CN104963449A - 一种新型梅花柱及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种新型梅花柱及其安装方法，柱的竖直段由数目与分支段钢管数目相同的竖直段立柱并拢而成；竖直段与分支段通过分支连接件连接，分支连接件是一体成型的铸钢件，包括周围均匀排布的分支连接套管和中间的水平分支联板；分支连接套管的底端有与竖直段立柱焊接连接的水平焊接面，顶端由与分支段钢管焊接连接的倾斜焊接面；柱脚件为双层柱脚。本发明结构简单，设计合理，施工方便，利用分支连接件实现竖直段与分支段的可靠连接，同时竖直段立柱数目与分支段钢管数目相等，确保了分支段钢管承受力的传递并合理的分配至底部竖直段立柱上，所有节点处于各力自平衡，杆件只受轴力不受弯矩作用，有利于结构的稳定性和抗震性。

Description

一种新型梅花柱及其安装方法

技术领域

本发明涉及支撑竖直段立柱技术领域，特别涉及一种适用于支承网架架构的新型梅花柱及其安装方法。

背景技术

树状柱或梅花柱结构是空间仿生结构的一种，是一种比较新颖的结构形式，具有合理的传力路径，承载力较高，支撑覆盖范围广，可以用较小的杆件形成较大的支撑空间。在国外已有较多应用，在国内的运用也日趋广泛，特别是在一些大跨度空间结构中，其应用的建筑造型独特，空间结构布置灵活多变， 结构用钢量少，更加顺应了当今节能建筑的大趋势。现有技术中，多条分支段钢管一般都直接焊接在竖直段的一根钢管上，安装的空间位置轴线独立、标高不一、角度各异，受力较复杂，分支段钢管与直段连接件之间连接可靠性低；竖直段钢管为单独的一根，形状不规则，分支段钢管上部所受力向下传递时受阻，不能合理的分配至竖直段立柱的柱身上，导致竖直段立柱易发生破坏。不仅如此，现有技术中，每个分支钢柱的端点空间坐标都不相同，难于控制，影响工程质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型梅花柱及其安装方法，解决现有技术中多条分支段钢管直接焊接在竖直段一根钢管上、安装的空间位置轴线独立、标高不一、角度各异、受力复杂、分支段钢管与直段连接件之间连接可靠性低的技术难题；还解决现有技术中由于竖直段钢管为单独的一根、分支段钢管上部所受力向下传递时受阻、不能合理的分配至竖直段立柱的柱身上、导致竖直段立柱易发生破坏的技术问题。

为实现上述技术目的，本发明采取如下技术方案：

一种新型梅花柱，包括底部与预埋件固定连接的柱脚件、连接在柱脚件上的竖直段以及最顶部的分支段，所述分支段由若干根分支段钢管组成，其特征在于：

所述竖直段由数目与分支段钢管数目相同的竖直段立柱并拢而成；

所述竖直段的顶端与分支段的底端通过分支连接件固定连接；

所述分支连接件是一体成型的铸钢件，包括周围一圈均匀排布的分支连接套管和中间将分支连接套管连成一体的水平分支联板；所述分支连接套管的底端有与竖直段立柱焊接连接的水平焊接面，所述水平焊接面的法线与竖直段立柱的中轴线重合；所述分支连接套管的顶端为与分支段钢管焊接连接的倾斜焊接面，所述倾斜焊接面的法线与分支段钢管的中轴线重合，所述倾斜焊接面偏离分支连接套管中轴线的倾斜角与分支段钢管中轴线和竖直段立柱中轴线之间的夹角互余；所述分支连接套管、分支段钢管、竖直段立柱三者一一对应；

所述柱脚件为双层柱脚，包括上层与竖直段立柱焊接连接的上盖板、下层的下盖板以及焊接在上下盖板之间的肋板，所述上盖板上有与竖直段立柱数目相等的预留孔，竖直段立柱从上盖板的预留孔内伸入至下盖板的上表面，并与下盖板焊接连接；所述上盖板和下盖板由穿过两者的预埋地脚螺栓进行固定。

作为本发明的优选技术方案，所述分支段的分支段钢管均为椎形管，其底端直径大于顶端直径。

进一步优选的，所述分支段钢管有三根，相应地，所述竖直段立柱和分支连接套管也各有三个，其中心点与分支连接件的中心呈120°均匀分布。

进一步优选的，所述水平分支联板至少包括上下平行的两层，分别为上分支联板和下分支联板。

进一步优选的，所有倾斜焊接面偏离分支连接套管中轴线的倾斜角度均相同，倾斜角度大小为85°～87.75°。

进一步优选的，所述分支段钢管的下端口直径范围为700～1000mm，上端口直径范围为420～600mm。

进一步优选的，所述竖直段立柱的直径范围为700～1000mm。

进一步优选的，所述竖直段作为竖直段单元进行上下拼接形成长度符合要求的竖直段，相邻上下两段直段单元之间通过直段连接件进行连接；所述直段连接件的形状与分支连接件近似，是一体成型的铸钢件，包括周围一个一个均匀排布的直段连接套管和中间将直段连接套管连成一体的直段联板；所述直段连接套管的底部与顶部均为与竖直段立柱焊接连接的水平焊接面。

进一步优选的，所述竖直段并排的竖直段立柱之间焊接起合拢作用的卡板件。

本发明还提供上述新型梅花柱的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、材料准备：包括竖直段立柱或椎管的准备，以及各类连接件的准备等；

步骤二、选择规格相同的竖直段立柱合拢成竖直段：并排的竖直段立柱之间可以设起合拢作用的卡板件，长度较长时，将若干个竖直段作为竖直段单元进行上下拼接，相邻上下两段直段单元之间通过直段连接件进行连接；

步骤三、将双层柱脚与竖直段进行安装：竖直段立柱从上盖板的预留孔内伸入到下盖板的上表面，并分别与上盖板和下盖板焊接连接；

步骤四、将分支连接件与分支段的分支段钢管固定连接：在分支连接件每一个分支连接套管顶端的倾斜焊接面上焊接固定一个分支段钢管，所述分支段钢管的中轴线与倾斜焊接面的法线重合；

步骤五、将分支连接件与竖直段焊接固定：将分支连接件每一个分支连接套管底端的水平焊接面与已经安装完成的竖直段立柱对应焊接，所述竖直段立柱的中轴线与水平焊接面的法线重合；

步骤六、整体质检：整体质检，确保所有节点连接牢固，整体承重达到要求。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

1、本发明利用分支连接件实现竖直段与分支段的可靠连接，相比现有技术中多条分支段钢管直接焊接在竖直段一根钢管上，其安装的空间位置轴线分布符合承重要求，分支段钢管的标高统一，倾斜角度相同，分支段钢管与直段连接件之间连接可靠性高，分支段钢管的上端点空间坐标相同、易于控制、保证工程质量。

2、本发明竖直段立柱数目与分支段钢管数目相等，确保了分支段钢管承受力的传递并合理的分配至底部竖直段立柱上，所有节点处于各力自平衡，杆件只受轴力不受弯矩作用，有利于结构的稳定性和抗震性，解决了现有技术中由于竖直段钢管为单独的一根、分支段钢管上部所受力向下传递时受阻、不能合理的分配至竖直段立柱的柱身上、导致竖直段立柱易发生破坏的技术问题；

3、本发明结构简单，设计合理，各构件尺寸固定后均可工厂批量生产，现场直接焊接连接即可，施工方便。

本发明新型梅花柱结构具有较好的美观效果，且支撑结构稳固，合理的利用建筑主体内部的空间，特别适用于空间较大的机场、展馆、博物馆等上部网架、桁架结构的支撑。

附图说明

图1是本发明涉及的实施例1新型梅花柱的整体结构示意图；

图2是本发明分支段1的分枝钢管与分支连接件2的连接关系示意图；

图3是本发明分支连接件2的结构示意图；

图4是图3的正视图；

图5是本发明双层柱脚4与竖直段3的竖直段立柱的连接结构示意图；

图6是本发明涉及的实施例2新型梅花柱的整体结构示意图；

图7是图6中直段连接件6的结构示意图；

图8是图7的正视图；

图9是本发明涉及的实施例2中竖直段3的竖直段立柱之间设卡板件5的结构示意图。

附图标记：1-分支段、2-分支连接件、21-分支连接套管、211-水平焊接面、212-倾斜焊接面、22-分支联板、3-竖直段、4-双层柱脚、41-上盖板、42-肋板、43-下盖板、44-预埋地脚螺栓、5--卡板件、6-直段连接件、61-直段连接套管、62-直段联板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1，本发明涉及一种新型梅花柱，其形状类似于自然界中的梅花树，代表着自然和绿色，造型自然美观，受力合理，后期在柱的表面涂上特殊的绿色防腐防火涂料，使其外观特别自然美丽，使人耳目一新。钢管树状柱质量轻、强度高，承载力高，受力路径合理，支撑覆盖范围广，可以大幅度减小结构的跨度，能用较小的杆件形成较大的空间。结构上，包括底部与预埋件固定连接的柱脚件、连接在柱脚件上的竖直段3以及最顶部的分支段1，分支段1由若干根分支段钢管组成，梅花柱的竖直段3由数目与分支段钢管数目相同的竖直段立柱并拢而成；如图2，竖直段3的顶端与分支段1的底端通过分支连接件2固定连接；如图3和图4，分支连接件2是一体成型的铸钢件，包括周围一圈均匀排布的分支连接套管21和中间将分支连接套管连成一体的分支联板22，分支联板22包括上下平行的两层，分别为上联板和下联板，保证连接件整体的稳定性及强度，如图6，分支连接套管21中间为由中间竖向的结构肋板分隔成两个腔，且两头有端板。

分支连接套管21的底端有与竖直段立柱焊接连接的水平焊接面211，水平焊接面211的法线与竖直段立柱的中轴线重合；分支连接套管21的顶端为与分支段钢管焊接连接的倾斜焊接面212，倾斜焊接面212的法线与分支段钢管的中轴线重合，倾斜焊接面212偏离分支连接套管21中轴线的倾斜角∠A与分支段钢管中轴线和竖直段立柱中轴线之间的夹角∠B互余。所有分支连接套管21绕分支连接件2的中轴线对称排列，所有倾斜焊接面212偏离分支连接套管21中轴线的倾斜角度即∠A均相同，∠A大小为85°～87.75°。如图3、图4，分支连接套管21的水平焊接面211与竖直段立柱焊接连接，水平焊接面211***竖直段立柱内；焊接面形状内高外低，内高位置竖向面与竖直段立柱做紧密配合，起到焊接垫板作用，外低位置为焊接坡口位置，这种焊接面可有效解决厚板焊接层状撕裂等问题。倾斜焊接面212与分支段钢管连接，分支连接件***倾斜焊接面内；由于分支段钢管带有一定角度，焊接面坡口内侧高，外侧低，焊接面坡口形状仍为内高外低，内高位置竖向面与分支段钢管做紧密配合，起到焊接垫板作用，外低位置为焊接坡口位置，这种焊接面可有效解决厚板焊接层状撕裂等问题。分支连接套管21、分支段钢管、竖直段立柱三者一一对应。

如图1所示，本发明实施例1中分支段钢管有三根，相应地，竖直段立柱和分支连接套管21也各有三个，分支段1的分支段钢管采用椎形管，其底端直径大于顶端直径，下端口直径范围为700～1000mm，上端口直径范围为420～600mm，其中竖直段3的竖直段立柱为直径均匀的竖直段立柱，其直径范围为700～1000mm，一般优选竖直段立柱的直径大于椎形管的最大直径，便于承重受力，增加结构的整体稳固程度。如图5，所述柱脚件为双层柱脚4，包括上层与竖直段立柱焊接连接的上盖板41、下层的下盖板43以及焊接在上下盖板之间的肋板42，所述上盖板41上有与竖直段立柱数目相等的预留孔，竖直段立柱从上盖板41的预留孔内伸入至下盖板43的上表面，并与下盖板43焊接连接；所述上盖板41和下盖板43由穿过两者的预埋地脚螺栓44进行固定。

如图6是本发明涉及的实施例2新型梅花柱的整体结构示意图，当竖直段3长度需求较大时候，可将以上竖直段3作为竖直段单元进行上下拼接形成长度符合要求的竖直段，相邻上下两段直段单元之间通过直段连接件6进行连接；如图7和图8，直段连接件6的形状与分支连接件2近似，是一体成型的铸钢件，包括周围一个一个均匀排布的直段连接套管61和中间将分支连接套管连成一体的直段联板62；直段连接套管61的底部与顶部均为与竖直段立柱焊接连接的水平焊接面。竖直段3的竖直段立柱的长度一般为13～40m，分支段1的椎管长度一般为4～23m。如图9，竖直段3并排的竖直段立柱之间焊接起合拢作用的卡板件5。

上述新型梅花柱的安装方法如下：

步骤一、材料准备：包括竖直段立柱或椎管的准备，以及各类连接件的准备等；

步骤二、选择规格相同的竖直段立柱合拢成竖直段3：并排的竖直段立柱之间可以设起合拢作用的卡板件7，长度较长时，将若干个竖直段3作为竖直段单元进行上下拼接，相邻上下两段直段单元之间通过直段连接件6进行连接；

步骤三、将双层柱脚4与竖直段3进行安装：竖直段立柱从上盖板41的预留孔内伸入到下盖板43的上表面，并分别与上盖板41和下盖板43焊接连接；

步骤四、将分支连接件2与分支段1的分支段钢管固定连接：在分支连接件2每一个分支连接套管21顶端的倾斜焊接面212上焊接固定一个分支段钢管，分支段钢管的中轴线与倾斜焊接面212的法线重合；

步骤五、将分支连接件2与竖直段3焊接固定：将分支连接件2每一个分支连接套管21底端的水平焊接面211与已经安装完成的竖直段立柱对应焊接，竖直段立柱的中轴线与水平焊接面211的法线重合；

步骤六、整体质检：整体质检，确保所有节点连接牢固，整体承重达到要求。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型梅花柱，包括底部与预埋件固定连接的柱脚件、连接在柱脚件上的竖直段（3）以及最顶部的分支段（1），所述分支段（1）由若干根分支段钢管组成，其特征在于：

所述竖直段（3）由数目与分支段钢管数目相同的竖直段立柱并拢而成；

所述竖直段（3）的顶端与分支段（1）的底端通过分支连接件（2）固定连接；

所述分支连接件（2）是一体成型的铸钢件，包括周围一圈均匀排布的分支连接套管（21）和中间将分支连接套管连成一体的水平分支联板（22）；所述分支连接套管（21）的底端有与竖直段立柱焊接连接的水平焊接面（211），所述水平焊接面（211）的法线与竖直段立柱的中轴线重合；所述分支连接套管（21）的顶端为与分支段钢管焊接连接的倾斜焊接面（212），所述倾斜焊接面（212）的法线与分支段钢管的中轴线重合，所述倾斜焊接面（212）偏离分支连接套管（21）中轴线的倾斜角与分支段钢管中轴线和竖直段立柱中轴线之间的夹角互余；所述分支连接套管（21）、分支段钢管和竖直段立柱三者一一对应；

所述柱脚件为双层柱脚（4），包括上层与竖直段立柱焊接连接的上盖板（41）、下层的下盖板（43）以及焊接在上下盖板之间的肋板（42），所述上盖板（41）上有与竖直段立柱数目相等的预留孔，竖直段立柱从上盖板（41）的预留孔内伸入至下盖板（43）的上表面，并与下盖板（43）焊接连接；所述上盖板（41）和下盖板（43）由穿过两者的预埋地脚螺栓（44）进行固定。

2.根据权利要求1所述的一种新型梅花柱，其特征在于：所述分支段（1）的分支段钢管均为椎形管，其底端直径大于顶端直径。

3.根据权利要求2所述的一种新型梅花柱，其特征在于：所述分支段钢管有三根，相应地，所述竖直段立柱和分支连接套管（21）也各有三个。

4.根据权利要求2所述的一种新型梅花柱，其特征在于：所述水平分支联板（22）至少包括上下平行的两层，分别为上分支联板和下分支联板。

5.根据权利要求2所述的一种新型梅花柱，其特征在于：所有倾斜焊接面（212）偏离分支连接套管（21）中轴线的倾斜角度均相同，倾斜角度大小为85°～87.75°。

6.根据权利要求2所述的一种新型梅花柱，其特征在于：所述分支段钢管的下端口直径范围为700～1000mm，上端口直径范围为420～600mm。

7.根据权利要求2所述的一种新型梅花柱，其特征在于：所述竖直段立柱的直径范围为700～1000mm。

8.根据权利要求2所述的一种新型梅花柱，其特征在于：所述竖直段（3）作为竖直段单元进行上下拼接形成长度符合要求的竖直段，相邻上下两段直段单元之间通过直段连接件（6）进行连接；所述直段连接件（6）的形状与分支连接件（2）近似，是一体成型的铸钢件，包括周围一个一个均匀排布的直段连接套管（61）和中间将分支连接套管连成一体的直段联板（62）；所述直段连接套管（61）的底部与顶部均为与竖直段立柱焊接连接的水平焊接面。

9.根据权利要求8所述的一种新型梅花柱，其特征在于：所述竖直段（3）并排的竖直段立柱之间焊接起辅助合拢作用的卡板件（5）。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种新型梅花柱的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、材料准备：包括竖直段立柱或椎管的准备，以及各类连接件的准备等；

步骤二、选择规格相同的竖直段立柱合拢成竖直段（3）：并排的竖直段立柱之间可以设起合拢作用的卡板件（5），长度较长时，将若干个竖直段（3）作为竖直段单元进行上下拼接，相邻上下两段直段单元之间通过直段连接件（6）进行连接；

步骤三、将双层柱脚（4）与竖直段（3）进行安装：竖直段立柱从上盖板（41）的预留孔内伸入到下盖板（43）的上表面，并分别与上盖板（41）和下盖板（43）焊接连接；

步骤四、将分支连接件（2）与分支段（1）的分支段钢管固定连接：在分支连接件（2）每一个分支连接套管（21）顶端的倾斜焊接面（212）上焊接固定一个分支段钢管，所述分支段钢管的中轴线与倾斜焊接面（212）的法线重合；

步骤五、将分支连接件（2）与竖直段（3）焊接固定：将分支连接件（2）每一个分支连接套管（21）底端的水平焊接面（211）与已经安装完成的竖直段立柱对应焊接，所述竖直段立柱的中轴线与水平焊接面（211）的法线重合；

步骤六、整体质检：整体质检，确保所有节点连接牢固，整体承重达到要求。