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嵌合節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
來源： 天津大學(xué)
作者：產(chǎn)學(xué)研科技成果轉(zhuǎn)化中心
日期：
2014-06-07
成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：預(yù)制網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用規(guī)格化部件生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，成本低，得到快速發(fā)展。幾種預(yù)制結(jié)構(gòu)體系，如米羅球節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體系、菱形桁架體系、諾得斯體系等發(fā)展已趨于成熟，應(yīng)用廣泛。
本項(xiàng)目提出的嵌合節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種新型的裝配式結(jié)構(gòu)體系，它的主要應(yīng)用價(jià)值在于：
1．節(jié)點(diǎn)采用嵌合方式連接，可方便地將不同材質(zhì)材料如竹、木、工程塑料、玻璃、鋁合金、混凝土等連接到一起，使材料應(yīng)用的多元化成為可能。
2．與螺栓球節(jié)點(diǎn)相比，節(jié)點(diǎn)部件在更低的水平上規(guī)格統(tǒng)一，易于滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)要求，可大幅度降低成本。
3.除桿端的加工處理，大幅度提高生產(chǎn)效率。
嵌合節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種新型的結(jié)構(gòu)形式，它的應(yīng)用是多方面、多層次的，應(yīng)用不同，對于材料的使用和結(jié)構(gòu)形式的要求也不同，例如對于承載力要求較高的大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，宜使用直桿件和鋼材或鋼—混凝土組合材料建造，而對于承載力要求不高的小型裝飾結(jié)構(gòu)，可采用曲桿件和竹、木、玻璃、鋁、工程塑料等材料建造。應(yīng)用領(lǐng)域包括：屋頂結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻骨架、室外廣告塔架、室內(nèi)外裝飾工程結(jié)構(gòu)等。
技術(shù)原理與工藝流程簡介：嵌合節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基本技術(shù)原理是桿件在節(jié)點(diǎn)處貫穿，三向正交桿件在節(jié)點(diǎn)處通過節(jié)點(diǎn)連接部件嵌合到一起。由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的桿件相互正交，結(jié)構(gòu)為幾何可變體系，因此在節(jié)點(diǎn)之間要設(shè)置一定數(shù)量的預(yù)應(yīng)力拉索，從而形成一種類張拉整體結(jié)構(gòu)。
嵌合節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制作過程分為兩部分：
一、節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)。節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)不針對具體結(jié)構(gòu)，它在規(guī)格上形成體系，采用自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)，效率高，成本低，質(zhì)量可靠，可以以獨(dú)立產(chǎn)品形式出售，為技術(shù)密集型生產(chǎn)。
二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝。根據(jù)具體工程選配節(jié)點(diǎn)和桿件，形成設(shè)計(jì)方案，節(jié)點(diǎn)使用現(xiàn)成產(chǎn)品，桿件使用半成品，現(xiàn)場截取長度，為勞動(dòng)密集型生產(chǎn)過程。
技術(shù)密集型的節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)過程與勞動(dòng)密集型的網(wǎng)架安裝過程相結(jié)合從根本上解決了傳統(tǒng)網(wǎng)架生產(chǎn)的許多不可避免的弊病，如施工周期長，現(xiàn)場焊接，質(zhì)量不容易保證，外觀質(zhì)量差等。
如果將這種生產(chǎn)模式與現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)形式，如張拉整體結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、玻璃結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)等相結(jié)合，將在不影響建筑多樣性的情況下大幅度降低建造成本，提高質(zhì)量保證，最大限度的滿足社會(huì)需求，因此它是現(xiàn)代網(wǎng)架結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方式的發(fā)展方向。
技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：該項(xiàng)技術(shù)已申請國家發(fā)明專利，申請?zhí)枮椋?00510013102.8
應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測：目前網(wǎng)架桿件連接方式基本上分為兩種，一是裝配式節(jié)點(diǎn)連接。它外觀好，施工快，但是節(jié)點(diǎn)和桿件均需要精確加工，因此造價(jià)較高。二是焊接連接。它造價(jià)較低，但是施工周期長，質(zhì)量不容易保證。嵌合節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)恰好保留了兩者的優(yōu)點(diǎn)，避免了缺點(diǎn)，因此可在相當(dāng)大范圍內(nèi)替代現(xiàn)有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，特別是中小型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用前景是巨大的。
經(jīng)濟(jì)效益方面：由于該技術(shù)是對現(xiàn)有產(chǎn)品的升級換代，其經(jīng)濟(jì)效益是比較明顯的，隨著市場的不斷拓展，經(jīng)濟(jì)收益可在百萬、千萬甚至超億元。
社會(huì)效益方面：該結(jié)構(gòu)可以使用木、竹等天然可再生的材料或與碳素纖維、鋁合金、薄壁型鋼等相結(jié)合所制成的復(fù)合材料制作，最終使結(jié)構(gòu)更輕，材料利用更趨于合理，并減少對鋼材的過分依賴，從根本上改變了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對鋼材的直接、粗放式的利用模式，具有環(huán)保節(jié)能意義，此外，該技術(shù)將技術(shù)密集型與勞動(dòng)密集型的生產(chǎn)過程相結(jié)合，在產(chǎn)生高技術(shù)附加值的同時(shí)，也創(chuàng)造了大量的就業(yè)機(jī)會(huì)，它的開發(fā)利用將催生一個(gè)新的產(chǎn)業(yè),對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。
應(yīng)用領(lǐng)域：屋頂結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻骨架結(jié)構(gòu)、室外廣告塔架結(jié)構(gòu)、室內(nèi)外裝飾工程結(jié)構(gòu)、溫室支架結(jié)構(gòu)等。
技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）：
該結(jié)構(gòu)的核心是節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)制造，生產(chǎn)過程以板金加工為主，主要設(shè)備為沖壓機(jī)和點(diǎn)焊機(jī)。
目前，節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)制造所需的板金加工和焊接工藝已相當(dāng)成熟，不存在技術(shù)障礙。如果以中小型節(jié)點(diǎn)為生產(chǎn)對象，包括原料、設(shè)備、廠房等所有項(xiàng)目在內(nèi)的總投資額不會(huì)超過500萬元。如果已有廠房和設(shè)備可以利用，投資額不會(huì)超過50萬元。
該項(xiàng)目的特點(diǎn)是生產(chǎn)工藝簡單，技術(shù)含量高，初期投資規(guī)模小，應(yīng)用市場廣闊，發(fā)展空間巨大。
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