[发明专利]一种镂空圆环形空间网格结构装配式节点

摘要

本发明公开了一种镂空圆环形空间网格结构装配式节点，包括中心镂空圆环(1)、节点内垫片(2)、封板(3)、连接杆件(4)、螺栓(7)，封板开有螺栓孔。中心镂空圆环的截面上开设有镂空孔洞一(6)，镂空孔洞一的两侧均开设有镂空孔洞二(5)。镂空孔洞一为等腰梯形形状，镂空孔洞一的四条边均有一定弧度，镂空孔洞一的外周壁上开设有螺栓孔。镂空孔洞二为三角形状，且镂空孔洞二的三条边均有一定弧度。本发明通过螺栓对中心镂空圆环、封板和连接杆件进行连接，形成装配式杆件。本发明在单层三角形空间网格结构采光顶中具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种镂空圆环形空间网格结构装配式节点，其特征在于：包括中心镂空圆环(1)、封板(3)、连接杆件(4)、螺栓(7)，所述中心镂空圆环(1)截面开设有镂空孔洞一(6)和镂空孔洞二(5)，所述镂空孔洞一(6)的外周壁上开设有第三螺栓孔(9)，所述封板(3)上开设有第二螺栓孔(11)，所述螺栓(7)依次通过第二螺栓孔(11)、第三螺栓孔(9)将封板(3)和中心镂空圆环(1)连接，且所述连接杆件(4)与封板(3)固定连接；所述中心镂空圆环(1)的整体结构是基于商用软件HYPERWORKS平台，利用拓扑优化原理，以节点应变能最小为目标函数，以连续体结构变密度法为优化算法，采用SIMP材料差值模型，以单元“单元密度”作为设计变量经过迭代优化而来；应变能公式可表述为其中C为应变能，P＝KU，P为结构所受外荷载向量矩阵，T为矩阵转置符号，U为单元位移向量矩阵，K为刚度矩阵；所述镂空孔洞一(6)和镂空孔洞二(5)主要通过所述“单元密度”与节点的材料弹性模量之间的函数关系优化得出，且所述函数关系为：E(xe)＝(xe)pE00＜(xe)min≤xe≤1其中，E为单元优化后弹性模量，E0为初始弹性模量，p为惩罚系数，(xe)min为材料为空时的单元密度；xe为单元材料密度，且xe在0～1之间连续取值，程序优化后单元密度为[0.5，1]时保留该单元处材料，单元密度为[0，0.5)时删除该单元处材料。