邢台建工系王丽60课件讲解

屋架的节点设计邢台职业技术学院建工系王丽屋架的节点设计屋架杆件一般采用节点板相互连接，各杆件内力通过杆端焊缝传给节点板，并汇交于节点中心以取得平衡。节点设计时应做到构造合理、传力明确、连接可靠和制造安装方便等。一、节点设计的基本要求1、杆件的形心线应与屋架杆件轴线相重合，以免杆件偏心受力。但为了方便制造，通常将角钢肢背至形心距离取为5mm倍数。当弦杆截面有改变时，为方便拼接及放置屋面构件，应该使角钢肢背平齐，并使两侧角钢形心线的中心线与屋架几何轴线重合。当两侧形心线偏移距离e不超过较大弦杆截面高度5%时，可不考虑此偏心影响。屋架的节点设计弦杆截面改变时的轴线位置2、屋架各杆件在节点板上焊接时，弦杆与腹杆之间以及腹杆与腹杆之间的间隙不宜小于20mm。以便于施焊和避免由于焊缝过于密集而使节点板材质变脆。屋架的节点设计3、角钢端部切割宜与轴线垂直，有时为减小节点板尺寸，也可将其一肢斜切，但不能采用将一个肢完全切去而另一肢伸出的斜切。角钢端部的切割屋架的节点设计4、节点板的形状应力求简单规整，应至少有两边平行，如矩形、平行四边形和直角梯形等。节点板外形必须避免凹角，以防产生严重的应力集中现象。节点板边缘与杆件轴线间的夹角α不宜小于15°，应避免下图（b）所示形式，否则将使弦杆的连接焊缝偏心受力。节点板焊缝位置（a）（b）屋架的节点设计5、支承大型混凝土屋面板的上弦杆，伸出肢宽不宜小于80mm（屋架间距6m）或100mm（屋架间距大于6m），否则应在支承处增设外伸的水平板，以保证屋面板支承长度。当支承处总集中荷载的设计值大于表7-4的数值时，应对水平肢予以加强，以防水平肢过薄而产生局部弯曲。弦杆不加强的最大节点荷载角钢厚度（mm），当钢材为Q235810121416Q34578101214支承处总集中荷载的设计值（KN）25405575100屋架的节点设计上弦角钢加强示意图二、节点的计算与构造节点设计时，先根据腹杆内力计算所需的焊缝长度和焊脚尺寸。再依腹杆所需焊缝长度并结合构造要求及施工误差等确定节点板的形状和尺寸。弦杆与节点板的焊缝长度已由节点板的尺寸给定，最后计算弦杆与节点板的焊脚尺寸和设计弦杆的拼接等。屋架的节点设计1、一般节点一般节点是指无集中荷载和无弦杆拼接的节点，例如无悬挂吊车荷载的屋架下弦的中间节点。节点板应伸出弦杆10～15mm以便布置焊缝。腹杆与节点板连接焊缝按第3章角钢角焊缝承受轴心力方法计算。无节点荷载的下弦点屋架的节点设计弦杆与节点板的连接焊缝，承受节点相邻节间弦杆内力之差，按下式计算其焊脚尺寸：肢背焊缝肢尖焊缝式中：K1、K2

——角焊缝内力分配系数；

——角焊缝强度设计值；、——肢背、肢尖焊缝的焊脚尺寸，设计中常取相同值，且等于或略小于角钢肢厚。屋架的节点设计通常因很小，焊缝中应力很低，可按构造决定焊脚尺寸沿节点板满焊。2、作用有集中荷载的节点由于上弦节点总有集中荷载作用，例如大型屋面板肋或檩条传来的集中荷载。故计算应考虑杆件内力与集中荷载的共同作用。为便于大型屋面板或檩条连接角钢的放置，常将节点板缩进上弦角钢背而采用槽焊连接。缩进距离不宜小于（0.5t+2）mm，也不宜大于t，t为节点板厚度，槽焊缝按下式计算其强度：屋架的节点设计式中：Q

——节点集中荷载垂直于屋面的分量；hf1

——焊脚尺寸，取hf1=0.5t；βf——正面角焊缝强度增大系数。实际上因Q不大，可按构造满焊。屋架上弦节点屋架的节点设计上弦节点相邻节间弦件内力之差由角钢肢尖与节点板的连接焊缝承受，并考虑由此产生的偏心力矩影响（e为角钢肢尖至弦杆轴线距离），上弦肢尖角焊缝按下列公式计算：（hf2为肢尖焊缝的焊脚尺寸）对：对M

：验算公式屋架的节点设计如果节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置或仅由肢尖焊缝承担不能满足强度要求时，可将节点板全部或部分向上伸出。这时弦杆与节点板的连接焊缝按下列公式验算：屋架上弦节点屋架的节点设计肢背焊缝：肢尖焊缝：式中：hf1、lw1

——肢背焊缝的焊脚尺寸和计算长度；

hf2、lw2

——肢尖焊缝的焊脚尺寸和计算长度。对于下弦节点，若作用有集中荷载，下弦杆与节点板的连接焊缝可按上式计算。屋架的节点设计3、弦杆拼接节点弦杆拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。工厂拼接是因角钢长度不足，在工厂制造的接头，常设在杆力较小的节间；工地拼接是为屋架分段运输，在工地进行的安装接头，常设在屋背节点和下弦中央节点。在工地拼接时，屋架的中央节点板和竖杆均在工厂焊于左半跨，右半跨杆件与中央节点板的拼接角钢与弦杆的连接为工地焊接。拼接角钢与弦杆连接的相应位置均需设置临时性的安装螺栓，以便于工地焊接。屋架的节点设计弦杆拼接节点屋架的节点设计（1）上弦拼接节点屋架上弦一般都在屋脊节点处用两根与上弦相等截面的角钢拼接。角钢一般采用热弯成形。当屋面坡度较大且拼接角钢肢较宽时，可将拼接角钢竖向肢切斜口弯曲后焊接。为了使拼接角钢与弦杆紧密相贴，需将拼接角钢的棱角铲去，为便于施焊，将拼接角钢竖肢切去，t是角钢厚度。当角钢肢宽≥130mm时，最好切成四个斜边以便传力平顺。拼接角钢的这些削弱可以由节点板或填板来补偿。拼接角钢的长度根据焊缝长度计算确定。在双角钢拼接中，连接一侧杆件所受轴心力N由四条焊缝平均分配。屋架的节点设计则连接一侧每条焊缝的计算长度：式中N为节点两侧弦杆内力的较大值。焊缝的实际长度拼接角钢的长度等于焊缝实际长度加上弦杆杆端空隙（一般为30～50mm）。为了保证拼接节点的刚度，拼接角钢的长度不宜小于400～600mm。跨度大的屋架取较大值。屋架的节点设计上弦与节点板的连接焊缝假定集中荷载Q由上弦角钢肢背处的槽焊缝承受，这样就可按作用有集中荷载的节点计算焊缝。当坡度较小时，△N按上弦较大内力的15%计算，当坡度较大时，△N取上弦内力的竖向分力与节点荷载的合力和上弦较大内力的15%两者中较大值计算。（2）下弦拼接节点下弦中央拼接节点构造与屋脊节点相近，采用与下弦截面相同的拼接角钢，并将角钢棱角铲去，切去。当角钢肢宽≥130mm时也要切斜边以便内力传递均匀。屋架的节点设计下弦拼接角钢的长度等于连接一侧每条侧焊缝实际长度的两倍加上10～20mm。下弦与节点板的连接焊缝按一般节点计算，公式中△N的为两侧下弦内力差和下弦较大内力的15%中较大值。当节点作用有集中荷载时，则应按上述△N值和集中荷载Q值按作用有集中荷载的节点计算。四、支座节点屋架与柱的连接可以刚接也可以铰接。支承于钢筋混凝土柱或砖柱上的屋架一般按铰接考虑，而支承于钢柱上的屋架通常按刚接考虑。屋架的节点设计屋架与柱的刚接构造铰接支座节点大多采用平板式支座，由节点板、底板、加劲肋和锚栓组成。加劲肋设于支座节点中心处，高度和厚度均与节点板相同。但在三角形屋架中，加劲肋顶部应紧靠上弦杆水平肢并与之焊接。加劲肋的作用是提高底板的竖向刚度，使底板受力均匀，减少底板弯矩，同时增强节点板侧向刚度。屋架的节点设计梯形屋架支座节点三角形屋架支座节点屋架与柱的铰接构造屋架的节点设计为了便于施焊，下弦角钢肢背与支座底板的距离不宜小于下弦角钢水平肢的宽度，也不小于130mm。支座底板与栓顶有锚栓连接，锚栓预埋于柱顶，直径一般取20～25mm。为便于安装时调整位置，底板上的锚栓孔径宜为锚栓直径的2～2.5倍且在外侧开口。当屋架安装完毕后再加小垫板套住锚栓并与底板焊牢。小垫板上孔径比锚栓直径大1～2mm。锚栓孔可设在底板的两个外侧区格，也可设在底板中线两侧加劲肋端部。屋架的杆件设计支座节点的传力路线是：屋架汇交于此节点的各杆内力通过杆端焊缝传给节点板，再经节点板和加劲肋间的竖直焊缝将内力的垂直分量传给底板，再传到柱。内力的水平分量在节点板上相互平衡。节点设计方法如下：1、底板计算支座底板的面积按下式计算：屋架的杆件设计式中：R——屋架的支座反力；

fc——钢筋混凝土轴心抗压强度设计值；

A0——底板上锚栓孔的面积。方形支座底板的边长为，矩形底板可先假定一边长度，即可求另一边长度。考虑到构造要求，底边的短边尺寸一般不小于200mm。底板厚度t按下式计算：屋架的杆件设计式中：M——两相邻边支承板单位宽度的最大弯矩，按三边支承板计算，；

——系数；

q

——底板下压力平均值，q=R/A。为使底板下压力分布均匀，底板厚度不宜过小，普通钢屋架不小于14mm，轻钢屋架不小于12mm。屋架的节点设计2、加劲肋与支座节点板的连接焊缝每块加劲肋与节点板的焊缝近似按承受屋架支座反力R的四分之一计算。并考虑偏心弯矩作用。因此焊缝承受剪力V=R/4和弯矩M=Re/4。焊缝的长度就是加劲肋的高度，假定hf后按下式验算强度：式中：，；

lw

——加劲