[发明专利]一种外加钢管混凝土结构的大跨度空间节点及施工方法

说明书

本发明公开了一种外加钢管混凝土结构的大跨度空间节点及施工方法，该节点包括：节点中心处的圆主管，所述圆主管外部两侧均连接侧向钢板和端板，所述端板和侧向钢板与圆主管形成一空腔，所述空腔内部填充混凝土，所述空腔顶部设置顶板，所述顶板内表面设置栓钉，外表面设置以放射状均匀分布的支管构件；所述圆主管一侧的侧向钢板通过多条横向加劲肋连接另一侧的侧向钢板，所述多条横向加劲肋之间通过纵向加劲肋连接。该结构结构的传力明确、直接，焊缝质量具有可控性，能充分满足结构受力的要求，同时减轻结构自重，工厂加工及现场施工方便简单，节点承载力、节点刚度及延性有显著提高，减少了节点成本，比较适用于空间网壳结构中。

技术领域

本发明一种外加钢管混凝土结构的大跨度空间节点及施工方法，属于钢结构建筑物用构件技术领域。

背景技术

钢结构具有强度高、施工速度快、抗震性能好等优点因而被广泛应用。随着钢结构在实际工程中被越来越广泛地使用，空间网架结构作为钢结构中的一种，适用于体育馆、展览厅、工业厂房等建筑中。根据不同的结构形式，空间网架结构的节点设计也多种多样，目前应用比较广泛的有焊接空心球节点、螺栓球节点、相贯节点等节点形式，这些节点有其各自的优缺点。焊接空心空心球优点是节点加工简单；支杆件与球焊接自然对中，避免节点偏心；受力合理、安全可靠、造价低廉；但是焊接球节点处自重较大。螺栓球节点的螺栓球直径需要根据实际结构构造要求确定，杆件之间通过高强度螺栓连接交汇于球节点，拆装方便，受力合理，综合经济技术好，但是其杆件施工要求较高，螺栓球是实心球，自重也大；相贯节点是将各个支杆杆件直接交汇的节点，结构形式简单，节省材料，但是支杆杆端加工较为复杂，节点处受力也较为复杂。

根据各种节点各自的优缺点，如何提升节点处的力学性能也越来越重要，各种节点的加固形式也越来越多，几种常见形式：在节点处增加加劲肋或者加劲板、在支杆件连接处灌注混凝土等。通过增加其他材料来增强空间节点处的力学性能的方法被越来越广泛的应用。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种外加钢管混凝土结构的大跨度空间节点及施工方法，该结构结构的传力明确、直接，焊缝质量具有可控性，能充分满足结构受力的要求，同时减轻结构自重，工厂加工及现场施工方便简单，比较适用于空间网壳结构中。

本发明通过以下技术方案实现：

一种外加钢管混凝土结构的大跨度空间节点，包括：节点中心处的圆主管、端板、侧向钢板、顶板、支管构件、横向加劲肋、栓钉、纵向加劲肋和混凝土；所述圆主管外部两侧均通过焊缝连接侧向钢板和端板，所述侧向钢板两端焊缝连接端板，所述侧向钢板和端板顶部焊缝连接顶板，所述两端板、两侧向钢板、顶板与圆主管形成一空腔，所述空腔内部填充有混凝土，所述顶板设置于所述空腔顶部；所述顶板内表面设置有栓钉，所述顶板外表面设置以放射状均匀分布的支管构件；所述圆主管一侧的侧向钢板通过多条横向加劲肋连接所述圆主管另一侧的侧向钢板，所述多条横向加劲肋之间通过纵向加劲肋连接。

所述支管构件截面为各种规则形状或异形。

所述端板为与圆主管外表面弧度配套的月牙形。

所述侧向钢板平行于所述圆主管的轴线垂直焊接于圆主管外部，所述端板垂直于侧向钢板垂直焊接于所述圆主管外部。

所述多条横向加劲肋和纵向加劲肋焊缝连接于所述圆主管外表面，所述多条横向加劲肋相互平行设置。

一种外加钢管混凝土结构的大跨度空间节点的施工方法，包括以下步骤：

a) 首先在顶板上焊接栓钉；

b) 其次将圆主管上焊接两块侧向钢板和所述两块侧向钢板一端的端板，并且通过焊缝将该端板和两块侧向钢板连接；

将顶板带栓钉一侧面向圆主管，与圆主管上的端板和两侧向钢板通过焊缝连接；