CN206468032U - 空间网格结构螺栓球节点焊接加固装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空间网格结构螺栓球节点焊接加固装置,涉及空间网格结构螺栓球节点焊接加固技术领域。本实用新型包括由螺栓球、高强螺栓、套筒以及钢管构成的螺栓球节点,当节点处套筒未拧紧或节点承载能力不足时,在节点处对称焊接有外包构件;外包构件均匀布置在螺栓球与钢管之间;每一个外包构件的一端与螺栓球焊接,另一端与钢管焊接。优点:实现外包构件与原高强螺栓共同受力的目的,提高网架螺栓球节点加固质量,提高节点承载能力;该方法操作简单,现场安装,适用范围广,节省材料,可操作性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及空间网格结构螺栓球节点焊接加固技术领域,具体是一种空
间网格结构螺栓球节点焊接加固方法。
背景技术
螺栓球节点应由球、高强度螺栓、套筒、紧固螺钉、锥头或封板等零部件组成,用于连接网架和双层网壳等空间结构钢管杆件。选用高强度螺栓的直径应由受拉杆件内力确定,受压杆件的高强螺栓直径,可按内力设计值绝对值求得螺栓直径后,按螺栓直径系列减少1-3个级差。根据螺栓球节点连接受力特点可知,受压杆件的轴向压力主要是通过套筒端面承压传递的,螺栓主要起连接作用;受拉杆件主要通过螺栓传递拉力,螺栓为主要受力零件。因此,高强螺栓的连接质量对网架杆件的承载能力有着很重要的影响。
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205)中规定:螺栓球节点网架总拼完成后,高强度螺栓与球节点应紧固连接,高强度螺栓拧入螺栓球内的螺纹长度不应小于1.0d(d为螺栓直径),连接处不应出现有间隙、松动等未拧紧情况。但在实际检测中发现,螺栓球节点处螺栓未拧紧情况比较普遍。螺栓未拧紧,当杆件受拉时,节点承载力达不到设计要求,同时影响网架安装质量,导致结构变形增大。
另外,由于施工质量原因或使用荷载增加等原因,导致节点承载能力不满足设计要求,也是经常出现的。
发明内容
本实用新型提供一种空间网格结构螺栓球节点焊接加固装置,提高网架螺栓球节点承载能力。
本实用新型是以如下技术方案实现的:一种空间网格结构螺栓球节点焊接加固装置,在由螺栓球、高强螺栓、套筒以及钢管构成的螺栓球节点上对称焊接有外包构件;外包构件均匀布置在螺栓球与钢管之间;每一个外包构件的一端与螺栓球焊接,另一端与钢管焊接。
本实用新型的有益效果:实现外包构件与原高强螺栓共同受力的目的,提高网架螺栓球节点承载能力,并可以对加固后的节点承载能力进行计算;该方法操作简单,现场安装,适用范围广,节省材料,可操作性强。
附图说明
图1是螺栓球节点处拧紧时结构示意图;
图2是螺栓球节点处未拧紧时拧紧时结构示意图;
图3是本实用新型节点加固示意图;
图4是图3的A-A剖视图;
图5是图3的B-B剖视图;
图6是图5的C-C剖视图;
图7是外包构件结构示意图;
图中:1、螺栓球,2、高强螺栓,3、套筒,4、钢管,5、外包构件。
具体实施方式
螺栓球节点应由螺栓球1、高强螺栓2、套筒3、钢管4等零部件组成,用于连接网架和双层网壳等空间结构钢管杆件。套筒3固定在钢管4的端部,高强螺栓2依次穿过钢管4、套筒与螺栓球1上的螺孔连接。套筒3为六角套筒,为使钢管头部的高强螺栓2能够紧密的拧在螺栓球1的螺孔中而设计。
螺栓球节点正常紧固时见图1,螺栓球节点处螺栓未拧紧时见图2。当高强螺栓未拧紧时,套筒处于松动状态,节点处承载能力降低。
如图3所示,由螺栓球1、高强螺栓2、套筒3以及钢管4构成的螺栓球节点,当节点处套筒未拧紧或节点承载能力不足时,在节点处对称焊接有外包构件5;外包构件5均匀布置在螺栓球与钢管之间;每一个外包构件5的一端与螺栓球焊接,另一端与钢管焊接。
如图7所示,外包构件为钢板,钢板一端加工成平直段,沿节点处钢管的轴心方向与钢管焊接;另一端加工成弧形,与节点处螺栓球紧密贴合然后焊接。采用该形状的钢板,可以实现钢板与节点处的螺栓球和杆件较准确的连接,便于加固后节点承载能力的计算。外包构件与螺栓球之间、外包构件与钢管之间均采用三面围焊,如图4-图6所示。
本实施例中外包构件可以有2个,也可以有4个,保证节点轴心受力。
对螺栓未拧紧的构件,加固前应先紧固,如不能紧固或紧固后仍不符合规范要求,再考虑进行加固设计。
1)高强螺栓未拧紧时承载力计算
当螺栓未拧紧时,高强螺栓实际承载力≤
式中,-高强度螺栓的有效截面积,按JGJ7-2010中表5.3.4取值
-高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值,对10.9级,取430N/mm2,对9.8级,取385 N/mm2
—高强螺栓未拧紧时承载力降低系数,≤1
2)外包构件承载力计算
外包构件与节点处钢管焊接和螺栓球均采用角焊缝连接,角焊缝的焊脚尺寸应符合下列规定:
1)当钢管壁厚tc≤4mm时,tc≤hf≤1.5tc
2) 当tc>4mm,tc<hf≤1.2tc
则,外包构件与钢管焊接段承载能力为N21=
式中, n-外包构件数,宜对称布置
-角焊缝抗剪强度
-角焊缝计算长度,=cos
-角焊缝计算长度,对每条角焊缝取实际长度减去2hf
-外包构件与钢管夹角
外包构件与螺栓球焊接段承载力N22=
式中,n-外包构件数,宜对数布置
-角焊缝抗剪强度
-角焊缝计算长度,=cos
-角焊缝计算长度,对每条角焊缝取实际长度减去2hf
-外包构件与螺栓球之间夹角
-角焊缝强度设计值增大系数,对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构,取1.22;对直接承受动力荷载的结构取1.0。
外包钢管本身承载力N23=
式中,-外包构件抗拉强度
A-外包构件截面积
综上所述,外包构件承载能力N2=min﹛N21,N22,N23﹜
3)加固后节点承载力计算
加固后,节点承载力计算公式为:
≥
式中,—加固构件强度折减系数,对Ⅰ、Ⅱ类焊接构件取0.85,Ⅲ、Ⅳ取0.9。
取四块一定厚底的钢板,在工厂加工成图7的形状,对称焊接在待加固节点外侧,钢板一端与螺栓球焊接,另一端与钢管焊接,达到钢板与原高强螺栓共同受力的目的。根据计算结果,也可以采用两块钢板,宜对称焊接,保证节点轴心受力。
Claims (4)
1.一种空间网格结构螺栓球节点焊接加固装置,其特征在于:在由螺栓球、高强螺栓、套筒以及钢管构成的螺栓球节点上对称焊接有外包构件;外包构件均匀布置在螺栓球与钢管之间;每一个外包构件的一端与螺栓球焊接,另一端与钢管焊接。
2.根据权利要求1所述的空间网格结构螺栓球节点焊接加固装置,其特征在于: 外包构件为钢板,钢板一端加工成平直段,沿节点处钢管的轴心方向与钢管焊接;另一端加工成弧形,与节点处螺栓球紧密贴合然后焊接。
3.根据权利要求1或2所述的空间网格结构螺栓球节点焊接加固装置,其特征在于:所述的外包构件有2个或4个,对称布置。
4.根据权利要求1或2所述的空间网格结构螺栓球节点焊接加固装置,其特征在于:外包构件与螺栓球之间、外包构件与钢管之间均采用三面围焊。
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