螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构，其包括四角锥模块单元、下弦杆、上盖板、下盖板、螺栓；四角锥模块单元由上弦杆、斜腹杆、肋板、腹杆顶端板和腹杆底端板组成；斜腹杆下端和腹杆底端板连接，上端与腹杆顶端板连接，腹杆顶端板与上弦杆连接，肋板设置在腹杆顶端板上。不同四角锥模块单元之间在上弦层通过上盖板和螺栓连接，在下弦层通过下弦杆、下盖板和螺栓连接，装配好的四角锥模块单元通过支座节点固定在支承结构上，从而形成螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构。本发明专利技术的结构单元实现工业化生产，而现场则全部采用螺栓连接，避免现场焊接，缩短施工周期和施工成本，适用于各种形式的四角锥空间网格结构体系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用四角锥体系的空间网格结构，更具体地说，涉及一种 螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构。
技术介绍
空间网格结构以其结构自重轻、跨越空间能力强等优势，在工业建筑和民 用建筑中得到了极大的推广和应用，其中尤以采用四角锥体系的空间网格结构 应用最为广泛。目前常用的四角锥空间网格结构一般采用螺栓球节点或焊接球 节点，上下弦杆及腹杆一般选用钢管。随着在工程中的应用，这种结构体系暴 露出一些自身的不足，主要表现在以下几个方面1、 这种结构体系的节点和构件是分别在工厂制作，然后在现场进行拼装， 因此现场工作量大，构件的工厂化和模块单元预制程度低，现场施工周期较长， 施工成本较高。2、 对于焊接球节点四角锥空间网格结构，现场焊接工作量大，焊接质量 不易保证，同时存在一定的焊接应力和变形。3、 采用螺栓球节点的四角锥空间网格结构，现场采用不可见的螺栓连接， 对零件制作精度要求高，且由于现场施工误差等原因容易造成螺栓的"假拧紧" 现象，带来一定的结构安全隐患。
技术实现思路
为克服上述现有四角锥空间网格结构技术方面的不足，本专利技术提供一种螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构。 本专利技术的技术方案如下一种螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构，包括四角锥模块单元、下弦 杆、上盖板、下盖板、螺栓；其特征是所述四角锥模块单元包括上弦杆、斜 腹杆、肋板、腹杆顶端板和腹杆底端板，其中斜腹杆在下端与腹杆底端板焊接 连接，上端与腹杆顶端板焊接连接，肋板通过焊接设置在腹杆顶端板上，上弦 杆与腹杆顶端板焊接连接；所述四角锥模块单元之间的上弦层通过在上盖板和 腹杆顶端板之间设置螺栓连接；所述四角锥模块单元之间的上弦杆之间通过螺 栓连接；所述四角锥模块单元在下弦层的节点处，下弦杆、下盖板和腹杆底端 板通设置过螺栓连接，从而构成螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构。所述螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构的四角锥模块单元可分为中四 角锥模块单元、边四角锥模块单元、角四角锥模块单元。中四角锥模块单元的 腹杆顶端板外边缘与上弦杆外边缘相平，并在腹杆顶端板上设置一个螺栓孔、 一个肋板。边四角锥模块单元中，位于结构周边上的两个腹杆顶端板不与上弦 杆外边缘相平，而是向上弦杆外边缘凸出，凸出长度约为两个上弦杆翼缘宽度， 且腹杆顶端板上设置两个螺栓孔和三块肋板，其余两个腹杆顶端板的构造与中 四角锥模块单元相同。角四角锥模块单元中，位于结构周边上的两个腹杆顶端 板的构造与边四角锥模块单元上位于结构周边上的腹杆顶端板构造构造相同； 位于结构内部的腹杆顶端板与中四角锥模块单元的腹杆顶端板相同；而位于结 构角部的腹杆顶端板不与上弦杆外边缘相平，而是向外上弦杆外边缘凸出，向 外凸出的宽度相当于上弦杆的翼缘宽度，即当角四角锥模块单元的上弦杆现场 拼装完周边槽钢时，上弦杆的外边缘宜与腹杆顶端板相平，且位于结构角部的 腹杆顶端板t设置一块肋板，不设置螺栓孔。对于角四角锥模块单元，当现场拼装完周边槽钢时，需在周边槽钢的角部焊接一块肋板。对于角四角锥模块单 元而言，其所有部件的组装可在工厂预制完成。所述螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构，通过支座节点固定在下部支 承结构上。支座可分为下弦支座和上弦支座，上弦支座又可分为上弦边支座和 上弦角支座。下弦支座包括支座肋板、支座底板、肋管；支座肋板与下盖板之 间、肋管与下盖板之间可通过焊接连接；支座肋板与支座底板之间、肋管与支 座底板之间可通过焊接连接，上述焊接可在工厂完成，即在工厂将下盖板、支 座肋板、支座底板和肋管焊接成一个单元。上弦边支座包括支座肋板、支座底 板；支座肋板与腹杆顶端板之间、支座肋板与支座底板之间通过焊接连接，其 支座肋板与腹杆顶端板之间的焊接、支座肋板与支座底板之间连接可在工厂预 制完成。上弦角支座包括支座肋板、支座底板；支座肋板与腹杆顶端板之间、 支座肋板与支座底板之间通过焊接连接，其所有焊接可在工厂完成。位于螺栓连接预制四角锥空间网格结构周边的四角锥模块单元在现场拼装 时，需在周边上弦杆上增设一条周边槽钢，以增加上弦杆的刚度和强度。所述上弦和下弦杆可由槽钢、角钢、钢板、矩形钢管中的任一种构成；斜 腹杆可由钢管、角钢构成；螺栓为普通螺栓。本专利技术的有益效果是通过把四角锥空间网格结构中若干根杆件在工厂做成 一个模块单元后，运到现场后进行组装，较好地解决焊接球节点结构现场焊接 工作量大以及存在焊接应力和变形的问题；它通过在单元和构件之间采用可见 的螺栓连接方式，避免螺栓球节点存在的假拧紧现象及相应的存在安全隐患的 问题。同时，由于该结构中的大部分杆件均在工程预制成模块单元，因此减小 了现场拼装工作量，降低了施工周期，节约了施工成本。特别适合在中小跨度 四角锥空间网格结构中应用。附图说明图1为本专利技术的三维结构体系示意图2为四角锥模块单元装配示意图3为四角锥模块单元三维示意图4为四角锥模块单元角部1轴测图5为四角锥模块单元角部1俯视图6为四角锥模块单元角部2俯视图7为四角锥模块单元角部2仰视图8为四角锥模块单元角部3后视轴测图9为四角锥模块单元角部3前视轴测图IO为中间上弦节点轴测图ll为中间上弦节点仰视图12为周边上弦节点轴测图13为中间下弦节点轴测图14为中间下弦节点分解图15为周边下弦节点轴测图16为角部下弦节点轴测图17为下弦支座轴测图18为上弦周边支座轴测图19为上弦角部支座轴测图中，1:四角锥模块单元，2:下弦杆，3:上盖板，4:下盖板，5:螺栓， 6:上弦杆，7:斜腹杆，8:腹杆底端板，9:肋板，10:腹杆顶端板，11:螺 栓孔，12:支座肋板，13:支座底板，14肋管，15:周边槽钢具体实施例方式如图1和图2所示，螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构包括四角锥模 块单元l，下弦杆2，上盖板3，下盖板4，螺栓5。四角锥模块单元l在工厂预 制，包括上弦杆6，斜腹杆7，腹杆底端板8，肋板9、腹杆顶端板10和预留螺 栓孔11。运至现场后不同四角锥模块单元之间在上弦节点处通过上盖板3和螺 栓5连接，在下弦节点处通过下弦杆2、下盖板4和螺栓5连接。四角锥模块单 元1之间的上弦杆6之间通过螺栓5连接，螺栓数量根据上弦杆的尺寸可设置 两个或多个，本实施例设置4个，如图3所示。现场将四角锥模块单元拼装完 毕后，需在结构周边上弦杆增加一条周边槽钢15，以增加周边上弦杆的刚度和 强度。四角锥模块单元1中的肋板9可分为三角肋板15和平面肋板16,针对不同 的四角锥模块单元选择不同类型的肋板。四角锥模块单元1可分为中四角锥模块单元、边四角锥模块单元、角四角 锥模块单元。中四角锥模块单元的腹杆7数量为四个，上弦杆6数量也为四个， 在腹杆7与上弦杆6的交汇处，腹杆7焊于腹杆顶端板10下面，肋板9和上弦 杆6焊接于腹杆顶端板10的上面；腹杆顶端板10外边缘与上弦杆6外边缘相 平，并在腹杆顶端板10上设置一个螺栓孔11、 一块肋板9 (三角肋板)，其各 组件的相对位置如图3、图4、图5所示。边四角锥模块单元中，位于结构周边 上的两个腹杆顶端板10的边缘不与上弦杆6外边缘相平，而是向上弦杆6外边 缘凸出，凸出长度约为上弦杆6翼缘宽度的两倍，且在其上设置两个螺栓孔11 和三个肋板9 (一个三角肋板、两个平面肋板)，以便拼装周边槽钢1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺栓连接预制装配四角锥空间网格结构，包括四角锥模块单元、下弦杆、上盖板、下盖板、螺栓，其特征是：所述四角锥模块单元包括上弦杆、斜腹杆、肋板、腹杆顶端板和腹杆底端板，斜腹杆在下端与腹杆底端板焊接连接，上端与腹杆顶端板焊接连接，肋板通过焊接设置在腹杆顶端板上，上弦杆与腹杆顶端板焊接连接；所述四角锥模块单元之间的上弦层通过在上盖板和腹杆顶端板之间设置螺栓连接，四角锥模块单元之间的上弦杆之间通过螺栓连接，在下弦层的节点处，下弦杆和四角锥模块单元之间通过在下盖板和腹杆底端板之间设置螺栓连接，装配好的四角锥模块整体结构通过支座节点固定在下部支承结构上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志华，刘红波，王小盾，闫翔宇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]