[发明专利]一种多杆件空间管桁架的非中心交汇加劲球管节点及应用

说明书

本发明公开了一种多杆件空间管桁架的非中心交汇加劲球管节点，包括加劲焊接球管外壁壳、内隔板加劲支撑组合体、主管相贯连接接头、多杆件支管相贯连接接头。加劲焊接球管外壁壳为中心支撑构架，内隔板加劲支撑组合体位于加劲焊接球管外壁壳的内部为局部侧向支撑；主管相贯连接接头与加劲焊接球管外壁壳对接焊接；多杆件支管相贯连接接头包括多根正交支管接头、斜交支管接头，正交支管接头与球管外壁壳中心交汇相贯焊接；斜交支管接头与加劲焊接球管外壁壳非中心交汇相贯焊接。本发明基于截面代换技术方案和非线性失稳破坏极限分析，其节点板件组成模块明确、传力清晰，同时保证了较好的抗震性能和较高的节点承载力，应用范围较广。

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种多杆件空间管桁架的非中心交汇加劲球管节点。

背景技术

管桁架体系是由曲线布置的较大截面贯通主管和多根与其相贯焊接并规则性布置的较小截面支管所构成的新型空间大跨度桁架结构，由于其体系轻盈、受力合理、刚度较大、外观优美，主要应用于大跨度建筑中的屋盖结构体系。

管桁架屋盖结构的构件组合整体受力模式使其能够在较小自重的前提下跨越极大的空间跨度，通过曲线落地主管、多层叠合网壳的组合方式，给大跨度建筑外观造型、内部功能空间的设置带来更好的发挥余地。

但是，在复杂管桁架组合体系中，多杆件(≥10根)管桁架相贯连接的交汇节点存在汇交构件密集、夹角过小、搭接严重以及焊接拼装复杂等问题，可能造成节点核心区的局部承载削弱、变形过大、残余应力分布复杂等影响。因而，通过非中心交汇节点形式将支管相互错开是较为有效的一种解决方法；而合理的节点核心区加劲补强方案则是保证其承载性能的重要因素。

此外，核心区加劲补强节点的承载破坏一般属于脆性失稳破坏，一旦主、支管主要承受的轴力超过其极限值，由于大幅度的失稳变形引起结构后续不能持续承载，结构抗震延性相对不足。因而对其在轴压下的弹塑性承载性能应有更高的要求。

基于上述原因，提高多杆件空间管桁架非中心交汇节点的承载力及抗震性能的有效思路如下：

首先，通过非中心交汇节点形式将部分相互搭接、截面较小的支管错开，使得节点处支管截面完整，构件传力清晰明确；

其次，通过加劲球管节点方式和截面代换技术方案，对相贯连接节点核心区进行加强，以避免汇交支管构件过多引起的焊接夹角过小、相互搭接等问题，使得非中心交汇管桁架节点始终处于强核心、弱构件的合理受力状态；

然后，通过使用状态和极限状态分析，使得非中心交汇加劲球管节点以弹性阶段承载为主，局部进入塑性阶段，提高其承载性能储备，以防止节点出现轴压屈曲失稳的脆性破坏。

综上所述，基于截面代换技术方案和极限状态分析，研究一种多杆件空间管桁架的非中心交汇加劲球管节点形式及设计方法，以适用于大跨度屋盖结构复杂管桁架组合体系中多杆件的非中心交汇主支管有效连接及承载是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多杆件空间管桁架的非中心交汇加劲球管节点，可以实现大跨度屋盖结构复杂管桁架组合体系中多杆件非中心交汇位置的主、支管有效连接。该节点板件组成模块明确，传力清晰，有效符合强核心、弱构件原则，在充分发挥管桁架体系自重轻、刚度大的大跨度承载性能的同时，基于高承载力低延性设计思路来提高抗震性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明采用的技术方案是：

一种多杆件空间管桁架的非中心交汇加劲球管节点，包括加劲焊接球管外壁壳、内隔板加劲支撑组合体、主管相贯连接接头、多杆件支管相贯连接接头；