一種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的x型節(jié)點(diǎn)板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板，包括，箱型截面桿件、六邊形和兩個(gè)四邊形的節(jié)點(diǎn)板；六邊形節(jié)點(diǎn)板分別與四邊節(jié)點(diǎn)板焊接為一體，形成X型節(jié)點(diǎn)板；桿件的端部形成有與X型節(jié)點(diǎn)板空間角度相適配的切角，切角分別與X型節(jié)點(diǎn)板焊接為一體。有益效果是：X型節(jié)點(diǎn)板相交處的中心線方向與相鄰桿件形成的曲面處法線一致，節(jié)點(diǎn)板的布置分別為四根箱形截面梁的角平分線方向；焊接為X形的鋼板，其節(jié)點(diǎn)連接處焊縫質(zhì)量具有可控性，實(shí)現(xiàn)曲面網(wǎng)殼空間中任意不同角度的四根及四根以內(nèi)箱型桿件通過X形節(jié)點(diǎn)連接成整體。單層曲面網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)處箱形截面鋼梁的連接和角度的空間過渡，達(dá)到剛性節(jié)點(diǎn)的傳力效果，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)曲面造型順滑，滿足建筑造型要求。
【專利說明】—種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板具體的說是一種可實(shí)現(xiàn)任意空間曲面造型的不規(guī)則角度箱型截面連接的節(jié)點(diǎn)型式。

【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是桿件通過節(jié)點(diǎn)連接而形成的曲面狀空間梁系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)主要承受整體薄膜內(nèi)力，具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，可用作體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺(tái)雨篷、飛機(jī)庫等建筑的屋蓋。
[0003]網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有以下性能:1)可靠連接相關(guān)結(jié)構(gòu)桿件；2)結(jié)構(gòu)傳力直接、明確；3)節(jié)點(diǎn)具有足夠剛度，保證桿件實(shí)現(xiàn)剛性連接；4)保證建筑曲面造型完整、平順。
[0004]網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由桿件構(gòu)成，尤其是單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，必須解決桿件連接的節(jié)點(diǎn)方式。目前工程中網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)常用的節(jié)點(diǎn)類型有:焊接球節(jié)點(diǎn)、鑄鋼節(jié)點(diǎn)、相貫節(jié)點(diǎn)、多種型式的組合節(jié)點(diǎn)等。其中焊接球節(jié)點(diǎn)主要用于圓鋼管之間的連接，其余節(jié)點(diǎn)則可用于圓管對(duì)圓管、方管對(duì)方管、圓管對(duì)方管的連接，加勁板式節(jié)點(diǎn)還可用于鋼管和其他截面型式的桿件的連接。
[0005]焊接球節(jié)點(diǎn)由兩個(gè)熱沖壓鋼半球加肋或不加肋焊接成球狀的連接節(jié)點(diǎn)，桿件直接焊接到閉合的球形殼體上所形成的節(jié)點(diǎn)。主要用于圓鋼管之間的連接。桿件尺寸較大時(shí)，焊接球直徑大，影響建筑造型。
[0006]鑄鋼節(jié)點(diǎn)以鑄造工藝制造的用于復(fù)雜形狀或受力條件的空間節(jié)點(diǎn)，可以避免節(jié)點(diǎn)處因?yàn)榉磸?fù)焊接而產(chǎn)生很大初應(yīng)力。鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼管需要現(xiàn)場組對(duì)焊接。每一個(gè)鑄鋼球節(jié)點(diǎn)的尺寸精度都直接影響到與之相連的鋼管和另一頭相連的節(jié)點(diǎn)的安裝，安裝過程中的累計(jì)誤差控制十分嚴(yán)格，一般節(jié)點(diǎn)不宜采用。
[0007]鋼管相貫節(jié)點(diǎn)所連接的各個(gè)方向的桿件軸心均匯交到一點(diǎn)，即力線匯交，一般只有在同一軸線上的兩個(gè)最粗的相鄰桿件貫通，其余桿件通過端部相貫線加工后，直接焊接在貫通桿件的外表，非貫通桿件在節(jié)點(diǎn)部位可能互相分離，也可能部分重疊。因交匯鋼管的數(shù)量、角度、尺寸的不同使得相貫線形態(tài)各異.而且坡口處理困難，在空間結(jié)構(gòu)中，施工難度更大，桿件較多時(shí)在構(gòu)造上比較復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是，克服已有技術(shù)缺陷，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)曲面網(wǎng)殼空間中任意不同角度的箱型桿件可靠連接的X型剛性節(jié)點(diǎn)板。
[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板，包括，空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的箱型截面桿件、六邊形和兩個(gè)四邊形的節(jié)點(diǎn)板；所述六邊形節(jié)點(diǎn)板分別與四邊節(jié)點(diǎn)板焊接為一體，形成X型節(jié)點(diǎn)板；箱型截面桿件的端部形成有與X型節(jié)點(diǎn)板空間角度相適配的切角，切角分別與X型節(jié)點(diǎn)板焊接為一體。
[0010]所述X型節(jié)點(diǎn)板相交處的中心線方向與相鄰箱型截面桿件所形成曲面處的法線一致，X型節(jié)點(diǎn)板的布局分別為箱形截面梁的角平分線方向。
[0011]所述箱型截面桿件為2至4個(gè)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:X型節(jié)點(diǎn)板相交處的中心線方向與四根相鄰箱型截面桿件所形成曲面處的法線一致，節(jié)點(diǎn)板的布置分別為四根箱形截面梁的角平分線方向；由一塊六邊形鋼板和兩塊小的四邊鋼板焊接成X形，節(jié)點(diǎn)連接處焊縫質(zhì)量具有可控性，實(shí)現(xiàn)曲面網(wǎng)殼空間中任意不同角度的四根及四根以內(nèi)箱型桿件通過X形節(jié)點(diǎn)連接成整體。單層曲面網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)處箱形截面鋼梁的連接和角度的空間過渡，達(dá)到剛性節(jié)點(diǎn)的傳力效果，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)曲面造型順滑，滿足建筑造型要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明X型節(jié)點(diǎn)連接板的排布方式示意圖；
圖2是節(jié)點(diǎn)連接板輔助定位線示意圖；
圖3是節(jié)點(diǎn)連接板定位線示意圖；
圖4是節(jié)點(diǎn)連接板中心平面示意圖。
[0014]圖中:
1、2、3、4.箱型截面桿件 5.六邊形節(jié)點(diǎn)板
6、7.四邊節(jié)點(diǎn)板8.節(jié)點(diǎn)法線
9、10、11、12.節(jié)點(diǎn)板定位線13、14、15、16.桿件中心線 17.節(jié)點(diǎn)板中心點(diǎn)18.輔助平面
19,20,21,22.輔助線23、24、25、26 輔助面。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
本發(fā)明將傳統(tǒng)的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接形式進(jìn)行了改良優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用X型剛性節(jié)點(diǎn)板實(shí)現(xiàn)曲面網(wǎng)殼空間中的任意不同角度的4根箱型桿件的可靠連接。X型節(jié)點(diǎn)板相交處的中心線方向與四根相鄰箱型截面桿件所形成曲面處的法線一致，節(jié)點(diǎn)板的布置分別為四根箱形截面梁的角平分線方向。該設(shè)計(jì)思路既保證了工程的安全需要，又可使其整體受力更加明確，減少了設(shè)計(jì)、施工工作，采用此設(shè)計(jì)方案可大大降低工程造價(jià)，具有廣泛的應(yīng)用推廣前景。
[0016]如圖1至圖4所示，本發(fā)明是一種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板，實(shí)現(xiàn)包括以下步驟，A.將箱型截面桿件1、2、3、4依據(jù)建筑造型擺放；B.將四根相鄰箱型截面桿件
1、2、3、4的中心線13、14、15、16形成與建筑造型要求相符的曲面，桿件中心線13、14、15、16相交于中心點(diǎn)17 ;通過中心點(diǎn)17，制出桿件中心線13、14、15、16形成曲面的法線8，以法線8為Z軸并通過桿件中心線交點(diǎn)17作輔助平面18，18為過中心點(diǎn)17的切平面；C.桿件中心線13、14、15、16投影至輔助平面18得到輔助線19、20、21、22 ；D.確定節(jié)點(diǎn)板定位線；其中，輔助線19、22的角平分線為節(jié)點(diǎn)板定位線9 ;輔助線19、20的角平分線為節(jié)點(diǎn)板定位線
10;輔助線20、21的角平分線為節(jié)點(diǎn)板定位線11 ;輔助線21、22的角平分線為節(jié)點(diǎn)板定位線12 ；E.確定輔助面；其中，節(jié)點(diǎn)板定位線9與節(jié)點(diǎn)法線8形成的平面為輔助面23 ;節(jié)點(diǎn)板定位線10與節(jié)點(diǎn)法線8形成的平面為輔助面24 ;節(jié)點(diǎn)板定位線11與節(jié)點(diǎn)法線8形成的平面為輔助面25 ;節(jié)點(diǎn)板定位線12與節(jié)點(diǎn)法線8形成的平面為輔助面26 ;輔助面23和輔助面25為六邊形節(jié)點(diǎn)板5的中心平面；輔助面24和26分別為四邊節(jié)點(diǎn)板6和7的中心平面；F.根據(jù)中心平面剪裁六邊形節(jié)點(diǎn)板5和四邊節(jié)點(diǎn)板6、7 ；G.六邊形節(jié)點(diǎn)板5分別與四邊節(jié)點(diǎn)板6、7焊接為一體，形成X型節(jié)點(diǎn)連接板，X型剛性節(jié)點(diǎn)板可以實(shí)現(xiàn)曲面單層網(wǎng)殼空間中的任意不同角度的4根箱型桿件的可靠連接。
[0017]現(xiàn)以四根箱型截面桿件為例進(jìn)行說明:本發(fā)明用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板，包括，空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的箱型截面桿件1、2、3、4、六邊形和兩個(gè)四邊形的節(jié)點(diǎn)板；所述六邊形節(jié)點(diǎn)板5分別與四邊節(jié)點(diǎn)板6、7焊接為一體，形成X型節(jié)點(diǎn)板；箱型截面桿件1、2、3、4的端部形成有與X型節(jié)點(diǎn)板空間角度相適配的切角，切角分別與X型節(jié)點(diǎn)板焊接為一體，X型剛性節(jié)點(diǎn)板可以實(shí)現(xiàn)曲面網(wǎng)殼空間中的任意不同角度的4根箱型桿件的可靠連接，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)曲面造型順滑，符合建筑外形要求。
[0018]一塊六邊形鋼板和兩塊小的四邊鋼板焊接成X形，X型節(jié)點(diǎn)板相交處的中心線方向與四根相鄰箱型截面桿件所形成曲面處的法線一致，節(jié)點(diǎn)板的布置分別為四根箱形截面梁的角平分線方向。實(shí)現(xiàn)曲面網(wǎng)殼空間中任意不同角度的四根箱型桿件通過X形節(jié)點(diǎn)連接成整體，保證了工程的安全性，可使其整體受力更加明確。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)曲面連接和角度的空間過渡，造型順滑，達(dá)到剛性節(jié)點(diǎn)的傳力效果，符合建筑外形要求，節(jié)點(diǎn)連接處焊縫質(zhì)量具有可控性，能夠滿足結(jié)構(gòu)受力的要求，同時(shí)解決了復(fù)雜曲面中箱形截面梁的空間方向性問題，工廠加工及現(xiàn)場施工方便簡單。該X形節(jié)點(diǎn)可使其整體受力更加明確，減少了設(shè)計(jì)、施工工作，并且采用此設(shè)計(jì)方案可大大降低工程造價(jià)，具有廣泛的應(yīng)用推廣前景。
[0019]X型節(jié)點(diǎn)與傳統(tǒng)焊接球節(jié)點(diǎn)連接形式相比,尤其是箱型截面桿件節(jié)點(diǎn)連接處可以明確桿件連接的傳力形式，同時(shí)減小節(jié)點(diǎn)尺寸，保證建筑造型需求，不會(huì)對(duì)建筑外觀產(chǎn)生影響；與傳統(tǒng)鑄鋼節(jié)點(diǎn)連接形式相比，對(duì)工廠預(yù)加工節(jié)點(diǎn)尺寸控制精度要求降低，減小了鋼結(jié)構(gòu)施工難度，同時(shí)降低連接節(jié)點(diǎn)造價(jià)；與傳統(tǒng)鋼管相貫節(jié)點(diǎn)相比，大大減少了桿件現(xiàn)場焊接工程量，降低了桿件焊接難度，減小了施工產(chǎn)生的鋼結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力，同時(shí)可以有效控制焊縫質(zhì)量，保證工程質(zhì)量。
[0020]值得指出的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述具體實(shí)例方式，如，單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中箱型截面桿件可以為二根或三根不規(guī)則角度桿件，其原理與本申請(qǐng)公開的內(nèi)容完全相同，因此，本申請(qǐng)不在對(duì)此進(jìn)行贅述，只要本領(lǐng)域普通技術(shù)人員無需經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)，即可聯(lián)想到的實(shí)施方式均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板，其特征在于，包括，空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的箱型截面桿件、六邊形和兩個(gè)四邊形的節(jié)點(diǎn)板；所述六邊形節(jié)點(diǎn)板分別與四邊節(jié)點(diǎn)板焊接為一體，形成X型節(jié)點(diǎn)板；箱型截面桿件的端部形成有與X型節(jié)點(diǎn)板空間角度相適配的切角，切角分別與X型節(jié)點(diǎn)板焊接為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板，其特征在于，所述X型節(jié)點(diǎn)板相交處的中心線方向與相鄰箱型截面桿件所形成曲面處的法線一致，X型節(jié)點(diǎn)板的布局分別為箱形截面梁的角平分線方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于箱型截面曲面網(wǎng)殼的X型節(jié)點(diǎn)板，其特征在于，所述箱型截面桿件為2至4個(gè)。
【文檔編號(hào)】E04B1/58GK104131621SQ201410387484
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】宋長江, 高修建, 武繼虎, 鐘聰明, 井司南, 郭偉, 陸文釗, 張偉, 屈玉鳳, 韓倩, 閆世杰, 劉強(qiáng), 陳奇 申請(qǐng)人:鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 奧雅納工程咨詢（上海）有限公司北京分公司