复杂曲面网格节点铸钢件

yingfeng201973

天幕雨棚节点的重要性
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天幕为公共空间遮风挡雨的同时，又能保证明亮的采光。天幕结构完全暴露在建筑空间中，结构形式、拓扑关系，及至节点细部都会影响建筑效果，结构与建筑、幕墙的一体化设计非常重要。
网格节点的设计难点

自由曲面形态的天幕，多个杆件汇交的网格节点的设计难点在于，兼顾结构力学性能、施工便利性和建筑美观三个方面。曲面网格节点的多杆汇交处，数量众多的钢板几乎不可能完全对齐，错边咬边问题很常见，这对结构、施工和建筑外观都有不利的影响。 常见的三角形网格，虽然结构刚度更大，同时能保证幕墙玻璃为平板、减小了幕墙工艺的难度。但三角形网格节点的构件数量更多，理论上不存在绝对的无扭转节点四边形网格的建筑效果更简洁通透，但解决网格四点共面、拟合复杂曲面显然更加困难。即使是无扭转节点，节点处构件咬边错边也难以避免。由于曲面网格的杆件实际上有宽度和高度而非单线、杆件角度不同、以及结构杆件层和玻璃面板层等构造层都有一定厚度，问题变得更加复杂。无扭转节点(左)Vs  扭转节点(右)

( y9 K& z0 g5 r$ g! V! X1 I总之，在复杂曲面网格中，节点设计需协调解决曲面平滑(幕墙表皮、结构上下表面3个表面)、构件尺寸均一、焊接难度等多个问题，往往很难同时兼顾。


; \, q* C$ M3 {4 [3 X8 K* X# H# j铸钢节点

4 q0 D& b& `% M' X- W2010年上海世博会世博轴共有6个喇叭状的阳光谷。阳光谷除了承受自身荷载外，还为索膜结构提供支点，受力比较复杂。 最大的1号阳光谷上部径长70~90m，下部径长12~18m，总高42m，喇叭状阳光谷内侧覆盖玻璃。
上海世博轴阳光谷
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: K: `6 i( ~" c' \阳光谷为三角形网格，每个节点有5~8个杆件连接。杆件为方钢管(杆件长度1.5~3.5米)，大多数截面尺寸为65x180mm、80x180mm。 阳光谷共有一万多个节点，在其中空间关系最复杂、受力最大的位置采用铸钢节点，共573个。铸钢节点的关键在于如何低成本、快速地制作不同的铸模。 本工程将各不相同的铸钢节点按一定的截面规格拆解成标准模块，采用“组合成模工艺”(似活字印类刷？)、熔模精铸工艺(高密度泡沫)，利用机器人数控切割和定位，提高了铸钢节点的精度。杆件与节点牛腿拼接精确，焊缝外观不明显

0 u3 k! [; G% Z$ D0 n4 r6 T! {' P图中节点中心圆形为景观灯点，小圆管为线管

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弯扭牛腿节点

除了少量铸钢节点以外，阳光谷大多数节点采用了牛腿焊接节点。弯扭牛腿节点的翼缘板为整片裁切，再把翼缘(盖板)配合杆件角度精加工弯扭，保证与杆件焊接节点的顺滑过渡。