建筑索结构节点设计

yingfeng201973

根据受力特点可分为刚性和柔性索结构：
# l- d# t5 j0 ]- G2 ?
刚性索结构在荷载作用下满足小变形假定，如斜拉结构、张弦结构（弦支穹顶）、预应力网格结构、索拱结构、索托结构等；

' a, _) A: e( w6 |9 j" M根据受力特点可分为刚性和柔性索结构：

柔性索结构的计算分析必须考虑几何非线性效应，各项荷载效应之间不再满足线性叠加原则，如悬索结构（单索结构、索网结构、双层索系、横向加劲索系）、索穹顶等。

5 ~6 O$ p  x5 h- }$ T$ C索结构节点类型:
7 i+ x' F7 S3 C) x
) o( F! \/ ?& E4 A端头连接：螺栓锚固、螺栓接长、耳板销轴
" _6 D, E/ D8 d7 E
中间连接：夹紧、转向、滑动
8 Z% f% U# M! g
按索节点的连接功能分类：

( i7 P, w0 a& ~- h0 Y张拉节点、锚固节点、转折节点、交叉节点、索杆节点

按索节点的连接作用分类：

索与索的连接、索与刚性构件连接、索与支承构件连接、索与围护结构连接
' e$ o. w$ i4 ?/ s( ^$ g
3 l; H- Y3 Z! ]1 s7 z索与索的连接

) m3 L. Z$ m; P" {! ?& A6 J& x同向拉索中间连接张紧
- b1 C% x# ]0 r. F
双向拉索的连接

( x' S, Y, D$ i: s6 G# y4 D- o) i拉索与柔性边索的连接

# [) B2 h8 [. F/ {1 u同向拉索中间连接张紧
, o1 J+ `: H; F, q! F# f0 R# E- v
+ ^1 P* S4 H" c9 {1 o双向拉索的连接

2 N4 [6 I2 ?, F. [. L拉索与柔性边索的连接

同向拉索在中间节点改变方向
: v6 \9 D( H0 T1 l
- K& ^, f! A0 M1 m平面内不同方向拉索之间连接
. b8 Z3 f% b5 x" G, p" H
8 Y7 }* r9 j+ p5 |4 |0 ?索与刚性构件连接

拉索与横向加劲桁架下弦连接

& D9 U% z4 `3 B8 [1 e撑杆与下弦拉索的连接
, w+ a  y6 E/ B  s+ L3 M6 F- b1 [
拉索与横向加劲桁架下弦连接

# @, [& o& @* q) V9 h撑杆与下弦拉索的连接

斜索与刚性节点连接

撑杆上节点连接多个方向脊索
) |1 T8 l6 g7 p4 S# `
" A6 o% E; \* ~) A索与支承构件连接

拉索与钢混支承构件连接
, Y" ^8 H; ^; w' _2 d" O; @
( u8 h3 G5 Y. \3 v8 r; h" }拉索与支承钢柱或钢梁连接

径向拉索与支承钢环梁连接

- X2 c5 b) Q1 N. `索与围护结构连接
2 ]: i% t2 d" c6 v
拉索与钢檩条
( ?* S- D' }- P8 G7 X( d+ ?
拉索与玻璃
# E) M8 o8 {& X" w( Q7 x2 ]
建筑索结构节点的特点

1.节点汇集杆件多，受力较为复杂；

2.节点常汇集有刚性杆件和柔性拉索；

+ o0 p! s% }5 l& v3.节点形状复杂；

4.存在几种基本连接形式：螺杆、索夹、耳板销轴、可滑动；
. W/ C! x( R. }+ I  y
5.复杂节点可视为基本连接的组合体。
索结构节点设计原则

综合考虑建筑外观、节点传力方式并结合节点锚具和索体类型等进行概念设计，确定节点连接形式，然后对节点进行具体构造设计。
; Q% b: b8 S' _. |- Q
4 }) [6 U7 A# P4 L% M5 e% v, L按相关标准选用索结构节点的材料（热轧钢、铸钢、高强螺栓副、销轴、关节轴承、焊接材料、涂装材料等）。
* q+ S3 h; Y7 ]+ D# _% s
7 n  E* c$ V( Q节点的构造应与计算假定相符，传力路线简捷明确、安全可靠，构造简单合理并便于制作、安装、索力调整和维护，经济性好。
* r- W* N) ~" \5 [2 {: w$ X3 l3 d) M
% b  X& {8 l* x1 _$ W) V/ J节点的强度（含局部承压强度）、刚度、变形和受压板件的稳定性应满足国家标准《钢结构设计标准》、《索结构技术规程》、《预应力钢结构技术规程》、《铸钢结构技术规程》的规定。
* [, t6 ^6 y$ b& k+ l& T5 T0 N# n
% V8 b, C: d  B3 V- @4 c1 Z节点的承载力设计值应不小于拉索内力设计值的1.25～1.5倍。

主要受拉节点焊缝质量等级应为一级，其它焊缝质量不低于二级。
5 }) k  q; [7 G; V, N. n  I& t
1 O: f0 N3 s# \; e! b4 b* ?8 p- N对采用新材料或新工艺的重要、复杂节点，可根据节点实际受力状态进行足尺或缩尺模型的检验性试验（最大内力设计值的1.3倍）或破坏性试验（最大内力设计值的2.0倍）。
8 x; L" U8 h; G3 t
) H9 |& t7 {# l, y$ O5 T根据环境条件、材质、结构形式、使用要求、施工条件和维护管理条件等进行节点的防火与防腐设计。


. E# B. z6 z6 g- v0 n& `& p
螺杆连接节点设计
9 Y2 G/ ^* ~7 O4 @7 I
螺杆连接节点的多种形式：

8 u' E) H% j$ R5 j9 E拉索接长
索端锚固

/ {: R+ m7 @; g$ S  c螺杆本身是锚具
1 k+ X# a; w4 O+ e% _! v
通过锚箱转换连接

设球铰等转动装置，释放因大变形引起的端部弯矩

! j$ B8 {  b& A3 l, q螺杆连接节点设计的一般要求

⊙螺杆连接中螺杆是索体的一部分时，螺杆与索按照等强设计；其他情况下螺杆承载力设计值应按照索拉力设计值的1.25~1.5倍选取。

0 h. V( k8 ?- A- B⊙螺杆承载力计算时应考虑螺纹对螺杆截面削弱的影响。

1 ^& @- [0 x5 q+ ?3 S⊙应采用双螺母、螺母加弹簧垫片、螺母下设置止动垫圈、螺栓上设置开口销、自锁螺母等方式防止螺母松动。

) @* j3 ^! }1 v$ U8 n3 @) C/ c5 T0 Q⊙多螺杆连接设计时应考虑合理的张拉顺序，确保多根螺杆受力均衡。

# E8 D1 i- e! \5 l6 `+ T⊙螺母应紧固牢靠，外露丝扣不应少于两扣；对于索-索螺杆连接，应确保螺杆拧入锚具内的螺纹长度不小于10倍螺距。

⊙张拉时要对张拉工装进行专门设计，防止张拉过程中螺杆承受弯矩。

螺杆连接节点的承载力验算

螺纹验算 螺纹是螺杆连接的关键部位，一般由生产单位进行专门设计。
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内螺纹弯曲应力验算：