螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)課件

網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，節(jié)點(diǎn)用鋼量約占整個(gè)網(wǎng)架用鋼量的20％~25％，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的好壞，對(duì)結(jié)構(gòu)性能、制造安裝、耗鋼量和工程造價(jià)都有相當(dāng)大的影響。網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)形式很多，目前國(guó)內(nèi)常用的節(jié)點(diǎn)形式主要有：

(1)焊接空心球節(jié)點(diǎn)；

(2)螺栓球節(jié)點(diǎn)；

(3)焊接鋼板節(jié)點(diǎn)；

(4)焊接鋼管節(jié)點(diǎn)

(5)桿件直接匯交節(jié)點(diǎn)3.6節(jié)點(diǎn)球設(shè)計(jì)螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)圖3.28焊接鋼管節(jié)點(diǎn)圖3.29管件直接匯交節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求(1)受力合理，傳力明確；(2)保證桿件匯交于一點(diǎn)，不產(chǎn)生附加彎矩；(3)構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作安裝方便，耗鋼量?。?4)避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端封閉。螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)3.6.1焊接空心球節(jié)點(diǎn)

焊接空心球節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，適用于連接鋼管桿件（圖3.30）球面與管件接時(shí)，只需將鋼管沿正截切斷，施工方便。圖3.30焊接空心球節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個(gè)半球，然后相焊而成。分加肋、不加肋（圖3.31）。圖3.31焊接空心球節(jié)點(diǎn)a無(wú)肋b有肋螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)

空心球外徑D

a——球面上連接桿件之間的縫隙不宜小于10㎜（圖3.32）θ——匯交于球節(jié)點(diǎn)任意兩鋼管桿件間的夾d1，d2

——組成θ角的鋼管外徑圖3.32空心球節(jié)點(diǎn)空隙螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)空心球徑等于或大于300㎜，且桿件內(nèi)力較大，需要提高承載力時(shí)，球內(nèi)可加環(huán)肋當(dāng)空心球直徑為120~500㎜時(shí)，其受壓、受拉承載力設(shè)計(jì)值可分別按下列公式計(jì)算

（a）受壓空心球（b）受拉空心球

螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)空心球的壁厚應(yīng)根據(jù)桿件內(nèi)力由公式計(jì)算確定?？招那蛲鈴脚c壁厚的比值可在

D／t=24~25范圍內(nèi)選用空心球壁厚與鋼管最大壁厚的比值宜在1.2~2.0之間。鋼管桿件與空心球連接處，管端應(yīng)開(kāi)坡口，并在鋼管內(nèi)加襯管（圖3.33），在管端與空心球之間焊縫可按對(duì)接焊縫計(jì)算，否則只能按斜角角焊縫計(jì)算圖3.33加襯管連接螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)

3.6.2螺栓球結(jié)點(diǎn)

螺栓球結(jié)點(diǎn)的構(gòu)造螺栓球結(jié)點(diǎn)由鋼球、螺栓、套筒、銷釘（或螺釘）和錐頭（或封板）等零件組成（圖3.34），適用于連接鋼管桿件。圖3.34螺栓球連接節(jié)點(diǎn)示意圖螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn)及馬道焊接球節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)

鋼球尺寸鋼球大小取決于相鄰桿件的夾角、螺栓的直徑和螺栓伸入球體的長(zhǎng)度等因素。由圖35，導(dǎo)出球體內(nèi)螺栓不相碰的最小鋼球直徑D為

由圖36，導(dǎo)出滿足套筒接觸面要求的鋼球直徑D為螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)

D-----鋼球直徑（㎜）θ-----兩個(gè)螺栓之間的最小夾角（㎜）d1，d

2-----螺栓直徑（㎜），d1＞d2ε-----螺栓伸入鋼球長(zhǎng)度與螺栓直徑的比例η-----套筒外接圓直徑與螺栓直徑的比例螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)當(dāng)相鄰兩桿夾角θ＞30o，還要保證相鄰兩根桿件（管端為封板）不相碰，由圖3.37，導(dǎo)出鋼球直徑D還須滿足下式要求D1，D2--相鄰兩根桿件的外徑θ--相鄰兩根桿件的夾角d1--相應(yīng)于D1桿件所配螺栓直徑η--套筒外接圓直徑與螺栓直徑之比

S--套筒長(zhǎng)度圖3.37帶封板管件的幾何關(guān)系螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)螺栓，套筒

高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合8.8或10.9級(jí)的要求，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：螺栓桿長(zhǎng)度Lb由構(gòu)造確定(圖3.38)，其值為：

圖3.38高強(qiáng)螺栓幾何尺寸螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)套筒通常開(kāi)有縱向滑槽(圖3.39a)，滑槽寬度一般比銷釘直徑大1.5-2mm。套筒端部到開(kāi)槽端部(或釘孔端)距離應(yīng)使該處有效截面抗剪力不低于銷釘(或螺釘)抗剪力，且不小于1.5倍開(kāi)槽的寬度或6mm。套筒端部要保持平整，內(nèi)孔L徑可比螺栓直徑大1mm。

圖3.39套筒幾何尺寸螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)套筒長(zhǎng)度可按下式計(jì)算采用滑槽時(shí)采用螺釘時(shí)套筒應(yīng)進(jìn)行承壓驗(yàn)算，公式為螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)當(dāng)桿件管徑較大時(shí)采用錐頭連接。管徑較小時(shí)采用封板連接。連接焊縫以及錐頭的任何截面應(yīng)與連接鋼管等強(qiáng)。圖3.40桿件端部連接焊縫錐頭和封板螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)封板厚度應(yīng)按實(shí)際受力大小計(jì)算封板厚度可按近似方法計(jì)算，如圖3.41

沿環(huán)向單位寬度上板承受的力為

圖3.41封板螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)封板周邊單位寬度徑向彎距近似為

當(dāng)達(dá)到塑性鉸彎距，封板達(dá)到極限承載力，由可導(dǎo)出

N-----鋼管桿件設(shè)計(jì)拉力

R-----鋼管的內(nèi)半徑

S-----螺帽和封板接觸的圓環(huán)面的平均半徑

f-----鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

-----封板厚度螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)錐頭是一個(gè)軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)厚殼體（圖3.42）錐頭承載力主要與錐頂板厚度、錐頭斜率、連接管桿直徑、錐頭構(gòu)造的應(yīng)力集中等因素有關(guān)圖3.42錐頭構(gòu)造螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)

3.6.3焊接鋼板節(jié)點(diǎn)焊接鋼板節(jié)點(diǎn)可由十字節(jié)點(diǎn)板盒蓋板組成十字節(jié)點(diǎn)板宜由兩塊帶企口的鋼板對(duì)插而成（圖3.43a）,也可由三塊板正交焊成（圖3.43b）圖3.43焊接鋼板節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)焊接鋼板節(jié)點(diǎn)可用于兩向網(wǎng)架和由四角錐體組成的網(wǎng)架。常用焊接形式如圖3.44、圖3.45所示。網(wǎng)架弦桿應(yīng)同時(shí)與蓋板和十字節(jié)點(diǎn)板連接，使角鋼兩肢都能直接傳力。圖3.44兩向網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)圖3.45四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)焊接鋼板節(jié)點(diǎn)各桿件形心線在節(jié)點(diǎn)板處宜交于一點(diǎn)，桿件與節(jié)點(diǎn)連接焊縫的分布應(yīng)使焊縫截面的形心與桿件形心相重合。節(jié)點(diǎn)板厚度可根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力由表3-5確定節(jié)點(diǎn)板厚度選用表表3-5桿件內(nèi)力（kN）

≤150160~250260~390400~590600~880890~1275節(jié)點(diǎn)板厚度（㎜）88~1010~1212~1414~1616~18螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)3.6.4支座節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式應(yīng)受力明確、傳力簡(jiǎn)捷、安全可靠，并應(yīng)符合計(jì)算假定。

常用支座節(jié)點(diǎn)有以下幾種構(gòu)造形式：

平板壓力或拉力支座，只適用于較小跨度網(wǎng)架,如圖3.46。圖3.46平板壓力或拉力支座a角鋼桿件b鋼管桿件螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架如圖3.47圖3.47單面弧形壓力支座a兩個(gè)螺栓連接b四個(gè)螺栓連接螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)單面弧形拉力支座(圖3.48)適用于較大跨度網(wǎng)架。為更好地將拉力傳遞到支座上，在承受拉力的錨栓附近應(yīng)設(shè)加勁肋以增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)剛度。圖3.48單面弧形拉力支座螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)雙面弧形壓力支座(圖3.49)，在支座和底板間設(shè)有弧形塊，上下面都有是柱面，支座既可轉(zhuǎn)動(dòng)又可平移。

圖3.49雙面弧形壓力支座螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)球鉸壓力支座(圖3.50)只能轉(zhuǎn)動(dòng)而不能平移，適用于多支點(diǎn)支承的大跨度網(wǎng)架。

圖3.50球鉸壓力支座螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)板式橡膠支座(圖3.51)適用于大中跨度網(wǎng)架。通過(guò)橡膠墊的壓縮和剪切變形，支座既可轉(zhuǎn)動(dòng)又可平移。如果在一個(gè)方向加限制，支座為單向可側(cè)移式，否則為兩向可側(cè)移式。圖3.51板式橡膠支座螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)平板支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)平板支座的構(gòu)造和平面桁架的支座沒(méi)有多少差別，支座板的平面尺寸、厚度，肋板的尺寸和焊縫都可參照桁架支座節(jié)點(diǎn)和柱腳的計(jì)算方法確定。網(wǎng)架平板支座不同于簡(jiǎn)支平面桁架支座的惟一特點(diǎn)是有可能受拉，拉力支座的錨栓直徑需要通過(guò)計(jì)算確定，一個(gè)拉力螺栓的有效截面面積應(yīng)按下式計(jì)算。

螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)單面弧形制作設(shè)計(jì)（圖3.52）

弧形支座置于底板之上其平面尺寸為

a1·b1≥R/f

R--支座反力

f---鋼材（或鑄鋼）抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值a1，b1---弧形支座寬度、長(zhǎng)度圖3.52弧形支座尺寸螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)弧形支座板厚度（圖3.52）弧形板受力類似一倒置的雙懸的挑板，上部支座在弧面頂點(diǎn)提供支承，荷載為底部支座反力R／(a1.b1)

弧形板中央截面最大彎距為

由強(qiáng)度條件得出

f-----鋼材（或鑄鋼）抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)弧形板的半徑由下式確定

r-----弧面半徑

f-----鋼材（或鑄鋼）抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度

E-----鋼材的彈性模量螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)橡膠制作設(shè)計(jì)橡膠制作設(shè)計(jì)橡膠墊板由氯丁橡膠或天然橡膠制成，膠料和制成板的性能應(yīng)符合表3-6~表3-8的要求

膠料類型硬度（邵氏）拉斷應(yīng)力（Mpa）伸長(zhǎng)率（％）300％定伸長(zhǎng)度（Mpa）拉斷永久變形適用溫度不低于氯丁橡膠60±5≥8.631≥450≥7.84≤25-25℃天然橡膠60±5≥18.63≥500≥8.82≤20-40℃膠料的物理機(jī)械性能表3-6螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)

橡膠墊板的力學(xué)性能

表3-7

E-β關(guān)系

表3-8

允許抗壓強(qiáng)度[б](Mpa)極限破壞強(qiáng)度（Mpa）抗壓彈性模量E（Mpa）抗剪彈性模量G（Mpa）摩擦系數(shù)

μ7.84~9.80＞58.82由形狀系數(shù)β按表3-8查得0.98~1.47與（鋼）0.2（與混凝土）0.3β456789101112E（Mpa）196265333412490579657745843β1314151617181920E（Mpa）9321040115712851422155917061863螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)橡膠墊板的計(jì)算橡膠墊板的底面積A可根據(jù)承壓條件按下式計(jì)算

A≥Rmax/[σ]

A-----墊板承壓面積

a,b---分別為橡膠墊板短邊與長(zhǎng)邊

Rmax----荷載標(biāo)準(zhǔn)值在支座引起的反力

[б]---橡膠墊板的允許抗壓強(qiáng)度

螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)橡膠墊板厚度應(yīng)根據(jù)橡膠厚度與中間各層鋼板厚度確定（圖3.53）。橡膠層厚度可由上下表層及各鋼板間的橡膠片厚度之和確定。

d0=2dt+ndid0-----橡膠層厚度dt，di-----分別為上下表層及中間各層橡膠片厚度

n-----中間橡膠片的層數(shù)圖3.53橡膠墊板構(gòu)造螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)根據(jù)橡膠剪切變形條件中d0tana≥u及構(gòu)造要求，并取tana=0.7，橡膠層厚度應(yīng)滿足下式要求：

0.2a≥d0≥1.43μ

μ-----由于溫度變化等原因在網(wǎng)架支座處引起的水平位移

1.43-----為tana的倒數(shù)，tana為橡膠層最大容許剪切角的正切螺栓球節(jié)點(diǎn),焊接球節(jié)點(diǎn)橡膠墊板的壓縮變形不能過(guò)大，為防止支座轉(zhuǎn)動(dòng)引起橡膠墊板與支座底板部分脫開(kāi)而形成局部承壓，也不能過(guò)小。橡膠墊板的平均壓縮變形應(yīng)滿足下列條件

0.05d0≥ωm≥θa

θ---結(jié)構(gòu)在支座處的最大轉(zhuǎn)角(rad)

平均壓縮變形ωm可按下式