邢臺建工系王麗60課件講解

屋架的節(jié)點設(shè)計邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院建工系王麗屋架的節(jié)點設(shè)計屋架桿件一般采用節(jié)點板相互連接，各桿件內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點板，并匯交于節(jié)點中心以取得平衡。節(jié)點設(shè)計時應(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)點設(shè)計的基本要求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，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，可不考慮此偏心影響。屋架的節(jié)點設(shè)計弦桿截面改變時的軸線位置2、屋架各桿件在節(jié)點板上焊接時，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)點板材質(zhì)變脆。屋架的節(jié)點設(shè)計3、角鋼端部切割宜與軸線垂直，有時為減小節(jié)點板尺寸，也可將其一肢斜切，但不能采用將一個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)點設(shè)計4、節(jié)點板的形狀應(yīng)力求簡單規(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)點板焊縫位置（a）（b）屋架的節(jié)點設(shè)計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)計值大于表7-4的數(shù)值時，應(yīng)對水平肢予以加強(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)計值（KN）25405575100屋架的節(jié)點設(shè)計上弦角鋼加強(qiáng)示意圖二、節(jié)點的計算與構(gòu)造節(jié)點設(shè)計時，先根據(jù)腹桿內(nèi)力計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)點板的形狀和尺寸。弦桿與節(jié)點板的焊縫長度已由節(jié)點板的尺寸給定，最后計算弦桿與節(jié)點板的焊腳尺寸和設(shè)計弦桿的拼接等。屋架的節(jié)點設(shè)計1、一般節(jié)點一般節(jié)點是指無集中荷載和無弦桿拼接的節(jié)點，例如無懸掛吊車荷載的屋架下弦的中間節(jié)點。節(jié)點板應(yīng)伸出弦桿10～15mm以便布置焊縫。腹桿與節(jié)點板連接焊縫按第3章角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。無節(jié)點荷載的下弦點屋架的節(jié)點設(shè)計弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，承受節(jié)點相鄰節(jié)間弦桿內(nèi)力之差，按下式計算其焊腳尺寸：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)計值；、——肢背、肢尖焊縫的焊腳尺寸，設(shè)計中常取相同值，且等于或略小于角鋼肢厚。屋架的節(jié)點設(shè)計通常因很小，焊縫中應(yīng)力很低，可按構(gòu)造決定焊腳尺寸沿節(jié)點板滿焊。2、作用有集中荷載的節(jié)點由于上弦節(jié)點總有集中荷載作用，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)點板縮進(jìn)上弦角鋼背而采用槽焊連接?？s進(jìn)距離不宜小于（0.5t+2）mm，也不宜大于t，t為節(jié)點板厚度，槽焊縫按下式計算其強(qiáng)度：屋架的節(jié)點設(shè)計式中：Q

——節(jié)點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)。實際上因Q不大，可按構(gòu)造滿焊。屋架上弦節(jié)點屋架的節(jié)點設(shè)計上弦節(jié)點相鄰節(jié)間弦件內(nèi)力之差由角鋼肢尖與節(jié)點板的連接焊縫承受，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算：（hf2為肢尖焊縫的焊腳尺寸）對：對M

：驗算公式屋架的節(jié)點設(shè)計如果節(jié)點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，可將節(jié)點板全部或部分向上伸出。這時弦桿與節(jié)點板的連接焊縫按下列公式驗算：屋架上弦節(jié)點屋架的節(jié)點設(shè)計肢背焊縫：肢尖焊縫：式中：hf1、lw1

——肢背焊縫的焊腳尺寸和計算長度；

hf2、lw2

——肢尖焊縫的焊腳尺寸和計算長度。對于下弦節(jié)點，若作用有集中荷載，下弦桿與節(jié)點板的連接焊縫可按上式計算。屋架的節(jié)點設(shè)計3、弦桿拼接節(jié)點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)點和下弦中央節(jié)點。在工地拼接時，屋架的中央節(jié)點板和豎桿均在工廠焊于左半跨，右半跨桿件與中央節(jié)點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)置臨時性的安裝螺栓，以便于工地焊接。屋架的節(jié)點設(shè)計弦桿拼接節(jié)點屋架的節(jié)點設(shè)計（1）上弦拼接節(jié)點屋架上弦一般都在屋脊節(jié)點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，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，最好切成四個斜邊以便傳力平順。拼接角鋼的這些削弱可以由節(jié)點板或填板來補(bǔ)償。拼接角鋼的長度根據(jù)焊縫長度計算確定。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)點設(shè)計則連接一側(cè)每條焊縫的計算長度：式中N為節(jié)點兩側(cè)弦桿內(nèi)力的較大值。焊縫的實際長度拼接角鋼的長度等于焊縫實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)點設(shè)計上弦與節(jié)點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)點計算焊縫。當(dāng)坡度較小時，△N按上弦較大內(nèi)力的15%計算，當(dāng)坡度較大時，△N取上弦內(nèi)力的豎向分力與節(jié)點荷載的合力和上弦較大內(nèi)力的15%兩者中較大值計算。（2）下弦拼接節(jié)點下弦中央拼接節(jié)點構(gòu)造與屋脊節(jié)點相近，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時也要切斜邊以便內(nèi)力傳遞均勻。屋架的節(jié)點設(shè)計下弦拼接角鋼的長度等于連接一側(cè)每條側(cè)焊縫實際長度的兩倍加上10～20mm。下弦與節(jié)點板的連接焊縫按一般節(jié)點計算，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)點作用有集中荷載時，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)點計算。四、支座節(jié)點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)點設(shè)計屋架與柱的剛接構(gòu)造鉸接支座節(jié)點大多采用平板式支座，由節(jié)點板、底板、加勁肋和錨栓組成。加勁肋設(shè)于支座節(jié)點中心處，高度和厚度均與節(jié)點板相同。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，同時增強(qiáng)節(jié)點板側(cè)向剛度。屋架的節(jié)點設(shè)計梯形屋架支座節(jié)點三角形屋架支座節(jié)點屋架與柱的鉸接構(gòu)造屋架的節(jié)點設(shè)計為了便于施焊，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)計支座節(jié)點的傳力路線是：屋架匯交于此節(jié)點的各桿內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點板，再經(jīng)節(jié)點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)點板上相互平衡。節(jié)點設(shè)計方法如下：1、底板計算支座底板的面積按下式計算：屋架的桿件設(shè)計式中：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按下式計算：屋架的桿件設(shè)計式中：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)點設(shè)計2、加勁肋與支座節(jié)點板的連接焊縫每塊加勁肋與節(jié)點板的焊縫近似按承受屋架支座反力R的四分之一計算。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后按下式驗算強(qiáng)度：式中：，；

lw

——加勁