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嵌合節點網架結構
來源： 天津大學
作者：產學研科技成果轉化中心
日期：
2014-06-07
成果與項目的背景及主要用途：預制網架結構采用規格化部件生產，生產效率高，成本低，得到快速發展。幾種預制結構體系，如米羅球節點結構體系、菱形桁架體系、諾得斯體系等發展已趨于成熟，應用廣泛。
本項目提出的嵌合節點網架結構是一種新型的裝配式結構體系，它的主要應用價值在于：
1．節點采用嵌合方式連接，可方便地將不同材質材料如竹、木、工程塑料、玻璃、鋁合金、混凝土等連接到一起，使材料應用的多元化成為可能。
2．與螺栓球節點相比，節點部件在更低的水平上規格統一，易于滿足大規模工業化生產要求，可大幅度降低成本。
3.除桿端的加工處理，大幅度提高生產效率。
嵌合節點網架結構是一種新型的結構形式，它的應用是多方面、多層次的，應用不同，對于材料的使用和結構形式的要求也不同，例如對于承載力要求較高的大型網架結構，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構，可采用曲桿件和竹、木、玻璃、鋁、工程塑料等材料建造。應用領域包括：屋頂結構、玻璃幕墻骨架、室外廣告塔架、室內外裝飾工程結構等。
技術原理與工藝流程簡介：嵌合節點網架結構的基本技術原理是桿件在節點處貫穿，三向正交桿件在節點處通過節點連接部件嵌合到一起。由于各個節點處的桿件相互正交，結構為幾何可變體系，因此在節點之間要設置一定數量的預應力拉索，從而形成一種類張拉整體結構。
嵌合節點網架結構的生產制作過程分為兩部分：
一、節點的生產。節點生產不針對具體結構，它在規格上形成體系，采用自動化生產線生產，效率高，成本低，質量可靠，可以以獨立產品形式出售，為技術密集型生產。
二、網架結構的安裝。根據具體工程選配節點和桿件，形成設計方案，節點使用現成產品，桿件使用半成品，現場截取長度，為勞動密集型生產過程。
技術密集型的節點生產過程與勞動密集型的網架安裝過程相結合從根本上解決了傳統網架生產的許多不可避免的弊病，如施工周期長，現場焊接，質量不容易保證，外觀質量差等。
如果將這種生產模式與現代空間結構形式，如張拉整體結構、膜結構、玻璃結構、索穹頂結構等相結合，將在不影響建筑多樣性的情況下大幅度降低建造成本，提高質量保證，最大限度的滿足社會需求，因此它是現代網架結構生產方式的發展方向。
技術水平及專利與獲獎情況：該項技術已申請國家發明專利，申請號為：200510013102.8
應用前景分析及效益預測：目前網架桿件連接方式基本上分為兩種，一是裝配式節點連接。它外觀好，施工快，但是節點和桿件均需要精確加工，因此造價較高。二是焊接連接。它造價較低，但是施工周期長，質量不容易保證。嵌合節點網架結構恰好保留了兩者的優點，避免了缺點，因此可在相當大范圍內替代現有的網架結構，特別是中小型網架結構，其應用前景是巨大的。
經濟效益方面：由于該技術是對現有產品的升級換代，其經濟效益是比較明顯的，隨著市場的不斷拓展，經濟收益可在百萬、千萬甚至超億元。
社會效益方面：該結構可以使用木、竹等天然可再生的材料或與碳素纖維、鋁合金、薄壁型鋼等相結合所制成的復合材料制作，最終使結構更輕，材料利用更趨于合理，并減少對鋼材的過分依賴，從根本上改變了網架結構對鋼材的直接、粗放式的利用模式，具有環保節能意義，此外，該技術將技術密集型與勞動密集型的生產過程相結合，在產生高技術附加值的同時，也創造了大量的就業機會，它的開發利用將催生一個新的產業,對社會經濟發展將產生積極的推動作用。
應用領域：屋頂結構、玻璃幕墻骨架結構、室外廣告塔架結構、室內外裝飾工程結構、溫室支架結構等。
技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規模）：
該結構的核心是節點的生產制造，生產過程以板金加工為主，主要設備為沖壓機和點焊機。
目前，節點生產制造所需的板金加工和焊接工藝已相當成熟，不存在技術障礙。如果以中小型節點為生產對象，包括原料、設備、廠房等所有項目在內的總投資額不會超過500萬元。如果已有廠房和設備可以利用，投資額不會超過50萬元。
該項目的特點是生產工藝簡單，技術含量高，初期投資規模小，應用市場廣闊，發展空間巨大。
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