[发明专利]榫栓结点铝合金空间桁架结构

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种空间桁架，是房屋建筑、桥梁建筑及塔形结构工程领域常用的一种空间结构体系。

二、背景技术

平面桁架只能承受作用在桁架平面以内的荷载，但是工程实际上结构所受的荷载常作用于不同方向的几个平面内。因此，在工程中，还有一类具有明显空间特征的桁架，能够承受作用于不同方向的几个平面内的荷载，这种体系称为空间桁架。组成几何不变的空间桁架的最简单规则，是从一个平面三角形或从基础开始，依次用三根不共面的链杆固定一个新结点。按此规则依次添加新结点，就可以组成几何不变的空间桁架，符合这个组成规则而无多余联系链杆的称为静定空间桁架。若果有多余联系链杆的称为超静定空间桁架。空间桁架结构其跨度可大可小，常用于大跨度的工业厂房、体育场馆、桥梁工程及塔形工程等领域中。目前常见的有钢结构空间桁架、钢与混凝土组合空间桁架等。螺栓球结点钢网架、焊接球结点钢网架及钢塔架等都是典型的钢结构的空间桁架。钢结构桁架的结点大多是焊接点或螺栓连接点处理。对于铝合金桁架来说，焊接技术要求高，难度大，同时还存在热影响区材料强度降低的缺陷。本发明人经深入研究，充分利用铝合金材料易于成型加工的优势，发明了空间桁架弦杆与腹杆互为榫头与榫槽的配对组合，用螺栓或铆栓连结的榫栓结点铝合金空间桁架结构。这种空间桁架结构制作加工、安装施工十分方便，受力合理，节约材料。经过科技情报部门检索查新，目前未发现有榫栓结点铝合金空间桁架结构。

三、发明内容

1、本发明的目的

目前铝金属是仅次于钢产量的第二大金属产量，但是铝合金结构的研究开发及应用远远落后于钢结构，分析研究说明：桁架结构是铝合金材料应用于土木工程的一种理想的载体结构体系。结点及杆件设计是铝合金桁架设计、制作、施工及推广应用的关键技术。本发明的目的就是根据铝合金的物理力学性能易于加工成型的特点及桁架的受力特点，创造出一种充分发挥这两个特点的铝合金空间桁架结构，设计出受力合理又节约材料，结构可靠又简单，方便设计、制作与施工的榫栓结点铝合金空间桁架结构，为量大面广的屋面梁、檩条梁、支撑梁、桁架柱、塔形结构与桥梁工程等跨度可大可小的工程构件推广应用铝合金结构创造更好条件。

2、本发明的技术方案

榫栓结点铝合金空间桁架结构，包括桁架弦杆、腹杆及联结杆件的所有榫栓结点，其特点是：桁架所有杆件均用铝合金材料制造，桁架的弦杆与腹杆互为榫头与榫槽配对组合，即弦杆上在空间桁架Y、Z方向分别设一块榫头板，相应在空间桁架Y、Z方向的腹杆的每一杆端开一道口，与之配对作为榫槽，弦杆上的Y、Z方向榫头板对应植入与之相交Y、Z方向的腹杆的榫槽内；或弦杆上在空间桁架Y、Z方向分别设一道榫槽，相应在空间桁架Y、Z方向的腹杆每一杆端与之配对作为榫头，Y、Z方向腹杆的每一杆端均植入与之相交弦杆上Y、Z方向的榫槽内，所有榫头植入榫槽内后，均用螺栓或铆栓紧固。

以上所述的空间桁架腹杆(2)、(3)均用铝合金材料制造，杆件的断面形式可以是单孔方通，也可以是多孔方通，方通壁上可以设肋，也可以是实体杆件，杆件长度、横断面尺寸及方通壁厚等都根据实际工程设计确定。

以上所述的空间桁架弦杆(1)均用铝合金材料制造，杆件断面形式可以是单孔或多孔三角通(图3、图6)，也可以是单孔或多孔方通(图9、图10)，也可以是单孔或多孔园通(图11、图12)，或是其它异形断面单孔或多孔的铝合金通管，通壁上可以设肋，也可以是实体杆件。杆件长度、横断面尺寸及通壁厚度等都根据实际工程设计确定。

以上所述桁架的弦杆(1)与腹杆(2)、(3)互为榫头与榫槽的配对组合，弦杆上所设榫头板(4)、(5)之间夹角可以是直角，也可以是其它角度，它们可以是实体板，也可以是空腹板，相应腹杆上杆端开的榫槽(6)的两边槽壁可以是实体板也可以是空腹板。榫头板与榫槽的有关尺寸均由具体工程设计确定。

以上所述桁架的弦杆(1)与腹杆(2)、(3)互为榫头与榫槽的配对组合，弦杆上所设的榫槽(8)、(9)之间夹角可以是直角，也可以是其它角度，两边槽壁可以是实体板，也可以是空腹板，相应腹杆上的榫头(10)可以是实体板也可以是空腹方通。榫槽与榫头的有关尺寸均由具体工程设计确定。

以上所述榫头杆件与榫槽杆件通过螺栓或铆栓(7)紧固连接，螺栓或铆栓是铝合金或不锈钢制造的，每根杆件用若干根螺栓或铆栓及它的直径大小与长度均由设计确定。

以上所述的榫栓结点铝合金空间桁架结构直接由基础支承，或者用柱子或梁或桁架等其他构件支承，支承构件是钢结构、钢筋混凝土结构、铝合金结构或其他混合结构。