一種封閉杆件內預埋螺栓的連接結構、擰緊方法及在矩形鋼管單層網殼結構拼裝中的應用與流程

2023-09-23 02:26:25 3

本發明屬於結構工程技術領域，尤其涉及一種封閉杆件內預埋螺栓的連接結構、擰緊方法及在矩形鋼管單層網殼結構拼裝中的應用。

背景技術：

網殼結構兼具杆繫結構和薄殼結構的受力特點，具有跨越能力大、建築造型豐富、經濟指標優越等顯著特點。幾十年來網殼結構在國內外得到了迅速發展，至今仍是實際工程中應用最為廣泛的空間結構形式之一。其中單層網殼的節點、杆件數量少，建築效果輕盈簡潔，通透性好，特別適合於自由曲面、複雜形體及美觀要求高的建築。

根據截面形式，單層網殼杆件主要包括圓鋼管、矩形鋼管和工字鋼構件。單層網殼中，杆件除軸力外還承受彎矩作用，而且殼面面外彎矩通常遠大於面內彎矩，因此從受力合理角度，具有截面強弱軸、主軸方向抗彎剛度大的矩形鋼管比圓鋼管更適合於單層網殼。此外，矩形鋼管可直接支承屋面材料，不需要附加的檁條系統，可保證建築效果簡潔通透。與工字鋼構件相比，矩形鋼管具有更好的弱軸抗彎剛度及抗扭剛度，且外形美觀，易於保潔、防腐。

矩形截面杆件單層網殼雖然性能優異，但是節點或連接技術發展相對滯後，導致實際工程中節點大多採用焊接，嚴重製約了其推廣發展。現有的矩形鋼管單層網殼拼裝連接技術中，為方便施工安裝，常犧牲矩形杆端部分截面。例如德國的merobk節點和seele節點在杆件翼緣開孔，實現裝配化，一定程度上削弱了杆件的承載能力和密閉性。且現有的裝配式節點因工藝複雜、製造精度要求高等原因導致成本較高，不易推廣。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有節點體系的不足，提供一種封閉杆件內預埋螺栓的連接結構、擰緊方法及在矩形鋼管單層網殼結構拼裝中的應用。本發明通過預埋螺栓，保證了矩形鋼管截面的完整性。同時又具備連接組件少，加工工藝簡單，製造成本低的優點。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種封閉杆件內預埋螺栓的節點連接結構，它包括節點體、節點端板、杆件端板、杆件、螺栓；所述節點端板焊接在節點體的端部，所述杆件端板焊接在杆件的端部，所述節點端板上開有螺紋孔，所述杆件端板上開有通孔，所述螺栓穿過通孔與螺紋孔旋接，所述螺栓上旋接有兩個或三個螺母。

進一步的，所述螺栓的數量為兩個或三個。

本發明的另一目的是提供一種上述封閉杆件內預埋螺栓的節點連接結構的的擰緊方法，該方法具體步驟如下：

1)、在工廠內預製節點體和節點端板，並在節點端板上預開螺紋孔，再將節點體與節點端板焊接在一起；

2)、在工廠內預製杆件和杆件端板，並在杆件端板上預開通孔；

3)、將螺栓預先穿過杆件端板上的通孔，然後將杆件端板與杆件焊接在一起，為防止操作中螺栓脫落，再預先將兩個或三個螺母旋入螺栓中部；

4)、如果是兩個螺母，通過內螺母施加正扭矩，將螺栓旋入節點端板，通過外螺母施加負扭矩，將螺栓旋出節點端板；如果是三個螺母，直接通過中螺母施加正扭矩或負扭矩，將螺栓旋進或旋出節點板；

5)、當旋進至外螺母與節點端板頂緊時，即完成裝配。

進一步的，所述螺紋孔、通孔以及螺栓的數量為兩個或三個。

本發明還提供一種上述的封閉杆件內預埋螺栓的節點連接結構在矩形鋼管單層網殼結構拼裝中的應用。

本發明的有益效果是通過在杆件端預埋螺栓，未削弱杆件自身的承載能力，使得該連接結構有較高的抗彎剛度和承載能力；相比其他節點連接形式，本發明通過雙螺母或三螺母的擰緊方式，實現了節點連接現場的拼裝，安裝方式簡單，拼裝效率高；本發明結構簡單，傳力路徑清晰，控制參數少，便於結構設計；本連接結構組成部件均為常見構件，製作成本低，預製程度高，有利於應用推廣。

附圖說明

圖1是本發明裝配式節點連接方式的各個組件示意圖；

圖2是本發明施工現場裝配過程示意圖；其中a為兩螺母裝配示意圖；b為三螺母裝配示意圖；

圖3是本發明裝配式節點兩螺母形式連接方式完成時的示意圖；其中a為節點端板、外螺母、內螺母、杆件端部均相互頂緊時的示意圖；b為外螺母、內螺母、杆件端部頂級時的示意圖；c為節點端板、外螺母與內螺母、杆件端板分別頂緊時的示意圖；

圖4是本發明裝配式節點三螺母形式連接方式完成時的示意圖；其中a為節點端板、三螺母、杆件端版均相互頂緊時的示意圖；b為三螺母與杆件端板頂緊時的示意圖；

圖5是本發明裝配式節點三根螺栓時連接方式完成時的示意圖；

附圖中各部件的標記如下:1、節點體；2、節點端板；3、外螺母；4、中螺母；5、內螺母；6、螺栓；7、杆件端板；8、杆件。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，一種封閉杆件內預埋螺栓的節點連接結構，它包括節點體1、節點端板2、杆件端板7、杆件8、螺栓6；所述節點端板2焊接在節點體1的端部，所述杆件端板7焊接在杆件8的端部，所述節點端板2上開有螺紋孔，所述杆件端板7上開有通孔，所述螺栓6穿過通孔與螺紋孔旋接，所述螺栓6上旋接有兩個或三個螺母。

作為優選，所述螺栓6的數量為兩個或三個。

封閉杆件內預埋螺栓的節點連接結構的的擰緊方法，該方法具體步驟如下：

1)、在工廠內預製節點體1和節點端板2，並在節點端板2上預開兩個或三個螺紋孔，再將節點體1與節點端板2焊接在一起；

2)、在工廠內預製杆件8和杆件端板7，並在杆件端板7上預開兩個或三個通孔；

3)、將螺栓6預先穿過杆件端板7上的通孔，然後將杆件端板7與杆件8焊接在一起，為防止操作中螺栓脫落，再預先將兩個或三個螺母旋入螺栓6中部，完成之後如示意圖2中所示。

4)、現場裝配時見示意圖2，如果是兩個螺母，通過內螺母5施加正扭矩，將螺栓6旋入節點端板2，通過外螺母3施加負扭矩，將螺栓6旋出節點端板2；如果是三個螺母，直接通過中螺母4施加正扭矩或負扭矩，將螺栓6旋進或旋出節點板2；為保證安裝，上下兩個螺杆的旋進應當保持同步。

5)、當旋進至外螺母3與節點端板2頂緊時，即完成裝配。實際裝配時，當螺栓6旋入到一定深度時，也可認為裝配完成。裝配完成時根據螺母的不同位置見圖3，圖4。圖5是本發明裝配式節點三根螺栓時連接方式完成時的示意圖。

本發明提供的封閉杆件內預埋螺栓的節點連接結構在矩形鋼管單層網殼結構拼裝中的應用，在保證不削弱杆件的基礎上，預製程度高，裝配方式簡單，受力性能好，有較高的應用推廣潛力。