1、7-7桁架的節(jié)點設(shè)計桁架的節(jié)點設(shè)計7.7.1 節(jié)點設(shè)計步驟和一般設(shè)計原則節(jié)點設(shè)計步驟和一般設(shè)計原則節(jié)點設(shè)計時應(yīng)按如下原則和步驟進行：(1)、布置桁架桿件時，原則上應(yīng)使桿件形心線與桁架幾何軸線重合，以免桿件偏心受力。 為便于制造，通常取角鋼肢背至形心距離為5mm的整倍數(shù)。 節(jié)點處各桿件的軸線如圖9.7.1所示，圖中e0按e1和e2 的平均數(shù)取5mm的倍數(shù)值，e3、e4則按角鋼形心距取5mm倍數(shù)值。 (2).當(dāng)弦桿截面沿長度有改變時，為便于拼接和放置屋面構(gòu)件，一般應(yīng)使拼接處兩側(cè)弦桿角鋼肢背齊平，這時形心線必然錯開，此時宜采用受力較大的桿件形心線為軸線。 當(dāng)兩側(cè)形心線偏移的距離e不超過較大弦桿截面高

2、度的5%時可不考慮此偏心影響。 當(dāng)偏心距離e超過上述值，或由于其他原因使節(jié)點處有較大偏心彎矩時應(yīng)根據(jù)交匯處各桿的線剛度；將此彎矩分配于各桿。所計算桿件承擔(dān)的彎矩為:式中M 節(jié)點偏心彎矩，對圖730，MN1e； Ki所計算桿件線剛度； Ki匯交于節(jié)點的各桿件線剛度之和。 (3).腹桿與弦桿、腹桿與腹桿輪廓線間應(yīng)保持最小間距c(圖9.7.1)。 在直接承受動力荷載的焊接桁架中，取c=50mm； 在不直接承受動力荷載的焊接桁架中，c不應(yīng)小于20mm，以避免因焊縫過分密集而使該處節(jié)點板過熱而變脆。 (4)桿端的切割面一般宜與桿件軸線垂直（圖9.7.2,a），也允許將角鋼的一邊切去一角（圖9.7.2,b

3、），但不允許作如圖9.7.2(c)的端部切割方式。 在非焊接屋架中，c 應(yīng)不小于510mm，以便于安裝。 按此要求可定出各桿件的端部位置。 (5)、根據(jù)事先計算好的各腹桿與節(jié)點的連接焊縫（包括角鋼肢背和肢尖兩者）尺寸，進行焊縫布置并繪于圖上，而后定出節(jié)點板的外形（當(dāng)為非焊接節(jié)點時，同樣，根據(jù)已計算出的各腹桿與節(jié)點板的連接螺栓數(shù)目，進行螺栓排列后定出節(jié)點板外形）。 在確定節(jié)點板外形時，要注意沿焊縫長度方向應(yīng)多留約 的長度以考慮施焊時的焊口，垂直于焊縫長度方向應(yīng)留出510mm的焊縫位置，如圖9.7.3所示。 節(jié)點板的外形應(yīng)力求簡單，宜優(yōu)先采用矩形、梯形、平行四邊形或至少有一直角的四邊形，如圖9.7

4、.4所示，以減少加工時的鋼材損耗和便于切割。節(jié)點板的長和寬宜取為10mm的倍數(shù)。當(dāng)節(jié)點處只有一根斜桿與弦桿相交時，節(jié)點形式示于圖9.7.3。需注意節(jié)點板的外邊緣與斜桿軸線應(yīng)保持不小于1:3的坡度，使桿中內(nèi)力在節(jié)點板中有良好的擴散，以改善節(jié)點板的受力情況。(6)、根據(jù)已有節(jié)點板的尺寸，布置弦桿與節(jié)點板間的連接焊縫。當(dāng)弦桿在節(jié)點處改變截面，則還應(yīng)在節(jié)點處設(shè)計弦桿拼接。 (7)、繪制節(jié)點大樣（比例尺為1/101/5），確定每一節(jié)點上都需標(biāo)明的尺寸，為今后繪制施工詳圖時提供必要的數(shù)據(jù)（對簡單的節(jié)點，可不繪大樣，而由計算得到所需尺寸）。節(jié)點上需標(biāo)注的尺寸如下（圖9.7.5）： 7.7.2 節(jié)點計算和構(gòu)造

5、節(jié)點計算和構(gòu)造 先根據(jù)腹桿內(nèi)力,計算腹桿與節(jié)點板連接焊縫的長度和焊腳尺寸。焊腳尺寸一般取等于或小于角鋼肢厚。 根據(jù)節(jié)點上各桿件的焊縫長度,并考慮桿件之間應(yīng)留的間隙以及適當(dāng)考慮制作和裝配的誤差確定節(jié)點板的形狀和平面尺寸。然后驗算弦桿與節(jié)點板的焊縫。 對于單角鋼桿件的單面連接,由于角鋼受力偏心,計算焊縫時,應(yīng)將焊縫強度設(shè)計值乘以0.85的折減系數(shù),焊縫的尺寸尚應(yīng)滿足構(gòu)造要求. 以下具體說明各節(jié)點的計算。一、一般節(jié)點一、一般節(jié)點 一般節(jié)點是指無集中荷載和無弦稈拼接的節(jié)點，例如無懸吊荷載的屋架下弦的中間節(jié)點（圖 8 34） 節(jié)點板應(yīng)伸出弦桿1015mm以便焊接 腹桿與節(jié)點板的連接焊經(jīng)按第3章角鋼角焊縫

6、承受軸心力方法計算。 弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)考慮承受弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力之差N =N1N2.按下列公式計算其焊腳尺寸:式中: 1,2 內(nèi)力分配系數(shù); ffw角焊縫強度設(shè)什值通常因N一般都較小, 實際所需的焊腳尺寸可由構(gòu)造要求確定，并沿節(jié)點板全長滿焊。肢背焊縫肢尖焊縫二、角鋼桁架有集中荷載的節(jié)點二、角鋼桁架有集中荷載的節(jié)點1. 圖9.7.6(a)所示為有檁屋蓋中的桁架上弦節(jié)點。 其主要特點是上弦桿與節(jié)點板間的焊縫除承受弦桿節(jié)點相鄰節(jié)間的內(nèi)力差N=N1N2外，還需承受由檁條傳給上弦桿的豎向節(jié)點荷載P。 構(gòu)造上需注意的是由于檁托的存在，節(jié)點板無法伸出角鋼背面，圖9.7.6 (a)中將節(jié)點板縮進(0.

7、61.0)t（t為節(jié)點板厚度），并在此進行槽焊。 在計算上弦與節(jié)點板的連接焊縫時，應(yīng)考慮上弦桿內(nèi)力差與集中荷載的共同作用。 當(dāng)采用圖9.7.6 (a)所示構(gòu)造時，對焊縫的計算常作下列近似假設(shè)：(1) 肢背的槽焊縫承受節(jié)點荷載P。 槽焊縫按兩條hf0.5t（t為節(jié)點板厚度）的角焊縫計算，如圖9.7.6 (a)中的局部放大圖所示。設(shè)屋面傾角為，槽焊縫的受力可利用角焊縫的下列計算公式得出： 圖9.7.6 (b)為有檁屋蓋中上弦節(jié)點的另一形式，在節(jié)點板上邊緣處開一凹口以容納檁托和槽鋼檁條，凹口處節(jié)點板縮進角鋼背面，凹口以外仍伸出角鋼背面1015mm，在該處可設(shè)角焊縫。 當(dāng)為圖9.7.6 (b)所示構(gòu)造

8、時，通常可先求出需由弦桿角鋼肢背和肢尖與節(jié)點板的角焊縫所承擔(dān)的合力R，如圖9.7.6 (b)中所示，然后近似地按所給分配系數(shù)得出肢背焊縫和肢尖焊縫所應(yīng)承擔(dān)的力K1R和K2R ，分別進行計算。肢背焊縫肢尖焊縫 圖9.7.6 (c)所示為無檁屋蓋中上弦桿在節(jié)點處的截面，由于鋼筋混凝土大型屋面板的縱肋直接支承在節(jié)點處弦桿角鋼外伸邊上，為避免角鋼外伸邊受彎曲而變形過大，通常在角鋼背面加焊一墊板（厚1012mm），以局部加強上弦桿角鋼的外伸邊。因而節(jié)點板也需如圖9.7.6 (a)那樣縮進、并于縮進處施以槽焊。焊縫計算方法同上。式中 : hf1 、lw1伸出肢背的焊縫焊腳尺寸和計算長度， hf2、lw2膠

9、尖焊縫的焊腳尺寸和計算長度。2.集中荷載作用的下弦節(jié)點 當(dāng)節(jié)點上有集中荷載作用時,下弦肢背與節(jié)點板的連接焊縫按下式計算:下弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫按下式計算:三、角鋼弦桿的拼接及拼接節(jié)點（圖9.7.8）弦桿一般采用與弦桿尺寸相同的角鋼來拼接，并保持拼接處原有弦桿的剛度和強度,見圖9.7.8 (a)。在弦桿的拼接中，為了使拼接角鋼與原來的角鋼相緊貼，對拼接角鋼頂部要截去棱角，寬度為r(r為角鋼內(nèi)圓弧半徑)；對其豎向肢應(yīng)割去t+hf+5 mm(t為角鋼厚度)，見圖9.7.8 (c),以便施焊。 因切割而對拼接角鋼截面的削弱則考慮由節(jié)點板補償。當(dāng)節(jié)點兩側(cè)弦桿的角鋼截面不相同時，拼接角鋼的截面可采用與

10、較小截面的相同。1弦桿拼接角鋼與弦桿的連接計算及拼接角鋼總長度的確定 拼接角鋼與弦桿角鋼間共有4條角焊縫，承擔(dān)節(jié)點兩側(cè)較小截面中的內(nèi)力設(shè)計值N2（當(dāng)節(jié)點兩側(cè)弦桿截面不相同時），對軸心拉桿的拼接，常偏安全地取N2A2f，即按截面的抗拉強度承載力進行連接計算。 4條角焊縫都位于角鋼的肢尖，其與角鋼截面形心距離大致相同，因而可認為平均受力。由連接焊縫的需要可求出接頭一側(cè)的連接焊縫總長度應(yīng)為:弦桿與節(jié)點板的連接角焊縫弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，按兩側(cè)弦桿較大內(nèi)力的15%，和兩側(cè)弦桿的內(nèi)力差兩者中的較大值來計算，但當(dāng)拼接節(jié)點處有外荷載作用時，則應(yīng)按此較大值與外荷載的合力進行計算。 雙角鋼的拼接中，上式得出的

11、焊縫汁算長度按四條焊縫平均分配。 式中N桿件的軸心力，取節(jié)點兩側(cè)弦桿內(nèi)力的較大值。四、支座節(jié)點（圖8.4.1）桁架與柱的連接有鉸接和剛接兩種形式。支承于鋼筋混凝土柱或磚柱上的桁架一般為鉸接，而支承于鋼柱上的桁架通常為剛接。圖8.4.1為梯形桁架和三角形桁架在鋼筋混凝土柱頂或砌體上的支座節(jié)點示例。這種支座只傳遞桁架的豎向反力R，看作為鉸接。這種鉸接支座節(jié)點，由節(jié)點板、底板、加勁肋和錨栓等組成。 其計算方法如下： 支座節(jié)點的傳力路線是: 桁架各桿件的內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點板，然后經(jīng)節(jié)點板與加勁肋之間的垂直焊縫把一部分力傳給加勁肋。再通過節(jié)點板、加勁肋與底板的水平焊縫把全部支座壓力傳給底板，最后傳

12、給支座。 支座底板的毛面積應(yīng)為：式中 R支座反力;fc支座混凝土局都承壓強度設(shè)計值；A0錨栓孔的面積。 底板的厚度應(yīng)按底板下柱頂反力（假定為均勻分布)作用產(chǎn)生的彎矩決定例如，圖 8 37的底板經(jīng)節(jié)點板及加勁肋分隔后成為兩相鄰邊支承的四塊板，其單位寬度的彎矩按下式計算:底板的厚度應(yīng)為：式中 q底板下反力的平均值，q R（A一A0）; 系數(shù)，按表58查得； 加勁肋的高度由節(jié)點板的尺寸決定，其厚度取等于或略小于節(jié)點板的厚度 加勁肋可視為支承于節(jié)點板上的懸臂梁，一個加勁肋通常假定傳遞支座反力的14，它與節(jié)點板的連接焊縫承受剪力V=R4和彎矩M=Vb/4，并應(yīng)按下式驗算： 底板與節(jié)點板、加勁肋的連接焊縫

13、按示受全部支座反力R計算。驗算式為：736 連接節(jié)點處板件的計算 （1）連接節(jié)點處的板件在拉、剪作用下的強度，必要時（例如節(jié)點板厚度不滿足表7.4的要求時）應(yīng)按下列公式計算（圖 7. 40）：式中N作用于板件的拉力; A=tli第i段破壞面的截面積，當(dāng)為螺栓（或鉚釘）連接時取凈截面面積; t板件的厚度； li第i破壞段的長度應(yīng)取板件中最危險的破壞線的長度（圖740); i第i段的拉剪折算系數(shù)； i第i段破壞線與拉力軸線的夾角 （2）角鋼桁架節(jié)點板的強度除按式（724）驗算外也可用有效寬度法按下式計算：式中 be板件的有效寬度（圖741），當(dāng)用螺栓（或鉚釘）連接時，應(yīng)取凈寬度(圖7.41（b）)

14、。圖中為應(yīng)力擴散角可取為30。板件的有效寬度五、屋脊節(jié)點（圖9.7.7）圖9.7.7為梯形桁架或三角形桁架的屋脊節(jié)點示例。在此節(jié)點上，左右兩弦桿必然斷開因而需用拼接件拼接。 拼接件通常采用與弦桿相同的角鋼截面，同時需將拼接角鋼的棱角截去并把豎向肢t+hf+5 mm的一部分切除。 對屋面坡度較小的梯形桁架，拼接角鋼可熱彎成形；對屋面坡度較大的三角形桁架，則常需將拼接角鋼的豎直邊割一口子，如圖9.7.7 (b)所示，而后冷彎成形并對焊連接。由此可得拼接角鋼總長度為 1.脊拼接角鋼與弦桿的連接計算及拼接角鋼總長度的確定拼接角鋼與受壓弦桿的連接可按弦桿最大內(nèi)力進行計算，每邊共有4條焊縫平均承受此力，因而焊縫長度為當(dāng)為開口后彎折的角鋼，還需計入開口的寬度。2.弦桿與節(jié)點板的連接焊縫 計算上弦與節(jié)點板的連接焊縫時,假定節(jié)點荷載P由上弦角鋼肢背處的槽焊縫承受,按公式(9.7.4)計算。 上弦角鋼肢尖與節(jié)點板的連接焊縫按上弦內(nèi)力的15%計算,并考慮此力產(chǎn)生的彎矩M=0.15Ne。 當(dāng)桁架上弦的坡度較大時,拼接角鋼與上弦桿之間的連接焊縫按上弦內(nèi)力的水平分力計算