阅读说明：本技术 一种铝合金矩形管单层网壳螺栓连接节点及其制作方法 (Aluminum alloy rectangular pipe single-layer latticed shell bolt connection node and manufacturing method thereof ) 是由 杨大彬 刘磊 李明锦 于 2021-09-26 设计创作，主要内容包括：本专利公开了一种铝合金矩形管单层网壳螺栓连接节点及其制作方法,包括节点体、高强螺栓、标准螺母、薄螺母、封板、角钢或平板及盲铆钉。与其连接的杆件为铝合金矩形管。其中,将连接板与铝合金矩形短管贴紧后用紧固螺栓固定住位置再与封板进行焊接,使得焊接后的封板—连接板能够正好装入铝合金矩形管并与铝合金矩形管紧密贴合,避免了铆接时连接板因发生板面外整体变形导致的自应力,从而有效保证了连接的强度和质量；铝合金矩形管中设有加劲肋保证构件局部稳定,可以提高铝合金矩形管的稳定性和抗扭性能；铝合金矩形管可直接通过模具挤压成型,直接将铝合金矩形管上挤压出安装槽,便于现场安装玻璃等围护材料,大大节省施工时间。(The patent discloses an aluminum alloy rectangular pipe single-layer latticed shell bolt connection node and a manufacturing method thereof. The rod piece connected with the rod piece is an aluminum alloy rectangular tube. After the connecting plate is tightly attached to the aluminum alloy rectangular short pipe, the position of the connecting plate is fixed by a fastening bolt, and then the connecting plate is welded with the sealing plate, so that the welded sealing plate-connecting plate can be just arranged in the aluminum alloy rectangular pipe and tightly attached to the aluminum alloy rectangular pipe, the self-stress of the connecting plate caused by the integral deformation outside the plate surface during riveting is avoided, and the strength and the quality of connection are effectively ensured; stiffening ribs are arranged in the aluminum alloy rectangular pipe to ensure that the component is locally stable, so that the stability and the torsion resistance of the aluminum alloy rectangular pipe can be improved; the aluminum alloy rectangular pipe can be directly extruded by the die in an extrusion molding mode, the aluminum alloy rectangular pipe is directly extruded into the mounting groove, the glass and other enclosure materials can be conveniently mounted on the site, and the construction time is greatly saved.)

一种铝合金矩形管单层网壳螺栓连接节点及其制作方法

技术领域

本专利涉及铝合金单层网壳结构，更具体地说，涉及一种铝合金矩形管单层网壳螺栓连接节点及其制作方法。

背景技术

铝合金空间网壳结构是近年来迅速发展起来的一种新型空间网格结构。由于铝合金材料具有轻质高强、耐腐蚀性能好、加工方便、可挤压成型等优点，在园林温室、大型干煤库顶盖、储油罐拱项、污水处理厂顶棚等中得到了广泛的应用。目前其常用形式为板式节点连接H形杆件单层网壳结构，该种结构形式及节点连接存在如下缺点：单层网壳杆件通常为压弯构件，由于铝合金材料的弹性模量仅为钢材的三分之一，同时H形截面的平面外惯性矩相对较小，因此铝合金H形杆件的稳定性能较差，使得材料的强度无法充分发挥；在H形杆件的传统板式节点中，仅翼缘部分通过多个螺栓或铆钉与上下盖板连接，因此节点强度比杆件有较大的削弱；同时，该种节点需要在高空现场进行大量的铆接作业，从而导致工期较长和施工安装人员较大的安全风险；此外，该种节点往往需要杆件截面具有相同的高度，造成部分杆件不能充分发挥其材料性能，并且该种节点在节点域内腹板不连续，无法为结构提供足够大的承载力和刚度，导致该类节点不宜应用于对承载力要求较高的大跨度网壳结构。

相比H形杆件，矩形管具有较好的抗扭性和平面外稳定性等优点，因此矩形管单层网壳比H形杆件单层网壳的力学性能更好。为了避免上述现有技术的缺点，本专利提出一种铝合金矩形管单层网壳螺栓连接节点及其制作方法。

发明内容

本专利的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种铝合金矩形管单层网壳螺栓连接节点及其制作方法。对于矩形钢管单层网壳结构，目前较为成熟的螺栓连接节点为上下两个螺栓穿过焊接在矩形杆件端部的封板和节点体连接的形式，但对于铝合金矩形管，由于铝合金的可焊性较差，封板若直接和矩形管焊接，焊接接头的强度将大大降低（接头强度约为铝合金母材的0.5～0.7），这将严重影响杆件强度的充分利用。因此，结合较为成熟的铝合金铆接连接技术，本专利提出了采用可焊性较好的封板、连接件进行过渡的连接方式。

本发明的技术方案如下：

一种铝合金矩形管单层网壳螺栓连接节点及其制作方法，包括节点体、高强螺栓、标准螺母、薄螺母、封板、连接件、紧固螺栓及盲铆钉。与之连接的杆件为铝合金矩形管。其中，所述节点体开有若干螺栓孔；所述封板的长度与宽度分别与铝合金矩形管截面的长度和宽度相同并开有上下两个圆孔；所述高强螺栓的螺杆从螺帽至另一端头依次分为大螺纹段和小螺纹段，所述大螺纹段与小螺纹段的螺纹方向相反；所述螺母和高强螺栓大螺纹段相配合，所述节点体的螺栓孔和高强螺栓的小螺纹段相配合；所述封板和节点体通过高强螺栓和螺母连接；所述连接件为角钢或平板，其中角钢或平板上开有与封板焊接的坡口以及开有盲铆钉可穿越的铆钉孔；所述铝合金矩形管上开有盲铆钉可穿越的铆钉孔；所述铝合金矩形管在其上部设有玻璃等围护部件安装卡槽；或所述铝合金矩形管其上部为光滑平面；进一步，所述铝合金矩形管内设有加劲肋，所述加劲肋可以是贯通的也可以是断开的；或所述铝合金矩形管内部不设加劲肋；所述封板与连接件为可焊性较好的钢材、不锈钢等非铝合金材料。

节点制作方法：

（1）首先在工厂加工制作各部件和铝合金矩形管。连接件以角钢为例，将角钢与铝合金矩形管开有若干铆钉孔，然后切开一段比角钢长度稍短的铝合金矩形短管，将角钢与铝合金矩形短管的四个角贴紧，然后用紧固螺栓将角钢与铝合金矩形短管连接固定好，将角钢从坡口处与封板进行焊接，焊接完成后将紧固螺栓拆开，将铝合金矩形短管卸掉；

（2）将高强螺栓从封板的焊接侧穿入，从相应圆孔穿出，先将薄螺母拧入高强螺栓的大螺纹段，再将标准螺母拧入高强螺栓的大螺纹段，将两螺母相互顶紧；将焊接好的封板和角钢与铝合金矩形管通过盲铆钉进行铆接；

本发明的有益效果：

由于连接板和铝合金矩形管的四个板面均要连接，如何保证和封板焊接后的连接板在铆接时能够与铝合金矩形管的四个板面紧密贴合成为该节点连接质量的关键因素。铝合金矩形短管是从节点将要连接的铝合金矩形管上切割而成，保证了铝合金矩形短管和铝合金矩形管的截面尺寸相同。将连接板与铝合金矩形短管贴紧后用紧固螺栓固定住位置再与封板进行焊接，使得焊接后的连接板能够正好装入铝合金矩形管并与铝合金矩形管紧密贴合，避免了铆接时连接板因发生板面外整体变形导致的自应力，从而有效保证了连接的强度和质量；

铝合金矩形管高宽比大，设有加劲肋保证构件局部稳定，可以提高铝合金矩形管的稳定性和抗扭性能；铝合金矩形管可直接通过模具挤压成型，直接将铝合金矩形管上挤压出安装槽，便于现场安装玻璃等围护材料，大大节省施工时间；在节点与铝合金矩形管之间采用可焊性较好的材料进行过渡，通过盲铆钉与铝合金矩形管铆接，可使节点和杆件截面基本等强；

大量的铆接在工厂中进行，避免了在施工现场长时间的高空连接，施工的安全性大大提高，同时在施工现场安装过程中仅需要通过旋转螺母的方式将螺栓拧入节点体，然后旋紧螺母即可，安装便捷，利于保证工期。

附图说明

图1是内置角钢式连接示意图（实施方式一）；

图2是内置角钢式角钢与铝合金矩形短管连接方法示意图（实施方式一）；

图3是内置角钢式角钢与封板焊接完成示意图（实施方式一）；

图4是外置角钢式连接示意图（实施方式二）；

图5是外置角钢式角钢与铝合金矩形短管连接方法示意图（实施方式二）；

图6是外置角钢式角钢与封板焊接完成示意图（实施方式二）；

其中1为节点体、2为高强螺栓、3为标准螺母、4为薄螺母、5为封板、6为铝合金矩形管、7为连接件—角钢、8为盲铆钉、9为焊缝、10为紧固螺栓、11为铝合金矩形短管。

具体实施方式

如图1～6所示，一种铝合金矩形管单层网壳螺栓连接节点及其制作方法，包括节点体1、高强螺栓2、标准螺母3、薄螺母4、封板5、铝合金矩形管6、角钢7、盲铆钉、焊缝9、紧固螺栓10以及铝合金矩形短管11。其中节点体1上开有若干螺栓孔；封板5上开有上下两个圆孔；高强螺栓2的螺杆从螺帽至另一端头依次分为大螺纹段、小螺纹段；标准螺母3以及薄螺母4和高强螺栓2大螺纹段相配合，节点体1的螺栓孔和相应高强螺栓2的小螺纹段相配合；角钢7先与铝合金矩形短管11通过紧固螺栓10固定，再与角钢7焊接，焊接完成后将紧固螺栓10拆开，将铝合金矩形短管11卸下；封板5与节点体1通过高强螺栓2和螺母3、4连接，角钢7与铝合金矩形管6通过盲铆钉8进行铆接。

实施方式一：

（1）首先在工厂加工制作各部件和带有安装槽与加劲肋的铝合金矩形管，将角钢7内侧开与封板5焊接的坡口，角钢7与铝合金矩形管6开有若干相配合的铆钉孔，切开一段与角钢7长度稍短的铝合金矩形短管11，将角钢7与铝合金矩形短管11内侧四角贴紧后，用紧固螺栓10固定其位置，然后将角钢7与封板5焊接，然后将紧固螺栓10拆开，卸掉铝合金矩形短管11；（2）将高强螺栓2从封板5的焊接侧穿入，从相应圆孔穿出。将薄螺母4、标准螺母3依次拧入高强螺栓2的大螺纹段，相互顶紧，将封板5与角钢7伸入铝合金矩形管6内部，对准铆钉孔，使用盲铆钉8进行铆接；（3）在施工现场转动标准螺母3，将高强螺栓2的小螺纹段拧入节点体1相应的螺栓孔中，直至大螺纹与小螺纹的过渡段与节点体1顶紧，然后向螺帽方向转动薄螺母4，再向螺帽方向转动标准螺母3，直至标准螺母3、薄螺母4和封板5顶紧。

实施方式二：

（1）首先在工厂加工制作各部件和带有安装槽与加劲肋的铝合金矩形管，将角钢7外侧开与封板5焊接的坡口，角钢7与铝合金矩形管6开有若干相配合的铆钉孔，将角钢7与铝合金矩形短管11外侧四角贴紧后，用紧固螺栓10固定其位置，然后将角钢7与封板5焊接，然后将紧固螺栓10拆开，卸掉铝合金矩形短管11；（2）将高强螺栓2从封板5的焊接侧穿入，从相应圆孔穿出。将薄螺母4、标准螺母3依次拧入高强螺栓2的大螺纹段，相互顶紧，将封板5与角钢7伸入铝合金矩形管6内部，对准铆钉孔，使用盲铆钉8进行铆接；（3）在施工现场转动标准螺母3，将高强螺栓2的小螺纹段拧入节点体1相应的螺栓孔中，直至大螺纹与小螺纹的过渡段与节点体1顶紧，然后向螺帽方向转动薄螺母4，再向螺帽方向转动标准螺母3，直至标准螺母3、薄螺母4和封板5顶紧。