邢臺(tái)建工系王麗60課件講解

屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建工系王麗屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)屋架桿件一般采用節(jié)點(diǎn)板相互連接，各桿件內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點(diǎn)板，并匯交于節(jié)點(diǎn)中心以取得平衡。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到構(gòu)造合理、傳力明確、連接可靠和制造安裝方便等。一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的基本要求1、桿件的形心線應(yīng)與屋架桿件軸線相重合，以免桿件偏心受力。但為了方便制造，通常將角鋼肢背至形心距離取為5mm倍數(shù)。當(dāng)弦桿截面有改變時(shí)，為方便拼接及放置屋面構(gòu)件，應(yīng)該使角鋼肢背平齊，并使兩側(cè)角鋼形心線的中心線與屋架幾何軸線重合。當(dāng)兩側(cè)形心線偏移距離e不超過較大弦桿截面高度5%時(shí)，可不考慮此偏心影響。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)弦桿截面改變時(shí)的軸線位置2、屋架各桿件在節(jié)點(diǎn)板上焊接時(shí)，弦桿與腹桿之間以及腹桿與腹桿之間的間隙不宜小于20mm。以便于施焊和避免由于焊縫過于密集而使節(jié)點(diǎn)板材質(zhì)變脆。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)3、角鋼端部切割宜與軸線垂直，有時(shí)為減小節(jié)點(diǎn)板尺寸，也可將其一肢斜切，但不能采用將一個(gè)肢完全切去而另一肢伸出的斜切。角鋼端部的切割屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)4、節(jié)點(diǎn)板的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單規(guī)整，應(yīng)至少有兩邊平行，如矩形、平行四邊形和直角梯形等。節(jié)點(diǎn)板外形必須避免凹角，以防產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。節(jié)點(diǎn)板邊緣與桿件軸線間的夾角α不宜小于15°，應(yīng)避免下圖（b）所示形式，否則將使弦桿的連接焊縫偏心受力。節(jié)點(diǎn)板焊縫位置（a）（b）屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)5、支承大型混凝土屋面板的上弦桿，伸出肢寬不宜小于80mm（屋架間距6m）或100mm（屋架間距大于6m），否則應(yīng)在支承處增設(shè)外伸的水平板，以保證屋面板支承長度。當(dāng)支承處總集中荷載的設(shè)計(jì)值大于表7-4的數(shù)值時(shí)，應(yīng)對(duì)水平肢予以加強(qiáng)，以防水平肢過薄而產(chǎn)生局部彎曲。弦桿不加強(qiáng)的最大節(jié)點(diǎn)荷載角鋼厚度（mm），當(dāng)鋼材為Q235810121416Q34578101214支承處總集中荷載的設(shè)計(jì)值（KN）25405575100屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上弦角鋼加強(qiáng)示意圖二、節(jié)點(diǎn)的計(jì)算與構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)腹桿內(nèi)力計(jì)算所需的焊縫長度和焊腳尺寸。再依腹桿所需焊縫長度并結(jié)合構(gòu)造要求及施工誤差等確定節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸。弦桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫長度已由節(jié)點(diǎn)板的尺寸給定，最后計(jì)算弦桿與節(jié)點(diǎn)板的焊腳尺寸和設(shè)計(jì)弦桿的拼接等。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1、一般節(jié)點(diǎn)一般節(jié)點(diǎn)是指無集中荷載和無弦桿拼接的節(jié)點(diǎn)，例如無懸掛吊車荷載的屋架下弦的中間節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)板應(yīng)伸出弦桿10～15mm以便布置焊縫。腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫按第3章角鋼角焊縫承受軸心力方法計(jì)算。無節(jié)點(diǎn)荷載的下弦點(diǎn)屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，承受節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)間弦桿內(nèi)力之差，按下式計(jì)算其焊腳尺寸：肢背焊縫肢尖焊縫式中：K1、K2

——角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；

——角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；、——肢背、肢尖焊縫的焊腳尺寸，設(shè)計(jì)中常取相同值，且等于或略小于角鋼肢厚。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)通常因很小，焊縫中應(yīng)力很低，可按構(gòu)造決定焊腳尺寸沿節(jié)點(diǎn)板滿焊。2、作用有集中荷載的節(jié)點(diǎn)由于上弦節(jié)點(diǎn)總有集中荷載作用，例如大型屋面板肋或檁條傳來的集中荷載。故計(jì)算應(yīng)考慮桿件內(nèi)力與集中荷載的共同作用。為便于大型屋面板或檁條連接角鋼的放置，常將節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)上弦角鋼背而采用槽焊連接。縮進(jìn)距離不宜小于（0.5t+2）mm，也不宜大于t，t為節(jié)點(diǎn)板厚度，槽焊縫按下式計(jì)算其強(qiáng)度：屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)式中：Q

——節(jié)點(diǎn)集中荷載垂直于屋面的分量；hf1

——焊腳尺寸，取hf1=0.5t；βf——正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)。實(shí)際上因Q不大，可按構(gòu)造滿焊。屋架上弦節(jié)點(diǎn)屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上弦節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)間弦件內(nèi)力之差由角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫承受，并考慮由此產(chǎn)生的偏心力矩影響（e為角鋼肢尖至弦桿軸線距離），上弦肢尖角焊縫按下列公式計(jì)算：（hf2為肢尖焊縫的焊腳尺寸）對(duì)：對(duì)M

：驗(yàn)算公式屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如果節(jié)點(diǎn)板向上伸出不妨礙屋面構(gòu)件的放置或僅由肢尖焊縫承擔(dān)不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可將節(jié)點(diǎn)板全部或部分向上伸出。這時(shí)弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按下列公式驗(yàn)算：屋架上弦節(jié)點(diǎn)屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)肢背焊縫：肢尖焊縫：式中：hf1、lw1

——肢背焊縫的焊腳尺寸和計(jì)算長度；

hf2、lw2

——肢尖焊縫的焊腳尺寸和計(jì)算長度。對(duì)于下弦節(jié)點(diǎn)，若作用有集中荷載，下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫可按上式計(jì)算。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)3、弦桿拼接節(jié)點(diǎn)弦桿拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種。工廠拼接是因角鋼長度不足，在工廠制造的接頭，常設(shè)在桿力較小的節(jié)間；工地拼接是為屋架分段運(yùn)輸，在工地進(jìn)行的安裝接頭，常設(shè)在屋背節(jié)點(diǎn)和下弦中央節(jié)點(diǎn)。在工地拼接時(shí)，屋架的中央節(jié)點(diǎn)板和豎桿均在工廠焊于左半跨，右半跨桿件與中央節(jié)點(diǎn)板的拼接角鋼與弦桿的連接為工地焊接。拼接角鋼與弦桿連接的相應(yīng)位置均需設(shè)置臨時(shí)性的安裝螺栓，以便于工地焊接。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)弦桿拼接節(jié)點(diǎn)屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）上弦拼接節(jié)點(diǎn)屋架上弦一般都在屋脊節(jié)點(diǎn)處用兩根與上弦相等截面的角鋼拼接。角鋼一般采用熱彎成形。當(dāng)屋面坡度較大且拼接角鋼肢較寬時(shí)，可將拼接角鋼豎向肢切斜口彎曲后焊接。為了使拼接角鋼與弦桿緊密相貼，需將拼接角鋼的棱角鏟去，為便于施焊，將拼接角鋼豎肢切去，t是角鋼厚度。當(dāng)角鋼肢寬≥130mm時(shí)，最好切成四個(gè)斜邊以便傳力平順。拼接角鋼的這些削弱可以由節(jié)點(diǎn)板或填板來補(bǔ)償。拼接角鋼的長度根據(jù)焊縫長度計(jì)算確定。在雙角鋼拼接中，連接一側(cè)桿件所受軸心力N由四條焊縫平均分配。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)則連接一側(cè)每條焊縫的計(jì)算長度：式中N為節(jié)點(diǎn)兩側(cè)弦桿內(nèi)力的較大值。焊縫的實(shí)際長度拼接角鋼的長度等于焊縫實(shí)際長度加上弦桿桿端空隙（一般為30～50mm）。為了保證拼接節(jié)點(diǎn)的剛度，拼接角鋼的長度不宜小于400～600mm?？缍却蟮奈菁苋≥^大值。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫假定集中荷載Q由上弦角鋼肢背處的槽焊縫承受，這樣就可按作用有集中荷載的節(jié)點(diǎn)計(jì)算焊縫。當(dāng)坡度較小時(shí)，△N按上弦較大內(nèi)力的15%計(jì)算，當(dāng)坡度較大時(shí)，△N取上弦內(nèi)力的豎向分力與節(jié)點(diǎn)荷載的合力和上弦較大內(nèi)力的15%兩者中較大值計(jì)算。（2）下弦拼接節(jié)點(diǎn)下弦中央拼接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造與屋脊節(jié)點(diǎn)相近，采用與下弦截面相同的拼接角鋼，并將角鋼棱角鏟去，切去。當(dāng)角鋼肢寬≥130mm時(shí)也要切斜邊以便內(nèi)力傳遞均勻。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)下弦拼接角鋼的長度等于連接一側(cè)每條側(cè)焊縫實(shí)際長度的兩倍加上10～20mm。下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按一般節(jié)點(diǎn)計(jì)算，公式中△N的為兩側(cè)下弦內(nèi)力差和下弦較大內(nèi)力的15%中較大值。當(dāng)節(jié)點(diǎn)作用有集中荷載時(shí)，則應(yīng)按上述△N值和集中荷載Q值按作用有集中荷載的節(jié)點(diǎn)計(jì)算。四、支座節(jié)點(diǎn)屋架與柱的連接可以剛接也可以鉸接。支承于鋼筋混凝土柱或磚柱上的屋架一般按鉸接考慮，而支承于鋼柱上的屋架通常按剛接考慮。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)屋架與柱的剛接構(gòu)造鉸接支座節(jié)點(diǎn)大多采用平板式支座，由節(jié)點(diǎn)板、底板、加勁肋和錨栓組成。加勁肋設(shè)于支座節(jié)點(diǎn)中心處，高度和厚度均與節(jié)點(diǎn)板相同。但在三角形屋架中，加勁肋頂部應(yīng)緊靠上弦桿水平肢并與之焊接。加勁肋的作用是提高底板的豎向剛度，使底板受力均勻，減少底板彎矩，同時(shí)增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)板側(cè)向剛度。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)梯形屋架支座節(jié)點(diǎn)三角形屋架支座節(jié)點(diǎn)屋架與柱的鉸接構(gòu)造屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為了便于施焊，下弦角鋼肢背與支座底板的距離不宜小于下弦角鋼水平肢的寬度，也不小于130mm。支座底板與栓頂有錨栓連接，錨栓預(yù)埋于柱頂，直徑一般取20～25mm。為便于安裝時(shí)調(diào)整位置，底板上的錨栓孔徑宜為錨栓直徑的2～2.5倍且在外側(cè)開口。當(dāng)屋架安裝完畢后再加小墊板套住錨栓并與底板焊牢。小墊板上孔徑比錨栓直徑大1～2mm。錨栓孔可設(shè)在底板的兩個(gè)外側(cè)區(qū)格，也可設(shè)在底板中線兩側(cè)加勁肋端部。屋架的桿件設(shè)計(jì)支座節(jié)點(diǎn)的傳力路線是：屋架匯交于此節(jié)點(diǎn)的各桿內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點(diǎn)板，再經(jīng)節(jié)點(diǎn)板和加勁肋間的豎直焊縫將內(nèi)力的垂直分量傳給底板，再傳到柱。內(nèi)力的水平分量在節(jié)點(diǎn)板上相互平衡。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法如下：1、底板計(jì)算支座底板的面積按下式計(jì)算：屋架的桿件設(shè)計(jì)式中：R——屋架的支座反力；

fc——鋼筋混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A0——底板上錨栓孔的面積。方形支座底板的邊長為，矩形底板可先假定一邊長度，即可求另一邊長度?？紤]到構(gòu)造要求，底邊的短邊尺寸一般不小于200mm。底板厚度t按下式計(jì)算：屋架的桿件設(shè)計(jì)式中：M——兩相鄰邊支承板單位寬度的最大彎矩，按三邊支承板計(jì)算，；

——系數(shù)；

q

——底板下壓力平均值，q=R/A。為使底板下壓力分布均勻，底板厚度不宜過小，普通鋼屋架不小于14mm，輕鋼屋架不小于12mm。屋架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)2、加勁肋與支座節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫每塊加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的焊縫近似按承受屋架支座反力R的四分之一計(jì)算。并考慮偏心彎矩作用。因此焊縫承受剪力V=R/4和彎矩M=Re/4。焊縫的長度就是加勁肋的高度，假定hf后按下式驗(yàn)算強(qiáng)度：式中：，；

lw

——加勁