节点设计的一般要求

节点设计的一般要求

①在原则上，桁架应以杆件的形心线为轴线并在节点处相交于一点，以避免杆件偏心受力。为了制作方便，通常取角钢背或T型钢背至轴线的距离为5mm的倍数（图 1）。在螺栓（或铆钉）连接的桁架中，杆件轴线可取螺栓孔准线，双排螺栓时取靠近角钢背的内排螺栓孔准线，这样便于放线而偏心距离不大；也可仍取形心线（取整至5mm倍数）为轴线而螺栓也偏离轴线。

图1 节点构造要求

②当节点两侧弦杆截面有改变时，可取左右侧弦杆形心轴线（取整至5mm倍数）相重合；但为拼接构造和上弦杆上放置屋面构件的方便，通常也可做成两侧角钢背的外表面平齐，这时两侧开心线错开，可取其平均值z处（取整至5mm倍数）作为该节点弦杆（或全弦杆）的公共轴线，腹杆交汇于公共轴线上的节点中心。当两侧形心轴依稀的距离e（图 2）不超过较大弦杆的截面高度的5%时，可不考虑此偏心影响。

图2 弦杆轴线的偏心

当偏心距离超过上述值，或者由于其它原因使节点处有较大偏心弯矩时，应根据交汇处各杆的线刚度，将此弯矩分配于各杆（图 2b）。所计算杆件承担的弯矩为：

i i i

K M M K =Σi 式中 M ——节点偏心弯矩，对（图 2）的情况，M ＝N 1e ；

K i ——所计算杆件线刚度；

Σ K i ——汇交于节点的各杆件线刚度之和。

③ 节点各杆件边缘间应留一定间隙（图 1 c ），以利拼装和施焊，并避免焊缝过分密集而使钢材焊接过热变脆。一般取c ≥20mm ；对直接承受动力荷载的焊接桁架，腹杆与弦杆之间的间隙取c ≥50mm 。在此前提下c 不宜过大，以免节点板过分加大而其刚度和受压稳定性变差。桁架图中一般不直接标明各处c 值，而是注明各切断杆件的端距（图 1 e 1～e 3），以控制有足够的间隙。

④ 焊接桁架中节点板通常伸出弦杆角钢外边缘（一般是角钢背）约15mm ，以便布置焊缝，并用注明节点板尺寸h 2来控制（图 1）。但屋架的上弦节点为便于搁置屋面构件（檩条、大型屋面板等），可将节点板缩进弦杆角钢背d ＝5～10mm （一般用d ≈0.6t ，t 为节点板厚度），而用槽焊缝连接（图3，符号）。

图3 上弦节点和槽焊缝

图4 角钢端部的切割 图5 节点板的外形

⑤ 角钢端部的切割一般应垂直于轴线（图 4a 、图 1、图 3）。当较宽斜腹杆以较小角度与弦杆相交时，为减小节点板尺寸，允许把角钢的一个边斜切（切掉一角）但不影响角钢背圆角部分（图 4b 、图 5）。特殊情况下允许把包括圆角部分

在内的一个角钢边完全斜切去掉一角（图 4c）。有些情况如认为气割方便也可对整个角钢截面（两个角钢边一起）进行斜切，主要用在三角形或梯形桁架屋脊节点处两侧上弦杆有转折和作拼接而需要尽量紧靠时（图 7b）。角钢一个边完全切去、另一个边伸出的斜切（图 4d）受力很差，不应采用。

图6 支座节点

图7 上弦中央拼接节点

⑥在满足传力所要求的焊缝或螺栓等布置的前提下，节点板尺寸应尽量紧凑。节点板外形应尽量简单，应优先采用矩形、直角梯形、斜角梯形或平行四边形，即一般至少使其两边平行（图 5）；不得已时也应力求在钢板上下料方便，切割长度短，废弃钢材少（图 5末行的节点板型式尽量少用）。

⑦一般腹杆和端节间弦杆把其全部内力传给节点板，节点板边线对杆件边线间的扩散角通常宜≥1:4～1:3（约15°～20°，见图 8），强度用足的杆件宜≥1:2

（～25°）。扩散角太小（图 8虚线和c ）会引起节点板截面过窄，致使强度不够，或引起较大的构造和传力上的偏心。正确的做法（图 8a 实线和b ）应使节点板在杆件两侧有足够的扩散角，节点板没有窄长的尖角突出，节点中心（杆件交汇点）在节点板范围内，亦即使节点板在杆件端部切断处有足够的宽度，其截面积大于按被连接杆件内力和偏心影响计算的需要值。

图8 节点板扩散角度

⑧ 屋架上弦杆上放置檩条或大型屋面板，当采用双角钢截面时角钢的水平伸出边一般应≥70～90mm 。角钢应有一定厚度，以免在集中荷载作用下发生过大的弯曲，一般可按（表 1）要求。当确有困难而不能满足时应采取加强措施。通常是设置竖向加劲肋（图 9a ）；也可在集中荷载范围设置局部水平盖板，角钢水平边b ≥100mm 时按（图 9b ），b ≤90mm 时按（图 9c ）。

支承处总集中荷载设计值()

kN 25405575100 Q235钢

810121416 角钢厚度()mm ≥低合金钢78101214

表1 不需加强的上弦杆角钢厚度（参考值）

图9 上弦角钢的加强

⑨ 对桁架中的螺栓或铆钉连接，应先用适当的全桁架统一的直径规格，其间距、端距、边距等应满足构造要求，通常按尽量较小的距离排列，使节点尽量紧凑。每一杆件在每一节点处的受力螺栓或铆钉至少用两个。

⑩焊接桁架中杆件与节点板的连接主要采用角焊缝。杆件为角钢截面时通常采用背和角钢尖位置的侧面角焊缝；有时也采用包括角钢端的三面周围角焊缝；也可采用角钢背和角钢端的L形周围角焊缝。角焊缝的焊脚尺寸和长度等应满足构造要求规定的最小和最大限值，详见第四章第四节三。一般桁架中，节点受力角焊缝的最小实用h f－l w通常采用5-80mm；小跨度和轻荷载桁架中可适当减小，至4-50mm。