專利名稱：適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及空間鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點，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。
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。節(jié)點起到協(xié)調(diào)構(gòu)件受力和變形的作用，對 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)件在交匯點處做到直接相貫并不難，因為各方 向鋼構(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水平面上，可以直接相貫焊接，兩個方向的腹板在 交匯處也能實現(xiàn)全截面焊接，這是一個比較理想的相貫焊接節(jié)點。隨著建筑設(shè)計風(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，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，就會有部 分截面焊接不到一起，這樣的相貫節(jié)點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)計時假定的剛性連接的效果，削弱了節(jié)點的安全度。在實際工程中一般采用以下三種方法來解決這個問題1、采用鑄鋼節(jié)點。鑄鋼節(jié)點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)件對齊。但是鑄鋼節(jié)點的壁厚較焊接節(jié)點的壁厚大，所以其用鋼量大于焊接節(jié) 點，同時鑄鋼的單價超出普通鋼板，所以鑄鋼節(jié)點的造價比焊接節(jié)點超出較多。鑄鋼節(jié)點的 制作質(zhì)量比焊接節(jié)點的制作質(zhì)量更難以控制，缺陷檢測也比較困難。另外，鑄鋼節(jié)點重量較 大，這對于對自重敏感的空間結(jié)構(gòu)來說是很不利的。所以除了少量重點工程以外，一般項目 很少用到鑄鋼節(jié)點。2、采用加大的節(jié)點區(qū)域。靠加大節(jié)點區(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)點實現(xiàn)全截面焊接。比較常見的措施是采用球形節(jié)點， 為了讓所有的鋼構(gòu)件都和球形節(jié)點的外表面焊接，球形節(jié)點的直徑會比較大，其外觀整個 結(jié)構(gòu)中顯得突出，因此許多時候難以得到建筑師和業(yè)主的認(rèn)可。而且這種節(jié)點需要用厚板 才能保證節(jié)點的承載力和剛度，厚板的價格較高，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，對焊工的技術(shù)水平要求較高。這類節(jié)點重量也比較大，對于空間結(jié)構(gòu)來說很 不利。3、采用曲面板。用火烤或者用機(jī)械卷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齊交匯鋼構(gòu)件的上下翼緣板焊接。這種節(jié)點不增加節(jié)點的重量， 不擴(kuò)大節(jié)點域的體積。其缺點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，
3經(jīng)常返工，烤變形后的鋼板凹凸不平，且火烤彎板的費用較高，工期也較長，所以這個方法 不常采用。機(jī)械卷板就涉及到模具的費用問題，建筑工程中用到的節(jié)點通長都是獨一無二， 采用這種方法造價太高。4、改變節(jié)點連接方式。比如讓一個方向的鋼構(gòu)件連續(xù)，而另外方向的鋼構(gòu)件在節(jié) 點區(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 制變形量又會增大結(jié)構(gòu)的用鋼量。

實用新型內(nèi)容本實用新型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)點的固接 特性、不影響觀感、自重小、造價低的適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點。本實用新型的目的通過下述方法實現(xiàn)一種適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，包括縱向接頭和兩個橫向接頭，橫向接頭由 第一塊體與第二塊體組成，兩個橫向接頭的第一塊體的端面與縱向接頭側(cè)面對齊焊接，兩 個橫向接頭的第二塊體的端面分別與橫向鋼構(gòu)件端面對齊焊接；縱向接頭兩端分別與兩個 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位。第一塊體的端面與第二塊體的端面成一角度是指兩個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，兩個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)成了適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，通過該節(jié)點的連接，橫向鋼構(gòu) 件和縱向鋼構(gòu)件實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)交匯。為進(jìn)一步實現(xiàn)本實用新型目的，所述第一塊體和第二塊體為專門設(shè)計的構(gòu)件，由 折板和平板組拼而成，通過焊接或者一體成型連接成一體。所述縱向接頭和兩個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)點的安全，構(gòu)成縱向接頭與兩個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。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果(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)造價低；若采用鑄鋼節(jié)點或加大節(jié)點區(qū)域解決上述問題，會擴(kuò)大節(jié)點的外輪 廓尺寸，還要用到較厚鋼板，其用鋼量和造價均明顯增加。而本實用新型的焊接節(jié)點用鋼量 小而且工藝簡單，所以造價低；(3)自重??；本實用新型的節(jié)點的用鋼量和不扭轉(zhuǎn)交匯的節(jié)點的用鋼量相同，相 較于采用鑄鋼節(jié)點和加大節(jié)點區(qū)域外輪廓尺寸，同時采用較厚鋼板的做法，重量要輕，故采 用本實用新型的節(jié)點能減輕節(jié)點的自重；(4)不增大節(jié)點外輪廓，不影響觀感；焊接節(jié)點區(qū)域是由縱橫向的四邊形平面鋼板加工而成，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，不會增大 節(jié)點外輪廓也不影響觀感。(5)不改變相貫節(jié)點的固接特性；通過本實用新型節(jié)點的縱橫向接頭，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)點交匯處的固接特性；(6)工藝簡單，容易掌握；本實用新型節(jié)點采用平板和折板——也可以分解為兩塊 平板——輝接加工而成，不采用特殊工藝，所以簡單，易掌握。

圖1是實施例1適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點結(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是實施例2適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點結(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。
具體實施方式
為進(jìn)一步理解本實用新型，
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的描 述，但是本實用新型要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例。實施例1如圖1、2、3、4所示，一種適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，包括縱向接頭1和兩個橫 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3-1的端面3-3與縱向接頭1側(cè)面對齊焊接，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， 兩個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)成了適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，通過該節(jié)點的連接，橫向鋼構(gòu)件4和縱向 鋼構(gòu)件2實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)交匯?？v向接頭1和兩橫向接頭3組成節(jié)點區(qū)域，焊接成一個整體。節(jié)點的縱向接頭1 與縱向鋼構(gòu)件2對齊，通過焊接相連。節(jié)點的橫向接頭3的第二塊體3-2的端面3-4與橫 向鋼構(gòu)件4對齊，可以通過焊接進(jìn)行全截面連接。由于第一塊體3-1的端面3-3與縱向接 頭1的側(cè)面上下對齊，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現(xiàn)，或者一體成型實現(xiàn)。 第一塊體3-1和第二塊體3-2的頂板為折板，折板中的彎折線，實際是兩個不平行平面的交 線。圖1-4中，在兩個方向鋼構(gòu)件交匯的節(jié)點區(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3-1與第二塊 體3-2相交處的彎折線不一定是其對角線，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?？v向接頭1和兩個橫向接頭3都由四邊形平板加工而成。為保證節(jié)點的承載能力和剛度，節(jié)點區(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1-4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。實施例2適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，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)點的縱向接頭。根據(jù)本實用新型的方法，還可以開發(fā)一系列的實施例，如橫向鋼構(gòu)件4可以根據(jù) 設(shè)計要求采用矩形鋼管、方鋼管或其它截面形式的鋼構(gòu)件。縱向鋼構(gòu)件2也可以根據(jù)設(shè)計 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，可以為多個方向。本實用新型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，最好將節(jié)點區(qū)域和構(gòu)件分開，即在工廠單獨制作節(jié)點，然后在現(xiàn)場將節(jié)點 和構(gòu)件焊接相連，這樣能保證節(jié)點的加工質(zhì)量。因為如果在現(xiàn)場直接由桿件交匯焊接形成 節(jié)點，則安裝精度和焊接質(zhì)量都難以保證。本實用新型保護(hù)的范圍并不局限于上述實施例表述的范圍，凡是根據(jù)本實用新型 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實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，其特征在于，包括縱向接頭(1)和兩個橫向接頭(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)面對齊焊接，兩個橫向接頭(3)的第二塊體(3-2)的端面(3-4)分別與橫向鋼構(gòu)件(4)端面對齊焊接；縱向接頭(1)兩端分別與兩個縱向鋼構(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)成一角度或者錯位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，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所述的適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，其特征在于，所述縱向接頭 (1)和兩個橫向接頭(3)都由四邊形平板加工而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，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所述的適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，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所述的適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，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所述的適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，其特征在于，縱向接頭(1) 與兩個橫向接頭(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。
專利摘要本實用新型公開了一種適應(yīng)斜面和扭曲面的相貫節(jié)點，包括縱向接頭(1)和兩個橫向接頭(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)面對齊焊接，兩個橫向接頭(3)的第二塊體(3-2)的端面(3-4)分別與橫向鋼構(gòu)件(4)端面對齊焊接；縱向接頭(1)兩端分別與兩個縱向鋼構(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)成一角度或者錯位。本實用新型在較少增加造價，節(jié)點自重，不改變相貫節(jié)點的固接特性基礎(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E04B1/24GK201598732SQ20102002673
公開日2010年10月6日 申請日期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 申請人:華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院