大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点及其制造方法.pdf

本发明公开了一种大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点，包括处于节点中心位置的穿索钢管，穿索钢管的一端焊接有圆环挡板，在圆环挡板后面焊接有围绕穿索钢管并与其焊接的多个钢球加劲钢板，相邻的加劲钢板之间焊接有空心钢球瓣，所有的空心钢球瓣构成一个空心钢球，所述空心钢球瓣的两端部与穿索钢管的外圆焊接，所述空心钢球下面焊接有与柱顶的球铰支座连接的底座。本发明还公开了该节点的制造方法。本发明生产周期大大缩短，并可以保证质量；主要材料焊接球和钢板的价格比相同性能的铸钢材料低很多，并且生产工艺简单，使其具有良好的经济性；完全采用现有产品和材料进行焊接组装，不需要开模具和铸造，相应地减少了材料和能源消耗。

1.  一种大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点，包括处于节点中心位置的穿索钢管，穿索钢管的一端焊接有圆环挡板，其特征在于，在圆环挡板后面焊接有围绕穿索钢管并与其焊接的多个钢球加劲钢板，相邻的加劲钢板之间焊接有空心钢球瓣，所有的空心钢球瓣构成一个空心钢球，所述空心钢球瓣的两端部与穿索钢管的外圆焊接，所述空心钢球下面焊接有与柱顶的球铰支座连接的底座。

2.  根据权利要求1所述的大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点，其特征在于：所述圆环挡板和空心钢球之间通过多个加劲小钢板焊接，所述小钢板同时焊接在穿索钢管上。

3.  根据权利要求2所述的大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点，其特征在于：所述固定底座设置有与空心钢球焊接的加固支撑钢板和与柱顶的球铰支座连接的底板，所述加固支撑钢板和底板焊接。

4.  一种制造权利要求1所述的大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)完成穿索钢管的加工；
(2)在穿索钢管上焊接多个钢球加劲钢板；
(3)相邻的钢球加劲钢板之间通过空心钢球瓣焊接，空心钢球瓣的两端与穿索钢管焊接，所有的空心钢球瓣构成一个空心钢球；
(4)在空心钢球下面焊接底座；
(5)在空心钢球前面穿索钢管的一端焊接圆环挡板，圆环挡板同时与钢球加劲钢板焊接。

5.  一种制造权利要求4所述的大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点的方法，其特征在于：还包括以下步骤：
(6)圆环挡板和空心钢球瓣之间通过多个加劲小钢板焊接，所述小钢板还与穿索钢管焊接。

大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种建筑结构用节点及其制造方法，特别是涉及一种大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点及其制造方法。
背景技术
目前，对于大跨度预应力张弦结构来说，其拉索支座节点多采用铸钢节点，这种节点的优点：形状适应性比较好，可以根据需要铸造成各种形状，以适应支座节点复杂的受力和构造要求；不足之处：①由于铸钢节点生产工艺比较复杂，导致生产周期比较长，容易对整个建筑物的工期造成影响，②经济性不好，相同性能的铸钢比钢材价格贵很多。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种生产工艺简单、制造成本低的大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点及其制造方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点，包括处于节点中心位置的穿索钢管，穿索钢管的一端焊接有圆环挡板，在圆环挡板后面焊接有围绕穿索钢管并与其焊接的多个钢球加劲钢板，相邻的加劲钢板之间焊接有空心钢球瓣，所有的空心钢球瓣构成一个空心钢球，所述空心钢球瓣的两端部与穿索钢管的外圆焊接，所述空心钢球下面焊接有与柱顶的球铰支座连接的底座。
所述圆环挡板和空心钢球之间通过多个加劲小钢板焊接，所述小钢板同时焊接在穿索钢管上。
所述固定底座设置有与空心钢球焊接的加固支撑钢板和与柱顶的球铰支座连接的底板，所述加固支撑钢板和底板焊接。
本发明的制造方法包括以下步骤：
(1)完成穿索钢管的加工；
(2)在穿索钢管上焊接多个钢球加劲钢板；
(3)相邻的钢球加劲钢板之间通过空心钢球瓣焊接，空心钢球瓣的两端与穿索钢管焊接，所有的空心钢球瓣构成一个空心钢球；
(4)在空心钢球下面焊接底座；
(5)在空心钢球前面穿索钢管的一端焊接圆环挡板，圆环挡板同时与钢球加劲钢板焊接。
还包括以下步骤：
(6)圆环挡板和空心钢球瓣之间通过多个加劲小钢板焊接，所述小钢板还与穿索钢管焊接。
本发明具有的优点和积极效果是：①组成焊接空心钢球的空心钢球瓣所需钢板和钢球加劲钢板、底座加强支撑板、小钢板等材料均可以在市场上买到现成的产品，组装所采用的焊接技术也非常成熟，因此，生产周期大大缩短，并可以保证质量；②主要材料焊接球和钢板的价格比相同性能的铸钢材料低很多，并且生产工艺简单，使其具有良好的经济性；③完全采用现有产品和材料进行焊接组装，不需要开模具和铸造，相应地减少了材料和能源消耗。
附图说明
图1是本发明制造方法步骤(1)完成的结构示意图；
图2-a是本发明制造方法步骤(2)完成的部分结构示意图；
图2-b是本发明制造方法步骤(2)完成的结构示意图；
图3是本发明制造方法步骤(3)完成的结构示意图；
图4-a是本发明制造方法步骤(4)完成的部分结构示意图；
图4-b是本发明制造方法步骤(4)完成的进一步的部分结构示意图；
图4-c是本发明制造方法步骤(4)及步骤(5)完成的结构示意图；
图5是本发明制造方法步骤(6)完成的结构示意图亦即本发明的结构示意图；
图6是将节点与主桁架进行连接后的示意图；
图7是拉索安装完成后的节点示意图。
图中：1、底板，2、6、7、12、钢球加劲钢板，3、4、5、加固支撑钢板，8、穿索钢管，9、空心钢球瓣，10、小钢板，11、圆环挡板。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
拉索端部节点汇交的杆件较多，受力大且处于受力关键部位，并有预应力拉索从其中穿过，导致节点的构造非常复杂。经过反复比较与优化将拉索端部支座节点确定为如图5所示的形式。请参见图1至图6，一种大跨度预应力张弦结构拉索支座焊接球节点，包括处于节点中心位置的穿索钢管8，穿索钢管8的一端焊接有圆环挡板11，在圆环挡板11后面(图示方向，下述方向均为图示方向)焊接有围绕穿索钢管并与其焊接的多个钢球加劲钢板2、6、7、12，相邻的加劲钢板之间焊接有空心钢球瓣9，所有的空心钢球瓣9构成一个空心钢球，所述空心钢球瓣9的两端部与穿索钢管8的外圆焊接，所述空心钢球下面焊接有与柱顶的球铰支座连接的底座。为了进一步地改善空心钢球的的受力情况，所述圆环挡板11和空心钢球之间通过多个加劲小钢板10焊接，所述小钢板10同时焊接在穿索钢管8上。为了实现该节点与铰支座的稳固连接，所述固定底座设置有与空心钢球焊接的加固支撑钢板3、4、5和与柱顶的球铰支座连接的底板1，加固支撑钢板与底板焊接。
具体实施过程叙述如下：
首先确定穿索钢管8，由于穿索钢管8处于节点的中心位置，其他重要的节点板件均焊于其上，所以确定穿索钢管8为厚壁管φ508mm×40mm，这样可以增加整个节点的刚度并顺利的传递拉索的拉力；然后在穿索钢管8上焊接4块30mm厚的钢球加劲钢板2、6、7、12；第三步将分为四块的空心钢球焊于钢球加劲钢板上，空心球与加劲钢板互相支持，空心钢球的外径为1360mm，空心钢球通过钢板冲压制成钢球瓣再焊接而成。至此节点的主要部分已经形成；第四步在焊接球下面焊接一些板件1、3、4、5、10、11将来与柱顶的球铰支座相连并便于安装拉索。
需要说明的是：钢球加劲钢板的数量可以根据空心钢球的受力情况具体确定，并不限于上述的四个，钢球瓣的数量与钢球加劲钢板的数量相同。
上述焊接球节点的制造方法包括以下步骤：
(1)穿索钢管8加工完毕，请参阅图1。
(2)在穿索钢管上焊接多个钢球加劲钢板。
请参阅图2-a，将钢球加劲钢板6、12与穿索钢管8进行焊接；请参阅图2-b，将钢球加劲钢板2、7与穿索钢管8进行焊接；两组钢板先焊谁都可。
需要说明的是：钢球加劲钢板可以根据空心钢球的强度需要焊接多个，例如：4个或6个或8个或16个等。在本实施例中，钢球加劲钢板采用了4个。
(3)将钢球瓣9与相邻的加劲钢板、与穿索钢管进行焊接；所有的空心钢球瓣9构成一个空心钢球。请参阅图3。
(4)在空心钢球下面焊接底座。
在空心钢球的正下方焊接加固支撑板，本实施例中将加劲板12向下延伸，使其兼做底座的加固支撑板。
请参阅图4-a，在加固支撑板下面焊接与铰支座连接的底板1。
请参阅图4-b，在空心钢球和底板之间焊接底座的横向加强支撑板4、5。
请参阅图4-c，在空心钢球和底板之间焊接底座的纵向加强支撑板3。
需要说明的是底座的具体结构可根据施工情况具体确定，并不限于上述结构。
(5)在空心钢球前面穿索钢管的一端焊接圆环挡板11，圆环挡板11同时与钢球加劲钢板2、6、7、12焊接。请参阅图4-c。
(6)圆环挡板11和空心钢球瓣9之间通过多个加劲小钢板10焊接，所述小钢板10还与穿索钢管8焊接。可以进一步地改善空心钢球的的受力状态。请参阅图5。至此节点组装完成。
请参阅图6，图6是将节点与主桁架进行连接后的示意图。
请参阅图7，拉索安装完成后的节点示意图。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。