网架结构杆件和节点的设计与构造
一、杆件材料及截面型式
网架结构的杆件一般采用Q235钢和Q345 钢
钢杆件截面型式分为圆钢管、角钢、薄 壁型钢三种。
杆件截面型式的选择与网架的节点形式 有关。
网架杆件的截面应根据承载力和稳定性 的计算确定。
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二、网架杆件的计算长度
杆件的计算长度与汇集于节点的杆件受力 状况及节点构造有关。
3）按节点的构造型式可分为板节点、半球节点、 球节点、钢管圆筒节点、钢管鼓节点等。
网架节点设计的要求是：受力合理，传力明确， 便于制造、安装，节省钢材。
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2. 螺栓球节点
1）螺栓球节点的组成、材料、特点 螺栓球一般由钢球、高强度螺栓、紧固螺
钉（或销子）、套筒和锥头或封板等零件 组成，适合与连接圆钢管杆件。
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未拧紧的状态
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拧紧后的状态
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滑槽长度可按下式计算：
式中， a——滑槽深度，mm；
dξ——高强度螺栓伸入钢球的长度，mm；
c——高强度螺栓露出的套筒外的长度，一 般=4～6mm，且不应少于两个螺距； c
sd——紧固螺钉的直径，一般为M4、M5、
M6、M8、M10。
预应力的大小与拧紧程度成正比。 此时螺栓受预拉力，套筒受预压力；在节点上形
成自相平衡的内力，而杆件不受力。 当网架承受荷载后，拉杆内力通过螺栓受拉传递，
随着荷载的增加，套筒预压力逐渐减小；到破坏 时，杆件压力全由套筒承受。
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3）螺栓球节点的设计
（1）螺栓钢球体的设计
螺栓钢球体直径的大小主要取决于高强度 螺栓的直径，高强度螺栓拧入球体的长度 及相邻两杆件轴线之间的夹角。
b1——套筒左端部至高强度螺栓杆的滑槽 左边缘的距离，通常取b1=4mm；
b2——套筒右端部至高强度螺栓杆的滑槽 右边缘的距离，通常取b2=6mm。
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（4）紧固螺钉的设计
紧固螺钉的作用是扳手拧转套度螺栓时， 紧固螺钉承受剪力。当高强度螺栓拧至设 计所要求深度时，紧固螺钉到达螺栓的滑 槽端部的深槽，将紧固螺钉旋入深槽，加 以固定，防止套筒松动。
网架杆件计算长度l0
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三、网架杆件的容许长细比
1）受压杆件：[λ]=180 2）受拉杆件： 一般杆件[λ]=400， 支座附近处杆件[λ]=300， 直接承受动力荷载杆件[λ]=250。
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四、网架杆件的截面选择与最小截面 尺寸
网架杆件的最小截面尺寸应根据网架跨度 及网格大小确定，
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（3）套筒（无纹螺母）的设计
套筒的作用是拧紧高强度螺栓，承受圆钢 管杆件传来的压力。
套筒的外形尺寸应符合扳手开口尺寸系列， 端部保持平整，内孔径可比高强度螺栓直 径大1mm。
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套筒的长度按下式计算：
Ln=a+b1+b2
式中，Ln——套筒长度，mm；
a——高强度螺栓杆上的滑槽长度，由上式 确定；
角钢不宜小于∟50×3， 圆钢管不宜小于Φ48×2。 薄壁型钢的壁厚不应小于2mm。
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五、网架结构的节点设计与构造
1. 网架结构的节点型式及选择
1）按节点在网架中的位置可分为：中间节点（网 架杆件交汇的一般节点）、再分杆节点、屋脊节 点和支座节点。
2）按节点连接方式可以分为焊接连接节点、高强 度连接节点、焊接和高强度螺栓混合连接节点。
ξ——高强度螺栓伸进钢球长度与高强度螺栓直径的比值，一般取ξ=1.1； η——套筒外接圆直径与高强度螺栓直径的比值，一般取η=1.8。
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（2）高强度螺栓的设计
一般情况下，根据网架中最大受拉弦杆内 力和最大受拉腹杆内力各选定一个螺栓直 径，
若这两个螺栓直径相差太大，可以在这两 者之间再选一种螺栓直径；
锥头和封板的表面要保持平整，以确保紧 固高强度螺栓的装配质量。高强度螺栓孔 中心线应尽量与杆件轴线重合，螺栓孔径 比螺栓直径大0.5～1.0mm。
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锥头或封板与钢管的连接
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3. 焊接空心球节点
当网架杆件内力很大（一般≥750kN）时， 若仍采用螺栓球节点，会造成钢球过大而 使用钢量增多。此时应考虑采用焊接空心 球节点。
当螺栓直径>30mm时，ψ=0.93。
fbt——高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值：对40Cr
钢、40B钢、20MnTiB钢为430N/mm2；对45号钢为 365N/mm2；
Aeff——高强度螺栓的有效截面积，mm；可按表4－9选
取；当螺栓上开有滑槽时，Aeff应取螺纹处和滑槽处的有 效截面面积的较小值。
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（5）锥头和封板的设计
当圆钢管杆件直径≥76mm时，宜采用锥头。 锥头的任何截面均应与杆件截面等强度，
锥头底板的厚度不宜小于被连接杆件外径 的1/6。 锥头底板外侧平直部分的外接圆直径一般 取高强度螺栓直径的1.8倍加3～5mm；锥 头斜向筒壁的坡度应≤1/4。
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当圆钢管杆件直径＜76mm时，可采用封板， 其厚度不宜小于杆件外径的1/5。
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螺栓球节点的套筒、锥头和封板采用Q235系列、 Q345系列钢材；钢 球采用45号钢； 螺栓、销子或紧固 螺钉采用高强度 钢材如45号钢、 40B钢、40Cr钢、 20MnTiB钢等。
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2）螺栓球节点的构造原理及受力特点
（1）构造原理
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（2）受力特点
拧紧螺栓的过程，相当对节点施加预应力的过 程。
当网架中各杆件所需高强度螺栓直径确定 以后，螺栓钢球直径的大小应同时满足两 个条件：
① 保证相邻两螺栓在球体内不相碰；
② 保证套筒与钢球之间有足够的接触面。
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确定钢球直径D
式中，D——钢球直径，mm（应取两式算得结果中的较大值）； d1，d2——高强度螺栓直径，mm， d1≥d2； θ——两高强度螺栓轴线之间的最小夹角，rad；
即使网架跨度、荷载较大时，选用高强度 螺栓直径不宜过多，以免造成设计、制造、 安装过于麻烦。
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每个高强度螺栓的受拉承载力设计值 按下式计算：
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式中，Nmax——网架杆件（弦杆或腹杆）中的最大拉力
设计值，N；
Nbt——高强度螺栓的抗拉承载力设计值，N；
ψ——螺栓直径对承载力影响系数，当螺栓直径<30mm时， ψ=1.0；