一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其結構包括M個鋼插片、M根竹桿件、M或M-1個加勁鋼片、一個空心球、2M個螺栓；每一個鋼插片的一端上預留圓弧型缺口，鋼插片的另一端上預留A螺栓孔；鋼插片預留的圓弧型缺口的一端與空心球焊接固定；每一根竹桿件的端部上預留凹槽和B螺栓孔，鋼插片預留螺栓孔的一端插入竹桿件預留的凹槽內，鋼插片預留的A螺栓孔與竹桿件上預留的B螺栓孔對齊，A螺栓孔、B螺栓孔用二個螺栓固定；在竹桿件和空心球間的鋼插片上焊接加勁鋼片。優點：結構簡單、易定位安裝、傳力清晰、整體性好、易維修、綠色環保，竹材屬于綠色環保的可再生資源，將其作為網殼連接節點的桿件材料，環保優勢突出。
【專利說明】一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，屬于網殼結構領域。
【背景技術】
[0002]網殼結構是以桿件為基礎，沿著某個曲面有規律地布置而組成的空間結構體系，以“薄膜”作用為主要受力特征。網殼結構自重輕、結構剛度好，結構多變，美觀性強，且能跨越較大空間，因此具有廣闊的發展空間。網殼結構廣泛采用鋼材和鋁合金作為結構主體材料，尚未見竹材應用于網殼結構的實例，也就沒有竹網殼連接節點的實例。
[0003]在我國，竹材是一種資源豐富、生長周期短的可再生、可降解的生物質材料。竹材一般只是用來制作工藝品或作為裝飾裝修材料，但目前的加工技術已經可以將竹材加工成力學性能優良的結構用材，如果將其制成結構桿件，應用于網殼結構，將拓寬竹結構的應用領域并推進綠色環保建筑的發展。
[0004]但竹材不同于鋼材、鋁材能夠直接經行焊接連接，也不同于混凝土可自行融合凝固連接，如果借鑒傳統木結構的榫卯連接，會削弱竹材連接端截面，降低節點強度，易發生脆性破壞。因此采用何種易于實現的連接方式快速地將竹桿件可靠地連接起來，成為竹網殼結構能否實現的關鍵問題。
【發明內容】
[0005]本實用新型提出的是一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其目的旨在克服現有技術所存在的上述問題，具有結構簡單，易定位安裝，傳力清晰，整體性好，易維修，綠色環保等優點。
[0006]本實用新型的技術解決方案:一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其結構包括M個鋼插片、M根竹桿件、M或M-1個加勁鋼片、一個空心球、2M個螺栓；每一個鋼插片的一端上預留圓弧型缺口，鋼插片的另一端上預留A螺栓孔；鋼插片預留的圓弧型缺口的一端與空心球焊接固定；每一根竹桿件的端部上預留凹槽和B螺栓孔，鋼插片預留螺栓孔的一端插入竹桿件預留的凹槽內，鋼插片預留的A螺栓孔與竹桿件上預留的B螺栓孔對齊，A螺栓孔、B螺栓孔用二個螺栓固定；在竹桿件和空心球間的鋼插片上焊接加勁鋼片。
[0007]本實用新型的優點:
[0008]1)結構簡單:連接節點的中心只是一個空心球，將鋼插片預留圓弧型缺口的一端焊接在空心球上，鋼插片預留A螺栓孔的一端插入竹桿件端部預留的凹槽內，接著將鋼插片預留的A螺栓孔與竹桿件上預留的B螺栓孔對齊，A螺栓孔、B螺栓孔用螺栓固定；最后在竹桿件和空心球間的鋼插片上焊接加勁鋼片，即可形成一個竹網殼空心球連接節點。
[0009]2)易定位安裝:連接節點的中心是一個空心球，而鋼插片一端預留的圓弧型缺口的半徑與所連接的空心球半徑一致，因此無論鋼插片焊接在空心球上的角度是多少，都能保證與空心球的緊密連接，定位方便；鋼插片預留A螺栓孔的一端插入竹桿件端部預留的凹槽內，對齊鋼插片預留的A螺栓孔與竹桿件上預留的B螺栓孔，用螺栓固定即可完成竹桿件的連接與安裝。
[0010]3)傳力清晰:竹桿件所受的內力通過螺栓傳遞給鋼插片，鋼插片通過焊縫將力傳遞給空心球，傳力路徑明確。
[0011]4)整體性好:焊接在空心球上的鋼插片相當于一個懸臂結構，為了避免竹桿件在節點處由于截面過大而交錯，鋼插片需突出竹桿件一段距離，這樣使得單個鋼插片的懸挑長度增大，平面外抗彎剛度變小，在鋼插片突出竹桿件部分焊接加勁鋼片，將各個方向的鋼插片依次連接起來，既減小了單個鋼片的懸挑長度，增加單個鋼片平面外的抗彎剛度，又使得連接在同一空心球上的鋼插片共同受力，從而提高節點的整體穩定性。
[0012]5)易維修:當竹網殼在安裝或使用過程中，竹桿件因出現裂縫、過度彎曲等情況影響整個網殼結構的安全與穩定而急需更換時，只需卸下竹桿件兩端用于與鋼插片連接所用的螺栓，取下損壞的竹桿件，換上新的竹桿件，再擰緊之前卸下的螺栓，即可完成維修工作。
[0013]6)綠色環保:我國竹材資源豐富，選材便利；竹材生長周期短，且屬于綠色環保的可再生資源，因此用竹材作為結構主體材料的竹結構單層球面網殼的環保優勢突出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點的俯視透視示意圖。
[0015]圖2是圖1中A-A向剖視示意圖。
[0016]圖3是單個鋼插片示意圖。
[0017]圖4是單個竹桿件示意圖。
[0018]圖中的I是空心球，2是鋼插片，3是竹桿件，4是螺栓，5是加勁鋼片，6圓弧型缺口，7是A螺栓孔，8是B螺栓孔，9凹槽，10墊片。
【具體實施方式】
[0019]對照附圖，一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其結構包括M個鋼插片、M根竹桿件、M或M-1個加勁鋼片、一個空心球、2M個螺栓;M=6 ；
[0020]其中每一個鋼插片2的一端上預留圓弧型缺口 6，鋼插片2的另一端上預留A螺栓孔7 ;鋼插片2預留的圓弧型缺口 6的一端與空心球I焊接固定；
[0021]每一根竹桿件3的端部上預留凹槽9和B螺栓孔8，鋼插片2預留螺栓孔的一端插入竹桿件3預留的凹槽9內，鋼插片2預留的A螺栓孔7與竹桿件3上預留的B螺栓孔8對齊，A螺栓孔7、B螺栓孔8用二個螺栓4固定；在竹桿件3和空心球I間的鋼插片2上焊接加勁鋼片5。
[0022]所述的鋼插片2預留圓弧型缺口 6的一端與空心球I固定焊接角度為竹網殼網格劃分后竹桿件3中軸線形成的角度，該角度均小于90度；鋼插片2另一端預留A螺栓孔7，用于與竹桿件連接。
[0023]所述的每根竹桿件3采用的是由原竹經過加工后制成的重組竹和竹材層積材。
[0024]所述的每根竹桿件3的橫截面為矩形，竹桿件3兩端的中軸線處預留凹槽9，在該凹槽9垂直中軸線的方向上預留B螺栓孔8。
[0025]所述的空心球I采用鋼材制作。[0026]所述的鋼插片2 —端預留圓弧型缺口 6的半徑與所連接的空心球I的半徑一致。
[0027]所述的螺栓4與竹桿件3的接觸面之間設有墊片10，避免在竹桿件3與螺栓4的接觸面上發生局部承壓破壞。
實施例
[0028]如圖1所示，一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點的安裝方法，包括如下步驟:
[0029]其安裝步驟，包括:
[0030]I)將空心球I編號為Al，6個鋼插片2分別編號為Al-a、Al-b、Al-c、Al-d、Al_e、Al-f,對應的 6 根竹桿件 3 分別編號為 Ala-Bla, Alb_B2a、Alc_B3a、Ald_B4a、Ale_B5a、Alf-B6a ；
[0031]2)將編號為Al的空心球I放置在帶定位裝置的焊接設備上；
[0032]3)依次將編號為Al-a、Al-b、Al-c、Al-d、Al-e、Al_f的6個鋼插片2預留圓弧型缺口 6的一端焊接在空心球I上，每個鋼插片2焊接在空心球I上的角度為竹網殼網格劃分后桿件中軸線形成的角度小于90度，焊接設備帶有定位裝置，該定位裝置用于測量上述角度，且鋼插片2的一端預留圓弧型缺口 6的半徑與所連接的空心球I半徑一致，這兩項措施既保證了鋼插片2與空心球I的焊接角度的準確定位又使得鋼插片2與空心球I對接時不形成空隙從而能緊密連接；
[0033]4)根據編號將鋼插片2預留A螺栓孔7的一端插入竹桿件3預留的凹槽9內，如編號為Al-a的鋼插片2插入竹桿件3的編號為Ala那端的凹槽9內，編號為Bl_a的鋼插片2插入竹桿件3的編號為Bla那端的凹槽9內，依次類推，將竹桿件3與鋼插片2按照編號一一對應起來；
[0034]5)將鋼插片2預留的A螺栓孔7與竹桿件3上預留的B螺栓孔8對齊，A螺栓孔
7、B螺栓孔8用二個螺栓4固定，螺栓4與竹桿件3的接觸面之間設有墊片10，避免在竹桿件3與螺栓4的接觸面上發生局部承壓破壞；
[0035]6)在竹桿件3和空心球I間的鋼插片2上焊接加勁鋼片5，加勁鋼片5依次將編號為Al-a、Al-b、Al-c、Al-d、Al_e、Al-f的6個鋼插片連接成一個整體,這樣既減小了單個鋼片的懸挑長度，增加單個鋼片平面外的抗彎剛度，又使得連接在同一空心球I上的6片鋼插片共同受力，從而提高節點的整體穩定性。
【權利要求】
1.一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其特征在于:包括M個鋼插片、M根竹桿件、M或M-1個加勁鋼片、一個空心球、2M個螺栓；所述的M=6 ； 其中每一個鋼插片(2)的一端上預留圓弧型缺口(6)，鋼插片(2)的另一端上預留A螺栓孔(7);鋼插片(2)預留的圓弧型缺口(6)的一端與空心球(I)焊接固定； 每一根竹桿件(3)的端部上預留凹槽(9)和B螺栓孔(8)，鋼插片(2)預留螺栓孔的一端插入竹桿件(3)預留的凹槽(9)內，鋼插片(2)預留的A螺栓孔(7)與竹桿件(3)上預留的B螺栓孔(8)對齊，A螺栓孔(7)、B螺栓孔(8)用二個螺栓(4)固定；在竹桿件(3)和空心球(I)間的鋼插片(2 )上焊接加勁鋼片(5 )。
2.根據權利要求1所述的一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其特征在于:所述的鋼插片(2)預留圓弧型缺口(6)的一端與空心球(I)固定焊接角度為竹網殼網格劃分后竹桿件(3)中軸線形成的角度，該角度均小于90度；鋼插片(2)另一端預留A螺栓孔(7)，用于與竹桿件連接。
3.根據權利要求1所述的一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其特征在于:所述的螺栓(4)與竹桿件(3)的接觸面之間設有墊片(10)。
4.根據權利要求2所述的一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其特征在于:所述的每根竹桿件(3)的橫截面為矩形，竹桿件(3)兩端的中軸線處預留凹槽(9)，在該凹槽(9)垂直中軸線的方向上預留B螺栓孔(8)。
5.根據權利要求2所述的一種焊接鋼插片的竹網殼空心球連接節點，其特征在于:所述的鋼插片(2)—端預留圓弧型缺口(6)的半徑與所連接的空心球(I)的半徑一致。
【文檔編號】E04G21/14GK203546911SQ201320594405
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】包茜虹, 黃東升, 高永輝 申請人:南京林業大學