鋼結(jié)構(gòu)課件第三章6

1、網(wǎng)架節(jié)點數(shù)量多，節(jié)點用鋼量約占整個網(wǎng)架用網(wǎng)架節(jié)點數(shù)量多，節(jié)點用鋼量約占整個網(wǎng)架用鋼量的鋼量的20202525，節(jié)點構(gòu)造的好壞，對結(jié)構(gòu)性，節(jié)點構(gòu)造的好壞，對結(jié)構(gòu)性能、制造安裝、耗鋼量和工程造價都有相當(dāng)大能、制造安裝、耗鋼量和工程造價都有相當(dāng)大的影響。網(wǎng)架的節(jié)點形式很多，目前國內(nèi)常用的影響。網(wǎng)架的節(jié)點形式很多，目前國內(nèi)常用的節(jié)點形式主要有：的節(jié)點形式主要有： (1)(1)焊接空心球節(jié)點；焊接空心球節(jié)點； (2)(2)螺栓球節(jié)點；螺栓球節(jié)點； (3)(3)焊接鋼板節(jié)點；焊接鋼板節(jié)點； (4)(4)焊接鋼管節(jié)點焊接鋼管節(jié)點 (5)(5)桿件直接匯交節(jié)點桿件直接匯交節(jié)點3.63.6節(jié)點球設(shè)計節(jié)點球設(shè)計圖

2、圖3.28 3.28 焊接鋼管節(jié)點焊接鋼管節(jié)點圖圖3.29 3.29 管件直接匯交節(jié)點管件直接匯交節(jié)點u網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求(1)(1)受力合理，傳力明確；受力合理，傳力明確；(2)(2)保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；(3)(3)構(gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量??；構(gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量??；(4)(4)避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端封閉?；蚧覊m的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端封閉。3.6.13.6.1焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點 焊

3、接空心球節(jié)點構(gòu)造焊接空心球節(jié)點構(gòu)造簡單，適用于連接鋼簡單，適用于連接鋼管桿件（圖管桿件（圖3.303.30）球）球面與管件接時，只需面與管件接時，只需將鋼管沿正截切斷，將鋼管沿正截切斷，施工方便。施工方便。 圖圖3.30 3.30 焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個半球，焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個半球，然后相焊而成。分加肋然后相焊而成。分加肋、不加肋（不加肋（圖圖3.313.31）。圖圖3.31 3.31 焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點a 無肋b 有肋 空心球外徑空心球外徑D D a a 球面上連接桿件之間的縫隙不宜小于球面上連接桿件之間的縫隙不宜小于10

4、10（圖（圖3.323.32）匯交于球節(jié)點任意兩鋼管桿件間的夾匯交于球節(jié)點任意兩鋼管桿件間的夾d d1 1，d d 2 2 組成組成角的鋼管外徑角的鋼管外徑圖圖3.32 3.32 空心球節(jié)點空隙空心球節(jié)點空隙空心球徑等于或大于空心球徑等于或大于300300，且桿件內(nèi)力較大，需，且桿件內(nèi)力較大，需要提高承載力時，球內(nèi)可加環(huán)肋要提高承載力時，球內(nèi)可加環(huán)肋當(dāng)空心球直徑為當(dāng)空心球直徑為120500120500時，其受壓、受拉承載時，其受壓、受拉承載力設(shè)計值可分別按下列公式計算力設(shè)計值可分別按下列公式計算 （a a）受壓空心球）受壓空心球 （b b）受拉空心球）受拉空心球 空心球的壁厚應(yīng)根據(jù)桿件內(nèi)空心球

5、的壁厚應(yīng)根據(jù)桿件內(nèi)力由力由公式公式計算確定?？招那蛴嬎愦_定?？招那蛲鈴脚c壁厚的比值可在外徑與壁厚的比值可在 D Dt=2425 t=2425 范圍內(nèi)選用范圍內(nèi)選用空心球壁厚與鋼管最大壁厚空心球壁厚與鋼管最大壁厚的比值宜在的比值宜在1.22.01.22.0之間。之間。鋼管桿件與空心球連接處，鋼管桿件與空心球連接處，管端應(yīng)開坡口，并在鋼管內(nèi)管端應(yīng)開坡口，并在鋼管內(nèi)加襯管加襯管（圖（圖3.333.33），），在管端在管端與與 空心球之間焊縫可按對空心球之間焊縫可按對接焊縫計算，否則只能按斜接焊縫計算，否則只能按斜角角焊縫計算角角焊縫計算 圖圖3.33 3.33 加襯管連接加襯管連接 3.6.23.6

6、.2螺栓球結(jié)點螺栓球結(jié)點 螺栓球結(jié)點的構(gòu)造螺栓球結(jié)點的構(gòu)造螺栓球結(jié)點由鋼球、螺栓、套筒、銷釘（或螺釘）螺栓球結(jié)點由鋼球、螺栓、套筒、銷釘（或螺釘）和錐頭（或封板）等零件組成（圖和錐頭（或封板）等零件組成（圖3.343.34），適用），適用于連接鋼管桿件。于連接鋼管桿件。圖圖3.34 3.34 螺栓球連接節(jié)點示意圖螺栓球連接節(jié)點示意圖螺栓球節(jié)點及馬道螺栓球節(jié)點及馬道焊接球節(jié)點焊接球節(jié)點 鋼球尺寸鋼球尺寸l鋼球大小取決于鋼球大小取決于相鄰桿件的夾角、相鄰桿件的夾角、螺栓的直徑螺栓的直徑和和螺螺栓伸入球體的長度栓伸入球體的長度等因素。等因素。l由圖由圖3535，導(dǎo)出球體內(nèi)螺栓不相碰的最小鋼球直徑，導(dǎo)

7、出球體內(nèi)螺栓不相碰的最小鋼球直徑D D為為 l由圖由圖36 36 ，導(dǎo)出滿足套筒接觸面要求的鋼球直徑，導(dǎo)出滿足套筒接觸面要求的鋼球直徑D D為為 D D-鋼球直徑鋼球直徑 （ ）-兩個螺栓之間的最小夾角兩個螺栓之間的最小夾角 （ ）d d1 1，d d 2 2-螺栓直徑（螺栓直徑（ ），）， d d1 1d d 2 2-螺栓伸入鋼球長度與螺栓直徑的比例螺栓伸入鋼球長度與螺栓直徑的比例-套筒外接圓直徑與螺栓直徑的比例套筒外接圓直徑與螺栓直徑的比例當(dāng)相鄰兩桿夾角當(dāng)相鄰兩桿夾角3030，還要保證相鄰兩根桿件，還要保證相鄰兩根桿件（管端為封板）不相碰，由圖（管端為封板）不相碰，由圖3.373.37，導(dǎo)

8、出鋼球直，導(dǎo)出鋼球直徑徑D D還須滿足下式要求還須滿足下式要求D D1 1，D D2 2- - -相鄰兩根桿件的外徑相鄰兩根桿件的外徑-相鄰兩根桿件的夾角相鄰兩根桿件的夾角d d1 1-相應(yīng)于相應(yīng)于D1D1桿件桿件 所配螺栓直徑所配螺栓直徑-套筒外接圓直徑套筒外接圓直徑 與螺栓直徑之比與螺栓直徑之比 S-S- -套筒長度套筒長度圖3.37 帶封板管件的幾何關(guān)系螺栓，套筒螺栓，套筒 高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合8.88.8或或10.910.9級的要求，每個高級的要求，每個高強(qiáng)度螺栓受拉承載力設(shè)計值按下式計算：強(qiáng)度螺栓受拉承載力設(shè)計值按下式計算：螺栓桿長度螺栓桿長度L Lb b由構(gòu)造確定由構(gòu)造

9、確定( (圖圖3.38)3.38)，其值為：，其值為： 圖圖3.38 3.38 高強(qiáng)螺栓幾何尺寸高強(qiáng)螺栓幾何尺寸套筒通常開有縱向滑槽套筒通常開有縱向滑槽( (圖圖3.39a)3.39a)，滑槽寬度一，滑槽寬度一般比銷釘直徑大般比銷釘直徑大1.5-2mm1.5-2mm。套筒端部到開槽端部套筒端部到開槽端部( (或釘孔端或釘孔端) )距離應(yīng)使該處有距離應(yīng)使該處有效截面抗剪力不低于銷釘效截面抗剪力不低于銷釘( (或螺釘或螺釘) )抗剪力，且不抗剪力，且不小于小于1.51.5倍開槽的寬度或倍開槽的寬度或6mm6mm。套筒端部要保持平。套筒端部要保持平整，內(nèi)孔整，內(nèi)孔L L徑可比螺栓直徑大徑可比螺栓直徑

10、大1mm1mm。 圖圖3.393.39套筒幾何尺寸套筒幾何尺寸套筒長度可按下式計算套筒長度可按下式計算采用滑槽時采用滑槽時采用螺釘時采用螺釘時套筒應(yīng)進(jìn)行承壓驗算，公式為套筒應(yīng)進(jìn)行承壓驗算，公式為當(dāng)桿件管徑較大時采用錐頭連接。管徑較小時采當(dāng)桿件管徑較大時采用錐頭連接。管徑較小時采用封板連接。連接焊縫以及錐頭的任何截面應(yīng)與用封板連接。連接焊縫以及錐頭的任何截面應(yīng)與連接鋼管等強(qiáng)。連接鋼管等強(qiáng)。圖3.40 桿件端部連接焊縫錐頭和封板錐頭和封板封板厚度應(yīng)按實際受力大小計算封板厚度應(yīng)按實際受力大小計算封板厚度可按近似方法計算，封板厚度可按近似方法計算，如圖如圖3.413.41 沿環(huán)向單位寬度上板承受的力為

11、沿環(huán)向單位寬度上板承受的力為 圖圖3.41 3.41 封板封板封板周邊單位寬度徑向彎距近似為封板周邊單位寬度徑向彎距近似為 當(dāng)當(dāng) 達(dá)到塑性鉸彎距達(dá)到塑性鉸彎距 ，封板達(dá)到，封板達(dá)到極限承載力，由極限承載力，由 可導(dǎo)出可導(dǎo)出 N-N-鋼管桿件設(shè)計拉力鋼管桿件設(shè)計拉力 R R-鋼管的內(nèi)半徑鋼管的內(nèi)半徑 S-S-螺帽和封板接觸的圓環(huán)面的平均半徑螺帽和封板接觸的圓環(huán)面的平均半徑 f f-鋼材強(qiáng)度設(shè)計值鋼材強(qiáng)度設(shè)計值 -封板厚度封板厚度錐頭是一個軸對稱旋轉(zhuǎn)厚殼體錐頭是一個軸對稱旋轉(zhuǎn)厚殼體（圖（圖3.423.42）錐頭承載力主要與錐頂板厚度、錐頭斜率、連錐頭承載力主要與錐頂板厚度、錐頭斜率、連接管桿直徑、

12、錐頭構(gòu)造的應(yīng)力集中等因素有關(guān)接管桿直徑、錐頭構(gòu)造的應(yīng)力集中等因素有關(guān)圖圖3.42 3.42 錐頭構(gòu)造錐頭構(gòu)造 3.6.3 3.6.3 焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點可由十字節(jié)點板盒蓋板組成十字節(jié)焊接鋼板節(jié)點可由十字節(jié)點板盒蓋板組成十字節(jié)點板宜由兩塊帶企口的鋼板對插而成（圖點板宜由兩塊帶企口的鋼板對插而成（圖3.43a3.43a）, ,也可由三塊板正交焊成（圖也可由三塊板正交焊成（圖3.43b3.43b）圖圖3.43 3.43 焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點可用焊接鋼板節(jié)點可用于兩向網(wǎng)架和由四于兩向網(wǎng)架和由四角錐體組成的網(wǎng)架。角錐體組成的網(wǎng)架。常用焊接形式如常用焊接形式如圖圖3.44

13、3.44、圖圖3.453.45所示。所示。網(wǎng)架弦桿應(yīng)同時與網(wǎng)架弦桿應(yīng)同時與蓋板和十字節(jié)點板蓋板和十字節(jié)點板連接，使角鋼兩肢連接，使角鋼兩肢都能直接傳力。都能直接傳力。圖圖3.44 3.44 兩向網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造兩向網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造圖圖3.45 3.45 四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造焊接鋼板節(jié)點各桿件形心線在節(jié)點板處宜交于一焊接鋼板節(jié)點各桿件形心線在節(jié)點板處宜交于一點，桿件與節(jié)點連接焊縫的分布應(yīng)使焊縫截面的點，桿件與節(jié)點連接焊縫的分布應(yīng)使焊縫截面的形心與桿件形心相重合。形心與桿件形心相重合。節(jié)點板厚度可根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力由節(jié)點板厚度可根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力由表表3-53-5確確定

14、定 節(jié)點板厚度選用表節(jié)點板厚度選用表 表表3-53-5桿件內(nèi)力桿件內(nèi)力（kNkN） 1501602502603904005906008808901275節(jié)點板厚節(jié)點板厚度（）度（）881010121214141616183.6.43.6.4支座節(jié)點支座節(jié)點支座節(jié)點的構(gòu)造形支座節(jié)點的構(gòu)造形式應(yīng)受力明確、傳式應(yīng)受力明確、傳力簡捷、安全可靠，力簡捷、安全可靠，并應(yīng)符合計算假定。并應(yīng)符合計算假定。 常用支座節(jié)點有以常用支座節(jié)點有以下幾種構(gòu)造形式：下幾種構(gòu)造形式： 平板壓力或拉力支平板壓力或拉力支座，只適用于較小座，只適用于較小跨度網(wǎng)架跨度網(wǎng)架, ,如圖如圖3.463.46。圖圖3.46 3.46 平板

15、壓力或拉力支座平板壓力或拉力支座a a 角鋼桿件角鋼桿件b b 鋼管桿件鋼管桿件單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架如圖單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架如圖3.473.47圖圖3.47 3.47 單面弧形壓力支座單面弧形壓力支座a a 兩個螺栓連接兩個螺栓連接b b 四個螺栓連接四個螺栓連接單面弧形拉力支座單面弧形拉力支座( (圖圖3.48)3.48)適用于較適用于較大跨度網(wǎng)架。為更大跨度網(wǎng)架。為更好地將拉力傳遞到好地將拉力傳遞到支座上，在承受拉支座上，在承受拉力的錨栓附近應(yīng)設(shè)力的錨栓附近應(yīng)設(shè)加勁肋以增強(qiáng)節(jié)點加勁肋以增強(qiáng)節(jié)點剛度。剛度。圖圖3.48 3.48 單面弧形拉力支座單面弧形拉力支

16、座雙面弧形壓力支雙面弧形壓力支座座( (圖圖3.49)3.49)，在，在支座和底板間設(shè)支座和底板間設(shè)有弧形塊，上下有弧形塊，上下面都有是柱面，面都有是柱面，支座既可轉(zhuǎn)動又支座既可轉(zhuǎn)動又可平移。可平移。 圖圖3.49 3.49 雙面弧形壓力支座雙面弧形壓力支座球鉸壓力支座球鉸壓力支座( (圖圖3.50)3.50)只能轉(zhuǎn)只能轉(zhuǎn)動而不能平移，動而不能平移，適用于多支點支適用于多支點支承的大跨度網(wǎng)架。承的大跨度網(wǎng)架。 圖圖3.50 3.50 球鉸壓力支座球鉸壓力支座板式橡膠支座板式橡膠支座( (圖圖3.51)3.51)適用于大中適用于大中跨度網(wǎng)架。通過橡跨度網(wǎng)架。通過橡膠墊的壓縮和剪切膠墊的壓縮和剪切

17、變形，支座既可轉(zhuǎn)變形，支座既可轉(zhuǎn)動又可平移。如果動又可平移。如果在一個方向加限制，在一個方向加限制，支座為單向可側(cè)移支座為單向可側(cè)移式，否則為兩向可式，否則為兩向可側(cè)移式。側(cè)移式。圖圖3.51 3.51 板式橡膠支座板式橡膠支座平板支座節(jié)點設(shè)計平板支座節(jié)點設(shè)計平板支座的構(gòu)造和平面桁架的支座沒有多少差平板支座的構(gòu)造和平面桁架的支座沒有多少差別，支座板的平面尺寸、厚度，肋板的尺寸和別，支座板的平面尺寸、厚度，肋板的尺寸和焊縫都可參照桁架支座節(jié)點和柱腳的計算方法焊縫都可參照桁架支座節(jié)點和柱腳的計算方法確定。確定。網(wǎng)架平板支座不同于簡支平面桁架支座的惟一網(wǎng)架平板支座不同于簡支平面桁架支座的惟一特點是有

18、可能受拉，拉力支座的錨栓直徑需要特點是有可能受拉，拉力支座的錨栓直徑需要通過計算確定，一個拉力螺栓的有效截面面積通過計算確定，一個拉力螺栓的有效截面面積應(yīng)按下式計算。應(yīng)按下式計算。 單面弧形制作設(shè)計（圖單面弧形制作設(shè)計（圖3.523.52） 弧形支座置于底板之上弧形支座置于底板之上 其平面尺寸為其平面尺寸為 a1b1R/fa1b1R/f R R-支座反力支座反力 f-f-鋼材（或鑄鋼）抗壓強(qiáng)度鋼材（或鑄鋼）抗壓強(qiáng)度設(shè)計值設(shè)計值a a1 1，b b1 1-弧形支座寬度、長度弧形支座寬度、長度圖圖3.523.52弧形支座尺寸弧形支座尺寸弧形支座板厚度弧形支座板厚度 （圖（圖3.523.52）弧形板

19、受力類似一倒置的雙懸的挑板，上部支座弧形板受力類似一倒置的雙懸的挑板，上部支座在弧面頂點提供支承，荷載為底部支座反力在弧面頂點提供支承，荷載為底部支座反力R R(a(a1 1.b.b1 1) ) 弧形板中央截面最大彎距為弧形板中央截面最大彎距為 由強(qiáng)度條件得出由強(qiáng)度條件得出 f-f-鋼材（或鑄鋼）抗彎強(qiáng)度設(shè)計值鋼材（或鑄鋼）抗彎強(qiáng)度設(shè)計值 弧形板的半徑由下式確定弧形板的半徑由下式確定 r r-弧面半徑弧面半徑 f f-鋼材（或鑄鋼）抗壓設(shè)計強(qiáng)度鋼材（或鑄鋼）抗壓設(shè)計強(qiáng)度 E E-鋼材的彈性模量鋼材的彈性模量橡膠制作設(shè)計橡膠制作設(shè)計橡膠制作設(shè)計橡膠制作設(shè)計橡膠墊板由氯丁橡膠或天然橡膠制成，膠料橡

20、膠墊板由氯丁橡膠或天然橡膠制成，膠料和制成板的性能應(yīng)符合表和制成板的性能應(yīng)符合表3-63-6表表3-83-8的要求的要求 膠料膠料類型類型硬度硬度（邵氏）（邵氏）拉斷拉斷應(yīng)力應(yīng)力（MpaMpa）伸長率伸長率（）（）300300定定伸長度伸長度（MpaMpa）拉斷永拉斷永久變形久變形適用溫適用溫度不低度不低于于氯丁氯丁橡膠橡膠60605 58.6318.6314504507.847.842525-25-25天然天然橡膠橡膠60605 518.6318.635005008.828.822020-40-40膠料的物理機(jī)械性能膠料的物理機(jī)械性能 表表3-63-6 橡膠墊板的力學(xué)性能橡膠墊板的力學(xué)性能

21、表表3-73-7 E-E-關(guān)系關(guān)系 表表3-83-8 允許抗壓強(qiáng)允許抗壓強(qiáng)度度 (Mpa) (Mpa)極限破壞強(qiáng)極限破壞強(qiáng)度度 （MpaMpa）抗壓彈性?？箟簭椥阅Ａ苛縀 E（MpaMpa）抗剪彈性模抗剪彈性模量量G G（MpaMpa）摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 7.849.807.849.8058.8258.82由形狀系數(shù)由形狀系數(shù) 按表按表3-8 3-8 查得查得0.981.470.981.47與（鋼）與（鋼）0.20.2（與混凝土）（與混凝土）0.30.3456789101112 E（Mpa）1962653334124905796577458431314151617181920 E（Mpa）932

22、1040115712851422155917061863橡膠墊板的計算橡膠墊板的計算橡膠墊板的底面積橡膠墊板的底面積A A可根據(jù)承壓條件按下式計算可根據(jù)承壓條件按下式計算 ARARmaxmax/ / A-A-墊板承壓面積墊板承壓面積 a,b-a,b-分別為橡膠墊板短邊與長邊分別為橡膠墊板短邊與長邊 R Rmaxmax-荷載標(biāo)準(zhǔn)值在支座引起的反力荷載標(biāo)準(zhǔn)值在支座引起的反力 -橡膠墊板的允許抗壓強(qiáng)度橡膠墊板的允許抗壓強(qiáng)度 橡膠墊板厚度應(yīng)根據(jù)橡膠墊板厚度應(yīng)根據(jù) 橡膠厚度與中間各層橡膠厚度與中間各層鋼板厚度確定鋼板厚度確定（圖（圖3.533.53）。）。橡膠層厚度可由橡膠層厚度可由 上下表層及各鋼板間

23、的上下表層及各鋼板間的 橡膠片厚度之和確定。橡膠片厚度之和確定。 d0=2dt+ndi d0=2dt+ndi d0d0-橡膠層厚度橡膠層厚度dtdt，didi-分別為上下表層及中間各層橡膠片厚度分別為上下表層及中間各層橡膠片厚度 n-n-中間橡膠片的層數(shù)中間橡膠片的層數(shù)圖3.53 橡膠墊板構(gòu)造根據(jù)橡膠剪切變形條件中根據(jù)橡膠剪切變形條件中 d0tana u d0tana u 及構(gòu)造及構(gòu)造要求，并取要求，并取 tana=0.7tana=0.7，橡膠層厚度應(yīng)滿足下，橡膠層厚度應(yīng)滿足下式要求：式要求： 0.2ad01.430.2ad01.43 -由于溫度變化等原因在網(wǎng)架支座處引由于溫度變化等原因在網(wǎng)架支座處引起的水平位移起的水平位移 1.43-1.43-為為tanatana的倒數(shù)，的倒數(shù)，tanatana為橡膠層最為橡膠層最大容許剪切角的正切大容許剪切角的正切橡膠墊板的壓縮變形不能過大，為防止支座轉(zhuǎn)動橡膠墊板的壓縮變形不能過大，為防止支座轉(zhuǎn)動引起橡膠墊板與支座底板部分脫開而形成局部承引起橡膠墊板與支座底板部分脫開而形成局部承壓，也不能過小。壓，也不能過小。橡膠墊板的平均壓縮變形應(yīng)滿足下列條件橡膠墊板的平均壓縮變形應(yīng)滿足下列條件 0.05d0ma 0.05d0ma -結(jié)構(gòu)在支座處的最大轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)在支座處的最大轉(zhuǎn)角(rad)(rad) 平均壓縮變形平均壓