專利名稱：一種矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)，具體指一種矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯的焊接相
貫節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，鋼構(gòu)件交匯形成節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)起到協(xié)調(diào)構(gòu)件受力和變形的作用，對(duì)保證結(jié)構(gòu)安全意義重大?，F(xiàn)代空間鋼結(jié)構(gòu)工程中，由鋼構(gòu)件直接相貫焊接構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)由于外觀簡潔、傳力明確，所以經(jīng)常被采用。 鋼結(jié)構(gòu)建筑中經(jīng)常采用的鋼構(gòu)件截面形式，大多是由鋼板組拼而成的閉口或者開口的，截面外輪廓為矩形(也包括方形、H形等)的截面。 在形體規(guī)則的建筑中，矩形截面構(gòu)件在交匯點(diǎn)處做到直接相貫并不難，因?yàn)楦鞣较蜾摌?gòu)件的翼緣鋼板可以共面或者平行，特別是如果縱向鋼構(gòu)件和橫向鋼構(gòu)件的截面高度相同，則它們的上、下翼緣分別在同一個(gè)水平面上，可以直接相貫焊接，兩個(gè)方向的腹板在交匯處也能實(shí)現(xiàn)全截面焊接，這是一個(gè)比較理想的相貫焊接節(jié)點(diǎn)。 隨著建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格漸趨多樣，越來越多建筑的外觀呈現(xiàn)斜面、折面甚至扭曲面，鋼
結(jié)構(gòu)被用于構(gòu)造這些結(jié)構(gòu)時(shí)，構(gòu)件往往傾斜設(shè)置，這樣交匯在一起的構(gòu)件要形成直接相貫
的節(jié)點(diǎn)就比較困難翼緣不共面，甚至也不平行，如果采用直接相貫焊接的方式，就會(huì)有部
分截面焊接不到一起，這樣的相貫節(jié)點(diǎn)在觀感上給人不安全的印象，其力學(xué)性能也有問題，
難以達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)假定的剛性連接的效果，削弱了節(jié)點(diǎn)的安全度。 在實(shí)際工程中一般采用以下三種方法來解決這個(gè)問題 1、采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)。鑄鋼節(jié)點(diǎn)可以制作成外表面扭曲的形狀，在接頭處分別與不同方向的鋼構(gòu)件對(duì)齊。但是鑄鋼節(jié)點(diǎn)的壁厚較焊接節(jié)點(diǎn)的壁厚大，所以其用鋼量大于焊接節(jié)點(diǎn)，同時(shí)鑄鋼的單價(jià)超出普通鋼板，所以鑄鋼節(jié)點(diǎn)的造價(jià)比焊接節(jié)點(diǎn)超出較多。鑄鋼節(jié)點(diǎn)的制作質(zhì)量比焊接節(jié)點(diǎn)的制作質(zhì)量更難以控制，缺陷檢測(cè)也比較困難。另外，鑄鋼節(jié)點(diǎn)重量較大，這對(duì)于對(duì)自重敏感的空間結(jié)構(gòu)來說是很不利的。所以除了少量重點(diǎn)工程以外，一般項(xiàng)目很少用到鑄鋼節(jié)點(diǎn)。 2、采用加大的節(jié)點(diǎn)區(qū)域?？考哟蠊?jié)點(diǎn)區(qū)域外輪廓尺寸的方法，使得交匯的鋼構(gòu)件不管如何扭轉(zhuǎn)或者傾斜都能夠與節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全截面焊接。比較常見的措施是采用球形節(jié)點(diǎn)，為了讓所有的鋼構(gòu)件都和球形節(jié)點(diǎn)的外表面焊接，球形節(jié)點(diǎn)的直徑會(huì)比較大，其外觀整個(gè)結(jié)構(gòu)中顯得突出，因此許多時(shí)候難以得到建筑師和業(yè)主的認(rèn)可。而且這種節(jié)點(diǎn)需要用厚板才能保證節(jié)點(diǎn)的承載力和剛度，厚板的價(jià)格較高，力學(xué)性能比較差，焊接要采用專門的工藝才能保證質(zhì)量，對(duì)焊工的技術(shù)水平要求較高。這類節(jié)點(diǎn)重量也比較大，對(duì)于空間結(jié)構(gòu)來說很不利。 3、采用曲面板。用火烤或者用機(jī)械巻制的方法使平面鋼板成為彎曲或者扭轉(zhuǎn)的曲面，將曲面板的邊緣分別對(duì)齊交匯鋼構(gòu)件的上下翼緣板焊接。這種節(jié)點(diǎn)不增加節(jié)點(diǎn)的重量，不擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)域的體積。其缺點(diǎn)在于采用火烤的方法使鋼板彎曲或扭轉(zhuǎn)這一技術(shù)較難控制，經(jīng)常返工，烤變形后的鋼板凹凸不平，且火烤彎板的費(fèi)用較高，工期也較長，所以這個(gè)方法 不常采用。機(jī)械巻板就涉及到模具的費(fèi)用問題，建筑工程中用到的節(jié)點(diǎn)通長都是獨(dú)一無二， 采用這種方法造價(jià)太高。 4、改變節(jié)點(diǎn)連接方式。比如讓一個(gè)方向的鋼構(gòu)件連續(xù)，而另外方向的鋼構(gòu)件在節(jié) 點(diǎn)區(qū)外斷開，不用相貫焊接，而是采用插板等部分連接的方式。采用這種做法使斷開的鋼構(gòu) 件在節(jié)點(diǎn)處變成鉸接，這樣減小了結(jié)構(gòu)的剛度，在荷載作用下結(jié)構(gòu)變形較大，進(jìn)而如果要控 制變形量又會(huì)增大結(jié)構(gòu)的用鋼量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有方法的不足，提供一種不改變相貫節(jié)點(diǎn)的固接特
性、不影響觀感、自重小、造價(jià)低的矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)。 本發(fā)明的目的通過下述方法實(shí)現(xiàn) —種矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，包括縱向接頭和兩個(gè)橫向接頭，橫
向接頭由第一塊體與第二塊體組成，兩個(gè)橫向接頭的第一塊體的端面與縱向接頭側(cè)面對(duì)齊
焊接，兩個(gè)橫向接頭的第二塊體的端面分別與橫向鋼構(gòu)件端面對(duì)齊焊接；縱向接頭兩端分
別與兩個(gè)縱向鋼構(gòu)件連接；第一塊體的端面與第二塊體的端面成一角度或者錯(cuò)位。 第一塊體的端面與第二塊體的端面成一角度是指兩個(gè)端面所在的平面不平行；第
一塊體的端面與第二塊體的端面錯(cuò)位是指第二塊體的端面四邊形投影到第一塊體的端面
四邊形所在的平面時(shí)，兩個(gè)四邊形的外邊不重合也不平行。第一塊體與第二塊體組成的橫
向接頭以及縱向接頭構(gòu)成了矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，通過該節(jié)點(diǎn)的連接，
橫向鋼構(gòu)件和縱向鋼構(gòu)件實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)交匯。 為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，所述第一塊體和第二塊體通過焊接或者一體成型連接 成一體。 所述縱向接頭和兩個(gè)橫向接頭都由四邊形平板加工而成。 所述橫向鋼構(gòu)件采用矩形鋼管、H型鋼或T型鋼構(gòu)件；所述縱向鋼構(gòu)件采用矩形鋼 管、H型鋼或T型鋼構(gòu)件。進(jìn)一步地，所述橫向鋼構(gòu)件為H型鋼，縱向鋼構(gòu)件為方鋼管。
所述縱向鋼構(gòu)件和橫向鋼構(gòu)件同寬，截面同高。 為了保證節(jié)點(diǎn)的安全，構(gòu)成縱向接頭與兩個(gè)橫向接頭的鋼板的厚度取為橫向鋼構(gòu) 件和縱向鋼構(gòu)件中最大板厚的1. 5倍。 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果 (1)可適應(yīng)交匯的矩形截面構(gòu)件之間有扭轉(zhuǎn)夾角，以及彼此的翼緣不共面也不平 行的情況； (2)造價(jià)低；若采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)或加大節(jié)點(diǎn)區(qū)域解決上述問題，會(huì)擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)的外輪 廓尺寸，還要用到較厚鋼板，其用鋼量和造價(jià)均明顯增加。而本發(fā)明的焊接節(jié)點(diǎn)用鋼量小而 且工藝簡單，所以造價(jià)低； (3)自重??；本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)的用鋼量和不扭轉(zhuǎn)交匯的節(jié)點(diǎn)的用鋼量相同，相較于 采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)和加大節(jié)點(diǎn)區(qū)域外輪廓尺寸，同時(shí)采用較厚鋼板的做法，重量要輕，故采用本 發(fā)明的節(jié)點(diǎn)能減輕節(jié)點(diǎn)的自重； (4)不增大節(jié)點(diǎn)外輪廓，不影響觀感；焊接節(jié)點(diǎn)區(qū)域是由縱橫向的四邊形平面鋼
4板加工而成，它與相交的縱橫向構(gòu)件形狀(可以是正方形、矩形、H形、T形)相似，不會(huì)增大 節(jié)點(diǎn)外輪廓也不影響觀感。 (5)不改變相貫節(jié)點(diǎn)的固接特性；通過本發(fā)明節(jié)點(diǎn)的縱橫向接頭，雙向的鋼構(gòu)件 能夠做到全截面相貫焊接，從而保證了構(gòu)件在節(jié)點(diǎn)交匯處的固接特性； (6)工藝簡單，容易掌握；本發(fā)明節(jié)點(diǎn)采用平板和折板——也可以分解為兩塊平 板——焊接加工而成，不采用特殊工藝，所以簡單，易掌握。


圖1是實(shí)施例1矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1中橫向接頭的三維結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖1的側(cè)視圖。 圖4是圖1的俯視圖。 圖5是實(shí)施例2矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是圖5的側(cè)視圖。 圖7是圖5的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
為進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但是本
發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例。
實(shí)施例1 如圖1、2、3、4所示，一種矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，包括縱向接頭 1和兩個(gè)橫向接頭3，橫向接頭3由折板和平板組拼而成，從構(gòu)造上可以將其分為第一塊體 3-1與第二塊體3-2。折板是指第一塊體3-1與第二塊體3-2上表面由一塊折板構(gòu)成。平板 是指第一塊體3-1與第二塊體3-2的側(cè)面分別為2塊平板。第一塊體3-1和第二塊體3-2 的平面投影為三角形或四邊形，第一塊體3-l的端面3-3與縱向接頭l側(cè)面對(duì)齊焊接，第二 塊體3-2的端面3-4與橫向鋼構(gòu)件4端面對(duì)齊焊接；縱向接頭1兩端與縱向鋼構(gòu)件2連接； 第一塊體的端面3-3與第二塊體的端面3-4成一角度或者錯(cuò)位。第一塊體3-1的端面與第 二塊體的端面成一角度是指兩個(gè)端面所在的平面不平行；第一塊體的端面3-3與第二塊體 的端面3-4錯(cuò)位是指第二塊體的端面3-4四邊形投影到第一塊體的端面3-3四邊形所在的 平面時(shí)，兩個(gè)四邊形的外邊不重合也不平行。第一塊體3-1與第二塊體3-2組成的橫向接 頭3以及縱向接頭1構(gòu)成了矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，通過該節(jié)點(diǎn)的連接，橫 向鋼構(gòu)件4和縱向鋼構(gòu)件2實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)交匯。 縱向接頭1和兩橫向接頭3組成節(jié)點(diǎn)區(qū)域，焊接成一個(gè)整體。節(jié)點(diǎn)的縱向接頭1 與縱向鋼構(gòu)件2對(duì)齊，通過焊接相連。節(jié)點(diǎn)的橫向接頭3的第二塊體3-2的端面3-4與橫 向鋼構(gòu)件4對(duì)齊，可以通過焊接進(jìn)行全截面連接。由于第一塊體3-l的端面3-3與縱向接 頭1的側(cè)面上下對(duì)齊，可以通過焊接進(jìn)行全截面連接。 第一塊體3-1和第二塊體3-2連接成一體通過焊接連接實(shí)現(xiàn)，或者一體成型實(shí)現(xiàn)。 第一塊體3-1和第二塊體3-2的項(xiàng)板為折板，折板中的彎折線，實(shí)際是兩個(gè)不平行平面的交 線。圖1-4中，在兩個(gè)方向鋼構(gòu)件交匯的節(jié)點(diǎn)區(qū)域設(shè)置橫向接頭3，調(diào)節(jié)橫向接頭3中折線的位置以及彎折的角度就可以適應(yīng)以不同方向扭角交匯的鋼構(gòu)件。第一塊體3-l與第二塊體3-2相交處的彎折線不一定是其對(duì)角線，只要保證第一塊體3-1的端面3-3與第二塊體3-2的端面3-4分別與縱向接頭1的側(cè)面和橫向鋼構(gòu)件4端面能夠全截面相貫焊接即可。
縱向接頭1和兩個(gè)橫向接頭3都由四邊形平板加工而成。 為保證節(jié)點(diǎn)的承載能力和剛度，節(jié)點(diǎn)區(qū)域1、3包括塊體3-1和3-2的鋼板的厚度宜取交匯構(gòu)件2、4最大板厚的1. 5倍。 從圖l-4可以看到，由于構(gòu)件需要傾斜成一定角度設(shè)置，縱向鋼構(gòu)件2的側(cè)面和橫向鋼構(gòu)件4不能對(duì)齊，如果沒有由第一塊體3-1與第二塊體3-2組成的橫向接頭3，那么縱向鋼構(gòu)件2與橫向鋼構(gòu)件4不能直接匯交形成相貫焊接節(jié)點(diǎn)。
實(shí)施例2 矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，其橫向鋼構(gòu)件4為H型鋼，縱向鋼構(gòu)件1為方鋼管，采用折板的是節(jié)點(diǎn)的縱向接頭。 根據(jù)本發(fā)明的方法，還可以開發(fā)一系列的實(shí)施例，如橫向鋼構(gòu)件4可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用矩形鋼管、方鋼管或其它截面形式的鋼構(gòu)件?？v向鋼構(gòu)件2也可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用矩形鋼管、方鋼管或其它截面形式的鋼構(gòu)件?？v向鋼構(gòu)件2和橫向鋼構(gòu)件4不一定同寬，也不一定需要截面同高。交匯在一起的構(gòu)件不一定只是雙向，可以為多個(gè)方向。
本發(fā)明的縱向和橫向是指需要成一定角度相貫連接的兩鋼構(gòu)件的不同方向，并非嚴(yán)格的相互垂直的縱向和橫向，橫向也非嚴(yán)格意義上的水平方向。 制作時(shí)，最好將節(jié)點(diǎn)區(qū)域和構(gòu)件分開，即在工廠單獨(dú)制作節(jié)點(diǎn)，然后在現(xiàn)場(chǎng)將節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件焊接相連，這樣能保證節(jié)點(diǎn)的加工質(zhì)量。因?yàn)槿绻诂F(xiàn)場(chǎng)直接由桿件交匯焊接形成節(jié)點(diǎn)，則安裝精度和焊接質(zhì)量都難以保證。 本發(fā)明保護(hù)的范圍并不局限于上述實(shí)施例表述的范圍，凡是根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求表述的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行不同類型的部件的等同替換、鋼構(gòu)件的形狀和方向的變化以及其他類似的變化等都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括縱向接頭(1)和兩個(gè)橫向接頭(3)，橫向接頭(3)由第一塊體(3-1)與第二塊體(3-2)組成，兩個(gè)橫向接頭(3)的第一塊體(3-1)的端面(3-3)與縱向接頭(1)側(cè)面對(duì)齊焊接，兩個(gè)橫向接頭(3)的第二塊體(3-2)的端面(3-4)分別與橫向鋼構(gòu)件(4)端面對(duì)齊焊接；縱向接頭(1)兩端分別與兩個(gè)縱向鋼構(gòu)件(2)連接；第一塊體(3-1)的端面(3-3)與第二塊體(3-2)的端面(3-4)成一角度或者錯(cuò)位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述第一塊體(3-1)和第二塊體(3-2)通過焊接或者一體成型連接成一體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述縱向接頭(1)和兩個(gè)橫向接頭(3)都由四邊形平板加工而成。
4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述橫向鋼構(gòu)件采用矩形鋼管、H型鋼或T型鋼構(gòu)件；所述縱向鋼構(gòu)件采用矩形鋼管、H型鋼或T型鋼構(gòu)件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述橫向鋼構(gòu)件為H型鋼，縱向鋼構(gòu)件為方鋼管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述縱向鋼構(gòu)件和橫向鋼構(gòu)件同寬，截面同高。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，其特征在于，縱向接頭(1)與兩個(gè)橫向接頭(3)的鋼板的厚度為橫向鋼構(gòu)件(4)和縱向鋼構(gòu)件(2)中最大板厚的1. 5倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種矩形截面鋼構(gòu)件扭轉(zhuǎn)交匯焊接相貫節(jié)點(diǎn)，包括縱向接頭(1)和兩個(gè)橫向接頭(3)，橫向接頭(3)由第一塊體(3-1)與第二塊體(3-2)組成，兩個(gè)橫向接頭(3)的第一塊體(3-1)的端面(3-3)與縱向接頭(1)側(cè)面對(duì)齊焊接，兩個(gè)橫向接頭(3)的第二塊體(3-2)的端面(3-4)分別與橫向鋼構(gòu)件(4)端面對(duì)齊焊接；縱向接頭(1)兩端分別與兩個(gè)縱向鋼構(gòu)件(2)連接；第一塊體(3-1)的端面(3-3)與第二塊體(3-2)的端面(3-4)成一角度或者錯(cuò)位。本發(fā)明在較少增加造價(jià)，節(jié)點(diǎn)自重，不改變相貫節(jié)點(diǎn)的固接特性基礎(chǔ)上適應(yīng)雙向鋼構(gòu)件翼緣不共面也不平行的構(gòu)造；工藝較簡單，容易掌握。
文檔編號(hào)E04B1/58GK101775845SQ20101001939
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者張志剛, 江毅, 王帆, 羅敏, 賴洪濤, 陳福熙 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院