【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑结构，具体而言，涉及一种三向自由曲面连接的节点结构、生成方法及建筑结构。
技术介绍
1、桁架是一种常见的承重结构，其是由多个杆件组成的三角形框构成的几何形状不变的结构物，而杆件间的结合点称为节点。桁架由于其承重能力强、材料用料少以及结构重量轻的特点而被广泛应用在建筑结构中。
2、由于桁架中的杆件是通过节点连接，因此节点的形式直接影响各个杆件之间的受力，从而影响桁架的承重能力和材料用量。现有的节点形式包括杆件直接汇交、杆件汇交于中间“类圆柱体”过渡段、球节点以及在节点区域设置弧形倒角板过渡。
3、现有技术中节点形式的主要问题在于节点连接的各主要受力杆件由于空间关系、截面类型复杂等原因，不同杆件间相互独立不发生空间联系，仅通过节点区域进行连接，因此造成节点区域应力集中。为了缓解应力的集中，通常对节点区域进行加劲，而对于双向交叉的桁架节点，加劲设置复杂、材料用量大且经济性差；或通过倒角板将节点区域外扩，实现单向桁架竖直平面内腹杆与弦杆的联系。但此法仅能实现单向单平面内杆件的空间联系，对于双向交叉的桁架不能实现不同向不同面杆件间的协同联系。
4、有鉴于此，针对上述问题，有必要设计一种三向自由曲面连接的节点结构、生成方法及建筑结构，能够实现双向交叉的桁架节点的主要受力杆件间三向自然平滑、合理的连接。在保证竖向平面内桁架杆件自然平滑连接的基础上，实现下弦水平面内交叉杆件的平滑连接以及下弦水平面内交叉杆件与下托件的平滑连接。
技术实现思路
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2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种三向自由曲面连接的节点结构，包括双向交叉的桁架以及下托件，桁架以及下托件连接于一个共同的节点，桁架又包括至少两个下弦杆，分别位于节点的两侧；至少两个斜腹杆，分别与下弦杆对应，斜腹杆向其对应的下弦杆的上方在同一竖直平面倾斜延伸。下弦杆靠近下托件的一端和斜腹杆的底端与节点连接，以及至少一个竖腹杆，竖腹杆的底端和下托件的顶端与节点连接。其中，斜腹杆分别与竖腹杆和其对应的下弦杆一体平滑连接，相邻的下弦杆之间一体平滑连接，下弦杆分别与下托件一体平滑连接。
3、采用本专利技术的三向自由曲面连接的节点结构，实现了双向交叉的桁架杆件间的三向平滑连接，避免了节点区域的应力集中，提高了建筑结构的安全性和稳定性。
4、上述的三向自由曲面连接的节点结构，节点结构为薄壳型高强度硬质板材。
5、上述的三向自由曲面连接的节点结构，节点内部设置有加劲肋结构。
6、上述的三向自由曲面连接的节点结构，加劲肋结构为多组环向加劲肋或者为竖向加劲肋；其中，多组环向加劲肋相互平行设置并沿节点的高度方向布置在节点的内侧；竖向加劲肋又包括顶板，设置在竖腹杆的底部；底板，设置在下托件的顶部；竖向连接板，连接顶板和底板；以及，多个斜肋，多个斜肋的一侧分别与竖向连接板连接，多个斜肋的另一侧分别与节点的内侧连接。
7、上述的三向自由曲面连接的节点结构，桁架又包括第一桁架和第二桁架；其中，第一桁架包括两个第一下弦杆，分别位于节点的两侧；两个第一斜腹杆，分别与第一下弦杆对应，第一斜腹杆向其对应的第一下弦杆的上方在同一竖直平面倾斜延伸；第一下弦杆靠近下托件的一端和第一斜腹杆的底端与节点连接；以及，第二桁架包括两个第二下弦杆，分别位于节点的两侧；两个第二斜腹杆，分别与第二下弦杆对应，第二斜腹杆向其对应的第二下弦杆的上方在同一竖直平面倾斜延伸；第二下弦杆靠近下托件的一端和第二斜腹杆的底端与节点连接。
8、上述的三向自由曲面连接的节点结构，下托件为十字柱下托。
9、为实现上述目的，本专利技术还提供一种三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，包括以下步骤：根据桁架以及下托件的结构参数，通过建模软件建立三向自由曲面连接的节点结构的初始模型，以及利用分析软件对初始模型进行初步结构优化，初始模型包括双向交叉的桁架以及下托件，桁架以及下托件连接于一个共同的节点，桁架又包括至少两个下弦杆，分别位于节点的两侧；至少两个斜腹杆，分别与下弦杆对应，斜腹杆向其对应的下弦杆的上方在同一竖直平面倾斜延伸；下弦杆靠近下托件的一端和斜腹杆的底端与节点连接；以及至少一个竖腹杆，竖腹杆的底端和下托件的顶端与节点连接。其中，斜腹杆分别与竖腹杆和其对应的下弦杆一体平滑连接，相邻的下弦杆之间一体平滑连接，下弦杆分别与下托件一体平滑连接。
10、上述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，还包括利用分析软件对初始模型进行力学计算以及二次结构优化的步骤；其中，在初始模型中，节点结构为薄壳型高强度硬质板材。
11、上述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，还包括通过建模软件在节点内部设置加劲肋结构，以及利用分析软件对加劲肋结构进行结构优化的步骤。
12、上述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，加劲肋结构为多组环向加劲肋或者为竖向加劲肋；其中，多组环向加劲肋相互平行设置并沿节点的高度方向布置在节点的内侧；竖向加劲肋又包括顶板，设置在竖腹杆的底部；底板，设置在下托件的顶部；竖向连接板，连接顶板和底板；以及，多个斜肋，多个斜肋的一侧分别与竖向连接板连接，多个斜肋的另一侧分别与节点的内侧连接。
13、上述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，桁架又包括第一桁架和第二桁架。其中，第一桁架包括两个第一下弦杆，分别位于节点的两侧；两个第一斜腹杆，分别与第一下弦杆对应，第一斜腹杆向其对应的第一下弦杆的上方在同一竖直平面倾斜延伸；第一下弦杆靠近下托件的一端和第一斜腹杆的底端与节点连接；以及，第二桁架包括：两个第二下弦杆，分别位于节点的两侧；两个第二斜腹杆，分别与第二下弦杆对应，第二斜腹杆向其对应的第二下弦杆的上方在同一竖直平面倾斜延伸；第二下弦杆靠近下托件的一端和第二斜腹杆的底端与节点连接。
14、上述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，下托件为十字柱下托。
15、为实现上述目的，本专利技术还提供一种建筑结构，设置有如上所述的三向自由曲面连接的节点结构。
16、此外，本专利技术提供的生成方法及建筑结构，与上述三向自由曲面连接的节点结构对应，有益技术效果同上。
17、为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下，但不作为对本专利技术专利保护范围的限定。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，包括双向交叉的桁架以及下托件，所述桁架以及所述下托件连接于一个共同的节点，所述桁架又包括：
2.根据权利要求1所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述节点结构为薄壳型高强度硬质板材。
3.根据权利要求1或2所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述节点内部设置有加劲肋结构。
4.根据权利要求3所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述加劲肋结构为多组环向加劲肋或者为竖向加劲肋；其中，
5.根据权利要求1、2、4中任一项所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述桁架又包括第一桁架和第二桁架；其中，
6.根据权利要求1、2、4中任一项所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述下托件为十字柱下托。
7.一种三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，其特征在于，还包括利用所述分析软件对所述初始模型进行力学计算以及二次结构优化的步骤；
9.根据权利要求7或8所述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，其特征在于，还包括通过所述建模软件在所述节点内部设置加劲肋结构，以及利用所述分析软件对所述加劲肋结构进行结构优化的步骤。
10.根据权利要求9所述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，其特征在于，所述加劲肋结构为多组环向加劲肋或者为竖向加劲肋；其中，
11.根据权利要求7、8、10中任一项所述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，其特征在于，所述桁架又包括第一桁架和第二桁架；其中，
12.根据权利要求7、8、10中任一项所述的三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，其特征在于，所述下托件为十字柱下托。
13.一种建筑结构，其特征在于，设置有如权利要求1-6中任一项所述的三向自由曲面连接的节点结构。
...【技术特征摘要】
1.一种三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，包括双向交叉的桁架以及下托件，所述桁架以及所述下托件连接于一个共同的节点，所述桁架又包括：
2.根据权利要求1所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述节点结构为薄壳型高强度硬质板材。
3.根据权利要求1或2所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述节点内部设置有加劲肋结构。
4.根据权利要求3所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述加劲肋结构为多组环向加劲肋或者为竖向加劲肋；其中，
5.根据权利要求1、2、4中任一项所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述桁架又包括第一桁架和第二桁架；其中，
6.根据权利要求1、2、4中任一项所述的三向自由曲面连接的节点结构，其特征在于，所述下托件为十字柱下托。
7.一种三向自由曲面连接的节点结构的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的三向自由曲面连接的节点...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫淼，王文渊，张同亿，赵会强，祖义祯，王宇，段嘉琪，
申请(专利权)人：中国中元国际工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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