鋁合金焊接空心球節點的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁合金焊接空心球節點，包括空心球和與其焊接的壁厚加強管，所述空心球是由兩半球對焊而成的，所述壁厚加強管沿所述空心球的徑向設置，所述壁厚加強管與圓形鋁合金桿件采用螺紋連接，所述壁厚加強管的壁厚大于所述圓形鋁合金桿件的壁厚。本發明能夠降低焊接熱影響區對節點承載力的影響，實現圓形鋁合金桿件與空心球之間的有效連接，使焊接空心球節點的承載力高于鋁合金桿件的承載力，從而實現結構設計中“強節點、弱桿件”的要求，解決由于焊接熱影響區材料性能降低，導致鋁合金焊接空心球節點結構承載力大幅度下降的難題。并且本發明構造簡單，傳力明確，連接方便，適應性強，有利于推動鋁合金空間網格結構的應用。
【專利說明】
鋁合金焊接空心球節點
技術領域
[0001]本發明涉及一種鋁合金焊接空心球節點，主要應用在建筑領域中鋁合金空間網格結構及鋁合金桁架結構。
【背景技術】
[0002]鋁儲量豐富，通過添加其他合金元素和熱處理強化可大幅度改善其機械性能，在上世紀30年代，鋁合金便已應用在建筑結構中。與鋼材相比，鋁合金具有自重輕、耐腐蝕等優良特性，在大跨度空間結構中有獨特的優勢。目前國內外已有一定數量的鋁合金空間網格結構的代表性工程。由于鋁合金在焊接過程中材料的組織和性能會發生很大的變化，使得鋁合金焊接后熱影響區材料強度明顯降低，因此目前鋁合金結構桿件的連接多為螺栓連接。
[0003]鋼結構焊接空心球節點適用于連接圓管桿件，適用于單層及雙層網格結構。空心球與圓管構件的連接構造簡單，傳力明確。對于圓管，只要切割面垂直于桿件軸線，桿件就能在空心球體上自然對中而不產生偏心。由于球體無方向性，可與任意方向桿件相連，當節點匯交桿件較多時其優點更為突出。鋼結構焊接空心球節點適應性強，可用于各種形式的雙層網格，同時在構造上比較接近于剛接計算模型，因而也可在單層網格中應用。但要在鋁合金空間網格中使用空心球節點，需要解決由于焊接熱影響區材料性能降低，導致結構承載力大幅度下降的難題。
【發明內容】
[0004]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種鋁合金焊接空心球節點，該節點能夠降低焊接熱影響區對節點承載力的影響，實現圓形鋁合金桿件與空心球之間的有效連接，使焊接空心球節點的承載力高于圓形招合金桿件的承載力。
[0005]本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種鋁合金焊接空心球節點，包括空心球和與其焊接的壁厚加強管，所述空心球是由兩半球對焊而成的，所述壁厚加強管沿所述空心球的徑向設置，所述壁厚加強管與圓形鋁合金桿件采用螺紋連接，所述壁厚加強管的壁厚大于所述圓形鋁合金桿件的壁厚。
[0006]所述壁厚加強管的壁厚與所述圓形鋁合金桿件的壁厚之比為2.5?3.0。
[0007]所述空心球的壁厚與所述圓形鋁合金桿件的壁厚之比為3.0?6.0。
[0008]所述壁厚加強管露出在所述圓形招合金桿件之外的長度為30?50mm。
[0009]在兩個所述半球的焊接處設有弧形肋板。
[0010]在所述壁厚加強管內靠近所述空心球的端部設有焊接襯管。
[0011]所述壁厚加強管通過內螺紋與所述圓形鋁合金桿件連接。
[0012]所述壁厚加強管通過外螺紋與所述圓形鋁合金桿件連接。
[0013]本發明具有的優點和積極效果是:通過與空心球焊接、與圓形鋁合金桿件螺紋連接的壁厚加強管將空心球和圓形鋁合金桿件連接在一起，降低了焊接熱影響區對節點承載力的影響，實現了圓形鋁合金桿件與空心球之間的有效連接，使焊接空心球節點的承載力高于鋁合金桿件的承載力，從而實現了結構設計中“強節點、弱桿件”的要求，解決了由于焊接熱影響區材料性能降低，導致招合金焊接空心球節點結構承載力大幅度下降的難題。并且本發明構造簡單，傳力明確，連接方便，適應性強，有利于推動鋁合金空間網格結構的應用。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例1在分離狀態的三維示意圖；
[0015]圖2為本發明實施例1在連接狀態的三維示意圖；
[0016]圖3為本發明實施例1在分離狀態的剖面圖；
[0017]圖4為本發明實施例1在連接狀態的剖面圖；
[0018]圖5為本發明實施例2在分離狀態的三維示意圖；
[0019]圖6為本發明實施例2在連接狀態的三維示意圖；
[0020]圖7為本發明實施例2在分離狀態的剖面圖；
[0021 ]圖8為本發明實施例2在連接狀態的剖面圖。
[0022]圖中:1、空心球，2、焊接襯管，3、壁厚加強管，4、圓形鋁合金桿件。
【具體實施方式】
[0023]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0024]本發明為豐富鋁合金空間網格結構的節點形式并改善其結構力學性能，提出了一種鋁合金焊接空心球節點，請參閱圖1?圖8，包括空心球I和與其焊接的壁厚加強管3，所述空心球I是由兩半球對焊而成的，所述壁厚加強管3沿所述空心球I的徑向設置，所述壁厚加強管3與圓形鋁合金桿件4采用螺紋連接，所述壁厚加強管3的壁厚大于所述圓形鋁合金桿件4的壁厚。所述壁厚加強管3的螺紋連接長度應滿足同圓形鋁合金桿件4等強的要求，所述壁厚加強管3露出在所述圓形鋁合金桿件4之外的長度宜取30?50mm。上述鋁合金焊接空心球節點適用于連接圓形鋁合金桿件，可用于鋁合金單層及雙層網格結構。
[0025]上述鋁合金焊接空心球節點的實施例1，請參閱圖1?圖4，上述壁厚加強管3通過內螺紋與所述圓形鋁合金桿件4連接。實施例2，請參閱圖5?圖8，上述壁厚加強管3通過外螺紋與所述圓形鋁合金桿件4連接。
[0026]在本發明中，所述壁厚加強管3的壁厚與所述圓形鋁合金桿件4的壁厚之比宜取2.5?3.0。所述空心球I的壁厚應根據其承載力計算值增加2.5?3.0倍，以抵消鋁合金焊接后的強度損失，所述空心球I的壁厚與所述圓形鋁合金桿件4的壁厚之比宜取3.0?6.0。從而降低焊接熱影響區對節點承載力的影響，實現圓形鋁合金桿件4與空心球I之間的有效連接，使焊接空心球節點的承載力高于鋁合金桿件4的承載力，從而實現結構設計中“強節點、弱桿件”的要求。當空心球I球徑較大時，為提高球體承載力，可在兩個所述半球的焊接處設置弧形肋板，形成加肋空心球。加肋空心球的肋板應設置在空間網格結構最大桿件與主要受力桿件組成的軸線平面內。空心球的兩半球在焊接處應預留坡口，焊縫要焊透，保證其承載力。壁厚加強管3與空心球I焊接時，應在壁厚加強管3與空心球I之間留2?6_的空隙，并在壁厚加強管3與空心球I上開坡口，剖口角度以60°為宜，焊縫要焊透，保證同圓形鋁合金桿件4等強。為保證焊縫質量，方便焊接，在所述壁厚加強管3內靠近所述空心球I的端部設有焊接襯管2。焊接襯管2為圓形鋁合金管件，其壁厚不宜太薄，應大于3mm，長度宜取30?50mm。為方便安裝，外徑應比圓形招合金桿件的內徑小0.1mm。當焊接工藝可以保證焊接質量時，也可不加焊接襯管2。
[0027]上述鋁合金焊接空心球節點各部件宜選擇相同的鋁合金材料。施工時首先完成空心球I兩半球的焊接及壁厚加強管3與圓形鋁合金桿件4的螺紋連接。
[0028]盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍的情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種鋁合金焊接空心球節點，其特征在于，包括空心球和與其焊接的壁厚加強管，所述空心球是由兩半球對焊而成的，所述壁厚加強管沿所述空心球的徑向設置，所述壁厚加強管與圓形鋁合金桿件采用螺紋連接，所述壁厚加強管的壁厚大于所述圓形鋁合金桿件的壁厚。2.根據權利要求1所述的鋁合金焊接空心球節點，其特征在于，所述壁厚加強管的壁厚與所述圓形鋁合金桿件的壁厚之比為2.5?3.0。3.根據權利要求1或2所述的鋁合金焊接空心球節點，其特征在于，所述空心球的壁厚與所述圓形鋁合金桿件的壁厚之比為3.0?6.0。4.根據權利要求1所述的鋁合金焊接空心球節點，其特征在于，所述壁厚加強管露出在所述圓形招合金桿件之外的長度為30?50mm。5.根據權利要求1所述的鋁合金焊接空心球節點，其特征在于，在兩個所述半球的焊接處設有弧形肋板。6.根據權利要求1所述的鋁合金焊接空心球節點，其特征在于，在所述壁厚加強管內靠近所述空心球的端部設有焊接襯管。7.根據權利要求1所述的鋁合金焊接空心球節點，其特征在于，所述壁厚加強管通過內螺紋與所述圓形鋁合金桿件連接。8.根據權利要求1所述的鋁合金焊接空心球節點，其特征在于，所述壁厚加強管通過外螺紋與所述圓形鋁合金桿件連接。
【文檔編號】E04B1/58GK105986620SQ201610519803
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年7月1日
【發明人】劉紅波, 楊德鵬, 陳志華
【申請人】天津大學