[发明专利]圆钢管支撑连接用螺栓鼓形球面壳节点

说明书

本发明公开了一种圆钢管支撑连接用螺栓鼓形球面壳节点，该节点包括鼓形球面壳和N个连接组件，每个连接组件包括曲面欧式螺母、网架用高强度螺栓、套筒、封板（或锥头）和圆钢管杆件。根据支撑体系中节点所处的位置不同，分为角鼓、半鼓和全鼓三种形式。实际应用时确定网架用高强度螺栓的规格选定节点的各组成零件的几何尺寸及节点的受拉、受压承载力。圆钢管支撑连接用螺栓鼓形球面壳节点的传力明确，理论分析与实际受力误差小；无偏心、可微调，受力性能可靠；采用螺栓连接，安装高效；无外凸，方便墙板安装及室内装修。

技术领域

本发明属于土木工程建筑领域，具体为一种圆钢管支撑连接用螺栓鼓形球面壳节点。

背景技术

在空间钢管结构中，最为常见的节点有焊接空心球节点和螺栓球节点。焊接空心球节点是将杆件直接与空心球焊接，空心球无方向性，可以与任意方向的杆件相连，只要钢管切割面与杆件轴线垂直，杆件就能在球心自然对中，不会出现偏心连接，节点传力明确。但焊接空心球节点在焊脚处易出现应力集中现象，且施工现场需要大量高空焊接工作，较难保证节点质量。螺栓球节点是通过高强度螺栓将杆件与节点相连，施工方便快捷，各构件可实现标准化设计，满足建筑工业化和生产化要求。但螺栓球节点自重较大，对加工精度要求较高，安装偏差很容易造成杆件偏心受力，在安装过程中容易出现“欠拧”和“假拧”的现象，影响节点承载能力。

根据焊接空心球节点、螺栓球节点分别具有对中方便、安装高效等特点，设计出一种适用于圆钢管支撑螺栓连接节点，实现圆钢管支撑的装配化。

发明内容

本发明为了解决上述两种节点存在的应力集中现象明显，影响节点承载能力，节点加工精度要求高，施工过程复杂等问题，进而设计出圆钢管支撑连接用螺栓鼓形球面壳节点。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种圆钢管支撑连接用螺栓鼓形球面壳节点，包括鼓形球面壳和多个连接组件。

所述鼓形球面壳通过位于上下两端的圆形平面盖板之间采用球形连接面构成；位于上端或者下端的圆形平面盖板中央开有安装孔，所述球形连接面上开有一个或者多个连接孔，多个连接孔中心位于同一连接平面。

所述连接组件包括曲面欧式螺母、网架用高强度螺栓、套筒、封板或者锥头、圆钢管杆件，所述圆钢管杆件的一端通过封板或者锥头预装网架用高强度螺栓，所述套筒通过紧固螺钉固定套装于网架用高强度螺栓上，所述网架用高强度螺栓自由端穿过鼓形球面壳的球形连接面上的连接孔后通过曲面欧式螺母固定。

多个连接组件在鼓形球面壳的球形连接面上居中环绕布置。

使用时，该圆钢管支撑连接用螺栓鼓形球面壳节点作为平面连接节点，装配时，通过安装孔将曲面欧式螺母定位于球形连接曲面的连接孔处，套筒通过紧固螺钉固定连接在预置好的网架用高强度螺栓上，使用曲面欧式螺母和网架用高强度螺栓将圆钢管杆件与鼓形球面壳固定连接，N个连接组件在鼓形球面壳的外表面居中环绕布置。

本发明具有的有益效果如下：

1、该连接节点传力明确，误差小。

当圆钢管杆件受拉力时，节点传力路线为：拉力→钢管→锥头或封板→螺栓→螺母→鼓形球面壳；当圆钢管杆件受拉力时，其传力路线为：压力→钢管→锥头或封板→套筒→鼓形球面壳。

2、该连接节点对中方便，无偏心。

圆钢管杆件交汇于鼓形球面壳，因球面独特的对中性能，方便每根圆钢管杆件的轴线交于球心，不会出现节点偏心受力。

3、连接孔可微调，容易连。

在每根圆钢管对应位置，鼓形球面壳开孔直径比网架用高强度螺栓直径大2mm，圆钢管安装时，可绕球心360°微调，确保每根杆件顺利安装。

4、螺栓连接，效率高。