[发明专利]一种钢管塔节点

说明书

技术领域

本发明涉及钢结构技术，尤其涉及钢管塔节点技术。

背景技术

窄基钢管塔适应了我国城市送电窄通道的要求，是国家电网的推广塔型。窄基钢管塔节点有其自身的特殊性，由于主材之间距离较短，致使连接部位的斜材之间距离拉大，造成节点连接方案具有节点板过长的缺点，造成了大量的钢材浪费。另外，传统节点设计方法还导致其在窄基钢管塔节点的传力途径模糊，节点破坏形式复杂，对设计提出了更高的要求。因此，从窄基钢管塔自身出发，发展一种适合该类型钢管塔的新型节点，并对此进行研究，具有重要的科学与工程意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种钢管塔节点，结构合理、布局简单、安全可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种钢管塔节点，包括主管和与主管固定的两根支管，所述主管与两根支管形成K型节点结构，所述主管对应每根支管各焊接固定一块独立的节点板，所述节点板与支管采用螺栓连接。

优选的，所述节点板包括底部的矩形部和矩形部向外延伸的等腰梯形部。

优选的，所述节点板上端和下端与主管之间设有加强结构的肋板。

优选的，所述肋板围绕主管圆周采用整圆周、半圆周或1/4圆周进行加肋。

优选的，该钢管塔节点的计算方法为：首先确定只考虑单个节点板和支管的承载力N₁，然后对N₁乘以一个修正系数f，该修正系数f为两节点板距离B和主管直径D的函数。

优选的，式中σ_y为钢管屈服承载力，T为主管的管壁厚度，c₁和c₃分别为考虑轴力和弯矩的单节点板承载力修正系数。

优选的，确定修正系数f的步骤为：

1)设计一系列具有不同主管直径、主管壁厚、B/D的分离式节点试件；

2)选择试件进行实验室加载试验获得承载力；

3)通过模型更新技术，建立有限元模型，并利用非线性有限元分析方法对所有试件的承载力进行确定；

4)将试件的承载力和除以N₁即可获得系数f。；

5)绘制修正系数f和B/D、主管直径、主管壁厚的曲线图，通过最小二乘法拟合获得f的表达式。

本发明是针对窄基钢管塔由于主材之间距离较短，致使连接部位的斜材之间距离拉大，造成节点连接方案具有节点板过长，造成了大量的钢材浪费的缺点；因此本发明中，每一个节点板仅与一个收拉或受压支管相连，并在节点板端加上环形肋板以保持稳定性。

本发明的有益效果是，可以充分利用钢材和发挥材料的承载力，同时节约了空间，进而方便了钢管塔的连接，提高了输电线路的经济效益和社会效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1是环形加劲双节点板K型节点图；

图2是图1中A-A剖面图；

1、主管；2、上支管；3、下支管；4、环形肋板；5、节点板。

具体实施方式

窄基钢管塔的塔身由若干钢管和节点构成，图1和图2所示是环形加劲双节点板K型节点结构，包括主管1和与主管固定的两根支管，即上支管2和下支管3，所述主管与两根支管形成K型节点结构，所述主管对应每根支管各焊接固定一块独立的节点板5，所述节点板与支管采用螺栓连接。所述节点板包括底部的矩形部和矩形部向外延伸的等腰梯形部。所述节点板上端和下端与主管之间设有加强结构的肋板。所述肋板围绕主管圆周采用整圆周、半圆周或1/4圆周进行加肋，在本实施例中肋板结构采用环形肋板4。

环形加劲双节点板K型节点由主管、一对拉压支管及其对应的节点板、相应肋板组成。支管与主管的夹角可取20°～60°，拉压支管力的作用线交于主管形心处。节点板与主管采用焊接，节点板与支管采用螺栓连接，螺栓孔的布置满足钢结构规范的要求，加劲肋板和主管、节点板采用焊接。

主管的管径和壁厚根据主管承载力要求进行选择；与传统K型节点做法不一样的是，每个支管与主管相连都采用独立的节点板和加劲肋；节点板厚度按照钢结构规范的规定，保证承载力和稳定性满足要求，节点板高度要求能满足螺栓孔数量及布置的要求；肋板的高度根据输电线路钢管塔构造设计规定进行确定。

该钢管塔节点的计算方法为：首先确定只考虑单个节点板和支管的承载力N₁，然后对N₁乘以一个修正系数f，该修正系数f为两节点板距离B和主管直径D的函数。