(房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課件)3.5網(wǎng)架桿件設(shè)計(jì)

網(wǎng)架桿件可采用鋼管、熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼。在截面積相同的條件下，管截面具有回轉(zhuǎn)半徑大，截面特性無方向性，抗壓屈承載力高等優(yōu)點(diǎn)，鋼管端部封閉后，內(nèi)部不易銹蝕，是目前網(wǎng)架桿件常用的截面形式。管材可采用高頻焊管或無縫鋼管，有條件時(shí)也可采用薄壁管形截面。材質(zhì)主要有Q235鋼及Q345鋼。

3.5網(wǎng)架桿件設(shè)計(jì)2021/10/10星期日1網(wǎng)架桿件的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過下列數(shù)值受壓桿件：180受拉桿件：(1)一般桿件300(2)支座附近處桿件250(3)直接承受動(dòng)力荷載的桿件250網(wǎng)架桿件主要受軸力作用，截面強(qiáng)度及穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要。普通角鋼截面桿件的最小截面尺寸不宜小于50mm×3mm。鋼管不宜小于ф48×2mm。無縫圓管和焊接圓管壓桿在穩(wěn)定計(jì)算中分別屬于a類和b類截面。2021/10/10星期日22021/10/10星期日32021/10/10星期日43.6.1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)2021/10/10星期日5特點(diǎn)：適用于鋼管連接構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力明確、連接方便鋼管垂直軸線切割，能在空心球上自然對(duì)中而不產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)偏心球無方向性，可與任意方向桿件相連適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種形式網(wǎng)架與網(wǎng)殼制作網(wǎng)架時(shí)，桿件與球體連接需現(xiàn)場(chǎng)全方位焊接，焊接工作量大且焊接質(zhì)量要求高。2021/10/10星期日6兩個(gè)半球?qū)付砂肭蛴袃煞N成型方法：冷壓（很少采用）與熱壓

1.焊接空心球熱壓流程2021/10/10星期日71.焊接空心球a無肋b有肋分為加肋與不加肋兩種。2021/10/10星期日8廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院2.空心球的構(gòu)造（1）空心球的外徑D（2）空心球的壁厚δ——據(jù)桿件內(nèi)力確定

D/δ=25～45(網(wǎng)架、雙層網(wǎng)殼),20～35（單層網(wǎng)殼）D/d=2.4～3.0δ/tmax=1.5～2.0，δ≥4mm當(dāng)空心球外徑過大，且連接桿件較多時(shí)，為減小空心球，允許部分腹桿之間或腹桿與弦桿相匯交。匯交桿件軸線必須通過空心球形心，匯交兩桿中，截面積大的桿件必須全截面焊接在球上（兩桿截面等時(shí)，取拉桿），另一桿坡口焊在主桿上，且必須保證有3/4截面焊在球上。匯交桿件受力較大時(shí)，可設(shè)加勁肋。2021/10/10星期日9廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院（3）空心球的外徑D≥300mm，且桿件內(nèi)力較大時(shí)，為提高其承載力，球內(nèi)可加設(shè)“環(huán)型加勁肋板”，其壁厚不應(yīng)小于球壁厚，內(nèi)力較大的桿件應(yīng)位于“環(huán)型加勁肋板”平面內(nèi)?？招那虻耐鈴紻≥500mm，應(yīng)加設(shè)“環(huán)型加勁肋板”2021/10/10星期日10廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院3.空心球的承載力（1）受拉受壓空心球；D=120～900mm（2）壓彎或拉彎空心球（單層網(wǎng)殼）2021/10/10星期日11廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院4.鋼管與空心球的連接——與鋼管等強(qiáng)鋼管端部開坡口，并設(shè)短襯管，與空心球之間采用完全焊透的對(duì)接焊縫，焊縫質(zhì)量達(dá)Ⅱ級(jí)，可確保焊縫與桿件鋼材等強(qiáng)。不滿足上述要求時(shí)，按斜角角焊縫計(jì)算：2021/10/10星期日123.6.2.螺栓球節(jié)點(diǎn)2021/10/10星期日131.構(gòu)造及受力特點(diǎn)

構(gòu)造：球體、高強(qiáng)螺栓、六角套筒、銷釘、錐頭或封板球體是鍛壓或鑄造的實(shí)心鋼球體

受力特點(diǎn)桿件受拉：拉力鋼管錐頭或封板螺栓鋼球桿件受壓：壓力鋼管錐頭或封板套筒鋼球2021/10/10星期日14廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院2.螺栓球節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

高強(qiáng)螺栓——最關(guān)鍵的傳力部位，應(yīng)達(dá)到8.8或10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值為：2021/10/10星期日15

鋼球鋼球大小取決于高強(qiáng)螺栓直徑d螺栓伸入球體的長(zhǎng)度相鄰桿件夾角伸入球體中的螺栓不相碰相鄰桿件夾角小于30°，還需滿足（公式3-16）套筒不相碰：（公式3-15）球體內(nèi)螺栓不相碰：（公式3-14）2021/10/10星期日16廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院

套筒——承壓強(qiáng)度2021/10/10星期日17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)。桿件直徑大于76mm宜用錐頭，小于76mm用封板圖3.40桿件端部連接焊縫錐頭和封板連接鋼管和螺栓2021/10/10星期日18錐頭是一個(gè)軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)厚殼體（圖3.42）圖3.42錐頭構(gòu)造2021/10/10星期日19

封板2021/10/10星期日20

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）2021/10/10星期日21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（㎜）88~1010~1212~1414~1616~182021/10/10星期日22廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院一般采用鉸支座，構(gòu)造上允許轉(zhuǎn)動(dòng)，盡可能與計(jì)算理論吻合。要求：傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。1.壓力支座節(jié)點(diǎn)——以支座能承受向下反力為主（1）平板壓力支座節(jié)點(diǎn)——適用于較小跨度網(wǎng)架構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力方便，用鋼量省；缺點(diǎn)：底板下摩擦力較大，壓應(yīng)力分布不均勻，且支座不能轉(zhuǎn)動(dòng)，受力后會(huì)產(chǎn)生彎矩，與計(jì)算鉸接假定相差較大。3.6.4支座節(jié)點(diǎn)2021/10/10星期日23廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院（2）單面弧形壓力支座節(jié)點(diǎn)——適用于中小跨度網(wǎng)架（與計(jì)算簡(jiǎn)圖較接近）底板反力比較均勻，一般設(shè)兩個(gè)錨栓安置于弧形墊塊中心線上，當(dāng)支座反力較大時(shí)，支座節(jié)點(diǎn)體量也大，需安置4個(gè)錨栓，置于底板的四角，并在錨栓上加彈簧，以確保支座可以轉(zhuǎn)動(dòng)。在平板壓力支座節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)上，在支座底板下設(shè)一弧形墊塊，使沿弧形方向可以轉(zhuǎn)動(dòng)；2021/10/10星期日24廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院（3）雙面弧形壓力支座節(jié)點(diǎn)——又稱“搖擺支座”，適用于大跨度網(wǎng)架網(wǎng)架跨度較大時(shí)，溫度應(yīng)力顯著，而支座約束較強(qiáng)，上述兩支座不能滿足要求，必須選擇一種即能自由伸縮又能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的支座形式。在支座底板與柱頂之間設(shè)一塊上下均為弧形的鑄鋼塊，在它的兩側(cè)設(shè)有從支座底板與支承面頂板上分別焊兩塊帶有橢圓孔的梯形鋼板，用螺栓將它們連成整體；可以沿弧形轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以水平移動(dòng)，但構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)較高，對(duì)下部結(jié)構(gòu)抗震不利，要求下部結(jié)構(gòu)的剛度較大。2021/10/10星期日25廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院（4）球鉸壓力支座節(jié)點(diǎn)——用于多點(diǎn)支承的大跨度網(wǎng)架多跨或有懸挑的大跨度網(wǎng)架在柱上的支座節(jié)點(diǎn)，為了適應(yīng)各方向的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，需要使支座與柱頂鉸接而不產(chǎn)生彎矩，常做成球鉸壓力支座。以一個(gè)凸出的實(shí)心半球，嵌合在一個(gè)凹進(jìn)的半球內(nèi)，在任意方向都可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而不產(chǎn)生彎矩，并在X、Y、Z三個(gè)方向都不會(huì)產(chǎn)生線位移，較符合計(jì)算假定。為防止凸面球脫出，支座四周以錨栓固定并設(shè)彈簧，以保證支座的自由轉(zhuǎn)動(dòng)而不受錨栓約束的影響。構(gòu)造復(fù)雜，制作加工麻煩。2021/10/10星期日26廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院（5）板式橡膠支座節(jié)點(diǎn)——用于大中跨度網(wǎng)架在支座底板與支承面之間設(shè)置一塊橡膠墊板。橡膠墊是由多層橡膠片與薄鋼粘合壓制而成，在底板與支承面之間用錨栓相連。橡膠墊具有良好的彈性，也可產(chǎn)生較大的剪切變形，即可轉(zhuǎn)動(dòng)，又可以產(chǎn)生一定變位，其作用與單面弧形支座下面弧形墊塊相似。構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便、用鋼量低且造價(jià)較低，目前應(yīng)用較廣。2021/10/10星期日27廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院2.拉力支座節(jié)點(diǎn)有些周邊支承的網(wǎng)架，如斜放四角錐網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架，在角隅處的支座上往往產(chǎn)生垂直拉力，應(yīng)根據(jù)支座節(jié)點(diǎn)承受拉力的特