第七章钢结构的连接和节点构造上
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钢结构节点构造钢结构作为现代建筑中广泛应用的结构形式,其节点构造的合理性和可靠性直接关系到整个结构的安全性和稳定性。
节点是钢结构中各构件相互连接的部位,它们承受着复杂的内力传递和分配,因此对节点构造的深入理解和正确设计至关重要。
钢结构节点的类型繁多,常见的有梁柱节点、柱脚节点、支撑节点等。
每种节点都有其独特的构造特点和受力性能。
梁柱节点是钢结构中最为关键的节点之一。
在框架结构中,梁柱节点要能够有效地传递弯矩、剪力和轴力。
常见的梁柱节点连接方式有焊接连接、高强度螺栓连接和栓焊混合连接。
焊接连接具有较高的强度和刚度,能够提供良好的连续性。
但焊接过程中的高温可能会导致钢材的性能变化,并且对焊接质量的要求很高。
焊接时需要严格控制焊接工艺参数,确保焊缝的质量。
同时,焊接后的残余应力和变形也需要进行处理。
高强度螺栓连接施工方便,可拆卸,便于后期的维护和改造。
在安装高强度螺栓时,要保证螺栓的预紧力符合设计要求,以确保节点的连接性能。
栓焊混合连接则结合了焊接和螺栓连接的优点,在一些大型钢结构工程中得到应用。
柱脚节点是将柱子与基础连接起来的部位。
根据柱脚的受力情况,柱脚节点可以分为铰接柱脚和刚接柱脚。
铰接柱脚主要承受竖向荷载和较小的水平荷载,柱子在节点处可以自由转动。
刚接柱脚则能够承受较大的弯矩和水平荷载,柱子与基础之间的相对转角较小。
柱脚节点的构造包括底板、锚栓、加劲肋等部件。
底板的尺寸和厚度要根据柱子的荷载和基础的承载能力进行设计。
锚栓用于将柱脚固定在基础上,其数量和直径要经过计算确定。
加劲肋可以提高柱脚的刚度和稳定性。
支撑节点在钢结构中起到增强结构整体稳定性的作用。
常见的支撑有水平支撑和竖向支撑。
支撑节点的连接方式通常采用销轴连接或焊接。
在设计钢结构节点时,需要考虑多种因素。
首先是受力性能,要确保节点能够有效地传递各种内力,避免出现应力集中和局部破坏。
其次是施工便利性,节点的构造应该便于现场安装和焊接,减少施工难度和工期。
钢结构梁柱连接节点构造详解梁与柱的连接1.1 梁与柱刚性连接的构造,形式有三种。
(1)梁翼缘、腹板与柱均为全熔透焊接,即全焊接节点;(2)梁翼缘与柱全熔透焊接,梁腹板与柱螺栓连接,即栓焊混合节点;(3)梁翼缘、腹板与柱均为螺栓连接,即全栓接节点;上图为三种梁柱刚性连接节点1.2 梁与柱刚性连接的构造(1)工字形梁与工字形柱或箱形柱刚性连接的细部构造:上图为梁与柱刚性连接细部构造(2)工字形柱和箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种:a、悬臂梁与梁栓焊混合节点;b、悬臂梁与梁全栓接节点。
上图为柱带悬臂梁段与梁连接梁与柱刚性连接时,按抗震设防的结构,柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内,柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝,应采用全熔透坡口焊缝。
1.3 改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施对于有抗震性能要求的梁柱刚性连接,在遭遇罕见强烈地震时,应在构造上保证钢梁破坏先于节点破坏,保证梁柱节点的安全,即强柱弱梁、强节点弱构件的设计原则。
(1)骨形连接骨形连接是通过削弱钢梁来保护梁柱节点。
这种骨形连接在日本比较流行。
上图为骨形连接(2)楔形盖板连接在不降低梁的强度和刚度的前提下,通过梁端翼缘加焊楔形盖板,增强梁柱节点上图为几种常见的梁端翼缘加焊楔形盖板做法(3)外连式加劲板连接对于箱型或圆形截面柱与梁刚性连接,除了采用骨形连接、楔形盖板之外,还可采用外连式加劲板连接,节点强度明显大于钢梁强度。
1.4 工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时,应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋,在梁高范围内设置柱的竖向连接板,其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。
柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝,竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。
主梁与柱的现场连接如图所示。
上图为工字形柱弱轴与主梁刚性连接1.5 梁柱节点域的加强工字形由上下水平加劲肋和柱翼缘所包围的柱腹板简称为节点域。
第7章钢结构的连接和节点构造7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成构件,连接部位应有足够的强度、刚度及延性。
合理地连接方式及节点的细部构造要求外还要满足8点,见书188页。
钢结构的连接方法 (α)焊缝连接;(b)铆钉连接;(c)普通(高强)螺栓连接。
焊缝连接优点是构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便、易于采用自动化操作、连接的密封性好、刚度大。
缺点是焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响,焊接结构的低温冷脆问题也比较突出,除少数直接承受动载结构外可广泛应用铆钉连接的优点是塑性和韧性较好,传力可靠,质量易于检查,适用于直接承是动载结构的连接。
缺点是构造复杂,用钢量多。
普通螺栓连接的优点是施工简单、拆装方便。
缺点是用钢量多。
适用于安装连接和需要经常拆装的结构。
普通螺栓又分为C级螺栓和A级、B级螺栓。
(A、B级螺栓一般用45号钢和35号钢,尺寸准确,加工精度高,要求I类孔,用于承受较大剪力、压力连接;C级螺栓一般用Q235钢(用于螺栓时也称为4.6级)制成。
要求Ⅱ类孔,加工粗糙,尺寸不够准确,用于承受拉力的安装连接。
I类孔的精度要求为连接板组装时,孔口精确对准,孔壁平滑,孔轴线与板面垂直。
Ⅱ类孔质量达不到I类孔要求的都为Ⅱ类孔。
高强度螺栓,当螺栓(受拉)时,螺栓预拉力增加不多,外拉力是靠板件间夹紧力的减少来承受,但板件间始终保持夹紧状态;当(受剪力)时,按设计受力要求不同分摩擦型连接和承压型连接。
摩擦型:受剪设计时外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力(使板件压紧)所提供的可能最大摩擦力为极限状态,亦即保证连接在整个使用期间外剪力不超过最大摩擦力。
承压型:受剪设计时,保证在正常使用荷载下,外剪力一般不会超过最大摩擦力,受力性能与摩擦型同,但如果荷载超过标准值(正常使用情况下荷载),剪力可能超过最大摩擦力,被连接板件间将发生相对滑移变形,直到螺栓杆与孔壁一侧接触,此后靠螺栓杆身剪切和孔壁承压及杆件接触面间摩擦共同传力最后以杆身剪切或孔壁承压破坏,达到连接最大承载力,作为连接受剪极限状态。