弦支铝合金网格结构体系的制作方法

1.本实用新型涉及铝合金结构工程领域，特指一种弦支铝合金网格结构体系。


背景技术：

2.因铝合金材料具有轻量化、耐腐蚀、易于挤压成型、工业化、装配式、易回收、再处理成本低、再利用率高等优点，铝合金作为结构承重材料的应用越来越广泛，铝合金网格结构逐渐成为常见的大跨结构体系。目前的铝合金单层网格结构体系多运用于柱面网壳、球壳等构件以受拉为主的壳体结构，该类结构体系一般都需要有较强的边界支撑及约束条件，无法满足平面以及框架类的建筑要求，而且也难以适应复杂边界尤其是自由边界的结构形式，以及日新月异结构体系的受力要求。
3.传统的铝合金网格结构体系由板式节点连接形成的网格结构呈平面状，为满足其支撑稳定性的要求，需要在网格结构的底部满布支撑柱，如此支撑柱的设计将会影响网格结构下方区域的使用，且支撑柱的数量较多，还对室内采光形成影响，建筑室内空间无法充分利用。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种弦支铝合金网格结构体系，解决现有的铝合金单层网格结构需要有较强的边界支撑及约束条件致使其无法满足平面及框架类建筑要求，且也难以适应复杂边界的结构形式的问题以及解决传统板式节点网格结构需要满布支撑柱而影响室内采光及下部空间充分利用的问题。
5.实现上述目的的技术方案是：
6.本实用新型提供了一种弦支铝合金网格结构体系，包括：
7.沿设定区域的边沿间隔布设的支撑柱；
8.置于所述支撑柱之上、且覆盖所述设定区域的网格结构，所述网格结构上形成有复数个网格；以及
9.设于所述网格结构下方、且与所述网格结构相适配的索网结构，所述索网结构与所述网格结构连接。
10.本实用新型的弦支铝合金网格结构体系通过设于边沿处的支撑柱支撑网格结构，在网格结构的下方设置索网结构，利用索网结构为网格结构提供弹性支撑，增加网格结构的刚度，减小挠度，从而使得在设定区域的内部可以不设置支撑柱，减少了支撑柱的设置数量，且边沿处的支撑柱也不会对室内采光造成影响，从而保证了室内的高采光率。将索网结构和网格结构相结合，形成一种刚柔杂交结构，体系构成简单、受力明确、结构形式也可以根据所需的建筑形式灵活调整，能够充分发挥刚性铝合金杆件以及柔性拉索两种材料的优势，使得网格结构的边界能够适应自由边界的结构形式，满足日新月异结构体系的受力要求。该结构体系可应用大跨铝合金平面或框架结构体系中，拓展了铝合金结构的运用范围。
11.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，所述网格结构包括拼接
连接的复数根铝合金杆件，多根铝合金杆件围合形成对应的网格，且相邻的铝合金杆件通过连接节点实现连接，一个所述连接节点处设有至少三根铝合金杆件。
12.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，所述连接节点包括设于连接处的连接芯、设于所述连接芯的顶部处的上节点板以及设于所述连接芯的底部处的下节点板；
13.所述连接芯支撑在所述上节点板和所述下节点板之间，且所述连接芯的侧部设有与对应的铝合金杆件连接的翼板；
14.所述上节点板盖设于对应的铝合金杆件的顶部并与对应的铝合金杆件固定连接；
15.所述下节点板贴设在对应的铝合金杆件的底部并与对应的铝合金杆件固定连接。
16.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，所述连接节点还包括设于相邻的两根铝合金杆件的侧部处的拉结杆件，所述拉结杆件呈弧形，且所述拉结杆件靠近所述铝合金杆件的侧面设有上拉结板和下拉结板；
17.所述上拉结板和所述下拉结板均与对应的铝合金杆件固定连接，且所述上拉结板还与所述上节点板固定连接，所述下拉结板与所述下节点板固定连接。
18.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，所述连接节点还包括支撑连接在所述上节点板和所述下节点板之间的加劲撑杆，所述加劲撑杆设于相邻的两根铝合金杆件之间。
19.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，所述连接芯的内部中空，且所述连接芯的内部穿置有紧固件，所述紧固件的底部与所述下节点板固定连接，所述紧固件的顶部穿过所述上节点板并与所述上节点板紧固连接。
20.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，还包括支撑连接在所述索网结构和所述网格结构之间的复数个传力杆，所述传力杆的顶部通过万向球铰支座与所述网格结构连接。
21.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，所述索网结构包括复数个横向拉索和复数个纵向拉索，所述横向拉索和所述纵向拉索均间隔布设且端部经张拉后固定连接在所述网格结构对应的边缘处。
22.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，所述网格结构的边缘处设有边界梁，所述边界梁呈弧形，且置于对应的支撑柱之上并与对应的支撑柱固定连接。
23.本实用新型弦支铝合金网格结构体系的进一步改进在于，还包括设于所述设定区域内并支撑连接所述网格结构的内支撑筒。
附图说明
24.图1为本实用新型弦支铝合金网格结构体系上网格结构的一较佳实施例的俯视图。
25.图2为本实用新型弦支铝合金网格结构体系的一较佳实施例的结构示意图。
26.图3为本实用新型弦支铝合金网格结构体系中连接节点显示上节点板的结构示意图。
27.图4为本实用新型弦支铝合金网格结构体系中连接节点显示下节点板的结构示意图。
28.图5为图3中的a1-a1的剖视图。
29.图6为本实用新型弦支铝合金网格结构体系中连接芯的剖视图。
30.图7为图6中a2-a2的剖视图。
31.图8为本实用新型弦支铝合金网格结构体系中传力杆与索网结构连接处的第一侧的结构示意图。
32.图9为本实用新型弦支铝合金网格结构体系中传力杆与索网结构连接处的第二侧的结构示意图。
33.图10为本实用新型弦支铝合金网格结构体系中横向拉索和纵向拉索连接处的俯视图。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
35.参阅图1，本实用新型提供了一种本实用新型弦支铝合金网格结构体系，该体系构造新颖，可以实现复杂的建筑形体，任意的边界条件，并且极大降低结构自重，满足空间造型轻盈化。本实用新型的弦支铝合金网格结构体系利用连接节点形成三杆交汇刚接铝合金单元，基于该铝合金单元能够组成任意多边形网格结构，且多边形的边长也可以做成任意长度，能够提供最大化的采光空间，保证采光率。该网格结构为平板式结构，下部设于索网结构，利用索网结构为网格结构提供弹性支撑，增加网格结构的刚度，减少其挠度，网格结构在平面内形成了自平衡体系，结构传力直接，面内刚度大，在该网格结构的边缘设置支撑柱即可完全撑住网格结构，减少了内部空间处的支撑柱的设置，能够避免挡光，进一步确保采光率。下面结合附图对本实用新型弦支铝合金网格结构体系进行说明。
36.参阅图1，显示了本实用新型弦支铝合金网格结构体系上网格结构的一较佳实施例的俯视图。参阅图2，显示了本实用新型弦支铝合金网格结构体系的一较佳实施例的结构示意图。下面结合图1和图2，对本实用新型弦支铝合金网格结构体系进行说明。
37.如图1和图2所示，本实用新型的弦支铝合金网格结构体系20包括支撑柱21、网格结构22以及索网结构23，支撑柱21沿设定区域的边沿间隔布设，该设定区域即为弦支铝合金网格结构体系20的布设范围；网格结构22置于支撑柱21之上，该网格结构22覆盖设定区域，网格结构 22上形成有复数个网格221；索网结构23设于网格结构22的下方，索网结构23与网格结构22相适配，索网结构23与网格结构22连接。
38.本实用新型的弦支铝合金网格结构体系20相当于铝合金建筑，网格结构22与索网结构23组成了铝合金建筑的顶面，支撑柱21设于铝合金建筑的四周用于支撑住顶部的网格结构22。网格结构22内部形成的复数个网格221，为铝合金建筑提供采光空间。网格结构22与索网结构23相结合，形成了刚柔组合构造，网格结构22的刚性使其具有较高的结构稳定性，网格结构22的中部受到索网结构23的弹性支撑作用，通过索网结构23能够吸收网格结构22中部向下的作用力，使得网格结构22在其所在的平面内形成自平衡体系，达到了只需外周设置支撑柱就能够稳定支撑住网格结构22的效果。进而，网格结构22的边缘造型可根据需要进行任意自由边界的设计，该边界无需具有较强的边界支撑作用以及约束条件，从而能够适应自由边界的结构形式。
39.在本实用新型的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，网格结构 22包括拼接连
接的复数根铝合金杆件222，多根铝合金杆件222围合形成对应的网格221，且相邻的铝合金杆件222通过连接节点30实现连接，一个连接节点30处设有至少三根铝合金杆件222。
40.本实用新型的网格结构22为平板式结构，其上下表面为平整面，该网格结构22由复数根铝合金杆件222拼接构成。由于连接节点30处设有至少三根铝合金杆件222，利用该连接节点30可与铝合金杆件拼接组成任意多边形的网格形状，使得网格221的轮廓呈任意多边形状，其可以是六边形、五边形、四边形或三角形，还可以是包括一弧形段的异形。
41.进一步地，如图3至图5所示，连接节点30包括设于连接处的连接芯31、设于连接芯31顶部处的上节点板32以及设于连接芯31的底部处的下节点板33，该连接芯31支撑在上节点板32和下节点板33之间，且连接芯31的侧部设有与对应的铝合金杆件222连接的翼板311；上节点板 312盖设在对应的铝合金杆件222的顶部并与对应的铝合金杆件222固定连接；下节点板33贴设在对应的铝合金杆件222的底部并与对应的铝合金杆件222固定连接。具体地，以图3所示的三根铝合金杆件222连接为例对连接节点30的具体结构进行说明。在图3中三根铝合金杆件222的端部相对且各端部间留有一定的间隙，在该间隙处设置连接芯31，将连接芯31上的翼板311贴在对应的铝合金杆件222上，进而通过紧固螺栓紧固连接，如此三根铝合金杆件的端部就连接在一起了，该连接芯31置于对接处能够提高连接节点的中心强度，满足结构刚度要求。而后在设置上节点板32和下节点板33，上节点板32和下节点板33将铝合金杆件端部处的间隙遮盖起来，上节点板32和下节点板33与铝合金杆件222的端部通过紧固螺栓实现紧固连接。
42.较佳地，如图6和图7所示，连接芯31的内部中空，该连接芯31呈圆柱状，在其侧部设有至少三个翼板311，翼板311与连接芯31的外壁固定连接，翼板311的设置方向与对应的铝合金杆件的设置方向相一致。在翼板311上设有螺栓孔，以便穿设紧固螺栓实现与对应的铝合金杆件的连接。图6所示的实例中，连接芯31上设有三个翼板311，且杆三个翼板 311沿圆周等间隔设置，该连接芯31用于连接三根铝合金杆件，且该三根铝合金杆件相互之间呈120
°
夹角布设。连接芯31上设置的翼板311的数量及位置均与其要连接的铝合金杆件的数量及设置方向相关。
43.又佳地，铝合金杆件222的外轮廓呈方形，其内部形成有竖向支撑板，该铝合金杆件222为挤压型材。结合图4和图5所示，在连接翼板与铝合金杆件时，翼板311伸入至铝合金杆件222的内部并与竖向支撑板相贴，进而通过紧固螺栓实现紧固连接。
44.再进一步地，如图3至图5所示，连接节点30还包括设于相邻的两根铝合金杆件的侧部处的拉结杆件34，该拉结杆件34呈弧形，且拉结杆件34靠近铝合金杆件222的侧面设有上拉结板341和下拉结板342，上拉结板341和下拉结板342均与对应的铝合金杆件222固定连接，且上拉结板342还与上节点板32固定连接，下拉结板342与下节点板33固定连接。
45.拉结杆件34拉结连接相邻的两根铝合金杆件222，该相邻的两根铝合金杆件222之间呈一定的夹角设置，以图3所示为例，相邻的两根铝合金杆件222之间的夹角呈120
°
，弧形的拉结杆件34设于铝合金杆件222 连接处的外侧，该拉结杆件34对铝合金杆件222起到拉结稳固的作用，还对铝合金杆件起到一定的支撑作用，能够确保铝合金杆件的设置位置稳定，不会发生相对的转动或晃动，进而使得铝合金杆件222的长度能够根据所需的网格尺寸或者采光率要求进行设计，满足大尺寸和高采光率的要求，且还能够保证连接节点处的结构稳定性，为网格形状的稳定提供支撑作用。
46.较佳地，结合图3和图4所示，该拉结杆件34为板状结构，且呈弧形，上拉结板341和下拉结板342与拉结杆件34的侧面垂直连接，拉结杆件34挡设在铝合金杆件222的侧部，该拉结杆件34上的上拉结板341 和下拉结板342位于靠近铝合金杆件222的一侧，上节点板32的边缘部分贴设于上拉结板341上，进而通过紧固螺栓紧固连接上节点板32和上拉结板341。下节点板33的边缘部分贴设于下拉结板342上，进而通过紧固螺栓紧固连接该下节点板33和下拉结板342。结合图3所示，上拉结板 341的顶面与铝合金杆件222的顶面相平齐，下拉结板342的底面与铝合金杆件222的底面相平齐，拉结杆件34和铝合金杆件222通过拼接件37 实现紧固连接，该拼接件37为工字型件，包括上翼缘板、下翼缘板以及垂直连接上翼缘板和下翼缘板的腹板，铝合金杆件222为分段式结构，两个铝合金杆件222对贴在工字型件的腹板的两侧，铝合金杆件222的顶部和底部与拼接件37的顶部和底部通过紧固螺栓实现紧固连接，上拉结板 341也通过紧固螺栓与拼接件37的顶部紧固连接，下拉结板342也通过紧固螺栓与拼接件37的底部紧固连接。在远离连接节点30的位置处，拉结杆件34设于对应的铝合金杆件222的侧部。
47.又进一步地，如图3和图4所示，连接节点30还包括支撑连接在上节点板32和下节点板33之间的加劲撑杆35，该加劲撑杆35设于相邻的两根铝合金杆件222之间。较佳地，加劲撑杆35设于靠近拉结杆件34的位置处，用于对拉结杆件34与上节点板32、下节点板33连接处实现支撑加固，提高了连接节点30处的结构稳定性和牢固性。加劲撑杆35较佳为铝合金杆，在顶部和底部设有连接盘，连接盘通过紧固螺栓与对应的上节点板、下节点板紧固连接。
48.在一较佳实施方式中，如图3至图5所示，连接芯31的内部中空，该连接芯31的内部穿置有紧固件36，该紧固件36的底部与下节点板33 固定连接，紧固件36的顶部穿过上节点板32并与上节点板32紧固连接。通过紧固件36实现了对拉连接上节点板32和下节点板33。具体地，在下节点板33上设有第一螺纹连接件，在安装下节点板33时，将紧固件36 螺接在该第一螺纹连接件上，并将该紧固件36插置于连接芯31内，在安装上节点板32上，该上节点板32上对应该紧固件36设有贯穿孔，紧固件36的端部有部分从该贯穿孔处穿出，在该端部处螺接一第二螺纹连接件，旋拧该第二螺纹连接件，让该第二螺纹连接件紧压于上节点板32上，实现了对拉上节点板32和下节点板33，使得上节点板32和下节点板33 能够紧紧的夹设在连接芯31上。进一步地，紧固件36为螺纹杆，在螺纹杆的上部螺接一定位螺母，旋拧该定位螺母，让该定位螺母的位置与连接芯31的顶面齐平，紧固第二螺纹连接件时，定位螺母能够支撑定位该上节点板32。紧固件36的设置，不仅增加了连接芯31与上节点板32和下节点板33之间的连接强度，还增强了连接芯与上节点板和下节点板之间的整体性，确保连接节点30的中部具有稳定牢靠的连接性能。
49.在另一较佳实施方式中，如图4所示，连接节点30还包括贴设在相邻的两根铝合金杆件222的连接处的连接板38，该连接板38有部分与一根铝合金杆件222相贴并通过紧固螺栓实现紧固连接，该连接板38另有部分与另一根铝合金杆件222相贴并通过紧固螺栓实现紧固连接。通过设置的连接板38将相邻的两根铝合金杆件222连接在一起，进一步提高了连接结构的稳固性。
50.在本实用新型的一种具体实施方式中，如图2所示，本实用新型的弦支铝合金网格结构体系还包括支撑连接在索网结构23和网格结构22之间的复数个传力杆24，结合图5所
示，传力杆24的顶部通过万向球铰支座 241与网格结构22连接。传力杆24的底部与索网结构23连接，传力杆 24支撑在索网结构23和网格结构22之间，将网格结构22的压力传递给索网结构23，进而由索网结构分担和消耗该压力，使得网格结构在平面内形成自平衡体系，索网结构为网格结构提供弹性支撑，能够分解掉网格结构的压力，使得网格结构能够保持其平整性及稳定性。
51.较佳地，传力杆24可连接在连接节点30的下节点板33上，还可连接在铝合金杆件222上。万向球铰支座上设有可自由转动的万向球，通过万向球的自由转动，能够避免传力杆24对网格结构22产生刚性约束力，在索网结构处产生外力影响时，通过万向球铰支座的自由转动调节，能够避免对对网格结构22的连接处产生刚性约束力，避免了对结构产生破坏，可有效的保护结构。传力杆24较佳为钢棒。
52.进一步地，如图2所示，索网结构23包括复数个横向拉索231和复数个纵向拉索232，横向拉索231和纵向拉索232均间隔布设且端部经张拉后固定连接在网格结构22对应的边缘处。横向拉索231和纵向拉索232 横纵交错的布设在设定区域内，横向拉索231和纵向拉索232的一端部与网格结构22对应的边缘固定连接，另一端部通过穿心千斤顶进行张拉以施加预应力，张拉后将该端部固定在网格结构22对应的边缘处。横向拉索231和纵向拉索232交错呈网状的设置在网格结构22的底部，对网格结构22起到了弹性支撑的作用，能够将网格结构22及传力杆24传递下来的作用力分解成横向和纵向，进而在水平方向上相互抵消，使得整个网格结构22只有垂直向下的重力，而无其他方向的应力，也即形成了自平衡体系，故只需在网格结构22的周缘设置支撑柱21进行支撑即可。
53.再进一步地，如图8至图10所示，传力杆24的底部与横向拉索231 和纵向拉索232连接。在布设传力杆24时，将传力杆24布设在横向拉索 231和纵向拉索232的交错连接处。结合图1所示，网格结构22的形状是长度大于宽度，也即横向方向的距离大于纵向方向的距离，如此设置的横向拉索231的长度要大于纵向拉索232的长度。设置的拉索为满足对顶部的铝合金杆件提供弹性支撑要求，该拉索的形状为中部向下凹陷的弧形状，如此该拉索的两端固定在对应的铝合金结构上，就形成弹性支撑而能够支撑住上方的铝合金杆件。该拉索的弧度与其长度具有一定的比例关系，在拉索的长度较长时其中部向下凹陷的距离会较大，故单独安装横向拉索231时，该横向拉索231为满足弹性支撑的要求而会具有较大的下凹距离，从而影响了网格结构22下方区域空间的使用。而将横向拉索231 连接在传力杆24与纵向拉索232的连接处，能够拉高横向拉索231的安装高度，避免该横向拉索231占用下部空间，而横向拉索231的弹性支撑力可由与其连接的纵向拉索232来分担，也即横向拉索231和纵向拉索232 连接形成网状，能够沿横向和纵向对受力进行分解，从而实现水平方向上的受力平衡，提高了网格结构的刚度及稳定性。
54.较佳地，传力杆24的底部连接有第一安装件244、第二安装件245 以及第三安装件246，第一安装件244和第二安装件245夹住纵向拉索232，第二安装件245和第三安装件246夹住横向拉索231，且第一安装件244、第二安装件245以及第三安装件246之间通过紧固螺栓紧固连接。较佳地，第一安装件244、第二安装件245以及第三安装件246的外轮廓呈方形，在上设有与拉索相适配的凹槽，横向拉索和纵向拉索穿置在对应的凹槽内，进而可实现沿其设置方向进行张拉。进一步地，传力杆24的底部设有第一连接耳板242，第一安装件244上设有第二连接耳板243，该第一连接耳板242和第二连接耳板243相贴后通过销轴紧固连接。
55.在本实用新型的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，网格结构 22的边缘处设有边界梁25，边界梁25呈弧形，且置于对应的支撑柱21 之上并与对应的支撑柱21固定连接。边界梁25也为铝合金杆件，起到了封闭网格结构22边缘的作用，该边界梁25呈弧形，能够提高边界外形的美观性。由于本实用新型的弦支铝合金网格结构体系设置有索网结构和连接节点，能够使得网格结构在平面内形成自平衡体系，网格结构的面内刚度大，平整度好，结构传力为竖直向下的重力，故而边界梁25无需提供较强的支撑，该边界梁25可依据设计的线性要求来做任何形状变化。边界梁25与网格结构22上对应的铝合金杆件固定连接，边界梁25还与支撑柱21固定连接，通过边界梁25将网格结构22的整体重力传递到支撑柱21，进而由支撑柱21传递给地面。
56.在本实用新型的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，本实用新型弦支铝合金网格结构体系20还包括设于设定区域内并支撑连接网格结构22的内支撑筒26。内支撑筒26包括多根支柱和连接支柱的横杆。在内支撑筒26的顶部设有内边梁27，该内边梁27与网格结构22上对应的铝合金杆件对接连接，可通过连接节点30实现连接。对应内支撑筒26的位置设置的拉索，在内支撑筒26处断开，拉索的端部连接在内支撑筒26和对应的网格结构22的边缘处。内支撑筒26的设置能够对网格结构22提供一定的支撑作用，但网格结构22的内部不设置内支撑筒其也能够满足结构稳定性，该内支撑筒26的设置主要是在设计区域的内部提供一个空间划分的功能。
57.本实用新型的弦支铝合金网格结构体系能够最大化的提供采光空间，其特别适用于温室花园、机场航站楼等采光率要求高的建筑。本实用新型的弦支铝合金网格结构体系采用铝合金结构，具有轻质高强、耐腐蚀的特点。铝合金结构相对于钢结构具有着先天的材料优势，在同样强度下，铝合金的重量只有钢材的1/3，并采用张拉弦支网格形式，满足建筑大跨度空间的需要。拉结杆件采用铝合金材料，耐腐蚀性优越，终身免维护，减小后期运营成本。弦支铝合金网格体系可减少杆件数量，增大采光天窗面积及数量，加强节点构造，增加节点刚度。本体系特别适用于大型温室，温室花园内部相对湿度高，对于结构的防腐防锈有着较高的要求。而且温室花园，对采光率要求高，需布置大面积的采光天窗。本体系满足轻质、高强、安全的要求，可以形成自然优雅的云状曲线，表达轻盈而活跃建筑语言。整体结构节点构造简单，施工便捷，满足实际工程使用的需求，符合绿色建筑的理念，符合大跨度、高性能、轻质化和装配式结构的市场需求，可丰富空间结构的设计选型，能适应不同边界条件。
58.以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。