阅读说明：本技术 带预应力铝合金组合构件的装配式节点 (Assembled node with prestressed aluminum alloy combined component ) 是由 郭小农 张超众 唐文豪 王丽 宗绍晗 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本申请涉及铝合金单层网壳结构技术领域,提供一种带预应力铝合金组合构件的装配式节点,该装配式节点包括预应力铝合金组合构件、节点圆筒、端板和节点盖板等部件,预应力铝合金组合构件由带V形槽口的H形截面杆件和预应力拉杆组成。现场施工时,只需将预应力拉杆穿过端板和节点圆筒,并通过螺栓在圆筒内壁连接预应力拉杆即可实现装配,最后将节点盖板通过预应力拉杆连接在圆筒两端。本申请不需要在节点盖板和杆件上开螺栓孔,避免了节点板和杆件截面削弱,减少了螺栓数量,便于施工,且施工质量容易保证；同时,由于预应力拉杆和H形截面构件的组合作用,使得构件在轴压及压弯荷载作用下的稳定承载力提高,并且可以减少H形截面型材的材料用量。(The utility model relates to an aluminum alloy individual layer latticed shell structure technical field provides an assembled node of taking prestressing force aluminum alloy composite member, and this assembled node includes parts such as prestressing force aluminum alloy composite member, node drum, end plate and node apron, and prestressing force aluminum alloy composite member comprises H shape cross-section member and the prestressing force pull rod of taking the V-arrangement notch. During site operation, the prestressed pull rod only needs to penetrate through the end plate and the node cylinder, the prestressed pull rod is connected to the inner wall of the cylinder through the bolt, assembly can be achieved, and finally the node cover plate is connected to the two ends of the cylinder through the prestressed pull rod. According to the method, bolt holes do not need to be formed in the node cover plate and the rod piece, the weakening of the cross sections of the node plate and the rod piece is avoided, the number of bolts is reduced, the construction is convenient, and the construction quality is easy to guarantee; meanwhile, due to the combined action of the prestressed pull rod and the H-shaped section member, the stable bearing capacity of the member under the action of axial compression and bending load is improved, and the material consumption of the H-shaped section can be reduced.)

带预应力铝合金组合构件的装配式节点

技术领域

本申请涉及铝合金单层网壳结构，具体涉及一种带预应力铝合金组合构件的装配式节点。

背景技术

铝合金材料具有轻质高强、耐腐蚀性能好、加工方便、可一体化成型等优点，在大跨度空间结构领域得到了越来越广泛的应用，如园林温室、大型干煤库顶盖、储油罐拱项、污水处理厂顶棚等。

目前在铝合金单层网壳中应用最为广泛的节点形式为美国Temcor公司研发的板式节点，杆件翼缘通过多个螺栓与上下盖板连接，此种节点施工方便，但由于需要开较多螺栓孔并且节点板起拱的要求，对加工精度要求较高，并且由于铝合金弹性模量仅为钢材的1/3，铝合金构件在轴压及压弯荷载作用下，其稳定问题较为突出。上述问题限制了铝合金板式节点网壳的进一步应用，因此亟待研发适用于铝合金材料特性并且方便施工的新型单层网壳节点形式。

发明内容

本申请的目的在于，克服现有技术的不足，提出一种带预应力铝合金组合构件的装配式节点，使得构件在轴压及压弯荷载作用下的稳定承载力提高。

为了实现上述目标，本申请提供了如下技术方案：

一种带预应力铝合金组合构件的装配式节点，包括预应力铝合金组合构件、节点圆筒、端板和节点盖板；

若干预应力铝合金组合构件各自通过其前端连接在同一个节点圆筒上，并沿节点圆筒的径向圆周呈发射状分布；同时每个预应力铝合金组合构件的后端也各连接一个节点圆筒；

预应力铝合金组合构件包括H形截面杆件和预应力拉杆；H形截面杆件包括上翼缘板、下翼缘板、一字形立板、倒V字形立板和正V字形立板；上翼缘板和下翼缘板上下平行设置，一字形立板的上下两端分别通过倒V字形立板和正V字形立板垂直连接于上翼缘板和下翼缘板之间；上翼缘板与倒V字形立板之间、下翼缘板与正V字形立板之间各自构成一个前后贯通的拉杆通道，拉杆通道中各自穿设一根预应力拉杆，预应力拉杆的前后两端各自穿过一个节点圆筒并与之连接；

预应力拉杆的前后两端还各穿设一块端板；端板位于节点圆筒与H形截面杆件之间，且其两侧的形状分别与节点圆筒的外侧壁及H形截面杆件的端面相匹配适应；

同时各个节点圆筒的上下端面各设置一个节点盖板，并通过中心螺栓连接。

进一步，端板的一侧为平面，并开设有与H形截面杆件截面的上部或下部相匹配的异形槽口，其通过异形槽口与H形截面杆件截面的上部或下部卡合；

端板的另一侧为与节点圆筒的外侧壁相适应的圆弧面，该圆弧面的曲率与节点圆筒外壁的曲率相同。

进一步，端板一侧开设的异形槽口包括依次连通的一字形槽口、倒三角形槽口和Y形槽口；

一字形槽口与上翼缘板或下翼缘板的截面相匹配适应，并在端板一侧横向贯通，其与上翼缘板或下翼缘板的截面卡合；

倒三角型槽口与倒V字形立板或正V字形立板的截面相匹配适应，其与倒V字形立板或正V字形立板的截面卡合；

Y形槽口的下端开放并与一字形立板的截面相匹配适应，其与一字形立板的截面卡合。

进一步，节点圆筒包括筒体和若干竖向加劲板件；若干竖向加劲板件以筒体中心轴为中心呈发射状安装在筒体的内壁上，且这些竖向加劲板件的中心交汇处构成一竖向通孔，用于穿设中心螺栓。

进一步，节点盖板的中心还开设有盖板圆孔，用于穿过中心螺栓；中心螺栓的螺杆从上向下依次穿过节点圆筒上方节点盖板的盖板圆孔、节点圆筒的竖向通孔、节点圆筒下方节点盖板的盖板圆孔，且其两端各自通过螺母固定。

进一步，节点盖板的内侧开有环形槽口，节点盖板通过所述环形槽口与节点圆筒的上下两端卡合。

进一步，预应力拉杆的前后两端均设置有螺纹，所述螺纹穿过节点圆筒的筒壁采用螺母与节点圆筒连接。

进一步，所述螺母带有弧形垫圈；

弧形垫圈位于螺母与节点圆筒内侧壁之间，其一侧为平面，与螺母贴合，其另一侧为圆弧面，该圆弧面的曲率与节点圆筒内壁的曲率相同。

进一步，上翼缘板和下翼缘板的前端均加工有倒角。

进一步，上翼缘板和下翼缘板前端的倒角大小相同，在优选的实施方式中，倒角可以设置为30°，使加工倒角后的上翼缘板和下翼缘板的前端均呈等腰梯形形状，以减小H形截面杆件端部的截面尺寸，使连接节点不至于过大。

在本申请中，除了螺母和中心螺栓为不锈钢材料，其余部件均为铝合金材料，且预应力拉杆为高强铝合金材料。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请具有传力明确、构造简单、施工方便、装配化程度高等优点，不需要在节点盖板和杆件上开螺栓孔，避免了节点板和杆件截面削弱，也减少了螺栓数量，便于施工，且施工质量容易保证；同时，由于预应力拉杆和H形截面构件的组合作用，使得构件在轴压及压弯荷载作用下的稳定承载力提高，并且可以减少H形截面型材的材料用量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的带预应力铝合金组合构件的装配式节点的整体示意图；

图2为本申请实施例提供的带预应力铝合金组合构件的装配式节点的平面示意图；

图3为本申请实施例提供的带预应力铝合金组合构件的装配式节点的装配方法示意图；

图4为本申请实施例提供的带预应力铝合金组合构件的装配式节点的局部剖视结构示意图；

图5为本申请实施例提供的预应力铝合金组合构件的示意图；

图6a为本申请实施例提供的端板一侧的示意图；

图6b为本申请实施例提供的端板另一侧的示意图；

图7为本申请实施例提供的节点圆筒的示意图；

图8a为本申请实施例提供的节点盖板外侧的示意图；

图8b为本申请实施例提供的节点盖板内侧的示意图；

图9为本申请实施例提供的带弧形垫圈的螺母的示意图；

图10为本申请实施例提供的中心螺栓的示意图。

附图标记说明

1预应力铝合金组合构件、1-1H形截面杆件、1-2预应力拉杆、2节点圆筒、3端板、4节点盖板、5螺母、6弧形垫圈、7中心螺栓。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及其附图对本申请提供的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本申请的优点和特征将更加清楚。

如图1～10所示，一种带预应力铝合金组合构件的装配式节点，包括预应力铝合金组合构件1、节点圆筒2、端板3和节点盖板4。

若干预应力铝合金组合构件1各自通过其前端连接在同一个节点圆筒2上，并沿节点圆筒2的径向圆周呈发射状分布；同时每个预应力铝合金组合构件1的后端也各连接一个节点圆筒2；

每个预应力铝合金组合构件1与节点圆筒2之间均设置有端板3；同时节点圆筒2的上下端面各设置一个节点盖板4，并通过中心螺栓7连接。

预应力铝合金组合构件1包括带槽口的H形截面杆件1-1和预应力拉杆1-2；H形截面杆件1-1采用挤压成型，其包括上翼缘板、下翼缘板、一字形立板、倒V字形立板和正V字形立板，倒V字形立板和正V字形立板均采用等腰三角形形状；上翼缘板和下翼缘板上下平行设置，一字形立板的上下两端分别通过倒V字形立板和正V字形立板垂直连接于上翼缘板和下翼缘板之间，即上翼缘板通过倒V字形立板连接于一字形立板的上端，下翼缘板通过正V字形立板连接于一字形立板的下端；上翼缘板与倒V字形立板之间、下翼缘板与正V字形立板之间各自构成一个前后贯通的拉杆通道，拉杆通道中各自穿设一根预应力拉杆1-2，预应力拉杆1-2的前后两端均设置有螺纹并延伸至拉杆通道外，预应力拉杆1-2通过其前后两端的螺纹采用螺母5与节点圆筒2连接。

为了便于H形截面杆件1-1与节点圆筒2连接，上翼缘板和下翼缘板的前端均加工有倒角；在优选的实施方式中，上翼缘板和下翼缘板前端的倒角大小相同，且均为30°，加工倒角后的上翼缘板和下翼缘板的前端均呈等腰梯形形状，以减小H形截面杆件1-1端部的截面尺寸，使连接节点不至于过大。

预应力拉杆1-2的前端各穿设一块端板3；端板3位于节点圆筒2与H形截面杆件1-1之间，其一侧与H形截面杆件1-1连接，其另一侧与节点圆筒2连接。

进一步，端板3的一侧为平面，并开设有与H形截面杆件1-1截面的上部或下部相匹配的异形槽口，其通过异形槽口与H形截面杆件1-1截面的上部或下部卡合；端板3的另一侧为与节点圆筒2的外侧壁相适应的圆弧面，圆弧面的曲率与节点圆筒2外壁的曲率相同，以便与节点圆筒2贴合。

端板3一侧开设的异形槽口包括依次连通的一字形槽口、倒三角形槽口和Y形槽口；一字形槽口与上翼缘板或下翼缘板的截面相匹配适应，并在端板3一侧横向贯通，其与上翼缘板或下翼缘板的截面卡合；倒三角型槽口与倒V字形立板或正V字形立板的截面相匹配适应，其与倒V字形立板或正V字形立板的截面卡合；Y形槽口的下端开放并与一字形立板的截面相匹配适应，其与一字形立板的截面卡合。

为了能使H形截面杆件1-1能方便卡在端板3中，一字形槽口及Y形槽口下端的尺寸比H形截面杆件1-1端部相应截面的尺寸大4～6mm，三角形槽口的尺寸与倒V字形立板或正V字形立板的尺寸相同即可。

为了便于预应力拉杆1-2穿过，端板3的倒三角形槽口中还开设有端板穿孔，端板穿孔贯穿端板3的前后两侧，且其内径比预应力拉杆1-2的直径大2～4mm为宜。

本申请所述节点圆筒2可以采用压铸成型，其包括筒体和若干竖向加劲板件，若干竖向加劲板件以筒体中心轴为中心呈发射状安装在筒体内壁上，且若干竖向加劲板件的中心交汇处构成一竖向通孔，用于穿设中心螺栓7；同时，对应于与预应力拉杆1-2连接的位置，在筒体的筒壁上也开设有节点穿孔，用于穿过预应力拉杆1-2，且节点穿孔的内径比预应力拉杆1-2的直径大2mm。

将预应力拉杆1-2的前端依次穿过端板3上的端板穿孔和节点圆筒2上节点穿孔，在节点圆筒2的内侧采用螺母5与预应力拉杆1-2前端的螺纹连接。

与预应力拉杆1-2端部螺纹连接的螺母5带有弧形垫圈6，弧形垫圈6位于螺母5与节点圆筒2内侧壁之间；弧形垫圈6一侧为平面，与螺母5贴合，其另一侧为圆弧面，该圆弧面的曲率与节点圆筒2内壁的曲率相同，以便与节点圆筒2内壁贴合；同时，弧形垫圈6中部开有垫圈圆孔，用于穿过预应力拉杆1-2，且垫圈圆孔的内径比预应力拉杆1-2的直径大2mm。

节点圆筒2的上下端面各设置有一个节点盖板4，节点盖板4的内侧开有环形槽口，环形槽口的宽度比节点圆筒2的筒体的筒壁厚度大2～4mm，可以通过环形槽口卡住节点圆筒2的筒壁；节点盖板4的中心还开设有盖板圆孔，用于穿过中心螺栓7；中心螺栓7的螺杆从上向下依次穿过节点圆筒2上方节点盖板4的盖板圆孔、节点圆筒2的竖向通孔、节点圆筒2下方节点盖板4的盖板圆孔，同时其两端通过螺母固定。

在本申请中，除了螺母和中心螺栓7为不锈钢材料，其余部件均为铝合金材料，且预应力拉杆1-2为高强铝合金材料。

本申请所需部件均可在工厂加工完成，运到施工现场即可进行全装配化施工，现场不需要焊接。

本申请提供的带预应力铝合金组合构件的装配式节点的具体组装方法如下：

(1)通过端板3平面侧的异形槽口，将H形截面杆件1端部与端板3卡合；

(2)将预应力拉杆1-2穿过端板3上的端板穿孔，并穿设于H形截面杆件1-1上的拉杆通孔中；

(3)将预应力拉杆1-2的前端通过节点圆筒2上的节点穿孔伸入节点圆筒2的筒体内，并用螺母5将预应力拉杆1-2的前端，再将预应力拉杆1-2的后端张拉并用螺栓5固定在预应力拉杆1-2后端的节点圆筒2内；预应力拉杆1-2后端为与其前端同样形式的节点。

(4)将剩余的预应力铝合金组合构件1均按步骤(3)所述方法与节点圆筒2连接；

(5)节点圆筒2与所有预应力铝合金组合构件1连接完成后，在其上下端面各自盖上节点盖板4，并采用中心螺栓7通过螺母固定。

上述描述仅是对本申请较佳实施例的描述，并非是对本申请范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本申请技术方案保护的范围。