[发明专利]预应力螺栓装配式双层铝合金网壳结构

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种预应力铝合金网壳结构，更具体地说，涉及一种预应力螺栓装配双层铝合金网壳结构。

背景技术

铝合金是一种新型的空间网壳材料。铝合金与钢材相比，密度仅为钢材的1/3，轻盈的结构体系有利于抗震设计，同时自重的降低减小了对下部支座的负担，这一优势在大跨度空间结构中更为明显。铝在空气中能够氧化出致密层，从而阻止内部的铝的进一步腐蚀，因此，在较强腐蚀环境下服役的建筑结构非常适合使用铝合金，如游泳馆、化工和煤炭行业的储藏仓库和生产厂房、以及海上结构等。此外，铝合金结构外形美观结构轻盈，在使用阶段免维护，使用寿命长，有着良好的综合经济效益，且铝合金材料结构可以回收，响应了国家绿色建筑、可持续发展的理念。

目前常用的铝合金网壳结构形式主要是H型单层铝合金网壳结构和佛伦蒂尔小双层铝合金网壳结构。随着在工程中的应用，这两种铝合金网壳结构体系暴露出一些自身的不足，主要表现在：1)H型单层铝合金网壳结构中节点只是连接了H型铝合金杆件的上下翼缘，并没有连接腹板，导致节点的抗剪刚度较弱，降低了结构的稳定承载力；2)H型单层铝合金网壳结构属于单层网壳结构，其承载力主要受稳定控制，因此铝合金材料强度难于充分发挥，降低了材料利用率；3)佛伦蒂尔小双层铝合金网壳结构的节点为毂式节点，抗弯刚度较弱，导致此结构体系的整体稳定性较差；4)佛伦蒂尔小双层铝合金网壳结构虽然包括上下两层杆件，但是由于毂式节点本身的局限性，导致上下两层杆件之间的距离较小，导致此结构体系的整体稳定性较差、材料强度难于充分发挥，降低了材料利用率。

发明内容

本发明针对现有铝合金网壳结构技术方面的不足和铝合金材料不适宜焊接的难题，旨在开发一种能够提高铝材强度的利用效能，增强结构的稳定承载力，降低结构的建造成本的预应力螺栓装配式双层铝合金网壳结构。本发明的技术要点如下：

一种预应力螺栓装配式双层铝合金网壳结构，包括位于上层的多个H型铝合金杆件、位于下层的多个H型铝合金杆件、位于上层的H型铝合金杆件通过上层的螺栓装配节点与竖铝合金圆腹杆的上端相连，位于下层的H型铝合金杆件通过下层的螺栓装配节点与竖铝合金圆腹杆的下端相连，所述的螺栓装配节点包括上盖板、下盖板、中心肋管和肋板，肋板与中心肋管连接在一起，中心肋管通过螺栓与上盖板、下盖板连接在一起；H型铝合金杆件的上翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的上盖板连接在一起，H型铝合金杆件的下翼缘通过螺栓与螺栓装配节点的下盖板连接在一起，H型铝合金杆件的腹板通过螺栓与螺栓装配节点的肋板连接在一起，其特征在于，在上层螺栓装配节点的下盖板和下层螺栓装配节点的上盖板上分别固定有若干个等角度间隔的连接板，上层螺栓装配节点与相邻的下层螺栓装配节点之间通过斜拉索相连，其两端分别固定在各自节点的相应的连接板上，形成预应力螺栓装配双层铝合金网壳结构。

螺栓装配节点的中心肋管中最好浇筑满混凝土。

本发明涉及的预应力螺栓装配式双层铝合金网壳结构使承载力进而由刚度和稳定控制，提高了结构体系的整体稳定性，从而使铝合金材料强度得以充分发挥，提高材料利用率，满足建筑对更大跨度的要求；并且通过将拉索引入，使上下两层的网格构件高度增大，而优化的节点也使得连接更加紧密和安全。

附图说明

图1为本发明预应力螺栓装配双层铝合金网壳结构的三维示意图；

图2为本发明的三维示意图；

图3为本发明下层螺栓装配节点的三维示意图；

图4为本发明螺栓装配节点的三维示意图。

图中：1、上层H型铝合金杆件，2、下层H型铝合金杆件，3、上层螺栓装配节点，4、下层螺栓装配节点，5、竖铝合金圆腹杆，6、上盖板，7、下盖板，8、螺栓，9、中心肋管，10、肋板，11、铝合金斜拉索，12、连接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例螺栓装配双层铝合金网壳结构，包括上层H型铝合金杆件1、下层H型铝合金杆件2、上层螺栓装配节点3、下层螺栓装配节点4、竖铝合金圆腹杆5和螺栓8。在本发明里，上层螺栓装配节点3和下层螺栓装配节点4结构基本相同，不同之处主要是：前者位于竖腹杆5的上部，且其下盖板有凸向腹部的连接板，后者位于竖铝合金圆腹杆5的下部，其上盖板有凸向腹部的连接板。