偏心空心球节点.pdf

本发明涉及一种偏心空心球节点。偏心空心球节点包括空心球、弦杆和腹杆。空心球可采用铸造形成，也可采用由钢板冲压而成的两个半球对焊形成，受力较大时内部可设置加劲肋。弦杆与空心球偏心连接，弦杆可由圆钢管或方钢管构成。腹杆与空心球对中连接，腹杆可由圆钢管构成。弦杆和腹杆直接与空心球焊接连接，或与空心球一起铸造，构成偏心空心球节点。本发明的有益效果是避免了采用相贯节点的结构中的大量的相贯线切割工作，加工制作简单，节点质量易保证，造价低，同时具有采用相贯节点的结构外观优美的特点。特别适用于不设吊顶，需要有较好外观效果的平面桁架、立体桁架和空间网格结构。

1、  一种偏心空心球节点，包括空心球、弦杆、腹杆，其特征是，所述弦杆与空心球偏心连接，所述腹杆与空心球对中连接。

2、  根据权利要求1所述的偏心空心球节点，其特征是，所述空心球内设置有加劲肋。

3、  根据权利要求1所述的偏心空心球节点，其特征是，弦杆和腹杆通过焊接与空心球连接。

4、  根据权利要求1所述的偏心空心球节点，其特征是弦杆和腹杆与空心球一起铸造形成。

5、  根据权利要求1所述的偏心空心球节点，其特征是，所述空心球为铸造制成或由两半球对焊制成。

6、  根据权利要求1所述的偏心空心球节点，其特征是，所述弦杆可由圆钢管或方钢管构成，所述腹杆由圆钢管构成。

7、  根据权利要求1所述的偏心空心球节点，其特征是，空心球球心到弦杆轴线的垂直距离大于零，不大于空心球直径与弦杆直径之差的二分之一。

偏心空心球节点
技术领域
本发明涉及一种建筑结构用节点，更具体地说，涉及一种建筑结构中平面桁架、立体桁架和空间网格结构中的节点。
背景技术
平面桁架、立体桁架和空间网格结构中的节点是整个结构体系的关键，工程中常用的节点有焊接空心球节点(对中连接，也即节点处所有杆件轴线汇交于球心)、螺栓球节点和管管相贯节点。随着在工程中的应用，这几种节点也各自暴露出一些自身的缺陷。焊接球节点中各杆件轴线汇交于球心，由于一般空心球直径要大出结构的弦杆一倍多，造成结构的下表面有凸出，不平整，不能满足建筑对于空间美观的要求。螺栓球节点在实际施工中容易由于施工精度的原因形成假拧紧现象，给结构形成安全隐患。而相贯节点中，管管直接焊接连接，满足了建筑美观的要求，但也存在以下几方面不足之处：
1.由于弦杆一般通长，一定程度上造成了材料的浪费；
2.所有腹杆和弦杆相交都需要切出空间相贯线，加工制作麻烦，成本高；
3.腹杆与弦杆连接处的锐角焊接区域焊接质量不易保证；
4.多根腹杆相交处，不能保证杆件中心汇交，形成偏心，造成弦杆承受附加弯矩，对弦杆受力不利。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种偏心空心球节点，它通过弦杆与空心球的偏心连接，较好的解决了结构下表面凸出造成的建筑上的不美观问题。通过空心球克服了相贯线节点中由于弦杆连续而造成的材料的浪费问题；由于腹杆直接连接到空心球上，仅需弦杆进行相贯线切割，避免了大量的空间相贯线切割工作，并且焊接质量容易保证。同时避免杆件承受偏心弯矩，而由空心球承担，改善了节点受力性能，因而实现制造较为简单，安装方便。
本发明的技术方案如下：
一种偏心空心球节点，包括空心球、弦杆和腹杆，所述弦杆与空心球偏心连接，所述腹杆与空心球对中连接；
所述弦杆和腹杆通过焊接与空心球连接；
所述空心球为铸造制成或由两半球对焊制成；
所述空心球内部设置有加劲肋；
所述弦杆和腹杆与空心球一起铸造形成；
所述弦杆可由圆钢管或方钢管构成，所述腹杆可由圆钢管构成。
本发明避免了采用相贯节点的结构中的大量的空间相贯线切割工作，加工制作简单，节点质量容易保证，造价低，同时具有相贯节点结构外观优美的特点。特别适用于不设置吊顶，需要有较好外观效果的平面桁架、立体桁架和空间网格结构。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的侧视图；
图4为图3的局部放大图；
图5为铸造形成的偏心空心球节点；
图6为内部设置加劲肋的偏心空心球节点。
图中，1：空心球，2：第一根相贯线切口的弦杆，3：第二相贯线切口的弦杆；4：直切口的腹杆；5：空心球内的加劲肋；O：空心球的球心，a-a为第一根相贯线切口的弦杆2的轴线，b-b为第二相贯线切口的弦杆3的轴线。
具体实施方式
如图1所示，偏心空心球节点包括空心球1，第一相贯线切口的弦杆2，第二相贯线切口的弦杆3，腹杆4。空心球1为铸造或两半球对焊而成。第一相贯线切口的弦杆2，第二相贯线切口的弦杆3端部加工为与空心球偏心连接的相贯线切口，可采用圆形或矩形钢管，第二相贯线切口的弦杆2的轴线a-a第二相贯线切口的弦杆3轴线b-b在水平面的投影重合，如图2所示。腹杆4可由圆钢管构成。
空心球的数量在每个节点仅设置一个。弦杆的数量与结构的组成有关，可在一个方向或两个方向设置，本实施例在一个方向上设置，如图2所示。腹杆的数量与结构组成有关，可设置一排或多排，本实施例设置两排，如图3所示；每排可设置一个或多根腹杆，本实例每排设置三根腹杆，如图1、2所示。
空心球与弦杆的偏心连接，偏心距为空心球球心O到弦杆轴线a-a或b-b的距离，其取值范围为大于零，并不得大于(D-d)/2，其中D为空心球直径，d为弦杆直径。在此偏心距下，球面凸出桁架结构弦杆下表面线的尺寸为(D-d)/2-e，此值可根据建筑效果允许尺寸确定，然后可求出偏心距。
第一根相贯线切口的弦杆2和第二根相贯线切口的弦杆3的直径尺寸可以相同，也可以有一定差别，尺寸差根据建筑外观效果确定即可。
偏心空心球节点也可整体铸造形成，如图5所示，然后整体铸造的空心球节点上的弦杆、腹杆等再直接与弦杆、腹杆连接。
空心球内可以设置单向或多向加劲肋钢板，达到提供空心球节点的强度和刚度的目的，本实例设置单向加劲肋，如图6所示。