CN104831819A - 小角度桁架杆件连接构造 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小角度桁架杆件连接构造，上弦杆与下弦杆平行，由腹杆连接，最外侧的斜腹杆与上弦杆之间的夹角小于30°时，在上弦杆与最外侧的斜腹杆之间设置一四边形的扩角板；扩角板的第一边与上弦杆沿轴向焊接，使扩角板的第二边与上弦杆的轴线之间的夹角大于或等于30°；斜腹杆的端部焊接一封板，封板的形状、大小与斜腹杆的截面形状、大小相同；扩角板的第三边焊接在封板上，经封板实现与斜腹杆的连接；扩角板的第四边与斜腹杆的轴线相平行。本发明的小角度桁架杆件连接构造传力可靠，通过转换可使连接角度满足规范要求；施工构造均简单快捷，较采取改变桁架整体构造形式具有一定的经济性，适用于各类桁架杆件小角度连接处。

Description

小角度桁架杆件连接构造
技术领域
本发明涉及一种钢梁连接构造，尤其涉及一种小角度桁架杆件钢梁连接构造。
背景技术
目前，钢结构桁架为了满足建筑的美观和使用要求，需要做出小于30度的尖角造型的情况比比皆是。《钢结构设计规范》（GB50017-2003）10.2.1条中对直接焊接的钢管（圆管、方管或矩形管）桁架节点的构造提出了以下要求，支管与主管或两支管轴线之前的夹角不宜小于30°，直接小角度焊接会导致焊缝强度折减较大，安全度降低。因此，必须对小于30°的这种小角度桁架杆件连接构造进行改造，否则无法达到满足钢结构设计规范的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种小角度桁架杆件连接构造，可以满足钢结构设计规范的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种小角度桁架杆件连接构造，上弦杆与下弦杆平行，由腹杆连接，其特征是，最外侧的斜腹杆与上弦杆之间的夹角小于30°时，在上弦杆与最外侧的斜腹杆之间设置一四边形的扩角板；
扩角板的第一边与上弦杆沿轴向焊接，使扩角板的第二边与上弦杆的轴线之间的夹角大于或等于30°；
斜腹杆的端部焊接一封板，封板的形状、大小与斜腹杆的截面形状、大小相同；
扩角板的第三边焊接在封板上，经封板实现与斜腹杆的连接；
扩角板的第四边与斜腹杆的轴线相平行。
扩角板的厚度t≥上弦杆或下弦杆壁厚+2mm。
封板的厚度f≥上弦杆或下弦杆壁厚+2mm。
上弦杆、斜腹杆为方管或矩形管，扩角板与上弦杆焊接时，或经封板与斜腹杆焊接时，均沿方管或矩形管的高度H方向焊接于方管或矩形管的中心面上。
上弦杆、斜腹杆为圆管，扩角板与上弦杆焊接时，或经封板与斜腹杆焊接时，均焊接于圆管的直径D所在的中心面上。
封板上还设置上、下辅助转换板，扩角板的第三边焊接在封板上，扩角板的第二边焊接在上辅助转换板上，扩角板的第四边焊接在下辅助转换板上。
当上弦杆、斜腹杆为方管或矩形管时，上辅助转换板、下辅助转换板均以扩角板为对称面呈对称设置，并且，上、下辅助转换板的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，且上辅助转换板、下辅助转换板与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板的边沿，与封板边沿形成交点。
当上弦杆、斜腹杆为圆管时，上辅助转换板、下辅助转换板均以扩角板为对称面呈对称设置，并且，辅助转换板的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，上辅助转换板、下辅助转换板与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板的边沿，与封板边沿形成交点，该交点与封板圆心的连线与扩角板之间形成夹角a，30°≤a≤45°。
当上弦杆、斜腹杆为圆管时，当转换杆件应力比大于0.7时，扩角板设置为两块，且两块扩角板相互平行，以圆管的直径D所在的中心面为对称面分布，两块扩角板的间距≥圆管的直径D/3。
封板上还焊接设置上、下辅助转换板，两块扩角板的第三边均焊接在封板上，两块扩角板的第二边均焊接在上辅助转换板上，两块扩角板的第四边均焊接在下辅助转换板上。
上辅助转换板、下辅助转换板以两块扩角板之间的圆管的直径D所在的中心面为对称面呈对称设置，并且辅助转换板的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，上辅助转换板、下辅助转换板与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板的边沿，与封板边沿形成交点，该交点与封板圆心的连线与两块扩角板之间的圆管的直径D所在的中心面之间形成夹角a，30°≤a≤45°。
本发明的小角度桁架杆件连接构造具有以下优点：
（1）传力可靠：通过转换可使连接角度满足规范要求，保证焊缝强度；
（2）构造简洁：只通过杆件端头扩角即可实现，施工构造均简单快捷；
（3）经济性：较采取改变桁架整体构造形式具有一定的经济性；
（4）适用性：适用于各类桁架杆件小角度连接处。
附图说明
图1为节点相关桁架结构布置图；
图2为小角度节点I（方管或矩形管）放大图；
图3为图2中A－A截面图；
图4为小角度节点I（圆管）放大图；
图5为图4中一实施例的B－B截面图；
图6为图4中另一实施例的B－B截面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，上弦杆1与下弦杆2平行，由腹杆连接，最外侧的斜腹杆3与上弦杆1之间的夹角小于30°时，为满足钢结构设计规范的要求，这种小角度桁架杆件连接构造，需采用本申请的杆件端头扩角转换的方法将小角度连接转化为大角度连接，在上弦杆1与最外侧的斜腹杆3之间设置一四边形的扩角板4，使连接角度满足规范要求，可采用简便的焊接连接实现建筑效果要求，既保证美观，又确保连接安全。
实施例1
结合图2、图3所示，上弦杆1、斜腹杆3为方管或矩形管时，上弦杆1与最外侧的斜腹杆3之间设置一四边形的扩角板4，扩角板4的第一边与上弦杆1沿轴向焊接，使扩角板4的第二边与上弦杆1的轴线之间的夹角大于或等于30°。斜腹杆3的端部焊接一封板5，封板5的形状、大小与斜腹杆3的方管或矩形管的截面形状、大小相同。扩角板4的第三边焊接在封板5上，经封板5实现与斜腹杆3的连接。扩角板4的第四边与斜腹杆3的轴线相平行，即扩角板4的第四边与斜腹杆3的管外壁位于一个平面上。
扩角板4与上弦杆1焊接时，或经封板5与斜腹杆3焊接时，均沿方管或矩形管的高度H方向焊接于中心面上，即焊接于方管或矩形管的宽度B中点上。
扩角板4的厚度t≥方管或矩形管壁厚+2mm。封板5的厚度f≥方管或矩形管壁厚+2mm。
封板4上还焊接设置上、下两块辅助转换板41、42，扩角板4的第三边焊接在封板5上，扩角板4的第二边焊接在辅助转换板41上，扩角板4的第四边焊接在辅助转换板42上。辅助转换板41、42均以扩角板4为对称面呈对称设置，并且辅助转换板的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，辅助转换板41、42与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板5的边沿。
斜腹杆3与上弦杆1之间的夹角小于30°，但是直接与上弦杆1焊接的扩角板4与上弦杆1之间的内部夹角大于或等于30°，满足钢结构设计规范的要求。
实施例2
结合图4、图5所示，上弦杆1、斜腹杆3为圆管时，上弦杆1与最外侧的斜腹杆3之间设置一四边形的扩角板4，扩角板4的第一边与上弦杆1沿轴向焊接，使扩角板4的第二边与上弦杆1的轴线之间的夹角大于或等于30°。斜腹杆3的端部焊接一封板5，封板5的形状、大小与斜腹杆3的圆管截面形状、大小相同。扩角板4的第三边焊接在封板5上，经封板5实现与斜腹杆3的连接。扩角板4的第四边与斜腹杆3的轴线相平行，且扩角板4的第四边与斜腹杆3的圆管外壁其中一个垂直于扩角板4的切面位于同一个平面上。
扩角板4与上弦杆1焊接时，或经封板5与斜腹杆3焊接时，均焊接于圆管的直径D所在的中心面上。
扩角板4的厚度t≥圆管壁厚+2mm。封板5的厚度f≥圆管壁厚+2mm。
封板5上还焊接设置上、下两块辅助转换板61、62，扩角板4的第三边焊接在封板5上，扩角板4的第二边焊接在辅助转换板61上，扩角板4的第四边焊接在辅助转换板62上。辅助转换板61、62均以扩角板4为对称面呈对称设置，并且辅助转换板61、62的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，辅助转换板61、62与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板5的边沿，与封板边沿形成交点，任意一交点与封板5圆心的连线与扩角板4之间形成夹角a，30°≤a≤45°。
斜腹杆3与上弦杆1之间的夹角小于30°，但是直接与上弦杆1焊接的扩角板4与上弦杆1之间的内部夹角大于或等于30°，满足钢结构设计规范的要求。
实施例3
在实施例2的基础上，结合图4、图6所示，上弦杆1、斜腹杆3为圆管时，若转换杆件应力比大于0.7时，则扩角板4设置为两块，且两块扩角板4相互平行，间距≥圆管的直径D/3。
封板5上还焊接设置上、下两块辅助转换板61、62，两块扩角板4的第三边均焊接在封板5上，两块扩角板4的第二边靠近封板5的端部均焊接在辅助转换板61上，两块扩角板4的第四边靠近封板5的端部均焊接在辅助转换板62上。辅助转换板61、62以两块扩角板4之间的中心面为对称面呈对称设置，并且辅助转换板61、62的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，辅助转换板61、62与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板5的边沿，与封板边沿形成交点，任意一交点与封板5圆心的连线与两块扩角板4之间的中心面之间形成夹角a，30°≤a≤45°。
其余与实施例2相同。
本连接做法在设计施工过程中，还需要注意以下几点：
（1）对计算结果受力较小的杆件进行端头扩角转换，如果转换杆件应力比大于0.7时，进行等效替代计算确定转换后扩角部分相关板件尺寸。
（2）施工前对该节点进行严格的放样确定其尺寸及构造，以确保焊缝质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种小角度桁架杆件连接构造，上弦杆与下弦杆平行，由腹杆连接，其特征是，最外侧的斜腹杆与上弦杆之间的夹角小于30°时，在上弦杆与最外侧的斜腹杆之间设置一四边形的扩角板；
扩角板的第一边与上弦杆沿轴向焊接，使扩角板的第二边与上弦杆的轴线之间的夹角大于或等于30°；
斜腹杆的端部焊接一封板，封板的形状、大小与斜腹杆的截面形状、大小相同；
扩角板的第三边焊接在封板上，经封板实现与斜腹杆的连接；
扩角板的第四边与斜腹杆的轴线相平行。
2.根据权利要求1所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，扩角板的厚度t≥上弦杆或下弦杆壁厚+2mm。
3.根据权利要求1所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，封板的厚度f≥上弦杆或下弦杆壁厚+2mm。
4.根据权利要求1所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，当上弦杆、斜腹杆为方管或矩形管时，扩角板与上弦杆焊接时，或经封板与斜腹杆焊接时，均沿方管或矩形管的高度H方向焊接于方管或矩形管的中心面上。
5.根据权利要求1所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，当上弦杆、斜腹杆为圆管时，扩角板与上弦杆焊接时，或经封板与斜腹杆焊接时，均焊接于圆管的直径D所在的中心面上。
6.根据权利要求4、5所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，封板上还设置上、下辅助转换板，扩角板的第三边焊接在封板上，扩角板的第二边焊接在上辅助转换板上，扩角板的第四边焊接在下辅助转换板上。
7.根据权利要求6所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，当上弦杆、斜腹杆为方管或矩形管时，上辅助转换板、下辅助转换板均以扩角板为对称面呈对称设置，并且，上、下辅助转换板的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，且上辅助转换板、下辅助转换板与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板的边沿，与封板边沿形成交点。
8.根据权利要求6所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，当上弦杆、斜腹杆为圆管时，上辅助转换板、下辅助转换板均以扩角板为对称面呈对称设置，并且，辅助转换板的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，上辅助转换板、下辅助转换板与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板的边沿，与封板边沿形成交点，该交点与封板圆心的连线与扩角板之间形成夹角a，30°≤a≤45°。
9.根据权利要求1所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，当上弦杆、斜腹杆为圆管时，当转换杆件应力比大于0.7时，扩角板设置为两块，且两块扩角板相互平行，以圆管的直径D所在的中心面为对称面分布，两块扩角板的间距≥圆管的直径D/3。
10.根据权利要求9所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，封板上还焊接设置上、下辅助转换板，两块扩角板的第三边均焊接在封板上，两块扩角板的第二边均焊接在上辅助转换板上，两块扩角板的第四边均焊接在下辅助转换板上。
11.根据权利要求10所述的小角度桁架杆件连接构造，其特征是，上辅助转换板、下辅助转换板以两块扩角板之间的圆管的直径D所在的中心面为对称面呈对称设置，并且辅助转换板的两端分别焊接于上弦杆和封板上，以实现等强转换，上辅助转换板、下辅助转换板与封板相焊接的一端均向两侧延伸至封板的边沿，与封板边沿形成交点，该交点与封板圆心的连线与两块扩角板之间的圆管的直径D所在的中心面之间形成夹角a，30°≤a≤45°。
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