索固定。

c－abcba型节点组成包括两个中心部件“c”部件、球铰连接部件、两个标准化部件“b”部件、两个端部部件“a”部件和螺栓组成。

c－abcba型节点组装方式：

将上部分的中心部件的中心部件上盖板(91)和上部分的中心部件的中心部件下盖板(92)用螺栓固定，进而把上部中心的索固定。将上部分的中心部件的中心部件下盖板(92)和球铰连接部件的球铰连接部件上固定件(93)用螺栓固定。将下部分的中心部件的中心部件下盖板(99)和球铰连接部件的球铰连接部件下固定件(94)用螺栓固定。将下部分的中心部件的中心部件上盖板(100)和下部分的中心部件的中心部件下盖板(99)用螺栓固定，进而把下部中心的索固定。用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(98)与中心部件的中心部件下盖板(99)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(98)与标准化部件的标准化部件下盖板(97)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(96)与标准化部件的标准化部件下盖板(97)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(96)与端部部件的端部部件下盖板(95)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(112)与中心部件的中心部件下盖板(99)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(112)与标准化部件的标准化部件下盖板(111)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(114)与标准化部件的标准化部件下盖板(111)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(114)与端部部件的端部部件下盖板(113)固定。

abcba－abcba型节点组成包括两个中心部件“c”部件、球铰连接部件、四个标准化部件“b”部件、四个端部部件“a”部件和螺栓组成。

abcba－abcba型节点组装方式：

将上部分的中心部件的中心部件上盖板(05)和上部分的中心部件的中心部件下盖板(06)用螺栓固定，进而把上部中心的索固定。将上部分的中心部件的中心部件下盖板(06)和球铰连接部件的球铰连接部件上固定件(101)用螺栓固定。将下部分的中心部件的中心部件下盖板(15)和球铰连接部件的球铰连接部件下固定件(102)用螺栓固定。将下部分的中心部件的中心部件上盖板(16)和下部分的中心部件的中心部件下盖板(15)用螺栓固定，进而把下部中心的索固定。用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(03)与中心部件的中心部件下盖板(06)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(03)与标准化部件的标准化部件下盖板(04)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(01)与标准化部件的标准化部件下盖板(04)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(01)与端部部件的端部部件下盖板(02)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(07)与中心部件的中心部件下盖板(06)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(07)与标准化部件的标准化部件下盖板(08)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(09)与标准化部件的标准化部件下盖板(08)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(09)与端部部件的端部部件下盖板(10)固定。用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(14)与中心部件的中心部件下盖板(15)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(14)与标准化部件的标准化部件下盖板(13)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(12)与标准化部件的标准化部件下盖板(13)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(12)与端部部件的端部部件下盖板(11)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(18)与中心部件的中心部件下盖板(15)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(18)与标准化部件的标准化部件下盖板(17)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(20)与标准化部件的标准化部件下盖板(17)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(20)与端部部件的端部部件下盖板(19)固定。

c－aca型节点组成包括两个中心部件“c”部件、球铰连接部件、两个端部部件“a”部件和螺栓组成。

aca－aca型节点组成包括两个中心部件“c”部件、球铰连接部件、四个端部部件“a”部件和螺栓组成。

abbbcbbba－abbbcbbba型节点组成包括两个中心部件“c”部件、球铰连接部件、十二个标准化部件“b”部件、四个端部部件“a”部件和螺栓组成。

优选地，节点分为上下两部分，上下两部分的索根数任意，即为n(n≥1)根索与m(m≥1)根索相交的节点；也就是说，既可以是单根索与单根索的相交节点(c－c型节点)，也可以是多根索与多根索的相交节点(abcba－abcba型节点)，同时上下两部分索的根数不一定相等(c－abcba型节点)；

优选地，上半部分与下半部分的连接依靠球铰连接部件，该部件允许上下两部分自由转动。

优选地，固定索的标准化配件，可以实现索节点的快速装配式。

优选地，该节点不仅可以用于圆柱形索体的节点，也可以应用于片材的节点连接。因此索体形式既可以为圆柱型，如钢绞线、钢丝绳、钢丝束、钢管等，也可以是片材型cfrp索；只需要改变一下各配件的预留索孔形式，由圆柱形孔洞变为矩形孔洞即可；

优选地，端部部件的设计，在中间索用标准化配件固定完成之后，用四个端部部件分别将两侧封闭；

一种用于单层交叉索网结构的装配式索节点，安装方法包括以下步骤：

安装方法：

步骤一：本节点分为上下两部分，先将上部分的中心部件与上部中心的索固定；

步骤二：将球铰连接部件与上半部分的中心部件用螺栓连接；

步骤三：将球铰连接部件与下半部分的中心部件用螺栓连接；

步骤四：将下部分的中心部件与下部中心的索固定；

步骤五：根据上部节点索的根数，依次用两侧标准化配件与每根索相连，两端分别用端部部件相连；

步骤六：根据下部节点索的根数，依次用两侧标准化配件与每根索相连，两端分别用端部部件相连；

步骤七：检查各部件螺栓的安装情况，确保各部件安装就位，节点安装完毕。

本发明的有益效果是各部件均可预制，保证了产品质量，提高了施工效率。可以实现索网节点的工厂快速预制，现场快速安装，提高了生产效率，保证了产品质量，加快了施工进度，缩短了施工周期。本发明简化了索与索相交节点的连接方式，利于施工，推动了单层索网结构的装配式发展，具有很强的工程实用性。

附图说明：

图1一种用于单层交叉索网结构的任意角度装配式索节点的示意图(abcba－abcba型)

图2核心区域示意图

图3球铰连接部件

图4中心部件(简称“c”型部件)

图5标准化部件(简称“b”型部件)

图6端部部件(简称“a”型部件)

图7一种用于单层交叉索网结构的任意角度装配式索节点的示意图(c－c型)

图8一种用于单层交叉索网结构的任意角度装配式索节点的示意图(c－abcba型)

图9一种用于单层交叉索网结构的任意角度装配式索节点的示意图(abcba－abcba型)

图中：

01---端部部件上盖板

02---端部部件下盖板

03---标准化部件上盖板

04---标准化部件下盖板

05---中心部件上盖板

06---中心部件下盖板

07---标准化部件上盖板

08---标准化部件下盖板

09---端部部件上盖板

10---端部部件下盖板

11---端部部件下盖板

12---端部部件上盖板

13---标准化部件下盖板

14---标准化部件上盖板

15---中心部件下盖板

16---中心部件上盖板

17---标准化部件下盖板

18---标准化部件上盖板

19---端部部件下盖板

20---端部部件上盖板

101---球铰连接部件上固定件

102---球铰连接部件下固定件

21---中心部件索孔

22--中心部件上盖板

23-中心部件上盖板螺栓

24-中心部件上盖板螺栓孔

25-中心部件下盖板

26-球铰连接部件上固定件

27-球铰连接部件连接杆

28-球铰连接部件下高强钢球

29-球铰连接部件下固定件

31-球铰连接部件上高强钢球

32-球铰连接部件上固定件螺栓孔

33-球铰连接部件上固定件

34--球铰连接部件连接杆

35-球铰连接部件下高强钢球

36-球铰连接部件下固定件螺栓

37-球铰连接部件下固定件

41--中心部件上盖板

42--中心部件上盖板螺栓

43--中心部件索孔

44--中心部件下盖板螺栓孔

45--中心部件下盖板

51--标准化部件上盖板

52--标准化部件索孔

53--标准化部件上盖板螺栓

54--标准化部件下盖板螺栓孔

55--标准化部件下盖板

61--端部部件上盖板

62--端部部件上盖板螺栓

63--端部部件下盖板

64--端部部件索孔

71--中心部件索孔

72---中心部件上盖板

73--中心部件上盖板螺栓

74--中心部件下盖板螺栓孔

75--中心部件下盖板

76--球铰连接部件上固定件

77--球铰连接部件连接杆

78--球铰连接部件下高强钢球

79--球铰连接部件下固定件

80--中心部件上盖板

81---中心部件下盖板

82--中心部件索孔

91---中心部件上盖板

92---中心部件下盖板

93---球铰连接部件上固定件

94---球铰连接部件下固定件

95---端部部件下盖板

96---端部部件上盖板

97---标准化部件下盖板

98--标准化部件上盖板

99---中心部件下盖板

100---中心部件上盖板

111---标准化部件下盖板

112---标准化部件上盖板

113---端部部件下盖板

114---端部部件上盖板

具体实施方式

1.一种用于单层交叉索网结构的装配式索节点，该节点分为中心部件、球铰连接部件、标准化配件、端部部件和附属配件组成；其中，中心部件(图4)的中心部件下盖板(45)两端伸出，两端伸出端用于与标准化部件(图5)的标准化部件上盖板(51)或端部部件(图6)的端部部件上盖板(61)搭接。中心部件(图4)的中心部件下盖板(45)底部的螺栓孔与球铰连接部件(图3)中的球铰连接部件上固定件(33)用螺栓连接固定。标准化部件(图5)的标准化部件上盖板(51)左侧伸出和标准化部件下盖板(55)右侧伸出，用于与其他部件的盖板搭接。端部部件(图6)的端部部件上盖板(61)伸出。2.一种用于单层交叉索网结构的装配式索节点，其特征在于，节点分为上下两部分，上下两部分的索根数任意，即为n(n≥1)根索与m(m≥1)根索相交的节点；也就是说，既可以是单根索与单根索的相交节点(c－c型节点)，也可以是多根索与多根索的相交节点(abcba－abcba型节点)，同时上下两部分索的根数不一定相等(c－abcba型节点)；本节点的形式分为c－c型、c－abcba型、abcba－abcba型、c－aca型、aca－aca型、和abbbcbbba－abbbcbbba型等多种形式。

3.本发明的单层交叉索网结构的装配式索节点的安装方法如下：

c－c型的安装方法：

步骤一：本节点分为上下两部分，先将上部分的中心部件与上部中心的索固定；

将上部分的中心部件的中心部件上盖板(72)和上部分的中心部件的中心部件下盖板(75)用螺栓固定，进而把上部中心的索固定。

步骤二：将球铰连接部件与上半部分的中心部件用螺栓连接；

将上部分的中心部件的中心部件下盖板(75)和球铰连接部件的球铰连接部件上固定件(76)用螺栓固定。

步骤三：将球铰连接部件与下半部分的中心部件用螺栓连接；

将下部分的中心部件的中心部件下盖板(80)和球铰连接部件的球铰连接部件下固定件(79)用螺栓固定。

步骤四：将下部分的中心部件与下部中心的索固定；

将下部分的中心部件的中心部件上盖板(81)和下部分的中心部件的中心部件下盖板(80)用螺栓固定，进而把下部中心的索固定。

步骤五：检查各部件螺栓的安装情况，确保各部件安装就位，节点安装完毕。

c－abcba型的安装方法：

步骤一：本节点分为上下两部分，先将上部分的中心部件与上部中心的索固定；

将上部分的中心部件的中心部件上盖板(91)和上部分的中心部件的中心部件下盖板(92)用螺栓固定，进而把上部中心的索固定。

步骤二：将球铰连接部件与上半部分的中心部件用螺栓连接；

将上部分的中心部件的中心部件下盖板(92)和球铰连接部件的球铰连接部件上固定件(93)用螺栓固定。

步骤三：将球铰连接部件与下半部分的中心部件用螺栓连接；

将下部分的中心部件的中心部件下盖板(99)和球铰连接部件的球铰连接部件下固定件(94)用螺栓固定。

步骤四：将下部分的中心部件与下部中心的索固定；

将下部分的中心部件的中心部件上盖板(100)和下部分的中心部件的中心部件下盖板(99)用螺栓固定，进而把下部中心的索固定。

步骤五：用标准化部件和端部部件固定下部索；

用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(98)与中心部件的中心部件下盖板(99)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(98)与标准化部件的标准化部件下盖板(97)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(96)与标准化部件的标准化部件下盖板(97)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(96)与端部部件的端部部件下盖板(95)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(112)与中心部件的中心部件下盖板(99)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(112)与标准化部件的标准化部件下盖板(111)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(114)与标准化部件的标准化部件下盖板(111)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(114)与端部部件的端部部件下盖板(113)固定。

步骤六：检查各部件螺栓的安装情况，确保各部件安装就位，节点安装完毕。

abcba－abcba型的安装方法：

步骤一：本节点分为上下两部分，先将上部分的中心部件与上部中心的索固定；

将上部分的中心部件的中心部件上盖板(05)和上部分的中心部件的中心部件下盖板(06)用螺栓固定，进而把上部中心的索固定。

步骤二：将球铰连接部件与上半部分的中心部件用螺栓连接；

将上部分的中心部件的中心部件下盖板(06)和球铰连接部件的球铰连接部件上固定件(101)用螺栓固定。

步骤三：将球铰连接部件与下半部分的中心部件用螺栓连接；

将下部分的中心部件的中心部件下盖板(15)和球铰连接部件的球铰连接部件下固定件(102)用螺栓固定。

步骤四：将下部分的中心部件与下部中心的索固定；

将下部分的中心部件的中心部件上盖板(16)和下部分的中心部件的中心部件下盖板(15)用螺栓固定，进而把下部中心的索固定。

步骤五：用标准化部件和端部部件固定上部索；

用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(03)与中心部件的中心部件下盖板(06)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(03)与标准化部件的标准化部件下盖板(04)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(01)与标准化部件的标准化部件下盖板(04)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(01)与端部部件的端部部件下盖板(02)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(07)与中心部件的中心部件下盖板(06)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(07)与标准化部件的标准化部件下盖板(08)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(09)与标准化部件的标准化部件下盖板(08)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(09)与端部部件的端部部件下盖板(10)固定。

步骤六：用标准化部件和端部部件固定下部索；

用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(14)与中心部件的中心部件下盖板(15)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(14)与标准化部件的标准化部件下盖板(13)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(12)与标准化部件的标准化部件下盖板(13)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(12)与端部部件的端部部件下盖板(11)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(18)与中心部件的中心部件下盖板(15)固定；用螺栓将标准化部件的标准化部件上盖板(18)与标准化部件的标准化部件下盖板(17)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(20)与标准化部件的标准化部件下盖板(17)固定；用螺栓将端部部件的端部部件上盖板(20)与端部部件的端部部件下盖板(19)固定。

步骤七：检查各部件螺栓的安装情况，确保各部件安装就位，节点安装完毕。