节点设计
在确定节点板的形状和尺寸时，需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公式为：
角钢肢背所需焊缝长度l1：
l1?l2?K1N?2hfw2?0.7hf1ff
角钢肢尖所需焊缝长度l2：
K2N?2hf2?0.7hf2ffw
如腹杆aB，设计杆力N＝-445.72kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf1＝8mm，hf2＝6mm。因aB杆系不等边，角钢与长肢相连，故K1＝2/3，K2＝1/3。则： l1＝(0.667×445.72×103)/(2×0.7×8×160)+2×8=181.9mm 取l1＝190mm l2＝(0.333×445.72×103)/(2×0.7×6×160)+12=122.4,取l2＝130mm 其它腹杆所需焊缝长度的计算结果见下表。未列入表中的腹杆均因杆力很小，可按构造取 肢尖: hf≥1.5t?1.510?5mm，l1＝8hf+10＝8×5+10＝50 mm
肢背：hf＝6mm, l2＝60mm 腹杆焊缝尺寸：
设计内力（kN） -445.72 274.18 -208.13 131.80 肢背焊缝 l1（mm） 190 150 120 80 hf（mm） 8 6 6 6 肢尖焊缝 l2（mm） 130 100 80 50 hf（mm） 6 5 5 5 杆件 名称 aB Bc cD De 表中1l、12为取整后数值, 1、下弦节点“c” 按表3所列Bc、cD杆所需焊缝长度，按比例绘制节点详图，从而确定节点板的形状和尺寸。由图中量出下弦与节点板的焊缝长度为325mm，焊脚尺寸hf＝6mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N＝Nbc-Nab＝459.98-193.55＝266.43 kN。验算肢背焊缝的强度：
τf＝K1ΔN/(2×0.7×helw)=(0.667×266.43×103)/[2×0.7×6×(325-12)]=67.59N/mm2 16 N=47.21KN N=208.13KN N=274.18KN 2┐┌ 63× 5 2┐┌ 70× 8 2┐┌ 70× 8 6 140 6100 6 60 5 50 280 6 2┐┌ 100 ×63 N=193.55KN ×7 N=459.98KN 120 30 120 165 160 c \ 下弦节点\ 2下弦结点“e” 按表3所列De、Fe杆所需焊缝长度，按比例绘制节点详图，从而确定节点板的形状和尺寸。由图中量出下弦与节点板的焊缝长度为300mm，焊脚尺寸hf＝6mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N＝Nbc-Nab＝564.69-459.98＝104.71 kN。验算肢背焊缝的强度： τf＝K1ΔN/(2×0.7×helw)=(0.667×104.71×103)/(2×0.7×6×300)=27.71 N=47.21KN N=74.21KN N=131.80KN 2┐┌ 63× 5 2┐┌ 70× 8 2┐┌ 63× 5 6 70 6 60 60 6 6 50 149 6 2┐┌ 100 ×63 ×N=564.69KN N=459.98KN 10 120 36 120 140 160 下弦节点 3 .下弦结点“g” 按表3所列Hg、Fg杆所需焊缝长度，按比例绘制节点详图，从而确定节点板的形状和尺寸。由图中量出下弦与节点板的焊缝长度为300mm，焊脚尺寸hf＝6mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N＝Nbc-Nab＝564.69-555.53＝9.16kN。验算肢背焊缝的强度： τf＝K1ΔN/(2×0.7×helw)=(0.667×9.16×103)/(2×0.7×6×300) 17 N= N=47.21KN N=33.66KN 15.48K 2┐┌ 63× 5 2┐┌ 63× 5 2┐┌ 63× 5 6 60 6 60 5 50 5 50 200 6 2┐┌ 100 ×63 N= ×10 N=555.53KN 564.69K120 3 120 140 160 下弦节点 4上弦结点“B” 按表3所列腹杆Ba、cB所需焊缝长度，确定节点板形状和尺寸。采用塞焊，结点板伸出上弦肢背8mm，量得上弦与节点板的焊缝长度为330mm， hf＝5mm，塞焊强度 ?f?P?f?2?0.7?hf1lw1?=47.2068×103/(1.22×2×0.7×5×330)=16.79N/mm2 足） 由弦杆与节点板的四条焊缝共同承受节点集中荷载P＝47.2068 kN , hf=8mm 弦杆内力差△N＝NBC-NAB＝352.73-0＝352.73kN和由其产生的偏心弯矩M=(N1-N2)e的共同作用，则焊缝强度为：τ△N＝△N /2×0.7hf×lw==352.73×103/(2×0.7×8×320)＝98.42 N/mm2 σf=M/WW=6M/(2×0.7×hf×lw=2)=6×352.73×103×70/(2×0.7×8×3202)=129.17 N/mm2 (τf2+(σM/1.22)2)0.5=144.56N/mm2 200 130 120 11 B N=0KN N=352.73KN 6 2┐ ┌140×90 8 100 ×108 130 6 70 6 90 2┐ ┌ ┌ 125 ×80×8 2┐ 70 ×8 N=362.74KN 上弦节点\ N=274.18KN 18 5上弦结点“D” 按表3所列腹杆Dc、De所需焊缝长度，确定节点板形状和尺寸。量得上弦与节点板的焊缝长度为270mm，设hf＝5mm，因节点板伸出上弦肢背8mm，塞焊强度 ?f?P?f?2?0.7?hf1lw1?=47.2068×103/(1.22×2×0.7×5×260)=21.26 N/mm2 故由弦杆与节点板共同承受弦杆内力差△N＝NBC-NAB＝531.64-352.73＝178.91kN和由其产 生的偏心弯矩M=(N1-N2)e的共同作用hf=8mm,则焊缝应力为： τ△N＝△N /2×0.7hf×lw==178.91×103/(2×0.7×8×260)=61.44 N/mm2 σf=M/WW=6M/(2×0.7×hf×lw=2)=6×178.91×103×70/(2×0.7×8×2602)=99.25N/mm2 (τf2+(σM/1.22)2)0.5=102.11N/mm2 150 120 120 11 N=352.73KN N=531.64KN 6 2┐ ┌140 ×90× 6 70 6 100 10 5 60 5 60 2┐ ┌2┐ ┌ 70 ×8 70 ×8 N= N= 208.13K131.80K 上弦节点\ 6上弦结点“F” 按表3所列腹杆Fe、Fg所需焊缝长度，确定节点板形状和尺寸。量得上弦与节点板的焊缝长度为220mm，设hf＝5mm， ?f?P?f?2?0.7?hf1lw1?=25.13N/mm2 节点板伸出上弦肢背8mm，故由弦杆与节点板共同承受弦杆内力差△N＝NBC-NAB＝574.98-531.64＝43.34 kN和由其产生的偏心弯矩M=(N1-N2)e的共同作用的共同作用,hf=8mm,。则焊缝应力为：τ△N＝△N /2×0.7hf×lw==43.34×103/(2×0.7×8×210)=18.43 N/mm2 σf=M/WW=6M/(2×0.7×hf×lw=2)=6×43.34×103×70/(2×0.7×8×2102)=36.85N/mm2 (τf2+(σM/1.22)2)0.5=35.39 N/mm2 19 120 120 100 11 N=531.64KN N=574.98KN 30 180 6 2┐ 140┌ ×90× 6 60 10 6 60 5 60 5 50 2┐ 632 63┌ ×5 ┐ ┌ ×5 N= 74.21KN=15.48K 上弦节点\ F \ 7屋脊结点“H” 设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝hf＝8mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝） lw?Af?4?0.7?hfff267mm 接角钢总长度为l?2?(lw?2hf)?a?2ib?2×（267+2×8）+10+2×10/10=578mm 取l=580mm 上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载 ?N?0.15N=0.15×574.98=86.25KN M=Ne=86.25×70=6037.29×103 N/mm2 τ△N＝△N /2×0.7hf×lw==86.25×103/(2×0.7×6×268)=38.31N/mm2 σf=M/WW=6M/(2×0.7×hf×lw=2)=6×86.25×103×70/(2×0.7×6×2682)=60.04N/mm2 (τf2+(σM/1.22)2)0.5=62.37N/mm2 20
钢结构设计原理课程设计
