本實用新型涉及一種鋁合金空間結(jié)構(gòu)的節(jié)點，特別是一種翼緣栓焊混合連接鋁合金空間結(jié)構(gòu)節(jié)點。

背景技術(shù)：

鋁合金材料屬于一種新型建筑材料，具有自重輕、比強度高、美觀、耐腐蝕性能好、可以擠壓成型等優(yōu)點，最初在航空航天領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，隨后該種材料被引入到了土木工程領(lǐng)域，亦被廣泛推廣。鋁合金與鋼材相比，密度僅為鋼材的1/3，輕盈的結(jié)構(gòu)體系有利于抗震設(shè)計，同時自重的降低減小了下部支座的負(fù)擔(dān)，這一優(yōu)勢在大跨度空間結(jié)構(gòu)中更為明顯,尤其是在大跨度空間結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的今天，鋁合金正體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前景。

國內(nèi)對于鋁合金的研究起步較晚，國外的研究始于50年代，目前的研究成果相對我國較為成熟。近年來，我國對鋁合金的研究步伐正在加快，研究內(nèi)容也越來越深入廣泛，國內(nèi)已經(jīng)建成了10余座大型鋁合金空間結(jié)構(gòu)。如今，鋁合金結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為僅次于鋼結(jié)構(gòu)的重要金屬建筑結(jié)構(gòu)形式。

對于空為廣泛的節(jié)點為鋁合金圓盤蓋板節(jié)點(又稱TEMCOR節(jié)點)，這種節(jié)點在上下翼緣處分別放置一個蓋板，相連桿件在上下翼緣處各通過8顆不銹鋼緊固螺栓與蓋板連接，大多數(shù)的節(jié)點上連接六根工字型截面桿件，從而形成空間結(jié)構(gòu)。

但是圓盤蓋板節(jié)點仍存在不足之處，由于蓋板僅通過螺栓與桿件翼緣連接，因此節(jié)點的抗剪性能很差。由于螺栓孔的存在，無論是桿件還是蓋板都在螺栓孔的邊緣存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，并從蓋板外邊緣往節(jié)點中心逐步減輕，因此在節(jié)點使用過程中結(jié)構(gòu)的破壞往往發(fā)生在應(yīng)力集中最大的位置，即蓋板外邊緣處發(fā)生，削弱了桿件的抗拉承載力，從而出現(xiàn)了“強構(gòu)件，弱節(jié)點”的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象則違背了工程設(shè)計的“強節(jié)點，弱構(gòu)件”的要求。

焊縫連接是鋼結(jié)構(gòu)連接中廣泛采用的連接方式，考慮到鋼結(jié)構(gòu)栓混連接對結(jié)構(gòu)強度的加強，將同樣的思路引入至鋁合金結(jié)構(gòu)中，以此方法加強圓盤蓋板節(jié)點的強度。但存在的問題是，與鋼結(jié)構(gòu)焊接相比，鋁合金構(gòu)件的焊接熱影響區(qū)范圍寬達(dá)幾十毫米，在焊接熱影響區(qū)內(nèi)母材強度降低多達(dá)40％，目前的焊接技術(shù)還不能解決焊接熱影響區(qū)強度降低的問題。

對于鋼結(jié)構(gòu)來說，公元前3000多年埃及出現(xiàn)了鍛焊技術(shù)，公元前2000多年中國的殷朝采用鑄焊制造兵器，1801年，英國H.Davy發(fā)現(xiàn)電弧，在這之后的200年時間里逐漸發(fā)明了電弧焊、氣體保護(hù)焊等焊接方法，最終形成了如今完整的鋼結(jié)構(gòu)焊接體系。而對于鋁合金來說，鋁作為結(jié)構(gòu)金屬的突破是隨著20世紀(jì)40年代惰性氣體焊接工藝的出現(xiàn)而實現(xiàn)的，發(fā)展史僅有70年左右，相信今后隨著國內(nèi)外對鋁合金結(jié)構(gòu)焊接方法研究的逐漸發(fā)展與深入，能夠?qū)崿F(xiàn)在焊接熱影響區(qū)內(nèi)加強鋁合金強度這一目的，也就能夠?qū)崿F(xiàn)利用栓焊混合連接方式加強圓盤蓋板節(jié)點強度，實現(xiàn)“強節(jié)點，弱構(gòu)件”的工程設(shè)計要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種翼緣栓焊混合連接鋁合金空間結(jié)構(gòu)節(jié)點，該節(jié)點能夠加強現(xiàn)有圓盤蓋板節(jié)點的抗拉強度，提升其抗拉性能，以保證其滿足工程設(shè)計關(guān)于“強節(jié)點，弱構(gòu)件”的要求，保證工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種翼緣栓焊混合連接鋁合金空間結(jié)構(gòu)節(jié)點，包括上下兩塊圓盤蓋板和工字型鋁合金桿件，該節(jié)點還包括中心立柱，所述中心立柱設(shè)置在上下兩塊所述圓盤蓋板之間，上下兩塊所述圓盤蓋板和所述中心立柱通過對拉螺栓連接在一起；所述工字型鋁合金桿件在靠近所述中心立柱的端部設(shè)有腹板凸出部，在所述腹板凸出部靠近所述中心立柱的一端設(shè)有桿端嵌入榫；在所述中心立柱上沿其徑向設(shè)有與所述腹板凸出部吻合的嵌入槽，所述嵌入槽的底部是與所述桿端嵌入榫吻合的嵌入卯；所述工字型鋁合金桿件的翼緣板與所述圓盤蓋板采用高強螺栓和焊縫混合連接。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：通過在工字型鋁合金桿件的翼緣板與圓盤蓋板之間增添焊縫以及使工字型鋁合金桿件與中心立柱采用榫卯嵌合連接的結(jié)構(gòu)，增強了現(xiàn)有圓盤蓋板節(jié)點的抗拉強度，提升了其抗拉性能，以保證其滿足工程設(shè)計關(guān)于“強節(jié)點，弱構(gòu)件”的要求，保證工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

附圖說明

圖1為本實用新型的三維示意圖；

圖2為本實用新型的三維拆分示意圖之一；

圖3為本實用新型的三維拆分示意圖之二；

圖4為本實用新型的工字型鋁合金桿件和上下兩塊圓盤蓋板焊接連接示意圖之一；

圖5為本實用新型的工字型鋁合金桿件和上下兩塊圓盤蓋板焊接連接示意圖之二；

圖6為本實用新型的工字型鋁合金桿件和中心立柱嵌入連接的立體示意圖；

圖7為本實用新型的工字型鋁合金桿件和中心立柱嵌入連接的俯視示意圖；

圖8為本實用新型的圓盤蓋板示意圖。

圖中：1、對拉螺栓，2、高強螺栓，3、圓盤蓋板，4、工字型鋁合金桿件，5、中心立柱；6、桿端嵌入榫；7、嵌入槽；8、焊縫；9、嵌入卯。

具體實施方式

為能進(jìn)一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參閱圖1～圖8，一種翼緣栓焊混合連接鋁合金空間結(jié)構(gòu)節(jié)點，包括上下兩塊圓盤蓋板3和工字型鋁合金桿件4，該節(jié)點還包括中心立柱5，所述中心立柱5設(shè)置在上下兩塊所述圓盤蓋板3之間，上下兩塊所述圓盤蓋板3和所述中心立柱5通過對拉螺栓1連接在一起。

所述工字型鋁合金桿件4在靠近所述中心立柱5的端部設(shè)有腹板凸出部，在所述腹板凸出部靠近所述中心立柱5的一端設(shè)有桿端嵌入榫6；在所述中心立柱5上沿其徑向設(shè)有與所述腹板凸出部吻合的嵌入槽7，所述嵌入槽7的底部是與所述桿端嵌入榫6吻合的嵌入卯9。

所述工字型鋁合金桿件4的翼緣板與所述圓盤蓋板3采用高強螺栓2和焊縫8混合連接。

為更好地說明本實用新型的實施方式，現(xiàn)舉一應(yīng)用實例進(jìn)行說明：

上述翼緣栓焊混合連接鋁合金空間結(jié)構(gòu)節(jié)點在某工程中應(yīng)用，該工程為鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，使用圓盤蓋板節(jié)點連接鋁合金工字型桿件4，工字型桿件4的尺寸為400*280*15*10，在節(jié)點設(shè)計中，圓盤蓋板3的半徑、起拱量、高強螺栓2的規(guī)格與數(shù)量及圓盤蓋板3厚度為關(guān)鍵參數(shù)，其中圓盤蓋板3半徑需滿足交匯桿件互不干涉的要求，圓盤蓋板3起拱量取決于相應(yīng)桿件與節(jié)點切平面的夾角。根據(jù)節(jié)點受力大小和相關(guān)構(gòu)造要求確定焊縫8和上下圓盤蓋板3的半徑、厚度以及使用的高強螺栓2的個數(shù)和種類，并根據(jù)構(gòu)造要求確定其他的尺寸。

工字型鋁合金桿件4采用工廠加工施工現(xiàn)場拼裝的方案，每一單元調(diào)整到位后，使用氣動鉚釘槍將高強螺栓固緊，將工字型鋁合金桿件4與圓盤蓋板3進(jìn)行固定，同時將工字型鋁合金桿件4的翼緣板和圓盤蓋板3焊接在一起，直至單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)合攏完成為止。該節(jié)點在施工過程中應(yīng)注意，工字型鋁合金桿件4、圓盤蓋板3的表面應(yīng)清潔，不允許有裂紋、起皮、腐蝕和氣泡存在。材料應(yīng)采取單獨存放，與其他不同材質(zhì)的材料應(yīng)有隔離措施。工字型鋁合金桿件4和圓盤蓋板3在加工制作時，在保證外形幾何尺寸及外觀質(zhì)量不被破壞的前提下，可采取有效措施予以冷矯正，冷矯正后構(gòu)件表面不應(yīng)有明顯凹陷及劃痕損傷。

盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。