[发明专利]一种制造单层网壳及其刚性节点的方法

说明书

本发明的制造单层网壳的刚性节点的方法，刚性节点包括节点本体以及若干个连接于节点本体上的连接臂，方法包括：拼装出与刚性节点的形状、尺寸相同的消失模；制造具有同消失模的形状、尺寸相匹配的型芯的砂壳；浇铸成型出刚性节点。制造单层网壳的方法，单层网壳包括刚性节点以及杆件，多个杆件通过多个刚性节点连接成网格状，刚性节点采用消失模铸造，将杆件通过焊接连接在刚性节点上。该方法制造的单层网壳及其刚性节点的生产效率高，劳动强度低，对工人的技术熟练程度要求大幅降低，非常适合批量需求大的建筑构件生产行业。

技术领域

本发明涉及建筑结构的连接构件领域，具体而言，涉及一种制造单层网壳及其刚性节点的方法。

背景技术

单层网壳是一种特殊的空间钢结构形式，由于其在建筑表皮之下只有一层钢构件，故此得名。通过建筑表面的形体变化，单层网壳可实现极佳轻盈的建筑美感，近年来常被用于装饰性较强的商业建筑中，充当大型公共空间的采光顶使用。

一般单层网壳所有钢结构杆件的外观截面尺寸一致，局部支撑位置可根据应力分析结果对杆件进行变截面增强。根据《网壳结构技术规程》中的要求，单层网壳应采用刚接节点。刚性节点的概念最早在国外被提出并应用于工程上，刚性节点是一种工厂预制的连接用构件，通过节点部件中的连接臂，可以将所有的杆件之间的安装连接转化为相同截面的等强连接，避免了钢结构杆件在拼装时大量的定位和异形切口的工作，提升了工作效率和拼装质量。而很多网壳由于体型是自由曲面的缘故，节点中各相交构件的空间位置均不一样，这对于刚接节点的生产、制造、设计提出了很高的要求。

目前刚性节点主要的制造方法有数控整体切割法、焊接拼装法。整体切割法采用实心钢锭通过多轴数控机床整体切割而成，加工成本高，效率低；焊接拼装法是最常用的方法，采用多钢板按图拼装后焊接成型并进行整体校正和热处理的方法，可以获得灵活多变的刚性节点，包括不同的板厚、复杂的连接形态等。采用焊接拼装形成刚性节点的方法，在焊接时对焊缝的控制不佳，而且焊缝应力集中，无法消除，对于整体结构的安全性埋下了安全隐患。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种制造单层网壳及其刚性节点的方法，以解决现有技术中由于刚性节点多变复杂的结构特性所引起的结构力学性能差、对整体结构买下安全隐患的缺陷。

为此，本发明提供如下技术方案：一种制造单层网壳的刚性节点的方法，所述刚性节点包括节点本体以及若干个连接于所述节点本体上的连接臂，所述方法包括步骤：

拼装出与所述刚性节点的形状、尺寸相同的消失模；

制造具有同所述消失模的形状、尺寸相匹配的型芯的砂壳；

浇铸成型出所述刚性节点。

作为上述制造单层网壳的刚性节点的方法的进一步可选方案，所述消失模为蜡模。

作为上述制造单层网壳的刚性节点的方法的进一步可选方案，所述蜡模包括核心筒和铸臂，所述核心筒与所述节点本体的形状、尺寸相同，所述铸臂与所述连接臂的形状、尺寸相同；

拼装所述蜡模包括步骤：调整每一所述铸臂的角度，使每一所述铸臂的位置及角度固定，将每一所述铸臂的靠近所述核心筒多余的部分切除，形成能够容置所述核心筒的空间，而后嵌入所述核心筒，将所述核心筒与所述铸臂熔接。

作为上述制造单层网壳的刚性节点的方法的进一步可选方案，所述铸臂的角度的调整为万向调节，该万向调节通过沿空间中相互垂直的X、Y、Z轴转动合成的转动。

作为上述制造单层网壳的刚性节点的方法的进一步可选方案，在具有不同角度的铸臂上做出不同的标记。

作为上述制造单层网壳的刚性节点的方法的进一步可选方案，制造砂壳时用耐火涂料涂刷所述蜡模后采用石英砂裹覆所述蜡模。