建筑钢结构设计二桁架节点设计课件

1、建筑钢结构设计(二)桁架节点设计任务：任务：确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计确定节点的构造，连接焊缝及节点承载力的计算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。算。节点的构造应传力路线明确、简捷、制作安装方便。注意：注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递传递弦杆内力，弦杆若在节点板处断开，应设置拼接角弦杆内力，弦杆若在节点板处断开，应设置拼接角钢在两弦杆间直接传力。钢在两弦杆间直接传力。 2.3.5 2.3.5 桁架节点设计桁架节点设计建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 1. 1.节点设计的一般原则节点设计的一般原则 双角钢截面杆

2、件在节点处以节点板相连，各杆双角钢截面杆件在节点处以节点板相连，各杆 轴线（型钢形心轴线）汇交于节点中心。轴线（型钢形心轴线）汇交于节点中心。 角钢的切断面应与其轴线垂直，需要斜切以便角钢的切断面应与其轴线垂直，需要斜切以便 使节点紧凑时只能切肢尖。使节点紧凑时只能切肢尖。 2.3.5.1 2.3.5.1双角钢截面杆件的节点双角钢截面杆件的节点建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 如弦杆截面需变化，截面改变点应在节点上。如弦杆截面需变化，截面改变点应在节点上。ik节点板上各杆件之间的间距节点板上各杆件之间的间距a:a: iiikkmmennm)(21偏心力矩：偏心力矩：- -第第i i杆的线刚度杆

3、的线刚度iiileik 当偏心当偏心e e0.05h0.05h时考时考虑偏心对杆件产生的虑偏心对杆件产生的附加弯矩附加弯矩：受静载时，受静载时，2010a受动载时，受动载时，50a建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 2.2.节点板设计：节点板设计： 形状简单、规则，如矩形、梯形形状简单、规则，如矩形、梯形 梯形和平行弦屋架的节点半板厚度由腹梯形和平行弦屋架的节点半板厚度由腹 杆最大内力确定，三角形屋架节点半板杆最大内力确定，三角形屋架节点半板 厚度由上弦杆内力决定。在一榀屋架中厚度由上弦杆内力决定。在一榀屋架中 支座节点板厚度可以大支座节点板厚度可以大2mm,2mm,其他节点板其他节点板 厚度相

4、同。厚度相同。 建筑钢结构设计(二)桁架节点设计节点板的拉剪破坏：节点板的拉剪破坏：fanii)(ii2cos11第第i i段的拉剪折算系数段的拉剪折算系数ii第第i i段破坏线与拉力轴线的夹角段破坏线与拉力轴线的夹角iitla 第第i i段破坏面的截面积段破坏面的截面积建筑钢结构设计(二)桁架节点设计单根腹杆的节点板按下式计算单根腹杆的节点板按下式计算：ftbneeb节点板的有效宽度，当用螺栓连接时，应取净宽度节点板的有效宽度，当用螺栓连接时，应取净宽度t板件厚度，板件厚度，应力扩散角，取应力扩散角，取3030。建筑钢结构设计(二)桁架节点设计对对无竖腹杆无竖腹杆的节点板，的节点板，yftc

5、23510当当节点板的稳定承载力可取为节点板的稳定承载力可取为tfbe8 . 0c c为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向由试验研究，桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定：由试验研究，桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定：对对有竖腹杆有竖腹杆的节点板，的节点板，当当yftc23515在任何情况下在任何情况下tc不得大于不得大于 ，yf23522至弦杆的净距离，至弦杆的净距离，t t为节点板厚度为节点板厚度。可不计算稳定可不计算稳定,否则应进行稳定计算。否则应进行稳定计算。时时，时时，建筑钢结构设计(二)桁架节点设计1 1）节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于

6、）节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不小于30302 2）斜腹杆与弦杆夹角应在）斜腹杆与弦杆夹角应在303060603 3）节点板的自由边长度与厚度之比不得大于）节点板的自由边长度与厚度之比不得大于yf23560，否则应沿自由边设加劲肋，否则应沿自由边设加劲肋。用上述方法计算桁架节点板强度和稳定的要求用上述方法计算桁架节点板强度和稳定的要求在任何情况下，在任何情况下，tc不得大于不得大于yf2355 .17当当yftc23510时，时，应进行稳定计算应进行稳定计算建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 3.3.节点的构造与计算节点的构造与计算 建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 一般节点一般节点 节点无集

7、中荷载也无弦杆拼接的节点。节点无集中荷载也无弦杆拼接的节点。 腹杆与节点板间的传力腹杆与节点板间的传力-两侧角焊缝两侧角焊缝 （l l形围焊缝，三面围焊缝），按受轴形围焊缝，三面围焊缝），按受轴 心力角钢的角焊缝计算。心力角钢的角焊缝计算。 弦杆与节点板间角焊缝只传递差值，弦杆与节点板间角焊缝只传递差值， 按下式计算其焊缝长度。按下式计算其焊缝长度。建筑钢结构设计(二)桁架节点设计力分配系数角钢肢背、肢尖焊缝内21,kk寸肢背、肢尖焊缝焊脚尺21,ffhh角焊缝强度设计值wff21nnn11127 . 021fwffwhfhnkl肢背焊缝：肢背焊缝：肢尖焊缝：肢尖焊缝：22227 . 022f

8、wffwhfhnkl建筑钢结构设计(二)桁架节点设计有集中荷载的节点有集中荷载的节点q节点板伸出节点板伸出 槽焊缝槽焊缝“k”k”假定只传递假定只传递p p力，按两条角焊缝力，按两条角焊缝 （焊脚尺寸为（焊脚尺寸为0.5t0.5t）计算所需的长度。）计算所需的长度。 “a”a”焊缝焊缝传递弦杆两端内力差传递弦杆两端内力差n=n1-n2n=n1-n2和偏和偏 心力矩心力矩m=m=nene。焊缝两端的最大。焊缝两端的最大 合成应力：合成应力： 22227 . 027 . 026)(222wffwffwtffflhnlhmf建筑钢结构设计(二)桁架节点设计q 节点板部分伸出节点板部分伸出 当当“a”

9、a”焊缝强度不足时，采用焊缝强度不足时，采用 节点板伸出方案，节点板伸出方案， 肢尖肢尖“a”a” 与肢背与肢背“b”b”两条焊缝传递弦杆两条焊缝传递弦杆 与节点板间内力，与节点板间内力， npnp p较小，近似按只承受轴力时较小，近似按只承受轴力时”焊缝”和“设计和验算“分配到肢尖和肢背，以ban的肢尖和肢背的分配系数将的肢尖和肢背的分配系数将建筑钢结构设计(二)桁架节点设计下弦跨中拼接节点下弦跨中拼接节点 构造：拼接角钢采用与弦杆相同的规格，构造：拼接角钢采用与弦杆相同的规格， 切去竖肢及切去直角边棱，安装螺栓，切去竖肢及切去直角边棱，安装螺栓， 拼接角钢与节点板各焊于不同的连接单元拼接角

10、钢与节点板各焊于不同的连接单元。建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 焊缝计算焊缝计算 弦杆自身拼接焊缝（弦杆自身拼接焊缝（“c”c”焊缝），传递两侧弦焊缝），传递两侧弦杆杆 内力的较小值内力的较小值n,n,考虑到截面形心处的力与拼接考虑到截面形心处的力与拼接 角钢两侧的焊缝近于等距，角钢两侧的焊缝近于等距，n n力由两根拼接角钢力由两根拼接角钢 的四条焊缝平分传递。弦杆和连接角钢连接一的四条焊缝平分传递。弦杆和连接角钢连接一 侧的焊缝长度为：侧的焊缝长度为：fwffhfhnl27 . 041bll12拼接角钢长度为拼接角钢长度为建筑钢结构设计(二)桁架节点设计内力较大一侧的下弦杆与节点板间的焊缝

11、传内力较大一侧的下弦杆与节点板间的焊缝传递弦杆内力之差递弦杆内力之差n,n,如如n n过小则取弦杆较大过小则取弦杆较大内力的内力的15%15%，内力较小一侧弦杆与节点板间焊，内力较小一侧弦杆与节点板间焊缝参照传力一侧采用。缝参照传力一侧采用。弦杆与节点板一侧的焊缝强度验算：弦杆与节点板一侧的焊缝强度验算：wfwfflhnk7 . 0215. 0max1肢背焊缝：wfwfflhnk7 . 0215. 0max2肢尖焊缝：建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 上弦跨中拼接节点上弦跨中拼接节点 构造：拼接角钢的弯折角用热弯形成。安装螺栓构造：拼接角钢的弯折角用热弯形成。安装螺栓2 2个。个。 计算：弦杆

12、和拼接角钢间焊缝算法与下弦跨中节点计算：弦杆和拼接角钢间焊缝算法与下弦跨中节点 相同，弦杆和节点板间焊缝算法与上弦节点相同，弦杆和节点板间焊缝算法与上弦节点 相同。相同。建筑钢结构设计(二)桁架节点设计支座节点支座节点 屋架与柱子的连接可以设计成铰接或刚接。屋架与柱子的连接可以设计成铰接或刚接。建筑钢结构设计(二)桁架节点设计屋架与柱的刚接：屋架与柱的刚接：刚接节点连接焊缝刚接节点连接焊缝传递内力由以下两传递内力由以下两部分组成：部分组成：屋面荷载产生的屋面荷载产生的横梁端反力，横梁端反力，横梁端弯矩在上横梁端弯矩在上下弦轴线处产生的下弦轴线处产生的附加水平力、附加附加水平力、附加竖向反力，下

13、弦处竖向反力，下弦处的水平力中还应包的水平力中还应包括框架内力组合的括框架内力组合的相应水平剪力。相应水平剪力。建筑钢结构设计(二)桁架节点设计梯形屋架支座节点梯形屋架支座节点节点板节点板加劲肋加劲肋底板底板锚栓锚栓加劲肋作用：加劲肋作用：提高支座节点的侧向刚提高支座节点的侧向刚度，使支座底版受力均度，使支座底版受力均匀，减少底版弯矩匀，减少底版弯矩建筑钢结构设计(二)桁架节点设计支座节点力的传递路线为：支座节点力的传递路线为： 节点板节点板 h h形焊缝形焊缝底底板板 屋架杆件屋架杆件合力合力r rl l形焊缝形焊缝加劲肋加劲肋 建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 支座节点的计算：支座节点的计

14、算： 底板：底板： 底板面积：底板面积：00afraaacn锚栓孔面积0a 底板厚度：底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，将按均布荷载下板的抗弯计算，将 基础反力看成均布荷载基础反力看成均布荷载q,q,底板被节点板和加底板被节点板和加 劲肋分成劲肋分成4 4块两相邻边支撑的板，其单位宽度块两相邻边支撑的板，其单位宽度 的弯矩为：的弯矩为：21qamnarq 底板下的平均压应力：fmt6底板厚度：建筑钢结构设计(二)桁架节点设计加劲肋：加劲肋：按悬臂梁计算，固端截面的剪力按悬臂梁计算，固端截面的剪力4rv 固端截面弯矩固端截面弯矩evm加劲肋与节点板间竖向焊缝加劲肋与节点板间竖向焊缝l:l:焊缝

15、受力：焊缝受力：4rv evmwffwffwtffflhnlhmf7 . 027 . 026)(222焊缝验算：焊缝验算：建筑钢结构设计(二)桁架节点设计支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝：支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝： 传递全部反力传递全部反力r r。wfwffflhr7 . 0的水平焊缝总长度节点板、加劲肋与底板wl建筑钢结构设计(二)桁架节点设计 在图纸左上部绘制索引图。在图纸左上部绘制索引图。对称桁架，一半注对称桁架，一半注 明杆件几何长度，另一半注明杆件内力。梯形明杆件几何长度，另一半注明杆件内力。梯形 屋架屋架l24ml24m，三角形三角形l15ml15m, ,应予起

16、拱应予起拱f=l/500f=l/500。 施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面施工祥图中，主要图面用以绘制屋架的正立面 图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特图，上下弦的平面图，侧面图，安装节点及特 殊零件大样图，材料表。殊零件大样图，材料表。比例尺：杆件轴线为比例尺：杆件轴线为 1 1：20201 1：3030，节点为，节点为1 1：10101 1：1515。 定位尺寸：定位尺寸：轴线至肢背的距离，节点中心至轴线至肢背的距离，节点中心至 腹杆等杆件近端的距离，节点中心至节点板上、腹杆等杆件近端的距离，节点中心至节点板上、 下、左、右的距离。螺孔位置要符合型钢线距下、左、右的距离。螺孔位置要符合型钢线距 表和螺栓排列规定距离要求，焊缝应注明尺寸。表和螺栓排列规定距离要求，焊缝应注明尺寸。 2.3.6 2.3.6