專利名稱：同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接技術(shù)，特別涉及一種同時(shí)滿足空間不同方 向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)整體是由許多構(gòu)件組成，這些構(gòu)件又以節(jié)點(diǎn)方式連接起 來，形成一完整的能滿足設(shè)計(jì)功能要求的結(jié)構(gòu)，達(dá)到使用的目的。不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)或不同結(jié) 構(gòu)構(gòu)件的連接要求千差萬別，因此節(jié)點(diǎn)的性能往往決定結(jié)構(gòu)的能力和滿足設(shè)計(jì)功能要求的 程度。有一項(xiàng)工程，結(jié)構(gòu)形式為不規(guī)則多支撐筒、大懸挑、大跨度復(fù)雜空間組合鋼結(jié)構(gòu)。 在工程實(shí)際中，懸挑的巨型桁架平臺(tái)與外部維持玻璃、金屬幕墻間要求連接，這種連接要求 節(jié)點(diǎn)能同時(shí)傳遞法向風(fēng)荷載，并同時(shí)能有限制釋放懸挑桁架與幕墻連接處豎向位移。由于 幕墻與系統(tǒng)有抗側(cè)剛度，因此幕墻與懸挑桁架間的連接節(jié)點(diǎn)能承受縱向水平剪力，由于幕 墻與屋架相連，屋蓋幕墻系統(tǒng)在不同溫差作用下產(chǎn)生法向水平位移，這種連接節(jié)點(diǎn)要求繞 外幕墻結(jié)構(gòu)平面有轉(zhuǎn)動(dòng)能力。所需的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造必須能同時(shí)滿足上述空間不同方向約束要 求。在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件的連接方式種類很多，有剛性節(jié)點(diǎn)、彈性節(jié)點(diǎn)、有限剛性 節(jié)點(diǎn)、滑動(dòng)節(jié)點(diǎn)、耗能阻尼節(jié)點(diǎn)等。但本工程所需的節(jié)點(diǎn)與以上連節(jié)點(diǎn)最大區(qū)別在于節(jié)點(diǎn) 三個(gè)空間主軸方向約束差異很大，或有原則性差異。如所需節(jié)點(diǎn)有三個(gè)主軸方向，X向(本 文稱為法向)，Y向?yàn)閭?cè)向或縱向，Z為豎向。X向連接的點(diǎn)將結(jié)構(gòu)風(fēng)壓、風(fēng)吸力傳遞到結(jié)構(gòu) 抗力大的主體上；Z向要滿足懸挑結(jié)構(gòu)主體的豎向變形不能過多地傳遞到節(jié)點(diǎn)外側(cè)幕墻柱 上；Y向能傳遞側(cè)向溫度應(yīng)力和地震作用水平荷載；Y、Z向要有轉(zhuǎn)動(dòng)能力，釋放屋架產(chǎn)生結(jié) 構(gòu)溫度和地震作用變形。經(jīng)查，本工程所需要的連接節(jié)點(diǎn)目前存在的構(gòu)造技術(shù)均無法滿足。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造無法滿足本工程所需的能同時(shí)滿足空間不 同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種同時(shí)滿足空間不同方向約束 要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是提供一種能同時(shí)滿足空間 不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，所述同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，選用滿 足節(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生的軸力和剪力需要的工字鋼作為基本連接材料，在工字鋼連接件中部采用能 夠滿足幕墻柱與懸挑鋼平臺(tái)間的豎向剪力和鉸連接軸力需要且能釋放X、Z平面彎距的連 接銷銓，在工字鋼上下翼緣設(shè)能夠抵抗X、Y向水平地震作用剪力的水平連接鋼板。所述鋼 板是當(dāng)X、Z面產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠產(chǎn)生拉伸或壓縮以增加轉(zhuǎn)動(dòng)阻力從而使連接節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)有所 限制的薄鋼板。所述的X向?yàn)榉ㄏ颍琘向?yàn)閭?cè)向或縱向，Z向?yàn)樨Q向。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)一是將單純軸鉸節(jié)點(diǎn)約束變?yōu)閺?fù)合約束；二是使單向軸鉸具有較好的平面外抗震、抗變形能力；三是具有較好的阻尼，單純鉸不具備阻尼功能，但加設(shè) 水平弧板后，對轉(zhuǎn)動(dòng)能力有所約束，具有較好的阻尼，能較明顯減輕地震和溫度作用，保護(hù) 懸掛幕墻系統(tǒng)安全；四是連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，即使結(jié)構(gòu)遭遇罕見地震作用，節(jié)點(diǎn)連接板可屈 服，易修復(fù)。

圖1是本實(shí)用新型同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的示意圖；圖2是本實(shí)用新型同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的抗彎能力應(yīng)力 圖；圖3是本實(shí)用新型同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)當(dāng)梁為 H300X300X25X25，蓋板10厚，銷銓直徑為60的蓋板拉伸曲線圖；圖4是本實(shí)用新型同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)在工程實(shí)際應(yīng)用 中的節(jié)點(diǎn)圖；圖5是本實(shí)用新型同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)在工程實(shí)際應(yīng)用 中的剖面圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例提供的一種同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，如圖1，所述同 時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，選用滿足節(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生的軸力和剪力需要的工字 鋼作為基本連接材料，在工字鋼連接件中部采用能夠滿足幕墻柱與懸挑鋼平臺(tái)間的豎向剪 力和鉸連接軸力需要且能釋放x、z平面彎距的連接銷銓，在工字鋼上下翼緣設(shè)能夠抵抗X、 Y向水平地震作用剪力的水平連接鋼板。所述鋼板是當(dāng)X、Z面產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠產(chǎn)生拉伸或 壓縮以增加轉(zhuǎn)動(dòng)阻力從而使連接節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)有所限制的薄鋼板。所述的X向?yàn)榉ㄏ?，Y向?yàn)?側(cè)向或縱向，Z向?yàn)樨Q向。本實(shí)用新型連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)用方法如下1.確定連接節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角范圍，根據(jù)轉(zhuǎn)角范圍確定工字鋼連接間隙。2.根據(jù)Z向連接豎向剪力確定工字鋼和鉸軸尺寸。3.根據(jù)工字鋼翼緣尺寸和水平力(地震、溫度應(yīng)力等)確定蓋板尺寸。4.經(jīng)過計(jì)算選擇最優(yōu)板厚，以確定初始阻尼力對結(jié)構(gòu)的影響。5.根據(jù)連接節(jié)點(diǎn)的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造經(jīng)過有限元分析證明，選擇不同厚度蓋板情況下，對節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn) 動(dòng)阻尼約束可以達(dá)到多種要求，但并不降低節(jié)點(diǎn)抵抗水平剪力的能力，達(dá)到蓋板抗拉強(qiáng)度 極限值前節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)能力約束為線彈性狀態(tài)，達(dá)到極限值后，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)能力約束趨于常值。這 種構(gòu)造對抗震是有效的。有限元分析結(jié)果見圖2、圖3。圖2是本實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)抗彎能力應(yīng)力圖；圖3是梁 H300X300X25X25，蓋板10厚，銷銓直徑為60的蓋板拉伸曲線圖。圖4是本實(shí)用新型在工程實(shí)際應(yīng)用中的節(jié)點(diǎn)圖，其剖面圖見圖5。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，選用滿足節(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生的軸力和剪力需要的工字鋼作為基本連接材料，在工字鋼連接件中部采用能夠滿足幕墻柱與懸挑鋼平臺(tái)間的豎向剪力和鉸連接軸力需要且能釋放X、Z平面彎距的連接銷銓，在工字鋼上下翼緣設(shè)能夠抵抗X、Y向水平地震作用剪力的水平連接鋼板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，其特征在于 所述鋼板是當(dāng)X、Z面產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠產(chǎn)生拉伸或壓縮以增加轉(zhuǎn)動(dòng)阻力從而使連接節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn) 動(dòng)有所限制的薄鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，其特征在于 所述的X向?yàn)榉ㄏ?，Y向?yàn)閭?cè)向或縱向，Z向?yàn)樨Q向。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)。所述同時(shí)滿足空間不同方向約束要求的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，選用滿足節(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生的軸力和剪力需要的工字鋼作為基本連接材料，在工字鋼連接件中部采用能夠滿足幕墻柱與懸挑鋼平臺(tái)間的豎向剪力和鉸連接軸力需要且能釋放X、Z平面彎距的連接銷銓，在工字鋼上下翼緣設(shè)能夠抵抗X、Y向水平地震作用剪力的水平連接鋼板。本實(shí)用新型一是將單純軸鉸節(jié)點(diǎn)約束變?yōu)閺?fù)合約束；二是使單向軸鉸具有較好的平面外抗震、抗變形能力；三是具有較好的阻尼，能較明顯減輕地震和溫度作用，保護(hù)懸掛幕墻系統(tǒng)安全；四是連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，即使結(jié)構(gòu)遭遇罕見地震作用，節(jié)點(diǎn)連接板可屈服，易修復(fù)。
文檔編號E04B1/98GK201614660SQ20102001033
公開日2010年10月27日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者姜擁軍, 曲鑫蕃, 李東方, 溫海林, 王國雷, 王立長 申請人:大連市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司