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：

  b# ]4 d2 p1 X1 u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；

0 k) W. T) k- v" {8 X7 F- Q5 a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。

索结构节点类型:
# u; }  b* c7 T, T) s
端头连接：螺栓锚固、螺栓接长、耳板销轴

7 [5 \3 o$ h! a& Y; S中间连接：夹紧、转向、滑动

按索节点的连接功能分类：

张拉节点、锚固节点、转折节点、交叉节点、索杆节点
% b  Z' {- y4 p- B' I# {* [9 F& i
  [  B" b+ N) Q4 O' m按索节点的连接作用分类：

$ I$ S# ~5 ~: I; Q# H7 v5 D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

索与索的连接

同向拉索中间连接张紧
, N5 D. L+ b& }8 D: R# R- y8 |
, S/ l- r, b1 z  l& z1 s2 I双向拉索的连接

拉索与柔性边索的连接
' U0 i/ F% S# K* _5 ]1 W$ V  s( E
同向拉索中间连接张紧
) p8 `6 W4 w6 V7 A5 g/ a8 s
/ `8 k. m1 s  G0 M! |2 p9 `双向拉索的连接
& x1 w* G* Y# X0 v
+ F3 }# _1 {; [拉索与柔性边索的连接
, q; r) O8 A9 }0 k& h1 {5 Q& |& U
同向拉索在中间节点改变方向

平面内不同方向拉索之间连接
' p  v) O) N: n6 g  _4 f
& W5 D& k3 a3 {; T索与刚性构件连接

; k( K: `- a4 t, }! `9 O1 t" `拉索与横向加劲桁架下弦连接
8 w. d, B* G6 H  ~% e3 L' ^: Z1 x
! f( c9 l3 `1 C' d0 `撑杆与下弦拉索的连接
& M/ C* B( k) s# n  m
拉索与横向加劲桁架下弦连接

' G. z/ U4 g( {撑杆与下弦拉索的连接
/ ]* M& U: ?0 e: w2 N
8 B; O- h# I# E2 F) }斜索与刚性节点连接
; s4 D6 t5 P' ?, v' U* r
4 O  \, e2 U+ R0 ^9 m. N1 l撑杆上节点连接多个方向脊索

索与支承构件连接
6 j0 e& H. H5 Q; J( ^1 x
拉索与钢混支承构件连接
1 r, e; n5 E/ Z) a$ Z8 z
. h3 s& e) n7 i' H  z  W  F0 F拉索与支承钢柱或钢梁连接
! T; p" ^2 z% f: a' H$ K1 P
* t  P0 L% b" C径向拉索与支承钢环梁连接

索与围护结构连接

( ]) i: A: s, @# F; I拉索与钢檩条

  e# B3 U6 k# i+ M0 n( C$ k$ |拉索与玻璃
7 X8 l1 m  s- S7 s! T1 h" K
. B) Q, S1 i3 G, `1 ~建筑索结构节点的特点
6 m; B: L3 i! I, y1 I
1.节点汇集杆件多，受力较为复杂；
9 N1 t+ j0 x2 W5 i. v
3 {$ J+ [! y+ h$ ^) v9 H2.节点常汇集有刚性杆件和柔性拉索；
- s- n1 G7 j0 ]/ k# {' ~2 t) T
; ~& h2 q* W; B3 E+ c3.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  z5 G7 T, l% q8 t
& m6 Y. q/ G% h1 N1 {6 c5.复杂节点可视为基本连接的组合体。
$ z( P  s$ ^$ D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。
; C$ ^9 }. Y0 D- q/ V
8 p! W" \9 j7 Z9 @& R/ _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）。

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。
: j5 z! X9 i: R  k) Y, F; a) f, l. @
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。
! K# D; v' m3 Y$ l& b# R
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。
+ y5 ]8 y. }3 ^' V+ w) F
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 c, \' D7 p4 m  f
, N/ ?2 U: m+ `$ O) m7 b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）。
3 f3 G" S6 K# t; w+ t
: h9 m. `7 D2 S! z+ r# J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。

. t3 H( c& A! l" e/ S3 n

3 c1 i6 u0 `: K- c- {螺杆连接节点设计

, N+ R+ ]# g5 n9 _螺杆连接节点的多种形式：

拉索接长
索端锚固

( p9 X# U9 g! n- m5 J0 q) Z螺杆本身是锚具
+ o% b& L% P$ u" g; m5 M4 c/ T) H. L
通过锚箱转换连接
9 R4 j, O$ G; L, x
设球铰等转动装置，释放因大变形引起的端部弯矩
( M- y$ K, p4 @7 ^  i
) S7 \$ [- i! S+ T" T% _: Z# A0 r# _螺杆连接节点设计的一般要求

# W) h% @* ~; a⊙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。

/ P7 I* b0 |' L5 ?, H) [⊙螺杆承载力计算时应考虑螺纹对螺杆截面削弱的影响。

⊙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。
' x5 Y8 ]/ G. x  }) ?/ X4 P5 g) ^- W
⊙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。
1 T. A! l: R6 B
⊙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。

- }  G  V  m2 g  k( V. R螺杆连接节点的承载力验算
* d# e2 x9 V9 C$ I5 r- \
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。

内螺纹弯曲应力验算：