房屋钢结构设计 第三章-4

网架节点数量多，节点用钢量约占整个网架用钢量的20％~25％，节点构造的好坏，对结构性能、制造安装、耗钢量和工程造价都有相当大的影响。节点要求：传力明确可靠、构造简单、施工方便、造价低等。网架的节点形式很多，目前国内常用的节点形式主要有：

(1)焊接空心球节点；

(2)螺栓球节点；

(3)焊接钢板节点；

(4)焊接钢管节点

(5)杆件直接汇交节点3.6节点设计图3.28焊接钢管节点图3.29管件直接汇交节点3.6.1焊接空心球节点

焊接空心球节点构造简单，适用于连接钢管杆件（图3.30）球面与管件接时，只需将钢管沿正截切断，施工方便。图3.30焊接空心球节点特点：适用于钢管连接构造简单、传力明确、连接方便钢管垂直轴线切割，能在空心球上自然对中而不产生节点偏心球无方向性，可与任意方向杆件相连适应性强，可用于各种形式网架与网壳制作网架时，杆件与球体连接需现场全方位焊接，焊接工作量大且焊接质量要求高。两个半球对焊而成半球有两种成型方法：冷压（很少采用）与热压

1.焊接空心球热压流程1.焊接空心球a无肋b有肋分为加肋与不加肋两种。厦门大学建筑与土木工程学院2.空心球的构造（1）空心球的外径D（2）空心球的壁厚δ——据杆件内力确定

D/δ=24～45,δ/tmax=1.2～2.0δ≥4mm当空心球外径过大，且连接杆件较多时，为减小空心球，允许部分腹杆之间或腹杆与弦杆相汇交。汇交杆件轴线必须通过空心球形心，汇交两杆中，截面积大的杆件必须全截面焊接在球上（两杆截面等时，取拉杆），另一杆坡口焊在主杆上，且必须保证有3/4截面焊在球上。汇交杆件受力较大时，可设加劲肋。厦门大学建筑与土木工程学院（3）空心球的外径D≥300mm，且杆件内力较大时，为提高其承载力，球内可加设“环型加劲肋板”，其壁厚不应小于球壁厚，内力较大的杆件应位于“环型加劲肋板”平面内。（4）空心球优化设计——D与钢管外径d合理匹配注：粗线右上方应加环肋厦门大学建筑与土木工程学院3.空心球的承载力（1）受压空心球——受压为主，破坏机理属于壳体稳定问题。

D=120～500mm，受压承载力设计值为：（2）受拉空心球——破坏机理属于强度破坏厦门大学建筑与土木工程学院4.钢管与空心球的连接——与钢管等强（1）小跨度轻型网架，当钢管壁厚t<6mm，钢管与空心球之间可采用角焊缝连接，钢管内可不加内衬管，与杆件等强的条件：（2）中大跨度网架，或杆件内力较大，且t>6mm时，钢管端部开坡口，并设短衬管，与空心球之间采用完全焊透的对接焊缝，焊缝质量达Ⅱ级，可确保焊缝与杆件钢材等强。不满足上述要求时，按斜角角焊缝计算：3.6.2.螺栓球节点1.构造及受力特点

构造：球体、高强螺栓、六角套筒、销钉、锥头或封板球体是锻压或铸造的实心钢球体

受力特点杆件受拉：拉力钢管锥头或封板螺栓钢球杆件受压：压力钢管锥头或封板套筒钢球厦门大学建筑与土木工程学院2.螺栓球节点的设计

高强螺栓——最关键的传力部位，应达到8.8或10.9级高强螺栓受拉承载力设计值为：

钢球钢球大小取决于高强螺栓直径d螺栓伸入球体的长度相邻杆件夹角伸入球体中的螺栓不相碰相邻杆件夹角小于30°，还需满足（公式3-38）套筒不相碰：（公式3-37）球体内螺栓不相碰：（公式3-36）厦门大学建筑与土木工程学院

套筒——承压强度当杆件管径较大时采用锥头连接。管径较小时采用封板连接。连接焊缝以及锥头的任何截面应与连接钢管等强。杆件直径大于76mm宜用锥头，小于76mm用封板图3.40杆件端部连接焊缝锥头和封板连接钢管和螺栓锥头是一个轴对称旋转厚壳体（图3.42）图3.42锥头构造

封板

3.6.3焊接钢板节点焊接钢板节点可由十字节点板盒盖板组成十字节点板宜由两块带企口的钢板对插而成（图3.43a）,也可由三块板正交焊成（图3.43b）焊接钢板节点各杆件形心线在节点板处宜交于一点，杆件与节点连接焊缝的分布应使焊缝截面的形心与杆件形心相重合。节点板厚度可根据网架最大杆件内力由表3-5确定节点板厚度选用表表3-5杆件内力（kN）

≤150160~250260~390400~590600~880890~1275节点板厚度（㎜）88~1010~1212~1414~1616~18厦门大学建筑与土木工程学院一般采用铰支座，构造上允许转动，尽可能与计算理论吻合。要求：传力明确、构造简单、安装方便、安全可靠、经济合理。1.压力支座节点——以支座能承受向下反力为主（1）平板压力支座节点——适用于较小跨度网架构造简单、传力方便，用钢量省；缺点：底板下摩擦力较大，压应力分布不均匀，且支座不能转动，受力后会产生弯矩，与计算铰接假定相差较大。3.6.4支座节点厦门大学建筑与土木工程学院（2）单面弧形压力支座节点——适用于中小跨度网架（与计算简图较接近）底板反力比较均匀，一般设两个锚栓安置于弧形垫块中心线上，当支座反力较大时，支座节点体量也大，需安置4个锚栓，置于底板的四角，并在锚栓上加弹簧，以确保支座可以转动。在平板压力支座节点基础上，在支座底板下设一弧形垫块，使沿弧形方向可以转动；厦门大学建筑与土木工程学院（3）双面弧形压力支座节点——又称“摇摆支座”，适用于大跨度网架网架跨度较大时，温度应力显著，而支座约束较强，上述两支座不能满足要求，必须选择一种即能自由伸缩又能自由转动的支座形式。在支座底板与柱顶之间设一块上下均为弧形的铸钢块，在它的两侧设有从支座底板与支承面顶板上分别焊两块带有椭圆孔的梯形钢板，用螺栓将它们连成整体；可以沿弧形转动，也可以水平移动，但构造复杂，造价较高，对下部结构抗震不利，要求下部结构的刚度较大。厦门大学建筑与土木工程学院（4）球铰压力支座节点——用于多点支承的大跨度网架多跨或有悬挑的大跨度网架在柱上的支座节点，为了适应各方向的自由转动，需要使支座与柱顶铰接而不产生弯矩，常做成球铰压力支座。以一个凸出的实心半球，嵌合在一个凹进的半球内，在任意方向都可以自由转动，而不产生弯矩，并在X、Y、Z三个方向都不会产生线位移，较符合计算假定。为防止凸面球脱出，支座四周以锚栓固定并设弹簧，以保证支座的自由转动而不受锚栓约束的影响。构造复杂，制作加工麻烦。厦门大学建筑与土木工程学院（5）板式橡胶支座节点——用于大中跨度网架在支座底板与支承面之间设置一块橡胶垫板。橡胶垫是由多层橡胶片与薄钢粘合压制而成，在底板与支承面之间用锚栓相连。橡胶垫具有良好的弹性，也可产生较大的剪切变形，即可转动，又可以产生一定变位，其作用与单面弧形支座下面弧形垫块相似。构造简单、安装方便、用钢量低且造价较低，目前应用较广。厦门大学建筑与土木工程学院2.拉力支座节点有些周边支承的网架，如斜放四角锥网架、两向正交斜放网架，在角隅处的支座上往往产生垂直拉力，应根据支