專利名稱：同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工程結構構件連接技術，特別涉及一種同時滿足空間不同方 向約束要求的結構節(jié)點。
背景技術：
在實際工程結構中，結構整體是由許多構件組成，這些構件又以節(jié)點方式連接起 來，形成一完整的能滿足設計功能要求的結構，達到使用的目的。不同性質的結構或不同結 構構件的連接要求千差萬別，因此節(jié)點的性能往往決定結構的能力和滿足設計功能要求的 程度。有一項工程，結構形式為不規(guī)則多支撐筒、大懸挑、大跨度復雜空間組合鋼結構。 在工程實際中，懸挑的巨型桁架平臺與外部維持玻璃、金屬幕墻間要求連接，這種連接要求 節(jié)點能同時傳遞法向風荷載，并同時能有限制釋放懸挑桁架與幕墻連接處豎向位移。由于 幕墻與系統(tǒng)有抗側剛度，因此幕墻與懸挑桁架間的連接節(jié)點能承受縱向水平剪力，由于幕 墻與屋架相連，屋蓋幕墻系統(tǒng)在不同溫差作用下產(chǎn)生法向水平位移，這種連接節(jié)點要求繞 外幕墻結構平面有轉動能力。所需的節(jié)點構造必須能同時滿足上述空間不同方向約束要 求。在實際工程結構中，構件的連接方式種類很多，有剛性節(jié)點、彈性節(jié)點、有限剛性 節(jié)點、滑動節(jié)點、耗能阻尼節(jié)點等。但本工程所需的節(jié)點與以上連節(jié)點最大區(qū)別在于節(jié)點 三個空間主軸方向約束差異很大，或有原則性差異。如所需節(jié)點有三個主軸方向，X向(本 文稱為法向)，Y向為側向或縱向，Z為豎向。X向連接的點將結構風壓、風吸力傳遞到結構 抗力大的主體上；Z向要滿足懸挑結構主體的豎向變形不能過多地傳遞到節(jié)點外側幕墻柱 上；Y向能傳遞側向溫度應力和地震作用水平荷載；Y、Z向要有轉動能力，釋放屋架產(chǎn)生結 構溫度和地震作用變形。經(jīng)查，本工程所需要的連接節(jié)點目前存在的構造技術均無法滿足。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術中存在的節(jié)點構造無法滿足本工程所需的能同時滿足空間不 同方向約束要求的結構節(jié)點的技術問題，本實用新型提供一種同時滿足空間不同方向約束 要求的結構節(jié)點。本實用新型為了解決上述技術問題采用的技術方案是提供一種同時滿足空間不 同方向約束要求的結構節(jié)點，所述同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點，選用滿足 節(jié)點間產(chǎn)生的軸力和剪力需要的工字鋼作為基本連接材料，在工字鋼連接點中部采用弧面 板間可以傳遞X向壓力且能釋放Z向位移的弧面接觸壓力板，工字鋼上下梁緣設置兩塊延 伸率能滿足Z向變形需要且厚度能滿足Y向抗剪承載力需要的水平鋼板。所述鋼板在結構 未完成安裝前由螺栓暫時固定，待工程安裝結束后，所述鋼板的周邊與工字鋼翼緣焊牢。所 述的X向為法向，Y向為側向或縱向，Z向為豎向。本實用新型的優(yōu)點一是能夠將單向約束變成復合約束；二是將限制豎向變位的剪力轉化為受拉變形；三是當節(jié)點產(chǎn)生轉動時，翼緣上下節(jié)點板產(chǎn)生拉伸、壓縮變形，使轉 動變成有阻尼約束，控制轉動不易過快、轉角過大，有利于保護外幕墻安全；四是工程設有 安全裝置，當結構遭遇罕見地震，超越極限承載力時，連接件可以損壞，這種構造容易修復， 符合大震可修的原則。

圖1是本實用新型同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點實施例1的結構示 意圖；圖2是本實用新型同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點實施例2的結構示 意圖；圖3是本實用新型同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點實施例3的結構示 意圖；圖4是實施例3只有豎向位移30mm時拋物突出部分有一定間隙的狀態(tài)；圖5是實施例3固定豎向位移30mm后施加水平位移1. 75mm時拋物突出部分剛剛 接觸的狀態(tài)；圖6是實施例3水平位移增大時拋物突出部分接觸較多的狀態(tài)；圖7是實施例3在工程實際應用中作為節(jié)點圖；圖8是實施例3在工程實際應用中作為節(jié)點的剖面圖。
具體實施方式
本實用新型提供的是一種同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點，所述同時 滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點，選用滿足節(jié)點間產(chǎn)生的軸力和剪力需要的工字鋼 作為基本連接材料，在工字鋼連接點中部采用弧面板間可以傳遞X向壓力且能釋放Z向位 移的弧面接觸壓力板，工字鋼上下梁緣設置兩塊延伸率能滿足Z向變形需要且厚度能滿足 Y向抗剪承載力需要的水平鋼板。所述鋼板在結構未完成安裝前由螺栓暫時固定，待工程 安裝結束后，所述鋼板的周邊與工字鋼翼緣焊牢。所述的X向為法向，Y向為側向或縱向，Z 向為豎向。下面結合三個具體的實施例與附圖對本實用新型做詳細說明。實施例1 如圖1，實施例1允許Z向(豎向)變位較大，X向拉壓力較小，Y向有較高的水平 抗剪承載力。實施例2 如圖2，實施例2構造保持X向有較好的抗壓、抗拉承載力，Z向允許有位移，Y向 仍然保持較高水平抗剪承載力。實施例3 實施例3是最佳實施方案，如圖3。實施例3是在實施例2基礎上將接觸面由圓弧 改為拋物線弧面，使X向有較高的抗拉、抗壓能力，Z向和Y向要求同實施例2。以上三種實施例經(jīng)過有限元分析計算，得出如下結論實施例1節(jié)點X向抗壓剛度較小，雖然能滿足Z向位移要求，但X向位移較大，不符合本實用新型的要求，因此被淘汰。實施例2節(jié)點間隙采用圓弧連接，X向抗壓能力有較大增加，但由于圓弧在Z向位 移增大到一定程度后，兩弧面接觸面會有間隙。當產(chǎn)生間隙后，X向抗壓能力有所降低，Z向 位移和Y向抗剪剛度未受影響。實施例3在圓弧接觸面上采用拋物線弧面接觸，這種接觸方式可以采用多種曲 線，能有效控制兩受壓弧面接觸較好，能有效保證Z向變位的順暢，Y向抗剪剛度不改變。因 此本實用新型的節(jié)點選用實施例3的構造。實施例3應力圖見圖4、圖5和圖6，圖4是實施例3只有豎向位移30mm時拋物突 出部分有一定間隙的狀態(tài)；圖5是實施例3固定豎向位移30mm后施加水平位移1. 75mm時 拋物突出部分剛剛接觸的狀態(tài)；圖6是實施例3水平位移增大時拋物突出部分接觸較多的 狀態(tài)。實施例3在工程實際應用中作為節(jié)點見圖7，其剖面圖見圖8。使用方法1、首先根據(jù)需要確定蓋板的X向拉力(壓力)、水平和Y向抗剪需要初步確定蓋板 尺寸。2、根據(jù)轉角大小確定連接拋物面弧線矢高和缺口尺度。3、根據(jù)三向約束要求進行試算，以最終確認板件最終尺寸。以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選技術方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術 人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視 為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求一種同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點，其特征在于所述同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點，選用滿足節(jié)點間產(chǎn)生的軸力和剪力需要的工字鋼作為基本連接材料，在工字鋼連接點中部采用弧面板間可以傳遞X向壓力且能釋放Z向位移的弧面接觸壓力板，工字鋼上下梁緣設置兩塊延伸率能滿足Z向變形需要且厚度能滿足Y向抗剪承載力需要的水平鋼板。
2.根據(jù)權利要求1所述的同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點，其特征在于 所述鋼板在結構未完成安裝前由螺栓暫時固定，待工程安裝結束后，所述鋼板的周邊與工 字鋼翼緣焊牢。
3.根據(jù)權利要求1所述的同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點，其特征在于 所述的X向為法向，Y向為側向或縱向，Z向為豎向。
專利摘要本實用新型公開了一種同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點。所述同時滿足空間不同方向約束要求的結構節(jié)點，選用滿足節(jié)點間產(chǎn)生的軸力和剪力需要的工字鋼作為基本連接材料，在工字鋼連接點中部采用弧面板間可以傳遞X向壓力且能釋放Z向位移的弧面接觸壓力板，工字鋼上下梁緣設置兩塊延伸率能滿足Z向變形需要且厚度能滿足Y向抗剪承載力需要的水平鋼板。本實用新型一是能夠將單向約束變成復合約束；二是將限制豎向變位的剪力轉化為受拉變形；三是當節(jié)點產(chǎn)生轉動時，翼緣上下節(jié)點板產(chǎn)生拉伸、壓縮變形，使轉動變成有阻尼約束；四是工程設有安全裝置，當結構遭遇罕見地震，超越極限承載力時，連接件可以損壞。
文檔編號E04B1/98GK201660970SQ20102001026
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權日2010年1月15日
發(fā)明者姜擁軍, 曲鑫蕃, 李東方, 溫海林, 王國雷, 王立長 申請人:大連市建筑設計研究院有限公司