木结构桁架设计(三)

[资料来源:木结构设计手册] [阅读次数:12451] [加入时间:2009年10月29日] [字号: ]

三角形豪式木桁架设计

1.结构特点和适用范围

(1)豪式木桁架(图6.3.1a)的特点是,采用齿连接的斜杆受压而竖杆受拉。在三角形桁架中,斜杆必须向跨中下倾。

(2)为提高桁架的可靠性和减小变形,所有竖拉杆均采用圆钢制作。因为桁架安装后,可通过拧紧圆钢竖拉杆的螺帽,消除方木或原木桁架因连接不够紧密和干缩等引起的变形。此外,用钢拉杆还可避免因用木拉杆时可能产生干缩裂缝而造成结构不安全。

(3)桁架的节间长度以控制在2~3m范围内为宜;并以六节间和八节间者最为常用。

(4)由于桁架上、下弦节间数相同,既能用于不吊顶房屋,也能用于吊顶房屋。

(5)豪式三角形木桁架的跨度一般不宜超过18m。

(6)采用原木时可利用原木的天然倾斜率,将大头放置在弦杆内力较大的部位,还可适应原木直径变化的特点,采取不等节间的桁架形式,以充分利用原木的承载能力。

2.接头及节点构造

(1)上弦接头

上弦如需做接头,桁架每侧不宜多于一个,并不宜将其设在脊节点两侧或端部的节间内(图6.3.13a)。接头的位置宜设在节点附近,以避免承受较大的弯矩。接头处弦杆的相互抵承面要锯平抵紧,并用木夹板以螺栓系牢。为保证使用和吊装时平面外的刚度,木夹板厚度应不小于上弦宽度的1/2,其长度应不小于上弦宽度的5倍(图6.3.13b)。接头每侧的系紧螺栓不得少于两个,其直径按桁架跨度大小在12~16mm的范围内选用。

(2)下弦接头

下弦接头不宜多于两个。通常采用一对木夹板连接并以螺栓传力。接头每端的螺栓数由计算确定,但不宜少于6个。木夹板厚度应不小于下弦宽度的一半,当桁架跨度较大时,木夹板厚不宜小于100mm,其长度按螺栓排列间距的要求确定。螺栓通常按两纵行齐列布置(图6.3.13c)。当下弦高度较小,两纵行齐列有困难时,可按两纵行错列布置。采用原木时,严禁沿下弦轴线单行排列布置螺栓。下弦木夹板应选用优质的气干木材制作,如不能取得符合要求的木夹板时,则可改用两对钢夹板连接(图6. 3.13d),钢夹板厚度不应小于6mm,若采用一对钢夹板,则钢板势必约束下弦木材的横纹干缩,而促使木材开裂。

当下弦总长度比木材两根的长度之和大得不多时,可采用长夹板的连接方法(图6.3.14)。与在跨中左右两个节间内各设一个下弦接头相比较,这样可以简化构造并节约材料。

下弦接头应尽量避免与上弦接头设在同一节间内。

(3)支座节点

可按桁架内力大小选用单齿或双齿连接。采用齿连接时,应使下弦的受剪面避开髓心,并应在施工图中注明此要求。采用原木时,齿槽抵承面的面积与杆件的交角、相互抵承的原木直径以及刻槽的深度等有关,一般可按附录五的近似方法计算确定。

当桁架的内力相当大,双齿连接不足以承担时,或在建筑布置上有出檐较短的要求时,可采用钢夹板抵承连接(图6.3.15)。与前述下弦钢夹板接头处理一样,这种支座节点也应采用两对钢夹板。从图6. 3. 15中可见,上弦抵承在木垫块上,其水平力经垫块传给钢靴梁,然后通过短圆钢经过焊缝传至钢夹板,最后通过螺栓传到下弦。

钢靴梁上的孔眼直径应该稍大于短圆钢的直径,使钢夹板略有活动的可能。在拼装时应拧紧短圆钢的螺帽,以保证桁架的紧密性,并加用双螺帽以确保螺帽不会松动脱落。木垫块端头的抵承钢板是承弯工作,为了将其厚度控制在6~10mm的范围内,应焊上十字形加劲肋而构成靴梁。肋的大小按计算确定,也可采用型钢组成的靴梁。

(4)上、下弦中间节点

中间节点一般均采用单齿连接,其构造原则与支座节点相同,但按毛截面对中,其刻槽深度不大于弦杆高度或直径的1/4。一般均可采用马钉紧固(图6.3.16b、c)。为防止木构件的劈裂,马钉的直径不宜过大。当设有悬挂吊车或有振动荷载时,则宜用人字铁及螺栓紧固。

(5)下弦中央节点

要求在此节点(图6.3.16d)处五根杆件的轴线汇交于一点,按毛截面对中。斜杆对称地抵承在垫木上。垫木置于下弦的刻槽中,借以传递半跨有活荷载时左右二斜杆的水平内力差。

当采用方木时刻槽深不小于20mm,用原木时刻槽深不小于30mm。采用长夹板下弦接头方案时,左右二斜杆的水平内力差应通过与长夹板相连接的螺栓和填木传递(参阅图6.3.14)。

(6)脊节点

脊节点处上弦应相互抵承,用木夹板以螺栓系紧。其构造要求与上弦接头基本相同(图6.3.16a)。原木桁架当小头直径偏小,上弦端头相互抵承面积不足时,可采用加设硬木垫块的构造方案(图6.3. 17)。

3.圆钢竖拉杆及其垫板

圆钢竖拉杆应按第五章的计算公式和构造要求设计。但桁架的中央竖拉杆不论其直径大小,均应设置双螺帽。圆钢拉杆的垫板应按计算确定其大小尺寸或按表13.12.1选用,并在施工图中注明,避免与系紧螺栓的垫板混淆。

4.采用易开裂树种木材时的构造措施

当采用东北落叶松或云南松等易于开裂的木材时,应针对易受开裂危害的下弦采取可靠的防裂措施。云南松的径级较大,下弦可采用按底边破心下料的方木(图6.3.18a),而东北落叶松的径级较小,应尽量采用原木桁架。若采用方木,则下弦应按侧边破心下料,锯成两块木枋,每块木枋的宽度b一般以60~80mm为宜(图6.3.18b),然后将两块木枋(或板材)髓心朝外用直径为10mm的螺栓拼合(图6.3.18c)。螺栓沿下弦每隔600mm成两行错列,而在节点处圆钢竖拉杆两侧应各用一个螺栓系紧(图6.3.19)。施工时必须先用螺栓拼合,然后再刻槽,而不应先分别刻槽后拼合,以免槽齿错位,单肢受力超载。

注:东北落叶松或云南松木桁架的跨度超过15m(原木)或12m(方木)时,则应采用钢木桁架。

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