構建弦支穹頂結構的嵌軸承滾動摩擦節點的製作方法
2023-06-04 07:29:46 1
專利名稱：構建弦支穹頂結構的嵌軸承滾動摩擦節點的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及大跨度預應力空間網殼結構，尤其是涉及一種構建弦支穹 頂結構的嵌軸承滾動摩擦節點。
背景技術：
弦支穹頂結構的預應力施工方法有(l)張拉環向索法；(2)張拉經向索(杆) 法；(3)頂升立杆法。由於經向索(杆)和立杆數量多且幾何位置相對獨立， 故後兩種方法施工非常繁瑣。而環向索是全部或部分連續貫通，所以方法1最 簡捷高效，是目前多數弦支穹頂結構工程預應力施工的首選方法。然而，這種 施工張拉方法也存在十分突出的缺點，張拉過程中環向索與立杆連接節點之間 會產生相對滑動。當主動張拉力到達環向索的預應力施工控制值時，該道索預 應力施工完成，此時經向索(杆)的拉力和立杆的壓力也同步被動產生。然而， 按照環向索與立杆連接節點構造的常規做法，無論在施工階段還是使用階段， 連續環向索與各節點之間始終保持著滑動摩擦關係，隨著環向索預應力的不斷 增大，夾角在60° 178°之間的相鄰索段所產生的合力將增大，從而使環向索與 節點之間的摩擦力也隨之增大，造成的直接後果是環向索經過每個節點均會產 生較大的預應力損失。同時，環向索表面因此而損傷。儘管有些工程在環向索 與節點側壁之間用墊聚四氟乙烯薄板等材料的方法試圖減小二者之間的滑動摩 擦力，但工程實踐表明這種方法收效不大。這是因為環向索與立杆連接節點之 間的幾何關係以及相互間的滑動摩擦性質，決定了環向索與立杆連接節點之間 的摩擦力必然與環向索的預應力成正比且量值較大，引起的預應力損失必然造 成每個節點相鄰環向索段的拉力不均等，並最終導致預應力施工完成後弦支穹 頂結構的環向索、經向索(杆)、立杆、網殼杆件的實際內力大小及其分布與設 計不符，這將對整個弦支穹頂結構的力學性能產生不利影響。 發明內容
本實用新型的目的在於提供一種構建弦支穹頂結構的嵌軸承滾動摩擦節點， 通過改變弦支穹頂結構立杆下端節點的構造，使環向索與立杆下端節點側壁之 間的滑動摩擦關係變成滾動摩擦關係，減小預應力損失，從而使結構的環向索、 各經向索(杆)、各立杆等的內力大小及其分布與設計相符合。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是
本實用新型所述的節點為嵌軸承滾動摩擦節點，包括立杆，1 2根經向杆， T形圓臺；在T形圓臺下面的凸臺上裝有軸承，軸承外環裝有凹形圓環，L形安
全防護鋼板，T形圓臺上平面分別焊接與經向杆轉動連接的1 2個耳板和與一 個立杆轉動連接的耳板，環向索穿入L形安全防護鋼板與凹形圓環內，環向索 與凹形圓環形成滑動配合。
本實用新型與背景技術相比具有的有益效果是
1、 施工精度高。環向索與立杆連接節點之間摩擦力的減小使預應力損失減 小，從而保證了環向索、經向索(杆)、立杆等的預應力施工精度。
2、 施工工效高。採用環向索張拉的方法施工速度快、工效高，少量幾次超
張拉就可以基本消除環向索與節點之間的摩擦力，方法簡單、成效明顯。
3、 施工成本低。採用的預應力施工方法所用的設備簡單而施工精度卻很高，
可避免反覆調整索力的時間、人力物力等資源，施工成本大幅度降低。
4、 結構使用安全。由於環向索與節點之間只存在很小的滾動摩擦，結構變 形、受力的自我調節功能增強，使結構環向索各索段的拉力在任何荷載工況下 能始終保持相等或接近相等，結構效率的提高增強了結構的安全性。
圖l是肋環型弦支穹頂結構構成的三維透視圖，圓虛線圈出的交叉點即為一 圈環向索與其中一根立杆連接的一個節點。
圖2是葵花型弦支穹頂結構構成的三維透視圖，圓虛線圈出的交叉點即為一 圈環向索與其中一根立杆連接的一個節點。
圖3是滾動摩擦節點構造圖，圖3a葵花型的平面圖，圖3b為中空凹形圓環與 軸承的連接構造平面圖，圖3c為節點正立面圖，圖3d為節點正剖面圖，圖3e為節 點側立面圖，圖3f為節點側剖面圖。
圖4是滾動摩擦節點製作流程示意圖。
圖5是滾動摩擦節點的結構施工流程示意圖。
圖中1、環向索，2、經向杆，3、立杆，4、 T形圓臺，5、軸承，6、中 空凹形圓環，7、底部螺孔，8、側面螺孔，9、耳板，10、耳板，11、 L形安全 防護鋼板。
具體實施方式
本實用新型的滾動摩擦節點，在環向索與立杆的連接節點製作時，採取安裝 軸承的構造措施，使環向索與立杆連接節點之間的滑動摩擦關係轉變成為滾動 摩擦關係，從而最大程度地減小環向索與節點之間的摩擦力，使結構在施工期
間和使用期間環向索各索段的拉力相等或接近相等。具體體現為
(1) 結構施工階段。這種新型節點將使環向索在結構施工期間的預應力損 失明顯減小，使結構在施工完成後各環向索段、各經向索(杆)、各立杆的實際 內力與設計內力值相等或最大程度地接近相等，從而達到結構預應力施工高精 度控制的目的。
(2) 結構使用階段。這種新型節點將使環向索各索段的內力分配更加均勻， 即使結構處在受半跨荷載、動荷載等不利工況下，結構能夠瞬時作出變形反應 以保持環向索各索段的拉力均勻，通暢的力流將使環向索能始終保持均勻的受 拉狀態，並使經向索(杆)也能始終保持受拉狀態，避免拉索(杆)退出工作 的情況發生。從而提高了結構的工作效率和結構的安全性。
本實用新型適用於圖1所示的肋環型、圖2所示的葵花型等弦支穹頂結構，
弦支穹頂結構由單層網殼和通過節點組成的索杆結構連接組合而成。以圖2所
示的葵花型弦支穹頂結構為例，所述的全部構件均為鋼材。
實施例
如圖3圖5所示，所述的節點為滾動摩擦節點，包括立杆3， 2根經向杆2， T形圓臺4;在T形圓臺4下面的凸臺上裝有軸承5，軸承5外環裝有凹形圓環 6， L形安全防護鋼板ll， T形圓臺4上平面分別焊接與經向杆2轉動連接的2 個耳板9和與一個立杆3轉動連接的耳板10，環向索1穿入L形安全防護鋼板 11與凹形圓環6內，環向索1與凹形圓環6形成滑動配合。
滾動摩擦節點的製作過程如圖4a、 4b、 4c、 4d、 4e所示。用鑄造或切削工 藝加工成一個T形圓臺4;在T形圓臺4突出部分鑽底部螺孔7;在T形圓臺4 側面鑽側面螺孔8;焊接連接立杆的耳板10;焊接連接經向杆的耳板9;採用溫
差裝配法把軸承5加熱後套入T形圓臺4的底部；採用溫差裝配法把中空凹形 圓環6加熱後套入軸承5。
滾動摩擦節點安裝與施工方法如圖5a、 5b、 5c所示。在網殼結構安裝完畢 後，立杆3上端與網殼結構上的節點耳板轉動連接，下端與耳板9轉動連接， 經向杆2與耳板10轉動連接；環向索1放入中空凹形圓環6，螺絲旋入底部螺 孔7和側面螺孔8把L形安全防護鋼板11與T形圓臺4連接固定，依此類推， 完成其它節點與環向索的安裝。當一圈環向索與所有相關節點都安裝完成後， 按照5 10個索段長度為一個線單元，把一圈連續環向索分成若干個線單元並 設置同等數量的張拉點；首先把這幾個張拉點同時分級超張拉到105% 120% 預應力施工控制值，再放鬆回到100%預應力施工控制值，如此循環2 3次後
即可把環向索與立杆連接的滾動摩擦節點之間微小的滾動摩擦力再進一步減 小，從而使一圈環向索各索段的內力基本保持相等，同理，依次張拉完成其他 各圈環向索後，整個弦支穹頂結構預應力施工即告完成。
製造T形圓臺4時，其下部凸臺圓柱直徑比軸承5內環的內徑略大。採用溫 差裝配法，目卩利用金屬熱脹冷縮特性，裝配前把軸承5進行加熱處理使之膨 脹，裝配時將軸承5套入T形圓臺4下部凸臺圓柱，當恢復到相同溫度後二者 緊密握裹結合而成一個整體。製造中空凹形圓環6時，其內徑比軸承5外環的 外徑略小。裝配前把中空凹形圓環6進行加熱處理使之膨脹，裝配時將中空凹 形圓環6套入軸承5外環，當恢復到相同溫度後二者緊密握裹結合而成一個整 體。由於為熱膨脹係數相同的同質金屬材料，所以無論外界溫度如何變化，在 相同溫度條件下，中空凹形圓環6與軸承5外環、軸承5內環與T形圓臺4下 部凸臺圓柱的握裹力保持恆定不變。中空凹形圓環6與環向索1之間是滑動摩 擦關係，施工張拉環向索1時通過中空凹形圓環6帶動了軸承5旋轉滾動，從 而把環向索1與滾動摩擦節點之間由原來的滑動摩擦關係轉變成了滾動摩擦關 系，進而大幅度減小環向索1經過節點而產生的預應力損失。
圖1所示肋環型弦支穹頂結構的滾動摩擦節點裝配步驟和預應力施工方法 的步驟與葵花型弦支穹頂結構相同。
權利要求1、一種構建弦支穹頂結構的嵌軸承滾動摩擦節點，其特徵在於所述的節點為滾動摩擦節點，包括立杆(3)，1～2根經向杆(2)，T形圓臺(4)；在T形圓臺(4)下面的凸臺上裝有軸承(5)，軸承(5)外環裝有凹形圓環(6)，L形安全防護鋼板(11)，T形圓臺(4)上平面分別焊接與經向杆(2)轉動連接的1～2個耳板(9)和與一個立杆(3)轉動連接的耳板(10)，環向索(1)穿入L形安全防護鋼板(11)與凹形圓環(6)內，環向索(1)與凹形圓環(6)形成滑動配合。
專利摘要本實用新型公開了一種構建弦支穹頂結構的嵌軸承滾動摩擦節點。包括立杆，1～2根經向杆，T形圓臺；在T形圓臺下面的凸臺上裝有軸承，軸承外環裝有凹形圓環，L形安全防護鋼板，T形圓臺上平面分別焊接與經向杆轉動連接的1～2個耳板和與一個立杆轉動連接的耳板，環向索穿入L形安全防護鋼板與凹形圓環內，環向索與凹形圓環形成滑動配合。本實用新型施工精度高，施工工效高，施工成本低，結構使用安全。
文檔編號E04B1/32GK201187107SQ20082008316
公開日2009年1月28日 申請日期2008年2月3日 優先權日2008年2月3日
發明者新 卓, 吳建挺, 張國發, 樓道安, 蔣金生, 馬政綱, 宇 齊 申請人:浙江大學;浙江展誠建設集團股份有限公司;中天建設集團有限公司