[发明专利]一种适用于矩形杆件铝合金网格结构的装配式空心毂节点

说明书

本发明公开了一种适用于矩形杆件铝合金网格结构的装配式空心毂节点，用于连接需要装配的矩形杆件，包括空心毂体和角码连接件；每根所述矩形杆件均通过所述角码连接件与所述空心毂体相连接，每根所述矩形杆件配备两个所述角码连接件，两个所述角码连接件分别设置在所述矩形杆件的内部并位于所述矩形杆件与所述空心毂体连接端的上、下端角，所述角码连接件的一边通过虎克螺栓与所述矩形杆件固定连接、另一边通过不锈钢螺栓与所述空心毂体固定连接。本发明节点具有构造简单、传力明确等优点，节点刚度和承载力可以得到有效保证，有利于实现各类空间网格结构的配化施工，有效节省工期、降低施工难度，可有效促进铝合金空间网格结构的推广应用。

技术领域

本发明涉及空间网格结构的节点形式，特别涉及一种适用于矩形杆件铝合金网格结构的装配式空心毂节点。

背景技术

目前，应用于空间网格结构的节点形式可分为焊接节点和装配式节点两种。焊接节点如焊接空心球节点和相贯节点等，具有传力明确、力学性能优良等特点，但焊缝处可能存在较大的焊接残余应力，且人工成本较高、施工工艺复杂。装配式节点如螺栓球节点、板式节点、嵌入式毂节点具有施工方便等优点，但往往节点构造较为复杂且存在平面外刚度不足等问题。

由于铝合金结构和钢结构在材料特性方面存在较大差异，热加工性能较差、焊接质量难以控制、焊接热影响较大、焊接成本高。因此，目前铝合金结构通常不采用焊接节点，仅采用板式节点、铝合金螺栓球节点、嵌入式毂节点和铸铝节点等装配式节点。在上述节点体系中，板式节点只适用于H型截面构件连接，无法应用于其他形式截面，且因受国外专利制约造价较高，同时节点域腹板间断，仅依靠上下盖板传递内力，其安全性能有待进一步验证；铝合金螺栓球节点主要针对圆形截面杆件的连接，但其刚度特性接近铰接，不宜用于单层网壳；铸铝节点用于连接矩形截面杆件，具有良好的平面外刚度，但是铸铝延性差、造价高，制约了其工程应用；嵌入式节点则存在平面内刚度较弱等问题。

因此，目前仍需发展拥有良好的传力机制和可靠性、加工制作方便、造价低、便于大规模生产加工的铝合金空间结构装配式节点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于矩形杆件铝合金网格结构的装配式空心毂节点，本发明节点具有构造简单、传力明确等优点，节点刚度和承载力可以得到有效保证，有利于实现各类空间网格结构的配化施工，有效节省工期、降低施工难度，可有效促进铝合金空间网格结构的推广应用。

本发明所采用的技术方案是：一种适用于矩形杆件铝合金网格结构的装配式空心毂节点，用于连接需要装配的矩形杆件，包括空心毂体和角码连接件；每根所述矩形杆件均通过所述角码连接件与所述空心毂体相连接，每根所述矩形杆件配备两个所述角码连接件，两个所述角码连接件分别设置在所述矩形杆件的内部并位于所述矩形杆件与所述空心毂体连接端的上、下端角，所述角码连接件的一边通过虎克螺栓与所述矩形杆件固定连接、另一边通过不锈钢螺栓与所述空心毂体固定连接。

进一步的，所述空心毂体的内壁上设置有用于和所述不锈钢螺栓连接的弧形垫片。

进一步的，所述矩形杆件和所述角码连接件与所述空心毂体的接触面为与所述空心毂体外壁面相契合的弧形结构。

进一步的，所述空心毂体的厚度按按如下计算：

式中，N_hub为空心毂体的轴向承载力，设计值为矩形杆件的轴向承载力设计值的1.0～1.3倍；M_hub为空心毂体的平面外抗弯承载力，设计值为矩形杆件的平面外抗弯承载力设计值的1.0～1.3倍；H、D分别为空心毂体的高度和外径，设计值根据矩形杆件的截面大小确定；f_0.2为空心毂体所采用材料的条件屈服强度；t为空心毂体的厚度；

根据公式(1)和公式(2)分别得到两个空心毂体厚度值，取两个值中的较大值为空心毂体的厚度设计值。