钢结构常用节点构造.ppt

钢结构常用节点构造 传力明确 安全可靠 构造简单 易于施工 钢结构构件连接原则 钢结构构件连接方法 焊接连接 铆钉连接 紧固件连接 第一节绪论 各种连接方法对比 焊缝连接 weldedconnection 优点 构造简单 任何形式的构件都可直接相连 用料经济 不削弱截面 制作加工方便 可实现自动化操作 连接的密闭性好 结构刚度大缺点 在焊缝附近的热影响区内 钢材的金相组织发生改变 导致局部材质变脆 焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低 对裂纹很敏感 局部裂纹一旦发生 就容易扩展到整体 低温冷脆问题较为突出 铆钉连接 rivetedconnections 构造复杂 费钢费工 现已很少采用 铆钉连接的塑性和韧性较好 传力可靠 质量易于检查 在一些重型和直接承受动力荷载的结构中 有时仍然采用螺栓连接 boltedconnections 普通螺栓连接高强螺栓连接 普通螺栓连接分为A B C三个等级 A级 B级螺栓材料性能为8 8级表示螺栓成品的抗拉强度下限值为800N mm2屈强比为0 8C级螺栓材料性能为4 6级或4 8级表示螺栓成品的抗拉强度下限值为400N mm2屈强比为0 6或0 8 高强螺栓连接 摩擦型连接 只依靠摩擦阻力传力 并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则螺杆与螺孔之差1 5 2 0mm 变形小 承载力低 耐疲劳 抗动力荷载性能好承压型连接 允许接触面滑移 以连接达到破坏的极限承载力作为设计准则承压型高强螺栓连接承载力高 但抗剪变形大 所以一般仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接材料 40Cr 35VB 20MnTiB钢等性能等级 8 8级和10 9级 焊缝代号由引出线 图形符号 辅助符号三部分组成 焊缝代号 螺栓及其栓孔图例 螺栓及其栓孔图例 第二节主结构节点构造 1 门式刚架节点 2 框架节点 3 桁架节点 4 排架节点 STANDARDSTRUCTURALSYSTEMS 主要结构形式 5 网架节点 6 其他节点 门式刚架斜梁与柱的连接宜采用高强度螺栓连接 可采用端板竖放 端板平放和端板斜放三种形式 如图18 7 1 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002中关于端板厚度的计算公式 系按平面端板塑性分析和将屈服线控制在端板边缘的方法 简化了计算和限制变形 因此 端板连接螺栓必须采用高强度螺栓 以确保假定计算模型的成立 端板竖放宜采用外伸式中间有加劲肋 除了构造上螺栓容易排列外 主要是外伸式节点受力合理 承载力明显高于平齐式节点 如图18 7 3 端板主要承受弯矩和轴向力 当有吊车时 应采用高强度螺栓摩擦型连接 当端板连接承受剪力小于按抗滑移系数0 3计算的承载力时 若采用高强度螺栓承压型的端板表面可不做专门处理 刚架柱和斜梁翼缘板与端板的连接应采用全熔透对接焊接 焊缝质量等级为二级 刚架柱柱脚宜采用平板式铰接柱脚 当有吊车时 应采用刚接柱脚 柱脚底板的厚度按计算求得 一般底板不小于16mm 且不小于柱翼缘厚度的1 5倍 柱脚锚栓按承受拉力设计 计算时不考虑锚栓承受水平力 锚栓直径的确定除按计算求得外 还应考虑构造要求 以及工程上实际可能承受部分剪力等不利因素 直径不宜太小 锚栓应采用双螺母 锚栓应有足够锚固长度或在端部设置锚板 梁与柱的连接梁柱连接按转动刚度的不同可分为铰接 刚接 半刚接三类 连接的转动刚度和连接的构造方式有直接关系 属于半刚性连接 的连接端板足够厚时 可以作为刚性连接 仅将梁腹板用单角钢连于柱的 转动刚度很小 属于铰接 钢梁与混凝土铰接连接 梁柱刚性连接可以做成完全焊接的 栓接的及栓焊混合连接 完全焊接时 梁冀缘用剖口焊缝连于柱冀缘 为保证焊透 施焊时梁翼缘下面需设小衬板 衬板反面与柱翼缘相接处宜用角焊缝补焊 为施焊方便梁腹板还要切去两角 全焊连接构造简单 但安装精度及焊缝质量要求很高 同时这种构造使柱冀缘在其厚度方向受拉 容易造成层间撕裂 四块板焊成的箱形截面柱和梁的连接可以采用全焊连接 柱内宜在梁上下翼缘平面设置横隔板 构件制作时 横隔板可以和柱的三块壁板先焊起来 和第四块壁板的连接只能从外面用熔化咀电渣焊来解决 如下图 有加劲肋柱节点域计算 以柱翼缘和横向加劲肋为边界的节点腹板域所受水平剪力为 阶形柱 SeparateColumns 阶形柱变截面处是上 下段柱连接和支承吊车梁的重要部位 必须具有足够的强度和刚度 阶形柱的吊车梁支承平台 也称为肩梁 是由上盖板 下盖板 腹板以及垫板组成的 肩梁有单壁式和双壁式两种 在阶形柱变截面处构造肩梁的主要目的有二 其一 是将上 下段柱连成整体 实现上 下段柱的内力传递 保证不产生相对转角和位移 其二 是解决吊车梁 制动梁和柱的连接 梁与梁的连接主次梁相互连接的构造与次梁的计算简图有关 次梁可以简支于主梁 也可以在和主梁连接处做成连续的 就主次梁相对位置的不同 连接构造可以区分为叠接和侧面连接 叠接 次梁直接放在主梁上 用螺栓或焊缝固定其相互位置 不需计算 为避免主梁腹板局部压力过大 在主梁相应位置应设支承加劲肋 叠接构造简单 安装方便 侧面连接 几种典型的主次梁简支连接 其中前三个图的次梁都是只连腹扳 不连冀缘 不同的是有的用连接角钢 有的用连接板或利用主梁加劲肋 b 图的连接板较宽 使次梁不必切除部分冀缘 d 图在次梁下面设有承托角钢 可便于安装 承托虽然能够传递次梁的全部支座压力 但为了提供扭约束 次梁腹板上部还需要有连接角钢 可只在一侧设置 c 图需将次梁上下翼缘的一侧局部切除 考虑到连接处有一定的约束作用 并非理想铰接 可将次梁反力R加大20 30 进行连接计算 主次梁螺栓铰接 梁的拼接 图7 94 b 所示为将粱的上下冀缘板和腹板的拼接位置适当错开的方式可以避免焊缝集中在同一截面 这种梁段有悬出的冀缘板 运输过程中必须注意防止碰撞损坏 梁的拼接依施工条件的不同分为工厂拼接和工地拼接 1 工厂拼接工厂拼接为受到钢材规格或现有钢材尺寸限制而做的拼接 翼缘和腹板的工厂拼接位置最好错开 并应与加劲助和连接次梁的位置错开 以避免焊缝集中 在工厂制造时 常先将梁的翼缘板和腹板分别接长 然后再拼装成整体 可以减少梁的焊接应力 翼缘和腹板的拼接焊缝一般都采用正面对接焊缝 在施焊时用引弧板 2 工地拼接工地拼接是受到运输或安装条件限制而做的拼接 此时需将梁在工厂分成几段制作 然后再运往工地 对于仅受到运输条件限制的梁段 可以在工地地面上拼装 焊接成整体 然后吊装 而对于受到吊装能力限制而分成的梁段 则必须分段吊装 在高空进行拼接和焊接 工地拼接一般应使冀缘和腹板在同一截面或接近于同一截面处断开 以便于分段运输 在拼接处同时有弯矩和剪力的作用 设计时必须使拼接板和高强度螺柱都具有足够的强度 满足承载力要求 并保证梁的整体性 梁翼缘板的拼接 通常应按照等强度原则进行设计 即应使拼接板的净截面面积不小于翼缘板的净截面面积 高强度螺栓的数量应按翼缘板净截面面积An所能承受的轴向力N Anf计算 f为钢材的强度设计值 腹板的拼接常首先进行螺栓布置 然后验算 布置螺栓时应注意满足螺栓排列的容许距离要求 计算时 梁拼接截面处的剪力V视为全部由腹板承担 并假定作用在螺栓群的形心处 由各螺栓平均分担 柱脚的功能是将柱子的内力可靠地传递给基础 并和基础有牢固的连接 柱脚构造应该尽可能符合结构的计算简图 在整个柱中柱脚是比较费钢材也比较费工的部分 柱脚节点 柱脚的具体构造取决于柱的截面形式及柱与基础的连接方式 柱与基础的连接方式有刚接和铰接两种形式 刚接柱脚与基础的连接方式有支承式 埋人式 外包式三种 铰接柱脚均为支承式 铰接柱脚不受弯矩 刚接柱脚因同时承受压力和弯矩 构造上要保证传力明确 柱脚与基础之间的连接要兼顾强度和刚度 并要便于制造和安装 无论铰接还是刚接 柱脚都要传递剪力 对于一般单层厂房来说 剪力通常不大 底板与基础之间的摩擦就足以胜任 刚接柱脚 平板式铰接柱脚 钢桁架中的各杆件在节点处通常是焊在一起的 但重型桁架如栓焊桥 则在节点处用高强螺栓连接 连接可以使用节点板 也将腹杆直接焊于弦杆上 节点设计的具体任务是确定节点的构造 连接焊缝及节点承载力的计算 使用节点板时 尚需决定节点板的形状和尺寸 节点的构造应传力路线明确 简捷 制作安装方便 节点板应该只在弦杆与腹杆之间传力 以免任务过重和厚度过大 弦杆如果在节点处断开 应设置拼接材料在两段弦杆间直接传力 桁架节点 国外桁架节点 桁架节点板厚度选用表 角钢长度不足时 以及桁架分单元运输时弦杆经常要拼接 前者常为工厂拼接 拼接点可在节间也可在节点 后者为工地拼接 拼接点通常在节点 图7 125是下弦中央工地拼接节点 弦杆内力比较大 单靠节点板传力是不适宜的 并且节点在平面外的刚度将很弱 所以弦杆经常用拼接角钢来拼接 下弦跨中拼接节点 拼接角钢采取与弦杆相同的规格 并切去部分竖肢及切去直角边棱 切肢 t hf 5mm以便施焊 其中t为拼接角钢肢厚 hf为角焊缝焊脚尺寸 5mm为余量以避开肢尖圆角 切棱是使之与弦杆贴紧 图7 125b 切肢切棱引起的截面削弱 一般不超过原面积的15 不太大 在需要时可由节点板传一部分力来补偿 也有将拼接角钢选成与弦杆同宽但肢厚稍大一点的 当为工地拼接时 为便于现场拼装 拼接节点要设置安装螺栓 拼接角钢与节点板应各焊于不同的运输单元 以避免拼装中双插的困难也有的将拼接角钢单个运输 拼装时用安装焊缝焊于两侧 组合楼板 第三节次结构节点构造 SECONDARYSTRUCTURALSYSTEMS 1 屋面支撑 2 系杆 3 柱间支撑 4 屋檩 墙架 主要包含 5 隅撑 6 拉条 7 其他 屋面支撑 RoofBracing 横向水平支撑的内力 应根据纵向风荷载按支承于柱顶的水平桁架计算 对于交叉支撑可不计压杆的受力 圆钢支撑的接长 依据 钢筋焊接及验收规程 JGJ18 2003中4 4节 柱间支撑 BracingbetweenColumns 柱间支撑的内力 应根据该柱列所受纵向风荷载 如有吊车 还应计人吊车纵向制动力 按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算 对于交叉支撑可不计压杆的受力 当同一柱列设有多道柱问支撑时 纵向力在支撑间可按均匀分布考虑 双片式柱间支撑 隅撑是防止钢柱内翼缘 钢梁的下翼缘失稳的构件 及减小柱梁的计算长度 对钢梁的稳定有着举足轻重的作用 隅撑与刚架构件腹板的夹角不宜小于45 隅撑 拉条 SAGROD 隅撑的设置和檩条 或墙梁 间拉条的设置是保证整体稳定的重要措施 有的