阅读说明：本技术 预应力铝合金组合构件 (Prestressed aluminium alloy combined member ) 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：本申请涉及铝合金构件技术领域,提供一种预应力铝合金组合构件,包括一个H形截面杆件、两根预应力拉杆和四个端板。端板一侧为平面,开有异形槽口,与H形截面杆件卡合,其另一侧为圆弧面,与节点连接；预应力拉杆穿过H形截面杆件、端板,通过其两端的螺纹采用螺栓与节点连接。本申请由于预应力拉杆和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,可以弥补由于铝合金弹性模量低造成杆件稳定性较差的缺陷,并且可以减少H形截面型材的材料用量,且与传统铝合金板式节点网壳的H形截面杆件相比,这种新型的预应力铝合金组合构件不需要在杆件上开孔,避免了杆件截面削弱,同时也减少了螺栓数量,便于施工。(The application relates to the technical field of aluminum alloy components, and provides a prestressed aluminum alloy combined component which comprises an H-shaped section rod piece, two prestressed pull rods and four end plates. One side of the end plate is a plane, is provided with a special-shaped notch and is clamped with the rod piece with the H-shaped section, and the other side of the end plate is an arc surface and is connected with the node; the prestressed pull rod penetrates through the rod piece with the H-shaped cross section and the end plate and is connected with the node through threads at two ends of the prestressed pull rod by adopting a bolt. This application is because the combined action of prestressing force pull rod and H shape cross-section member for the stable bearing capacity of member under the axial compression and the effect of the load of buckling improves, can compensate because the low relatively poor defect that causes member stability of aluminum alloy elastic modulus, and can reduce the material quantity of H shape cross-section bar, and compare with the H shape cross-section member of traditional aluminum alloy plate formula node latticed shell, this kind of neotype prestressing force aluminum alloy combined member need not trompil on the member, the member cross-section has been avoided weakening, the bolt quantity has also been reduced simultaneously, be convenient for construct.)

预应力铝合金组合构件

技术领域

本申请涉及铝合金构件技术领域，具体涉及一种铝合金单层网壳用的预应力铝合金组合构件。

背景技术

铝合金材料具有轻质高强、耐腐蚀性能好以及加工方便等优点，在结构工程领域中得到了越来越广泛的应用，尤其是大跨度空间结构，如民用公共建筑领域(体育场馆、科技馆、园林温室、机场高铁候机楼站)、工业散装储备库(大型干煤库顶盖)、石化储备行业(储油罐拱项、污水处理厂顶棚)等。

目前应用较多的铝合金空间结构为铝合金单层网壳，其节点形式为板式节点，杆件上下翼缘通过多个螺栓与节点盖板相连，对加工精度要求较高。已有研究表明，由于杆件翼缘端部和节点板需开较多螺栓孔，使截面削弱，节点在荷载作用下往往出现螺栓孔处杆件被拉断以及节点盖板的块状拉剪破坏。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构件形式。

发明内容

本申请的目的在于，克服现有技术的不足，提出一种预应力铝合金组合构件，可以用于铝合金单层网壳结构，使得构件在轴压及压弯荷载作用下的稳定承载力提高，以弥补由于铝合金弹性模量低造成杆件稳定性较差的缺陷。

为了实现上述目标，本申请提供了如下技术方案：

一种预应力铝合金组合构件，包括一个H形截面杆件，两根预应力拉杆和四块端板。

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，且倒V字形立板和正V字形立板均呈等腰三角形形状；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；且上翼缘板与倒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均设置有螺纹并延伸至拉杆通道外，预应力拉杆通过其前后两端的螺纹采用螺栓与节点连接。

为了便于H形截面杆件与节点连接，上翼缘板和下翼缘板的前后端部均加工有倒角，加工倒角后的上翼缘板和下翼缘板的前后端部均呈等腰梯形形状，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。

预应力拉杆的前后两端各穿设一块端板，且端板位于预应力拉杆端部螺纹与H形截面杆件之间；端板通过其一侧与H形截面杆件连接，通过其另一侧与节点连接；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；端板的另一侧为与铝合金单层网壳的节点相适应的圆弧面，其与铝合金单层网壳的节点筒柱相连。

为了便于预应力拉杆穿过，端板的异形槽口中还开设有拉杆穿孔，拉杆穿孔贯穿端板的前后两侧。

在本申请中，H形截面杆件、预应力拉杆和端板均采用铝合金材料制成，且预应力拉杆所用材料为高强度铝合金。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请由于预应力拉杆和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，可以弥补由于铝合金弹性模量低造成杆件稳定性较差的缺陷，并且可以减少H形截面型材的材料用量，且与传统铝合金板式节点网壳的H形截面杆件相比，这种新型的预应力铝合金组合构件不需要在杆件上开孔，避免了杆件截面削弱，同时也减少了螺栓数量，便于施工。

附图说明

图1为本申请实施例提供的预应力铝合金组合构件的整体示意图；

图2为本申请实施例提供的预应力铝合金组合构件的装配示意图

图3为本申请实施例提供的H形截面杆件的示意图；

图4为本申请实施例提供的预应力拉杆的示意图；

图5a为本申请实施例提供的端板一侧的示意图；

图5b为本申请实施例提供的端板另一侧的示意图。

附图标记说明

1H形截面杆件、1-1上翼缘板、1-2下翼缘板、1-3一字形立板、1-4倒V字形立板、1-5正V字形立板、2预应力拉杆、3端板。

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1～5b所示，一种预应力铝合金组合构件，包括一个H形截面杆件1，两根预应力拉杆2和四块端板3。

H形截面杆件1包括上翼缘板1-1、下翼缘板1-2、一字形立板1-3、倒V字形立板1-4和正V字形立板1-5，且倒V字形立板1-4和正V字形立板1-5均呈等腰三角形形状；上翼缘板1-1和下翼缘板1-2上下平行设置，一字形立板1-3的上下两端分别通过倒V字形立板1-4和正V字形立板1-5垂直连接于上翼缘板1-1和下翼缘板1-2之间，即上翼缘板1-1通过倒V字形立板1-4连接于一字形立板1-3的上端，下翼缘板1-2通过正V字形立板1-3连接于一字形立板1-3的下端；上翼缘板1-1与倒V字形立板1-4之间、下翼缘板1-2与正V字形立板1-3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2，预应力拉杆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2通过其前后两端的螺纹采用螺栓与节点连接。

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

预应力拉杆2的前后两端各穿设一块端板3，且端板3位于预应力拉杆2端部螺纹与H形截面杆件1之间；端板3通过其一侧与H形截面杆件1连接，通过其另一侧与节点连接；端板3的一侧为平面，并开设有与H形截面杆件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截面的上部或下部卡合；端板3的另一侧为与铝合金单层网壳的节点相适应的圆弧面，其与铝合金单层网壳的节点筒柱相连。

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1-1或下翼缘板1-2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1-1或下翼缘板1-2的截面卡合；倒三角型槽口与倒V字形立板1-4或正V字形立板1-5的截面相匹配适应，其与倒V字形立板1-4或正V字形立板1-5的截面卡合；Y形槽口的下端开放并与一字形立板1-3的截面相匹配适应，其与一字形立板1-3的截面卡合。

为了能使H形截面杆件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端部相应截面的尺寸大2～4mm，三角形槽口的尺寸与倒V字形立板1-4或正V字形立板1-5的尺寸相同即可。

为了便于预应力拉杆2穿过，端板3的倒三角形槽口中还开设有拉杆穿孔，拉杆穿孔贯穿端板3的前后两侧。

本申请提供的预应力铝合金组合构件，且具体组装方法如下：

(1)将端板3一侧的异形槽口与H形截面杆件1端部卡合；

(2)将预应力拉杆2穿过H形截面杆件1前后两端端板3上的拉杆穿孔、H形截面杆件1中的拉杆通道，使H形截面杆件1、预应力拉杆2、端板3连为一体；

(3)将预应力拉杆2伸入铝合金单层网壳的节点柱筒内，使用螺栓将两者连接，并对预应力拉杆2施加预应力。

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。