[发明专利]一种应用于装配式单层网格结构的双拓扑环节点

说明书

本发明公开了一种装配式单层网格结构的双拓扑环节点，包括上、下拓扑环，杆件，焊接于杆件端部的连接件和连接杆件和拓扑环的高强螺栓。其中上下拓扑环既可以同时只连接主要杆件，也可以同时连接主要杆件和次要杆件。通过对上、下拓扑环的形状设计，满足杆件水平角α的要求；通过控制杆件斜切角度，实现对杆件垂直角β的调节；通过调节上拓扑环（1）和下拓扑环（2）上螺栓孔的相对位置，实现对杆件扭转角γ的调节。本发明节点具有构造简单，受力明确，安装精度要求低，对网格结构曲面形式适应性强等优点，尤其适用于中小跨度的装配式单层三角形网格结构。

技术领域

本发明涉及装配式空间网格结构领域，具体为一种应用于装配式单层空间网络结构的双拓扑环节点。

背景技术

空间网格结构具有形式自由、空间开阔、造型优美、结构简洁等优点，被广泛应用到大跨空间结构中。随着装配式空间网格结构的推广，螺栓与铆钉连接节点逐渐代替了焊接节点。作为空间网格结构最主要的组成部分，节点的力学性能很大程度上影响着空间网格结构的整体稳定性。因此，关于新型装配式节点的研究一直是装配式空间网格结构的研究热点之一。目前常见的空间网格结构节点包括螺栓球节点，板式节点，圆柱体节点，棱柱体节点等等。其中，螺栓球节点的连接构造原理是：先将置有螺栓的锥头或封板焊在钢管杆件的两端，在伸出锥头或封板的螺杆上套有长形六角套筒(或称长形六角无纹螺母)，并以销子或紧固螺钉将螺栓与套筒连在一起，拼装时直接拧动长形六角套筒，通过销钉或紧固螺钉带动螺栓转动，从而使螺栓旋入球体，直至螺栓头与封板或锥头贴紧为止，各汇交杆件均按此连接后即形成节点，螺栓拧紧程度靠销钉来控制。缺点是：零部件多，加工精度要求高；工序复杂，制造费用较大。

装配式节点的设计要求，在保证节点具有足够的承载能力和刚度的同时，还应该具有灵活的几何适应性，可以实现对杆件水平角α、杆件垂直角β和扭转角γ的调节，来适应单层空间网格结构复杂多变的造型。同时节点应具有一定的误差容忍性，以方便节点的加工和安装，提高节点的适用性。除此之外，还应该考虑节点的美观性，经济性等等。

发明内容

技术问题：针对空间网格结构装配式节点的性能要求和传统装配式节点存在的问题，本发明的目的在于提出一种应用于装配式单层空间网格结构的双拓扑环节点，相比于传统的螺栓球节点和板式节点，双拓扑环节点可以方便地调节杆件之间的角度，可满足任意曲面杆件空间装配定位要求，具有节点重量轻，加工安装精度要求低，装配性能良好等优点，适用于中小跨度的装配式空间网格结构。

技术方案：本发明是一种应用于装配式单层空间网格结构的双拓扑环节点，该节点包括：上、下拓扑环、杆件、连接件、高强螺栓；其中，上、下拓扑环位于节点中部，连接件焊接于杆件内端，拓扑环和连接件均设有螺栓孔，通过高强螺栓将杆件与拓扑环进行连接。

所述上、下拓扑环既可只连接主要杆件，也可同时连接主要杆件和次要杆件。

所述杆件是主要杆件以及次要杆件，当上、下拓扑环同时连接主要杆件和次要杆件，详言之，次要杆件连接上、拓扑环，而主要杆件同时连接上、下拓扑环，此时，适用于能明确区分主要受力杆件和次要受力杆件的单层空间网格结构，尤其是单层三角形空间网格结构。

所述杆件可以是主要杆件，当上、下拓扑环只连接主要杆件时，适用于杆件受力较均匀的单层空间网格结构。

所述主要杆件和次要杆件为方钢管，连接件为矩形钢板，其尺寸分别对应主要杆件和次要杆件的截面尺寸，同时考虑围焊的焊缝尺寸。主要杆件通过高强螺栓分别于上、下拓扑环相连。次要杆件通过高强螺栓与上拓扑环相连。

通过对上、下拓扑环进行形状设计，满足杆件水平角α的要求；通过控制杆件斜切角度，实现对杆件垂直角β的调节；通过调节上拓扑环和下拓扑环上螺栓孔的相对位置，实现对杆件扭转角γ的调节。