空間鋼結(jié)構(gòu)講解課件

1、崔崔 佳佳 重慶大學(xué)土木工程學(xué)重慶大學(xué)土木工程學(xué)院院 7. 大跨與空間鋼結(jié)構(gòu)主要用于公共建筑，如大會(huì)大跨與空間鋼結(jié)構(gòu)主要用于公共建筑，如大會(huì)堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育場(chǎng)、航空港等。場(chǎng)、航空港等。 大跨度結(jié)構(gòu)也用于工業(yè)建筑，如飛機(jī)制造廠的大跨度結(jié)構(gòu)也用于工業(yè)建筑，如飛機(jī)制造廠的總裝配車間、飛機(jī)庫、造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等等?？傃b配車間、飛機(jī)庫、造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等等。這些建筑采用大跨結(jié)構(gòu)是受裝配機(jī)器（如船舶、飛這些建筑采用大跨結(jié)構(gòu)是受裝配機(jī)器（如船舶、飛機(jī)）的大型尺寸或工藝過程要求所決定的。機(jī)）的大型尺寸或工藝過程要求所決定的。展覽館

2、展覽館日本大分體育公園綜合競(jìng)技場(chǎng)倫敦千年穹頂 大跨度結(jié)構(gòu)的跨度沒有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家大跨度結(jié)構(gòu)的跨度沒有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程規(guī)程將將6060m以上定義為以上定義為大跨度結(jié)構(gòu)，計(jì)算和構(gòu)造大跨度結(jié)構(gòu)，計(jì)算和構(gòu)造均有特殊規(guī)定。我國(guó)目前最大跨度做到均有特殊規(guī)定。我國(guó)目前最大跨度做到153153m，以，以鋼索和膜材做成的索膜結(jié)構(gòu)最大已做到鋼索和膜材做成的索膜結(jié)構(gòu)最大已做到320m。 大跨度結(jié)構(gòu)主要是在自重荷載下工作，主要矛大跨度結(jié)構(gòu)主要是在自重荷載下工作，主要矛盾是減輕結(jié)構(gòu)自重，故最適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。在大跨盾是減輕結(jié)構(gòu)自重，故

3、最適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。在大跨度屋蓋中應(yīng)盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材度屋蓋中應(yīng)盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材料，如彩色涂層壓型鋼板、壓型鋁合金板等。料，如彩色涂層壓型鋼板、壓型鋁合金板等。 平面結(jié)構(gòu)體系平面結(jié)構(gòu)體系梁式體系梁式體系框架式體系框架式體系拱式體系拱式體系空間結(jié)構(gòu)體系空間結(jié)構(gòu)體系網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu) 梁式結(jié)構(gòu)體系一般采用簡(jiǎn)支桁架的形式，桁架梁式結(jié)構(gòu)體系一般采用簡(jiǎn)支桁架的形式，桁架的優(yōu)點(diǎn)是制作與安裝都比較簡(jiǎn)單，其上、下弦及腹的優(yōu)點(diǎn)是制作與安裝都比較簡(jiǎn)單，其上、下弦及腹桿僅承受拉力或壓力，對(duì)支座也沒有橫推力。桿僅承受拉力或壓力，對(duì)支座也沒有橫推力。

4、 適用跨度：適用跨度：4040 6060m，更大的跨度由于耗鋼量，更大的跨度由于耗鋼量過大而不經(jīng)濟(jì)。過大而不經(jīng)濟(jì)。 重點(diǎn)是支撐系統(tǒng)的布置，對(duì)保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系重點(diǎn)是支撐系統(tǒng)的布置，對(duì)保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的整體剛度是非常重要的。的整體剛度是非常重要的。 大跨度梁式結(jié)構(gòu)的外形及腹桿體系，決定于跨大跨度梁式結(jié)構(gòu)的外形及腹桿體系，決定于跨度、屋面型式及吊天棚結(jié)構(gòu)的形式，常用的有梯形度、屋面型式及吊天棚結(jié)構(gòu)的形式，常用的有梯形和拱形桁架。按重量最優(yōu)確定的桁架的高跨比一般和拱形桁架。按重量最優(yōu)確定的桁架的高跨比一般為為1/61/61/81/8。 常用形式：常用形式： （1 1）角鋼（或）角鋼（或T型鋼）桁架型鋼

5、）桁架 （2） H型鋼重型桁架型鋼重型桁架* （3）鋼管桁架（圓鋼管或矩形管）鋼管桁架（圓鋼管或矩形管）* 桁架設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)和支座，桁架設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)和支座，跨度大于跨度大于35354040m時(shí)，梁式結(jié)構(gòu)的支座之一必須作成可移動(dòng)的，時(shí)，梁式結(jié)構(gòu)的支座之一必須作成可移動(dòng)的，以減小對(duì)支承墻體或支柱傳遞的橫向反力，橫向反以減小對(duì)支承墻體或支柱傳遞的橫向反力，橫向反力一般由屋架下弦的彈性變形產(chǎn)生。力一般由屋架下弦的彈性變形產(chǎn)生。* * 上海證卷大廈上海證卷大廈 連接兩幢主樓連接兩幢主樓的天橋桁架跨度的天橋桁架跨度63m，共支承著從，共支承著從17層至層至26層共層共8個(gè)個(gè)樓層，采用了樓層，采用了

6、H型型鋼重型桁架。鋼重型桁架。上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng) 上海上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓屋架梁跨度浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓屋架梁跨度83m，跨中高度超過跨中高度超過11m，單榀屋架梁重，單榀屋架梁重55噸。噸。 為了增加屋架結(jié)構(gòu)的剛度，同時(shí)為保證屋架為了增加屋架結(jié)構(gòu)的剛度，同時(shí)為保證屋架梁在風(fēng)吸力作用下始終處于受拉狀態(tài)，下弦布置梁在風(fēng)吸力作用下始終處于受拉狀態(tài)，下弦布置了一根預(yù)應(yīng)力鋼索，對(duì)下弦施加足夠的預(yù)應(yīng)力。了一根預(yù)應(yīng)力鋼索，對(duì)下弦施加足夠的預(yù)應(yīng)力。 一般用節(jié)點(diǎn)板連接，過去采用的方法是按桁架一般用節(jié)點(diǎn)板連接，過去采用的方法是按桁架弦桿或腹桿的最大內(nèi)力選擇節(jié)點(diǎn)板厚，當(dāng)受力較復(fù)弦桿或腹桿的最大內(nèi)力選擇節(jié)點(diǎn)板厚，當(dāng)受

7、力較復(fù)雜時(shí)不可靠。國(guó)外有些規(guī)范（如美國(guó)雜時(shí)不可靠。國(guó)外有些規(guī)范（如美國(guó)AISC規(guī)范）規(guī)規(guī)范）規(guī)定需進(jìn)行計(jì)算。定需進(jìn)行計(jì)算。 88規(guī)范后的規(guī)范后的9090年代，重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院會(huì)同年代，重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院會(huì)同云南省建筑設(shè)計(jì)院作了一系列雙角鋼桿件桁架節(jié)點(diǎn)云南省建筑設(shè)計(jì)院作了一系列雙角鋼桿件桁架節(jié)點(diǎn)板的試驗(yàn)，其中受拉試件板的試驗(yàn)，其中受拉試件1616個(gè)，受壓試件個(gè)，受壓試件8 8個(gè)。個(gè)。 a. .受拉節(jié)點(diǎn)受拉節(jié)點(diǎn) 試件的破壞特征均為沿最危險(xiǎn)的試件的破壞特征均為沿最危險(xiǎn)的 線段撕裂破壞，即圖線段撕裂破壞，即圖b中的三折線撕裂，中的三折線撕裂， 和和 均與節(jié)點(diǎn)板邊緣線基本垂直均與節(jié)點(diǎn)板邊緣線基本垂直。

8、* *CDACBACDBA 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范建議用撕裂面法，沿建議用撕裂面法，沿BACD撕裂線割取自由體，假定由于板內(nèi)塑性區(qū)的撕裂線割取自由體，假定由于板內(nèi)塑性區(qū)的發(fā)展引起應(yīng)力重分布，破壞時(shí)撕裂面各線段上的折發(fā)展引起應(yīng)力重分布，破壞時(shí)撕裂面各線段上的折算應(yīng)力算應(yīng)力 均勻分布且平行于腹桿軸力均勻分布且平行于腹桿軸力* *，當(dāng)各撕裂，當(dāng)各撕裂段上的折算應(yīng)力均達(dá)到抗拉強(qiáng)度段上的折算應(yīng)力均達(dá)到抗拉強(qiáng)度fu時(shí)板件破壞。根時(shí)板件破壞。根據(jù)平衡條件并忽略據(jù)平衡條件并忽略M和和V，則第，則第i 段撕裂面的平均正段撕裂面的平均正應(yīng)力應(yīng)力 i 和平均剪應(yīng)力和平均剪應(yīng)力 i 為為: : iiiiiiit

9、lNsinsiniiiiiitlNcoscosuiiitflN2cos211折算應(yīng)力為折算應(yīng)力為即即令令第第i 段的拉剪折算系數(shù)段的拉剪折算系數(shù) 則則 由由 寫成計(jì)算式則為寫成計(jì)算式則為 （b b）ii2cos211uiiitflNuiiuiiifAftlNN)()(fANiiuiiiiiiiiiredft lNt lN22222cos21cos3sin3 第第i段撕裂面與拉力作用線的夾角。段撕裂面與拉力作用線的夾角。 公式（公式（b）符合破壞機(jī)理，其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值之）符合破壞機(jī)理，其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值之比平均為比平均為87.5%，略偏安全且離散性小。，略偏安全且離散性小。 公式還適用于下圖兩

10、種板件的撕裂面的計(jì)算。公式還適用于下圖兩種板件的撕裂面的計(jì)算。 i 由于桁架節(jié)點(diǎn)板的外形往往不規(guī)則，同時(shí)，一些由于桁架節(jié)點(diǎn)板的外形往往不規(guī)則，同時(shí)，一些受動(dòng)力荷載的桁架還需要計(jì)算節(jié)點(diǎn)板的疲勞，用撕受動(dòng)力荷載的桁架還需要計(jì)算節(jié)點(diǎn)板的疲勞，用撕裂面法推導(dǎo)出來的公式計(jì)算比較麻煩。故參照國(guó)外裂面法推導(dǎo)出來的公式計(jì)算比較麻煩。故參照國(guó)外多數(shù)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范建議對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)板也可采用多數(shù)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范建議對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)板也可采用有效寬度法進(jìn)行承載力計(jì)算。有效寬度法進(jìn)行承載力計(jì)算。 有效寬度法假定腹桿軸力有效寬度法假定腹桿軸力通過連接件在節(jié)點(diǎn)板通過連接件在節(jié)點(diǎn)板內(nèi)按照應(yīng)力擴(kuò)散角度傳至連接件端部與內(nèi)按照應(yīng)力擴(kuò)散角

11、度傳至連接件端部與N 相垂直的相垂直的一定寬度范圍內(nèi)，稱為有效寬度一定寬度范圍內(nèi)，稱為有效寬度be 。 假定假定b be e范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)板應(yīng)力達(dá)范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)板應(yīng)力達(dá)到到fu，并令，并令betfu=Nu(節(jié)點(diǎn)板破壞節(jié)點(diǎn)板破壞時(shí)的腹桿軸力時(shí)的腹桿軸力) )，按此法擬合的結(jié)，按此法擬合的結(jié)果，當(dāng)應(yīng)力擴(kuò)散角果，當(dāng)應(yīng)力擴(kuò)散角 =270時(shí)精度最時(shí)精度最高，計(jì)算值與試驗(yàn)值的比高，計(jì)算值與試驗(yàn)值的比值平均值平均為為98.9%；當(dāng)；當(dāng) =300時(shí)，比值為時(shí)，比值為106.8%，考慮到國(guó)外多數(shù)國(guó)家對(duì)，考慮到國(guó)外多數(shù)國(guó)家對(duì)應(yīng)力擴(kuò)散角均取為應(yīng)力擴(kuò)散角均取為300，為與國(guó)際，為與國(guó)際接軌且誤差較小，建議取接軌且誤差較小

12、，建議取 =300。 有效寬度法適用于腹桿與節(jié)點(diǎn)板采用側(cè)焊、有效寬度法適用于腹桿與節(jié)點(diǎn)板采用側(cè)焊、圍焊、鉚釘、螺栓等多種連接情況，（采用鉚釘圍焊、鉚釘、螺栓等多種連接情況，（采用鉚釘或螺栓連接時(shí)，或螺栓連接時(shí)，be應(yīng)取為有效凈寬度）。應(yīng)取為有效凈寬度）。 b. .受壓節(jié)點(diǎn)受壓節(jié)點(diǎn) 在壓力作用下，與受壓桿件相連的節(jié)點(diǎn)板區(qū)域在壓力作用下，與受壓桿件相連的節(jié)點(diǎn)板區(qū)域除強(qiáng)度破壞外，還有可能喪失穩(wěn)定。試驗(yàn)共作了除強(qiáng)度破壞外，還有可能喪失穩(wěn)定。試驗(yàn)共作了8個(gè)個(gè)受壓斜腹桿的試件，其中有、無豎腹桿的試件各受壓斜腹桿的試件，其中有、無豎腹桿的試件各4 4個(gè)。個(gè)。試驗(yàn)結(jié)果有以下特點(diǎn)：試驗(yàn)結(jié)果有以下特點(diǎn)： 當(dāng)節(jié)點(diǎn)板

13、的自由邊長(zhǎng)度當(dāng)節(jié)點(diǎn)板的自由邊長(zhǎng)度 lf 與厚度與厚度 t 之比之比 時(shí)（一般出現(xiàn)在無豎腹桿的時(shí)（一般出現(xiàn)在無豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板），節(jié)點(diǎn)板），* *節(jié)點(diǎn)板穩(wěn)定性很差，此時(shí)應(yīng)沿自由邊加節(jié)點(diǎn)板穩(wěn)定性很差，此時(shí)應(yīng)沿自由邊加勁。加勁后，穩(wěn)定承載力有較大提高。勁。加勁后，穩(wěn)定承載力有較大提高。yfftl/23560/ 在斜腹桿壓力作用下，失穩(wěn)形式一般為在在斜腹桿壓力作用下，失穩(wěn)形式一般為在ABBCCD 線附近或前方呈三折線屈折破壞。屈線附近或前方呈三折線屈折破壞。屈折線的位置和方向與受拉時(shí)的撕裂線類似，而且一折線的位置和方向與受拉時(shí)的撕裂線類似，而且一般在般在 區(qū)的前方首先失穩(wěn)，其它各區(qū)相繼失穩(wěn)。區(qū)的前方首先

14、失穩(wěn)，其它各區(qū)相繼失穩(wěn)。* *BC* * 節(jié)點(diǎn)板的抗壓性能取決于節(jié)點(diǎn)板的抗壓性能取決于c/t 的大?。ǖ拇笮。╟為為受壓斜腹桿連接肢端面中點(diǎn)沿腹桿軸線方向至弦受壓斜腹桿連接肢端面中點(diǎn)沿腹桿軸線方向至弦桿的凈距），在一般情況下，桿的凈距），在一般情況下，c/t 愈大穩(wěn)定承載力愈大穩(wěn)定承載力愈低，對(duì)有豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)愈低，對(duì)有豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)時(shí)，可不驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定。時(shí)，可不驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定。yftc/23515/ 對(duì)無豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)對(duì)無豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng) 時(shí)，時(shí)，節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定承載力約為強(qiáng)度承載力的節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定承載力約為強(qiáng)度承載力的80%，故可，故可將受壓腹桿的內(nèi)力乘以增大系數(shù)將受壓腹桿的

15、內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.25后再按受拉節(jié)點(diǎn)后再按受拉節(jié)點(diǎn)板的強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)板的強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行計(jì)算，當(dāng) 時(shí)應(yīng)按時(shí)應(yīng)按規(guī)范附錄規(guī)范附錄F進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。但當(dāng)進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。但當(dāng) 時(shí)，規(guī)范規(guī)定的計(jì)算值將大于試驗(yàn)值，不安全，故時(shí)，規(guī)范規(guī)定的計(jì)算值將大于試驗(yàn)值，不安全，故規(guī)定規(guī)定 c/t 不能超過不能超過 。對(duì)自由邊加勁的無。對(duì)自由邊加勁的無豎腹桿節(jié)點(diǎn)板，要求與有豎腹桿的相同。豎腹桿節(jié)點(diǎn)板，要求與有豎腹桿的相同。yftc/23510/ yftc/2355 .17/ yf/2355 .17yftc/23510/ 桁架節(jié)點(diǎn)板厚度選用表桁架節(jié)點(diǎn)板厚度選用表 一般的鋼結(jié)構(gòu)教科書和手冊(cè)均列有一般的鋼結(jié)構(gòu)教科書和手冊(cè)均

16、列有“桁架節(jié)點(diǎn)板桁架節(jié)點(diǎn)板厚度選用表厚度選用表”，但都系互相參考，缺乏科學(xué)依據(jù)。這，但都系互相參考，缺乏科學(xué)依據(jù)。這次該研究組先制作了次該研究組先制作了N- t/b關(guān)系表（關(guān)系表（N為腹桿最大拉力為腹桿最大拉力；t為節(jié)點(diǎn)板厚度；為節(jié)點(diǎn)板厚度；b為連接肢寬度），反映了側(cè)焊縫為連接肢寬度），反映了側(cè)焊縫焊腳尺寸焊腳尺寸hf1、hf2的影響。同時(shí)又在上述參數(shù)組合的的影響。同時(shí)又在上述參數(shù)組合的最不利情況下，重新整理出偏于安全的最不利情況下，重新整理出偏于安全的Nt表。相對(duì)表。相對(duì)來說它比以往的來說它比以往的Nt表更符合實(shí)際。表更符合實(shí)際。 為保證節(jié)點(diǎn)板受壓時(shí)的穩(wěn)定，桁架桿件間間隙不為保證節(jié)點(diǎn)板受壓時(shí)

17、的穩(wěn)定，桁架桿件間間隙不能太大，例如有豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板（或自由邊有加勁能太大，例如有豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板（或自由邊有加勁的節(jié)點(diǎn)板）的節(jié)點(diǎn)板） ，不能理解為，不能理解為c c 值愈小愈值愈小愈好。規(guī)范規(guī)定好。規(guī)范規(guī)定“弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間的間弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間的間隙，不應(yīng)小于隙，不應(yīng)小于20mm”，是由于間隙過小，焊接殘余，是由于間隙過小，焊接殘余應(yīng)力影響過大。而對(duì)吊車桁架，為避免疲勞破壞又應(yīng)力影響過大。而對(duì)吊車桁架，為避免疲勞破壞又規(guī)定此間隙規(guī)定此間隙“不宜小于不宜小于50mm”；同時(shí)還規(guī)定在工作；同時(shí)還規(guī)定在工作溫度溫度-20 C地區(qū)的桁架，為防冷脆，地區(qū)的桁架，為防冷脆，“腹桿與弦桿

18、相腹桿與弦桿相鄰焊縫焊趾間凈距不宜小于鄰焊縫焊趾間凈距不宜小于2.5t ”。同樣，這些規(guī)。同樣，這些規(guī)定不能理解為桿件間間隙愈大愈好，在某些情況如定不能理解為桿件間間隙愈大愈好，在某些情況如出現(xiàn)矛盾，應(yīng)妥善處理。出現(xiàn)矛盾，應(yīng)妥善處理。yftc/23515 隨著熱軋隨著熱軋H型鋼在我國(guó)投產(chǎn)，剖分型鋼在我國(guó)投產(chǎn)，剖分T型鋼用于型鋼用于桁桁架弦桿或腹桿的情況越來越多。架弦桿或腹桿的情況越來越多。T 型鋼桁架的優(yōu)點(diǎn)型鋼桁架的優(yōu)點(diǎn)是：無離縫、防腐易處理、用鋼量省。是：無離縫、防腐易處理、用鋼量省。 問題：?jiǎn)栴}： （1 1）節(jié)點(diǎn)施工不方便；）節(jié)點(diǎn)施工不方便； （2 2）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方式不同，節(jié)點(diǎn)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)更

19、加）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方式不同，節(jié)點(diǎn)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)更加復(fù)雜，同時(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)受力研究不夠，故規(guī)范公式均復(fù)雜，同時(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)受力研究不夠，故規(guī)范公式均不適用；不適用； （3 3）板件的局部穩(wěn)定難以滿足）板件的局部穩(wěn)定難以滿足8888規(guī)范的規(guī)定。規(guī)范的規(guī)定。 軸心受壓構(gòu)件和彎矩使自由邊受拉的壓彎構(gòu)件，軸心受壓構(gòu)件和彎矩使自由邊受拉的壓彎構(gòu)件， 對(duì)熱軋剖分對(duì)熱軋剖分T型鋼的局部穩(wěn)定：型鋼的局部穩(wěn)定： 原原88規(guī)范規(guī)定的寬厚比限值：規(guī)范規(guī)定的寬厚比限值： 新規(guī)范規(guī)定的寬厚比限值：新規(guī)范規(guī)定的寬厚比限值： 計(jì)算模型為考慮翼緣與腹板完全嵌固，取屈曲計(jì)算模型為考慮翼緣與腹板完全嵌固，取屈曲系數(shù)為系數(shù)為1.28，不近合理，需試

20、驗(yàn)驗(yàn)證。，不近合理，需試驗(yàn)驗(yàn)證。yf/235)1 . 010(yf/235)2 . 015( 桁架節(jié)點(diǎn)鉸接是一種近似，條件是桿件較細(xì)長(zhǎng)，桁架節(jié)點(diǎn)鉸接是一種近似，條件是桿件較細(xì)長(zhǎng)，以以H型鋼作型鋼作弦桿或腹桿的弦桿或腹桿的重型桁架，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意重型桁架，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意節(jié)點(diǎn)的次應(yīng)力，或按剛接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，對(duì)重要的節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的次應(yīng)力，或按剛接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，對(duì)重要的節(jié)點(diǎn)還應(yīng)進(jìn)行有限元分析。還應(yīng)進(jìn)行有限元分析。 鋼管桁架節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，原鋼管桁架節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，原8888規(guī)范只有直接焊規(guī)范只有直接焊接的平面桁架式圓管結(jié)構(gòu)的條文。近幾年同濟(jì)大學(xué)接的平面桁架式圓管結(jié)構(gòu)的條文。近幾年同濟(jì)大學(xué)對(duì)圓鋼管空間桁架節(jié)點(diǎn)作了一些試驗(yàn)和

21、分析；哈建對(duì)圓鋼管空間桁架節(jié)點(diǎn)作了一些試驗(yàn)和分析；哈建大對(duì)直接焊接的方管桁架結(jié)構(gòu)（主管為方管，支管大對(duì)直接焊接的方管桁架結(jié)構(gòu)（主管為方管，支管為方管或圓管）的節(jié)點(diǎn)作了一些試驗(yàn)和分析，為方管或圓管）的節(jié)點(diǎn)作了一些試驗(yàn)和分析，鋼鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范修訂時(shí)，其成果已部分納入。修訂時(shí)，其成果已部分納入。直接焊接的平面圓鋼管節(jié)點(diǎn)直接焊接的平面圓鋼管節(jié)點(diǎn)a) X型節(jié)點(diǎn)；型節(jié)點(diǎn)；b) T型或型或Y型節(jié)點(diǎn)；型節(jié)點(diǎn)； c）K型節(jié)點(diǎn)型節(jié)點(diǎn)直接焊接的空間圓鋼管節(jié)點(diǎn)直接焊接的空間圓鋼管節(jié)點(diǎn)e ) TT型節(jié)點(diǎn)；型節(jié)點(diǎn)；f ) KK型節(jié)點(diǎn)型節(jié)點(diǎn) XX型管節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量較少，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)型管節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量較少，計(jì)算結(jié)果

22、與試驗(yàn)結(jié)果吻合情況也不甚理想，而這種節(jié)點(diǎn)類型目前結(jié)果吻合情況也不甚理想，而這種節(jié)點(diǎn)類型目前在實(shí)際應(yīng)用中較少用到，故在規(guī)范內(nèi)未予列入。在實(shí)際應(yīng)用中較少用到，故在規(guī)范內(nèi)未予列入。直接焊接的矩形管（含方管）平面管節(jié)點(diǎn)直接焊接的矩形管（含方管）平面管節(jié)點(diǎn) a) T、Y型節(jié)點(diǎn)；型節(jié)點(diǎn)；b) X型節(jié)點(diǎn)；型節(jié)點(diǎn)；c) K、N型節(jié)點(diǎn)，有間隙；型節(jié)點(diǎn)，有間隙；d） K、N型節(jié)點(diǎn)，搭接。型節(jié)點(diǎn)，搭接。管結(jié)構(gòu)的適用范圍：管結(jié)構(gòu)的適用范圍：（1 1）不直接承受動(dòng)力荷載。對(duì)于承受交變荷載的）不直接承受動(dòng)力荷載。對(duì)于承受交變荷載的直接焊接鋼管節(jié)點(diǎn)，其疲勞問題遠(yuǎn)較其它型鋼桿件直接焊接鋼管節(jié)點(diǎn)，其疲勞問題遠(yuǎn)較其它型鋼桿件節(jié)點(diǎn)

23、受力情況復(fù)雜。節(jié)點(diǎn)受力情況復(fù)雜。（2 2）為防止鋼管發(fā)生局部屈曲，限制鋼管的徑厚）為防止鋼管發(fā)生局部屈曲，限制鋼管的徑厚比或?qū)捄癖缺然驅(qū)捄癖?； （或（或 ） （3 3）管結(jié)構(gòu)采用的管材不應(yīng)采用屈服強(qiáng)度）管結(jié)構(gòu)采用的管材不應(yīng)采用屈服強(qiáng)度fy超過超過345N/mm2以及屈強(qiáng)比以及屈強(qiáng)比fy/fu0.8的鋼材，且鋼管壁厚的鋼材，且鋼管壁厚不宜大于不宜大于25mm。因?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)外對(duì)鋼管節(jié)點(diǎn)的試。因?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)外對(duì)鋼管節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究工作僅限于此范圍。驗(yàn)研究工作僅限于此范圍。yftd235100tbthyf23540管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的失效模式管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的失效模式 鋼管結(jié)構(gòu)構(gòu)件的管壁一般很薄，而管徑較大，鋼管結(jié)構(gòu)

24、構(gòu)件的管壁一般很薄，而管徑較大，在節(jié)點(diǎn)處直接焊接的鋼管節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是由幾個(gè)圓筒殼在節(jié)點(diǎn)處直接焊接的鋼管節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是由幾個(gè)圓筒殼交匯在一起的一個(gè)空間薄殼結(jié)構(gòu)。理論上采用有限元交匯在一起的一個(gè)空間薄殼結(jié)構(gòu)。理論上采用有限元方法或彈性薄殼理論進(jìn)行分析是可行的，全過程分析方法或彈性薄殼理論進(jìn)行分析是可行的，全過程分析需考慮局部材料進(jìn)入塑性造成的材料非線形和節(jié)點(diǎn)處需考慮局部材料進(jìn)入塑性造成的材料非線形和節(jié)點(diǎn)處主管局部變形造成的幾何非線形。但目前主要依賴試主管局部變形造成的幾何非線形。但目前主要依賴試驗(yàn)。圓形和矩形的管節(jié)點(diǎn)有驗(yàn)。圓形和矩形的管節(jié)點(diǎn)有7種破壞模式：種破壞模式：（1 1）主管壁因沖切或剪切而破壞

25、；）主管壁因沖切或剪切而破壞；（2 2）主管壁因受拉屈服或受壓局部失穩(wěn)而破壞；）主管壁因受拉屈服或受壓局部失穩(wěn)而破壞； （3 3）與支管相連的）與支管相連的主管壁因形成塑性鉸線主管壁因形成塑性鉸線而失效；而失效； （4 4）支管與主管間）支管與主管間連接焊縫的破壞；連接焊縫的破壞； （5 5）受壓支管管壁）受壓支管管壁的局部屈曲；的局部屈曲； （6 6）受拉支管側(cè)主）受拉支管側(cè)主管壁的局部屈曲；管壁的局部屈曲；（7 7）有間隙的）有間隙的K、N形節(jié)點(diǎn)中，主管在間隙處被剪形節(jié)點(diǎn)中，主管在間隙處被剪壞或喪失軸向承載力而破壞。壞或喪失軸向承載力而破壞。 以上幾種失效模式，有時(shí)會(huì)同時(shí)發(fā)生。規(guī)范針對(duì)以上

26、幾種失效模式，有時(shí)會(huì)同時(shí)發(fā)生。規(guī)范針對(duì)不同破壞模式給出了節(jié)點(diǎn)承載力的計(jì)算公式及構(gòu)造不同破壞模式給出了節(jié)點(diǎn)承載力的計(jì)算公式及構(gòu)造要求，這些公式只有少數(shù)是理論推出的，大部分是要求，這些公式只有少數(shù)是理論推出的，大部分是經(jīng)驗(yàn)公式。經(jīng)驗(yàn)公式。例如：例如： （1 1）當(dāng)由支管與主管間連接焊縫的破壞控制時(shí)，）當(dāng)由支管與主管間連接焊縫的破壞控制時(shí)，可視支管與主管的連接焊縫為全周角焊縫按正面角可視支管與主管的連接焊縫為全周角焊縫按正面角焊縫公式進(jìn)行計(jì)算，但取焊縫公式進(jìn)行計(jì)算，但取 f1 1。角焊縫的計(jì)算厚度。角焊縫的計(jì)算厚度沿支管周長(zhǎng)是變化的，當(dāng)支管軸心受力時(shí)，平均計(jì)沿支管周長(zhǎng)是變化的，當(dāng)支管軸心受力時(shí)，平均

27、計(jì)算厚度可取算厚度可取0.7hf。 焊縫的長(zhǎng)度實(shí)際上是支管與主管相交線長(zhǎng)度，焊縫的長(zhǎng)度實(shí)際上是支管與主管相交線長(zhǎng)度，主、支管均為圓管的節(jié)點(diǎn)焊縫傳力較為均勻，焊縫主、支管均為圓管的節(jié)點(diǎn)焊縫傳力較為均勻，焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度取為相交線長(zhǎng)度，該相交線是一條空間的計(jì)算長(zhǎng)度取為相交線長(zhǎng)度，該相交線是一條空間曲線。規(guī)范取為：曲線。規(guī)范取為： 當(dāng)當(dāng)di/d0.65時(shí)：時(shí)： lw(3.25di0.025d)(0.466) 當(dāng)當(dāng)di/d0.65時(shí)：時(shí)： lw(3.81di0.389d)(0.466) 式中式中 d、di分別為主管和支管外徑；分別為主管和支管外徑； i支管軸線與主管軸線的夾角。支管軸線與主管軸線的夾角。

28、（2）當(dāng)由主管壁塑性鉸線的失效模式控制時(shí)，對(duì)）當(dāng)由主管壁塑性鉸線的失效模式控制時(shí)，對(duì)X形節(jié)點(diǎn)，受壓支管在管節(jié)點(diǎn)處的承載力設(shè)計(jì)值按下形節(jié)點(diǎn)，受壓支管在管節(jié)點(diǎn)處的承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：式計(jì)算：式中式中 n參數(shù)；參數(shù)； n1-0.3 -0.3( )2；當(dāng)節(jié)點(diǎn)兩；當(dāng)節(jié)點(diǎn)兩 側(cè)或一側(cè)主管受拉時(shí)，側(cè)或一側(cè)主管受拉時(shí)， n1。 t主管壁厚；主管壁厚； 支管軸線與主管軸線之夾角；支管軸線與主管軸線之夾角； f主管鋼材抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；主管鋼材抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； fy主管鋼材的屈服強(qiáng)度；主管鋼材的屈服強(qiáng)度； 節(jié)點(diǎn)兩側(cè)主管較小軸心壓應(yīng)力的絕對(duì)值。節(jié)點(diǎn)兩側(cè)主管較小軸心壓應(yīng)力的絕對(duì)值。 ftNnpjcX2sin)81. 01 (45. 5yfyf 與梁式結(jié)構(gòu)體系相比，框架式體系比較經(jīng)濟(jì)，與梁式結(jié)構(gòu)體系相比，框架式體系比較經(jīng)濟(jì)，且橫梁高度可以取得比梁式結(jié)構(gòu)的高度小，剛度且橫梁高度可以取得比梁式結(jié)構(gòu)的高度小，剛度也較大，常用于工業(yè)建筑。也較大，常用于工業(yè)建筑。 框架柱柱腳可以作成鉸接，也可以作成剛接?？蚣苤_