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嵌合节点网架结构
来源： 天津大学
日期：
2014-06-07
成果与项目的背景及主要用途：预制网架结构采用规格化部件生产，生产效率高，成本低，得到快速发展。几种预制结构体系，如米罗球节点结构体系、菱形桁架体系、诺得斯体系等发展已趋于成熟，应用广泛。
本项目提出的嵌合节点网架结构是一种新型的装配式结构体系，它的主要应用价值在于：
1．节点采用嵌合方式连接，可方便地将不同材质材料如竹、木、工程塑料、玻璃、铝合金、混凝土等连接到一起，使材料应用的多元化成为可能。
2．与螺栓球节点相比，节点部件在更低的水平上规格统一，易于满足大规模工业化生产要求，可大幅度降低成本。
3.除杆端的加工处理，大幅度提高生产效率。
嵌合节点网架结构是一种新型的结构形式，它的应用是多方面、多层次的，应用不同，对于材料的使用和结构形式的要求也不同，例如对于承载力要求较高的大型网架结构，宜使用直杆件和钢材或钢—混凝土组合材料建造，而对于承载力要求不高的小型装饰结构，可采用曲杆件和竹、木、玻璃、铝、工程塑料等材料建造。应用领域包括：屋顶结构、玻璃幕墙骨架、室外广告塔架、室内外装饰工程结构等。
技术原理与工艺流程简介：嵌合节点网架结构的基本技术原理是杆件在节点处贯穿，三向正交杆件在节点处通过节点连接部件嵌合到一起。由于各个节点处的杆件相互正交，结构为几何可变体系，因此在节点之间要设置一定数量的预应力拉索，从而形成一种类张拉整体结构。
嵌合节点网架结构的生产制作过程分为两部分：
一、节点的生产。节点生产不针对具体结构，它在规格上形成体系，采用自动化生产线生产，效率高，成本低，质量可靠，可以以独立产品形式出售，为技术密集型生产。
二、网架结构的安装。根据具体工程选配节点和杆件，形成设计方案，节点使用现成产品，杆件使用半成品，现场截取长度，为劳动密集型生产过程。
技术密集型的节点生产过程与劳动密集型的网架安装过程相结合从根本上解决了传统网架生产的许多不可避免的弊病，如施工周期长，现场焊接，质量不容易保证，外观质量差等。
如果将这种生产模式与现代空间结构形式，如张拉整体结构、膜结构、玻璃结构、索穹顶结构等相结合，将在不影响建筑多样性的情况下大幅度降低建造成本，提高质量保证，最大限度的满足社会需求，因此它是现代网架结构生产方式的发展方向。
技术水平及专利与获奖情况：该项技术已申请国家发明专利，申请号为：200510013102.8
应用前景分析及效益预测：目前网架杆件连接方式基本上分为两种，一是装配式节点连接。它外观好，施工快，但是节点和杆件均需要精确加工，因此造价较高。二是焊接连接。它造价较低，但是施工周期长，质量不容易保证。嵌合节点网架结构恰好保留了两者的优点，避免了缺点，因此可在相当大范围内替代现有的网架结构，特别是中小型网架结构，其应用前景是巨大的。
经济效益方面：由于该技术是对现有产品的升级换代，其经济效益是比较明显的，随着市场的不断拓展，经济收益可在百万、千万甚至超亿元。
社会效益方面：该结构可以使用木、竹等天然可再生的材料或与碳素纤维、铝合金、薄壁型钢等相结合所制成的复合材料制作，最终使结构更轻，材料利用更趋于合理，并减少对钢材的过分依赖，从根本上改变了网架结构对钢材的直接、粗放式的利用模式，具有环保节能意义，此外，该技术将技术密集型与劳动密集型的生产过程相结合，在产生高技术附加值的同时，也创造了大量的就业机会，它的开发利用将催生一个新的产业,对社会经济发展将产生积极的推动作用。
应用领域：屋顶结构、玻璃幕墙骨架结构、室外广告塔架结构、室内外装饰工程结构、温室支架结构等。
技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：
该结构的核心是节点的生产制造，生产过程以板金加工为主，主要设备为冲压机和点焊机。
目前，节点生产制造所需的板金加工和焊接工艺已相当成熟，不存在技术障碍。如果以中小型节点为生产对象，包括原料、设备、厂房等所有项目在内的总投资额不会超过500万元。如果已有厂房和设备可以利用，投资额不会超过50万元。
该项目的特点是生产工艺简单，技术含量高，初期投资规模小，应用市场广阔，发展空间巨大。
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