一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点及其施工方法技术

一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点及其施工方法，它涉及钢结构空间结构技术领域。本发明专利技术解决了现有焊接空心球加劲肋无法针对杆件连接点进行设置，会造成空心球节点局部刚度冗余或不足的问题。本发明专利技术包括焊接空心球、中心球体和多个支撑弹簧，焊接空心球由两个半球壳对接拼接而成，中心球体安装于焊接空心球内，焊接空心球内壁与中心球体外壁之间布置有多对支撑弹簧，每对支撑弹簧呈中心对称分布，支撑弹簧一端与中心球体外壁焊接连接，支撑弹簧另一端与焊接空心球内壁抵紧。本发明专利技术设置多个支撑弹簧以提高焊接空心球节点刚度均匀性，可根据焊接空心球节点所连接杆件针对性设置内部弹簧支撑，有效提高球节点的受力效率和材料利用率。和材料利用率。和材料利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点及其施工方法


[0001]本专利技术涉及钢结构空间结构
，具体涉及一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点及其施工方法。

技术介绍

[0002]焊接空心球节点是一类常见的空间网格结构节点形式，具有重量轻、强度与刚度高、构造简单、造价低等优点，是空间网格结构设计施工首选节点之一。
[0003]焊接空心球节点由两块冲压成型的半球形钢板焊接而成，节点承载力不足时，可在其内部设置加劲肋对节点进行加强。但实际施工时，受节点内部空间所限，焊接空心球节点内只能设置少量简单加劲肋，主要以单肋、十字加劲肋和平行加劲肋为主，无法根据球节点所连接杆件实现针对性加强。
[0004]空间网格结构通过节点实现汇集杆件的连接，汇集于节点处的杆件数量多且连接方向不同，传统类型的加劲肋主要对轴力最大杆件所在平面进行加强，会造成一些无杆件连接区域局部刚度冗余，而对于一些大轴力杆件，由于杆件与球节点连接点处缺少有效支撑，还可能发生由于节点破坏而导致的结构失效，威胁结构的安全。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有焊接空心球加劲肋无法针对杆件连接点进行设置，会造成空心球节点局部刚度冗余或不足的问题，进而提供一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点及其施工方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点，它包括焊接空心球1、中心球体3和多个支撑弹簧2，焊接空心球1由两个半球壳对接拼接而成，中心球体3安装于焊接空心球1内部，焊接空心球1内壁与中心球体3外壁之间布置有多对支撑弹簧2，每对支撑弹簧2呈中心对称分布，支撑弹簧2一端与中心球体3外壁焊接连接，支撑弹簧2另一端与焊接空心球1内壁抵紧，焊接空心球1内壁与中心球体3外壁间距小于自由状态下支撑弹簧2的长度，焊接空心球节点安装完成后，支撑弹簧2处于压缩状态，焊接空心球1受到来自内部支撑弹簧2的支撑力，焊接空心球节点完成施工后焊接空心球1处于预张的状态。
[0008]进一步地，支撑弹簧2布置方式为：多个支撑弹簧2以中心球体3球心为中心，向四周呈放射状布置。
[0009]进一步地，支撑弹簧2布置方式根据焊接空心球节点受力状态确定，支撑弹簧2与焊接空心球1外壁连接杆件对应布置，支撑弹簧2与对应的连接杆件同轴。
[0010]进一步地，支撑弹簧2采用高强弹簧加工而成，呈中心对称布置在中心球体3对侧的两个支撑弹簧2刚度相等。
[0011]进一步地，中心球体3采用空心球或实心球加工而成。
[0012]进一步地，焊接空心球节点安装完成后，中心球体3球心位置与焊接空心球1球心
位置重合。
[0013]本专利技术还提供了一种基于具体实施方式一至六任意一项具体实施方式所述的采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点的施工方法，所述施工方法是通过以下步骤实现的，
[0014]步骤一、根据加工尺寸要求在工厂中加工焊接空心球1、支撑弹簧2和中心球体3，其中焊接空心球1包括大小相同的左右两个半球壳，支撑弹簧2与中心球体3一体成型；
[0015]步骤二、根据预先设定好的支撑弹簧2布置方式，确定支撑弹簧2在中心球体3上的位置，长度相等的两个支撑弹簧2在中心球体3两侧对称布置，支撑弹簧2的长度大于焊接空心球1的半径大小；
[0016]步骤三、使用压力机将焊接空心球1的左右两半球壳压紧为一体，完成焊接球节点的初步组装；
[0017]步骤四、将焊接空心球1的左右两半球壳连接处进行焊接，确保连接牢固后即施工完成。
[0018]进一步地，步骤二中的支撑弹簧2布置方式为：将多个支撑弹簧2以中心球体3球心为中心向四周呈放射状布置在中心球体3上。
[0019]进一步地，步骤二中的支撑弹簧2布置方式为：根据焊接空心球节点受力状态确定，将焊接球安装处的杆件位置标记于焊接空心球1外壳，使支撑弹簧2的支撑方向与标记处对应。
[0020]本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
[0021]1.本专利技术所述采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点的弹簧支撑对焊接球节点与杆件相连部位进行加强并提高节点刚度的均匀性，改进现有内衬环肋加劲的焊接空心球节点各部位刚度不均匀，在复杂结构中与杆件连接部位刚度不足的缺陷，提高焊接空心球节点的受力性能及材料利用效率。
[0022]2.本专利技术所述采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点可以针对所连接杆件的实际来杆方向而设置，具有万向适应性，并且使得每根支撑弹簧都得到充分利用，可以有效提高节点的受力效率，有效改善了传统焊接球节点存在刚度冗余或不足的现状。
[0023]3.本专利技术所述采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点可以根据节点的受力情况而选择支撑弹簧的布置方案，支撑弹簧可以针对来杆方向针对性布置，亦可使用支撑弹簧均匀布置的标准化试件以适应受力较大的情况，具有较高的灵活性。
[0024]4.本专利技术所述采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点对于尺寸相差在一定范围内的焊接空心球，可使用相同的连接有支撑弹簧的中心球体标准件，在确保弹簧抵紧焊接空心球的前提下，通过改变弹簧的初始压缩长度以适应不同尺寸的焊接球外壳。
[0025]5.本专利技术所述采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点所用弹簧的长度大于焊接球壳内壁与中心球体之间的距离，故主要适用于承压节点，当焊接球壳压紧时其内壁受到来自弹簧的初始张力，可以抵消一部分外部杆件的压力以提高节点的抗压强度。
[0026]6.本专利技术所述采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点对焊接球外壳的形状具有很强的适应性，可通过调节弹簧的初始长度以及压缩长度以适用于椭球形等其他形状的多种焊接球外壳，参见图4。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点的整体结构示意图；
[0028]图2是本专利技术的采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点的剖面结构示意图；
[0029]图3是本专利技术的带支撑弹簧的中心球体的结构示意图；
[0030]图4是本专利技术的椭球形焊接球剖面结构示意图。
[0031]图中：1
‑
焊接空心球；2
‑
支撑弹簧；3
‑
中心球体。
具体实施方式
[0032]具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点，它包括焊接空心球1、中心球体3和多个支撑弹簧2，焊接空心球1由两个半球壳对接拼接而成，中心球体3安装于焊接空心球1内部，焊接空心球1内壁与中心球体3外壁之间布置有多对支撑弹簧2，每对支撑弹簧2呈中心对称分布，支撑弹簧2一端与中心球体3外壁焊接连接，支撑弹簧2另一端与焊接空心球1内壁抵紧，焊接空心球1内壁与中心球体3外壁间距小于自由状态下支撑弹簧2的长度，焊接空心球节点安装完成后，支撑弹簧2处于压缩状态，焊接空心球1受到来自内部支撑弹簧2的支撑力，焊接空心球节点完成施工后焊接空心球1处于预张的状态。
[0033]本实施方式中，所述支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点，其特征在于：它包括焊接空心球(1)、中心球体(3)和多个支撑弹簧(2)，焊接空心球(1)由两个半球壳对接拼接而成，中心球体(3)安装于焊接空心球(1)内部，焊接空心球(1)内壁与中心球体(3)外壁之间布置有多对支撑弹簧(2)，每对支撑弹簧(2)呈中心对称分布，支撑弹簧(2)一端与中心球体(3)外壁焊接连接，支撑弹簧(2)另一端与焊接空心球(1)内壁抵紧，焊接空心球(1)内壁与中心球体(3)外壁间距小于自由状态下支撑弹簧(2)的长度，焊接空心球节点安装完成后，支撑弹簧(2)处于压缩状态，焊接空心球(1)受到来自内部支撑弹簧(2)的支撑力，焊接空心球节点完成施工后焊接空心球(1)处于预张的状态。2.根据权利要求1所述的一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点，其特征在于：支撑弹簧(2)布置方式为：多个支撑弹簧(2)以中心球体(3)球心为中心，向四周呈放射状布置。3.根据权利要求1所述的一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点，其特征在于：支撑弹簧(2)布置方式根据焊接空心球节点受力状态确定，支撑弹簧(2)与焊接空心球(1)外壁连接杆件对应布置，支撑弹簧(2)与对应的连接杆件同轴。4.根据权利要求2或3所述的一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点，其特征在于：支撑弹簧(2)采用高强弹簧加工而成，呈中心对称布置在中心球体(3)对侧的两个支撑弹簧(2)刚度相等。5.根据权利要求4所述的一种采用弹簧支撑加强的焊接空心球节点，其特征在于：中心球体(3)采用空心球或实心球加工而成。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李源远，曹殿江，曹正罡，
申请(专利权)人：哈尔滨建创钢结构有限公司，
类型：发明
国别省市：