[发明专利]植杆式板结点铝合金桁架结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种桁架(truss)，是土木工程、房屋工程、桥梁工程建筑领域常用的一种结构体系。

背景技术

桁架(truss)，又称桁架结构(Truss structure)，指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构，桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。我们经常所见的桁架有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多边形桁架、平行弦桁架，拱形桁架及空腹桁架。在选择桁架形式时，应综合考虑桁架的用途、材料、支承方式和施工条件，在满足使用要求的前提下，力求制造和安装所用的材料和劳动量为最小。传统的用钢材做成的桁架，其结点大多是焊接点或铆接点，钢网架结构有螺栓球结点与焊接球结点，强度一般没有受到影响，但是如果采用铝合金做成桁架时，铝合金焊接不容易，然而据我们所知的铝合金桁架结构，联结杆件的结点也都是仿钢桁架结构的焊接结点处理方法。对于铝合金桁架结构来说，焊接结点存在下列问题：

(1)铝合金的焊接技术要求高，难度大。

(2)焊接铝合金存在热影响区材料强度降低的缺陷。

(3)不便于工厂化加工生产，不便于现场施工。

为了解决铝合金桁架存在的问题，有人进行了一些研究，如中国专利，名称：铝合金结构架连接结构，申请(专利)号：CN200720169866.0，申请(专利权)人，朱贵州，地址：北京市海淀区德胜门西大街15号远洋风景7号楼1单元501，发明(设计)人：朱贵州，摘要：一种用于搭建展览、商业展卖和会议舞台等领域的铝合金结构架连接结构，它包括：连接头，连接钢片，桁架端头，贯穿桁架端头的阶梯通孔的阶梯轴，阶梯轴的粗端具有外螺纹，阶梯轴的细端伸出于桁架端头的阶梯通孔的小孔与一手柄固定连接，阶梯轴的细端上套设有弹簧，弹簧的两端分别顶持着阶梯轴的粗端侧壁和桁架端头的阶梯通孔的小孔侧壁；杆件；四根杆件和两个桁架端头通过螺钉连接成一个桁架；六件连接头通过连接钢片和销钉相连接构成结构架的结点，桁架的桁架端头与结点的连接头相对并通过阶梯轴相连接。

北京市市政工程研究院、北京市路政局的吴宝玲、方平、张爱江在“某全铝合金人行天桥的计算和荷载分析”【市政技术.2009，27(2).-112-115】通过对某全铝合金结构人行天桥进行力学模型和边界条件的简化和假定，建立有限元模型并对其进行力学计算和理论分析；在与试验数据进行对比后，提出验算和试验校验结论以及在正常使用极限状态下均匀温度场对该类桥的影响等结论。并就桥梁选材合理性和结构适用性进行了简单的探讨。文中根据对设计图纸和桥梁实体结构的分析，该天桥主桥桁架结构的传力路径为走道板横向桁片一纵向主桁片一支座。天桥组成杆件均通过节点板用螺栓相互连接，节点按固接设计。节点试验也表明杆件变形远大于节点变形，试验过程中，平面内杆件与节点板夹角基本无变化。因此。计算时节点按固接考虑。由于天桥的东西两座副桥以及与主桥连接的电梯、步梯等均有各自独立的支承体系，与主桥连接处均用伸缩缝断开。故建立模型时不考虑副桥对主桥的影响，认为主桥为一个独立的结构。

上述公开的铝合金结构架主要用于展览、会议舞台，其结构不能用于大型的土木工程、房屋工程、桥梁工程，同时存在的不足之处是结构较复杂，如文献1提出桁架端头需要阶梯轴，阶梯轴需要设外螺纹和弹簧，接头处要连接钢片，制作与施工都十分困难，这样就增加了制造成本。文献2提到通过节点板用螺栓相互连接，但是节点板的结构未公开。

发明内容

本发明的目的是提供一种连接可靠、结构简单、制作与施工方便的铝合金桁架。

为了实现本发明的目的，本发明人对桁架结构受力进行分析，设计并试验了多种桁架结点，最终确定了植杆式板结点铝合金桁架结构，并试用于某建筑的屋盖结构，半年来经受了大风和暴雨的考验。

本发明的技术方案如下：

植杆式板结点铝合金桁架结构包括结点板和与之连接的桁架斜腹杆、竖腹杆和弦杆，斜腹杆与竖腹杆统称腹杆。其特点是：结点板上开有两道槽，其中一道槽供弦杆植入并连接，称为弦杆槽；另一道槽供腹杆植入并连接，称为腹杆槽。弦杆通过螺栓或铆钉(栓)与结点板紧固，腹杆也通过螺栓或铆钉(栓)与结点板紧固。

所述的结点板(1)的两道槽弦杆槽与腹杆槽平行或者不平行，也就是说，汇交于一个结点的桁架腹杆和弦杆其方向角度是由桁架设计方案确定的，但不论杆件任何方向角度均可方便地植入相应槽内并加以紧固。杆件与结点板紧固后，槽内空隙用填充料填满。