技术领域
[0001] 本
发明涉及
桁架结构技术领域，特别是涉及一种
铝合金桁架一体化节点连接构件。
背景技术
[0002] 按照相关结构设计规范要求，节点连接构件的强度应不低于
连接杆件的强度，由于铝合金结构
焊接后的材料强度会有不同程度的降低，一般降低20％-30％，
焊接性能较差，不能像
钢结构的构件连接一样采用钢板焊接形成整体式节点结构。因此，目前我国用于铝合金桁架承重结构的构件在节点处均通过缀板以
铆钉或
螺栓连接，避免使用焊接连接。节点螺栓连接的构造复杂，螺栓数量较多，现场安装费时费
力。同时，由于受构件连接节点构造的限制在节点处各个杆件的截面中心线不能交于一点，在构件的轴向偏心力作用下节点上会产生弯矩作用，产生附加
应力，从而降低桁架结构的整体承载能力。
[0003] 由于铝合金材料的熔点较低，在400-500度时具有很好的流动性和可塑性，非常适用于
挤压和
铸造生产工艺，同时模具生产成本也很低，材料强度高，可用于大型承重结构。铝合金桁架的构件可以采用挤压工艺生产
型材，而一体化整体式节点构造复杂，不能采用挤压工艺生产，只能采用铸造工艺生产。铸造加工是在有压力的模具中铸造，可以生产各种复杂形状的节点构件，具有较高的
精度和光洁度，外形美观。一体化整体式节点结构的连接板可兼作构件的连接缀板使用，从而很大程度上减少了节点连接的
机械加工工作量，缩短构件现场安装的施工周期，大大节约劳动成本，提高节点连接的安装精度。当铝合金桁架结构上需要安装管线和其它附属结构时，也可直接利用预留
槽口安装固定。
[0004] 当铝合金桁架结构为变高度主梁，斜腹杆的
角度和螺栓孔布置会变化，导致每个节点的构造形式都不一致，节点加工制作和安装均很复杂，很难实现构件安装的标准化，需要设计出既便于连接构件，又能适应斜腹杆角度变化的一体化整体式节点结构，实现铝合金桁架结构构件的标准化生产和模
块化快速安装、拆卸，缩短工期，有效控制结构安装线形，提高构件的安装精度。
发明内容
[0005] 为了克服上述
现有技术的不足，本发明提供了一种铝合金桁架一体化节点连接构件，能够实现工厂标准化生产和模块化安装、拆卸，缩短现场施工工期，提高节点连接的安装精度，并使节点处各构件的截面中心线交于一点，节点处的构件上不产生附件弯矩和应力，从而提高整体结构的承载能力。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种铝合金桁架一体化节点连接构件，包括两片Y型连接板，所述Y型连接板之间在中部通过两片竖向矩形横隔板连接形成整体，所述Y型连接板与矩形横隔板垂直，所述Y型连接板与矩形横隔板形成用以插接竖腹杆的方形空间，所述方形空间两侧边的
水平方向用以插接上
弦杆或下弦杆，所述Y型连接板上部分连接板之间空间用以插接斜腹杆，所述Y型连接板单侧外部伸出的竖向连接板用以连接横向构件，所述Y型连接板和单侧外部伸出的竖向连接板的表面预留槽道和螺栓孔，所述一体化整体式节点结构为整体铸造一次成型。
[0007] 进一步地，所述竖腹杆、上弦杆、下弦杆、斜腹杆和横向构件的截面中
心轴线交于一点。
[0008] 进一步地，所述Y型连接板上部连接板的外表面设置两条弧形的槽道用以安装螺栓来连接斜腹杆。
[0009] 进一步地，所述槽道的弯曲方向相对，螺栓在槽道内安装时可通过槽道的曲线线形实现多个螺栓的自动
锁死，用以连接固定斜腹杆。
[0010] 进一步地，所述通过槽道调控的斜腹杆的角度在与竖直方向夹角30-50°之间可实现任意角度调节，以适应不同桁架结构的斜腹杆安装要求。
[0011] 进一步地，所述槽道的线型选择及螺栓的坐标
定位推导如下：
[0012] 选取一体化节点连接构件的一侧Y型连接板所在平面建立
坐标系，以各个杆件截面中心轴线的交点在此平面的投影为坐标原点，以水平向右作为x轴正方向，以竖直向上作为y轴正方向，建立平面直角坐标系；
[0013] 采用两条圆心半径不同的圆曲线部分作为一体化节点连接构件一侧的连接左边斜腹杆部分的槽道曲线；两条圆曲线Z1圆心为(-140，-530)，半径为700mm；Z2圆心为(-60，920)，半径为800mm，参数方程为：
[0014]
[0015] 设斜腹杆与竖直方向夹角为θ，则有α＝θ+90°的关系，带入后得到关于θ的两条曲线参数方程：
[0016]
[0017] 则已知θ即可求得斜腹杆中心线与两条圆曲线的交点坐标；
[0018] 通过交点坐标确定斜腹杆中心线的方程W为：
[0019] (145+10cosθ)x+(10sinθ-8)y+106800sinθ+7000cosθ+16060＝0；
[0020] 由斜腹杆中心线W再分别向上，下平移向量a(a为相邻两个螺栓中心距的一半)后与两个圆Z1，Z2在构件范围内所交的4个交点即为螺栓点中心
位置；
[0021] 由斜腹杆中心线W向上平移向量a的方程u1为：
[0022] (145+10cosθ)(x-18cosθ)+(10sinθ-8)(y-18sinθ)+106800sinθ+7000cosθ+16060＝0；
[0023] 由斜腹杆中心线W向下平移向量a的方程u2为：
[0024] (145+10cosθ)(x+18cosθ)+(10sinθ-8)(y+18sinθ)+106800sinθ+7000cosθ+16060＝0；
[0025] 方程u1，u2分别与Z1，Z2联立即可求得四个与斜腹杆连接的螺栓中心点坐标位置；
[0026] 构件此侧连接右边斜腹杆部分的槽道曲线由左侧槽道曲线关于y轴对称确定，构件另一侧的槽道曲线与此侧槽道曲线关于一体化整体式节点的中心处竖直平面对称。
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0028] 1、一体化节点连接构件便于实现铝合金桁架结构的标准化生产和模块化快速安装、拆卸，缩短工期。
[0029] 2、一体化节点连接构件可直接与桁架结构的各杆件之间通过预留螺栓孔连接，不需要另设连接缀板，现场安装精度高。
[0030] 3、一体化节点连接构件上部开有两条槽道以从不同角度连接斜腹杆，利用两个螺栓分别沿曲线槽道移动时螺栓位置会锁死固定的原理连接斜腹杆，通过两条不同的函数曲线确定两条槽道线型，可在斜腹杆角度确定后直接计算出连接斜腹杆螺栓点的精确坐标，节省时间，便于工厂精确加工。
[0031] 4、一体化节点连接构件与各杆件连接时截面中心轴线能完全交于一点，不会在构件上产生节点偏心弯矩，桁架结构受力性能好。
[0032] 5、一体化节点连接构件采用铝合金材料，焊接强度相较于钢结构的会降低太多，但是采用整体铸造一次成型的工艺，铸造工艺的强度完全可以达到受力要求，具有强度高，整体性好，
质量轻，耐
腐蚀和美观的优点。
附图说明
[0033] 图1是本发明铝合金桁架一体化节点连接构件槽道坐标系建立示意图；
[0034] 图2是本发明确定槽道轨迹计算示意图；
[0035] 图3是本发明的结构示意图；
[0036] 图4是本发明连接杆件后的结构示意图；
[0037] 图5是本发明结构的主示图；
[0038] 图6是本发明沿图5中A-A的剖面示意图；
[0039] 图7是本发明的俯视图。
[0040] 其中：1-Y型连接板，2-方形横隔板，3-竖腹杆，4-上弦杆，5-下弦杆，6-连接板，7-斜腹杆，8-竖向连接板，9-横向构件，10-螺栓孔，11-槽道。
具体实施方式
[0041] 为了加深对本发明的理解，下面结合附图和
实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
[0042] 如图1、图2所示，一种铝合金桁架一体化节点连接构件，包括两片Y型连接板1，所述Y型连接板1之间在中部通过两片竖向的矩形横隔板2连接形成整体，所述Y型连接板1与矩形横隔板2垂直，所述Y型连接板1与矩形横隔板2形成用以插接竖腹杆3的方形空间，所述方形空间两侧边的水平方向用以插接上弦杆4或下弦杆5，所述Y型连接板1上部分连接板6之间空间用以插接斜腹杆7，所述Y型连接板1单侧外部伸出的竖向连接板8用以连接横向构件9，所述Y型连接板1和单侧外部伸出的竖向连接板8的表面预留槽道11和螺栓孔10，所述一体化整体式节点结构为整体铸造一次成型。
[0043] 在上述实施例中，所述竖腹杆3、上弦杆4、下弦杆5、斜腹杆7和横向构件9的截面中心轴线交于一点，一体化节点连接构件可作为节点连接缀板使用，节点的各个部分整体式铸造一次成型，结构各部分均质、等强，具有轻质、高强、耐腐蚀的优点。
[0044] 在上述实施例中，所述Y型连接板1上部连接板6的外表面设置两条弧形的槽道11，槽道11的弯曲方向相对，连接斜腹杆7所设的两条槽道11是利用螺栓的自锁功能的原理，无需提前开孔，槽道11调控的斜腹杆7的角度在与竖直方向夹角30-50°。
[0045] 如图1所示，确定斜腹杆7角度后可根据计算结果直接准确定位连接斜腹杆7的螺栓坐标；取结构Y型连接板一侧的外平面为坐标系建立基准面，以各个杆件截面中心轴线的交点在此平面的投影为坐标原点，以水平向右作为x轴正方向，以竖直向上作为y轴正方向，在基准面上建立平面直角坐标系；
[0046] 采用两条圆心半径不同的圆曲线部分作为槽道曲线；
[0047] 两条圆曲线Z1圆心为(-140，-530)，半径为700mm；Z2圆心为(-60，920)，半径为800mm，参数方程为：
[0048]
[0049] 设斜腹杆7与竖直方向夹角为θ，则有α＝θ+90°的关系，带入后得到关于θ的两条曲线参数方程:
[0050]
[0051] 则已知θ即可求得斜腹杆中心线与两条圆曲线的交点坐标；
[0052] 通过交点坐标确定斜腹杆中心线W为：
[0053] (145+10cosθ)x+(10sinθ-8)y+106800sinθ+7000cosθ+16060＝0；
[0054] 由斜腹杆7中心线W再分别向上，下平移向量a后与两个圆Z1，Z2在构件范围内所交的4个交点即为螺栓点中心位置；
[0055] 由斜腹杆7中心线W向上平移向量a的方程u1为：
[0056] (145+10cosθ)(x-18cosθ)+(10sinθ-8)(y-18sinθ)+106800sinθ+7000cosθ+16060＝0；
[0057] 由斜腹杆7中心线的方程W向下平移向量a的方程u2为：
[0058] (145+10cosθ)(x+18cosθ)+(10sinθ-8)(y+18sinθ)+106800sinθ+7000cosθ+16060＝0；
[0059] 方程u1，u2分别与Z1，Z2联立即可求得四个与斜腹杆7连接的螺栓中心点位置。
[0060] 如图3所示，两条斜腹杆7通过连接斜腹杆7的空腔部分槽道11由螺栓连接，竖直方向通过一体化节点连接构件上的螺栓孔与竖直方向竖腹杆3连接，水平方向通过一体化节点连接构件上的螺栓孔与水平方向上弦杆4或下弦杆5连接。
[0061] 如图4所示，其相关尺寸满足以下要求：一体化节点连接构件Y型连接板1不含连接斜腹杆7部分的连接板6高度H1为150mm～500mm，连接斜腹杆7部分的连接板6高度H2为90mm～300mm，连接上弦杆4、下弦杆5部分长度L1为100mm～400mm，连接横向构件9的竖向连接板8厚度L2为3mm～20mm，连接竖腹杆的空腔部分长度L3为60mm～200mm。
[0062] 如图5所示，其相关尺寸满足以下要求：连接竖腹杆3、斜腹杆7及上弦杆4、下弦杆5的空腔部分宽度D1为100mm～300mm，内侧净宽D3与斜腹杆7的外侧全宽相同；连接横向构件9的竖向连接板8宽度D2为70mm～200mm，与主体结构连接处设半径为5mm的
倒角。
[0063] 如图6、图7所示，其相关尺寸满足以下要求：连接竖腹杆3、斜腹杆7及上弦杆4、下弦杆5部分的板厚t1为3mm～20mm，矩形横隔板2的厚度t2为3mm～20mm。
[0064] 本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
