第七章钢结构的连接和节点构造(下)ppt课件

第九节翼缘焊缝的计算一、水平剪力作用在沿梁轴的单位长度上的水平剪力Th为：采用双面角焊缝时：,二、竖向剪力作用上翼缘有移动荷载或有固定集中荷载而无支承加劲肋时，翼缘焊缝还受到由局部压力产生的竖向剪力Tv的作用，沿梁单位长度的竖向剪力为：在Th和Tv共同作用下，应满足：把f,f代入得：【例714】,第十节构件的拼接一、等截面拉、压杆拼接1、工厂拼接可以采用直接对焊（图a）或拼接板加角焊缝(图b)。对于拉杆直接对焊时焊缝质量必须达到一、二级质量标准，否则要采用拼接板加角焊缝。采用拼接板加角焊缝时，构件的翼缘和腹板都应有各自的拼接板和焊缝,2、工地拼接拉杆：可以用拼接板加高强螺栓(图c)或端板加高强螺栓(图d)。压杆：可以采用焊接(图e、f)或上、下段接触面刨平顶紧直接承压传力(图g、h)。拉压杆的拼接宜按等强度原则来计算，亦即拼接材料和连接件都能传递断开截面的最大内力。,二、梁的拼接梁的拼接施工条件的不同分为车间（工厂）拼接和工地拼接两种。1、工厂拼接1）翼缘和腹板的工厂拼接位置最好错开，以避免焊缝集中。2）翼缘和腹板的拼接焊缝一般采用对接焊缝。3）对于满足1、2级焊缝质量检验级别的焊缝不需要进行验算。4)对于满足3级焊缝质量检验级别的焊缝需要进行验算.当焊缝强度不足时可采用斜焊缝。当满足tg1.5时，可以不必验算。,2、工地拼接构造：1）工地拼接一般应使翼缘和腹板在同一截面处断开，以便于分段运输（图a）。为了使翼缘板在焊接过程中有一定地伸缩余地，以减少焊接残余应力，可在工厂预留约500mm长度不焊。2)图b将翼缘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，但运输有一定困难。3）对于铆接梁和较重要的或受动力荷载作用的焊接大型梁，其工地拼接常采用高强螺栓连接。,计算：翼缘板：翼缘拼接以及每侧的高强度螺栓，通常由等强度条件决定，拼接板的净截面积应不小于翼缘的净截面积，高强度螺栓能承受按翼缘净截面面积N=Anf计算的轴向力。腹板：腹板的拼接通常先进行螺栓布置，然后验算。腹板拼接板及每侧的高强度螺栓，主要承受拼接截面的全部剪力V及按刚度分配到截面上的弯(扭)矩Mw。受力最大的螺栓应满足：其中：，为使腹板上的螺栓和翼缘上的螺栓受力协调：腹板拼接板的净截面强度验算：【例715】,第十一节主次梁的连接一次梁为简支梁1、叠接构造：在主梁上的相应位置应设置支承加劲肋，以免主梁腹板承受过大的局部压力。特点：构造简单，次梁安装方便，但主、次梁体系所占的净空大。计算：一般不用计算，螺栓只是起到安装固定作用。,2、侧面连接：构造:次梁连于主梁的侧面,可以直接连在主梁的加劲肋上（图a、b）或连于短角钢上（图c）。特点：图a:为用螺栓连于劲肋上,构造简单，安装方便，但须将次梁的上翼缘和下翼缘的一侧切除；图b:为采用工地焊缝连接，此时螺栓仅起临时固定作用，但次梁腹板端部焊缝焊接不太方便；图c、d:为用短角钢连接主次梁的螺栓连接或安装焊缝，需要将上翼缘局部切去。,计算：图a、b：连接需要的焊缝或螺栓应按次梁的反力计算，考虑到并非理想铰接，故计算时，宜将次梁反力增加2030%。图c：当计算螺栓时可将短角钢视为与次梁为一体。因此，螺栓应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共同作用，而螺栓则只承受R的作用。反过来，也可以将短角钢视为与主梁为一体。则螺栓只承受反力R的作用，而螺栓则应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共同作用。图d:计算方法与图c类似。即焊缝和焊缝也分别承担R或R和M=Re的共同作用。,二、次梁为连续梁1、叠接与前面叠接相同,只是次梁连续通过,不在主梁上断开.当次梁需要拼接时,拼接位置可设在弯矩小处.主、次梁之间只要用螺栓或焊缝固定它们的相互位置即可。2、侧面连接：构造：为了保证两跨次梁在主梁处的连续性，必须在上、下翼缘处设置连接板。,图a：用高强螺栓连接，次梁的腹板连接在主梁的加劲肋上,下翼缘的连接板分成两块,焊在主梁腹板的两侧。图b：用工地安装焊缝连接，次梁支承在主梁的支托上，在次梁的上翼缘设有连接板，而下翼缘的连接板则.由支托的平板代替。计算：支座反力由支托传至主梁，端部的负弯矩，则由上下，翼缘承受，连接、盖板和顶板传递M分解的水平力，F=M/h（h次梁高）其截面尺寸和焊缝螺栓的连接计算均用F，为避免仰焊，连接盖板比上翼缘窄，拉板比下翼缘宽。,第十二节梁与柱的连接处理连接节点时，要求遵循下列基本原则：安全可靠。应尽可能使受力分析接近于实际工作状况，采用和构件实际连接状况相符或相接近的计算简图；连接处应有明确的传力路线和可靠的构造保证。便于制作、运输、安装。减少节点类型；拼接的尺寸应留有调节的余地；尽量方便施工时的操作，如：避免工地焊缝的仰焊、设置安装支托等。经济合理。对于用材、制作、施工等综合考虑后确定最经济的方法，而不应单纯理解为用钢量的节省。梁柱连接按转动刚度的不同可分为柔性连接(铰接)、刚接、半刚接三类。,一、梁柱的柔性连接(轴压柱与梁的连接一般均用铰接)1、梁支承于柱顶图a:梁的支承反力直接传递给柱的翼缘。传力明确，构造简单，施工方便，但当两相邻梁反力不等时即引起柱的偏心受压，一侧梁传递的反力很大时，还可能引起柱翼缘的局部屈曲。图b:即使两相邻梁反力不等，柱仍接近轴心受压。突缘加劲肋底部应刨平顶紧于柱顶板；柱腹板是主要受力部分，其厚度不能太薄；在柱顶板之下，应设置加劲肋，加劲肋要有足够的长度，以满足焊缝长度的要求和应力均匀扩散的要求；,2、梁支承于柱侧图a:梁的反力较小时，梁可不设支承加劲肋，直接搁置在柱的牛腿上，用普通螺栓相连；构造比较简单，施工方便。图b:梁反力较大时采用。梁的反力由端加劲肋传给支托；支托采用厚钢板（其厚度应大于加劲肋的厚度）或加劲后的角钢，与柱侧用焊缝相连。图c:两邻梁反力相差较大时采用。梁的反力通过柱的腹板传递，使柱仍接近轴心受力状态。,二、梁柱的刚性连接（框架梁、柱一般采用刚性连接）需满足以下几个要求：保证将梁段的弯矩和剪力可靠地传到柱子；保证节点刚性，使连接不至产生明显的相对转角；构造简单，便于施工；,图a、b:通过焊缝将弯矩和剪力直接传给柱子.可以认为梁端弯矩全部由翼缘连接焊缝传给柱子，而剪力由腹板焊缝传给柱子。,为使翼缘连接焊缝能在平焊位置施焊，要在柱侧焊上衬板，同时在梁腹板端部预先留出槽口，上槽口是让出衬板位置，下槽口是为了满足施焊要求。图c、d:通过高强螺栓和焊缝将梁端弯矩和剪力传给柱子。由于要通过连接板和角钢才能将力传给柱子，故属于间接传力的构造。梁在和柱连接的范围内可以设置横向加劲肋如图b、d所示，也可不设如图a、c所示，后一情况需对柱腹板和翼缘的强度和稳定作出验算。,三、无加劲肋柱节点的计算1.破坏形式:腹板在梁翼缘传来的压力作用下屈服或屈曲;翼缘在梁翼缘传来的拉力作用下弯曲而出现塑性铰或连接焊缝被拉开。2.柱腹板的厚度梁端弯矩可转化成一对力偶，上翼缘的拉力将使柱翼缘弯曲及与腹板的连接拉脱，下翼缘的压力使柱腹板受到挤压。,梁受压翼缘传来的力是否足以使柱腹板屈服，要在柱腹板与翼缘连接焊缝(或轧制H型钢圆角)的边缘处计算。当梁翼缘与柱翼缘采用坡口焊缝对接时，柱腹板承压的有效宽度是:在梁的受压翼缘处，柱腹板厚度应同时满足：（强度）（局稳）式中：梁受压翼缘的截面积柱钢材屈服点。3.柱翼缘板的厚度在梁的受拉翼缘处，柱翼缘板厚度应满足：（强度）,式中：梁受拉翼缘的截面积如果以上关于压力或拉力作用的计算不能满足，就需要对柱腹板设置横向加劲肋。加劲肋既加强腹板也加强翼缘。4.梁翼缘与柱翼缘的焊缝考虑应力的不均匀性（图7-105），计算焊缝时应该用下列有效长度代替实际长度:式中：柱腹板厚度和翼缘厚度；系数，对Q235和Q345钢分别取7和5.柱翼缘和梁受压翼缘的连接焊缝也同样受力不均匀,不过不会在压力作用下断裂。计算时也用上式确定其有效长度，只是对Q235和Q345钢分别取10和7。,四、有加劲肋柱节点域计算1、抗剪强度计算其中：为节点两侧梁端弯矩设计值；节点域腹板的体积：H形截面柱:箱形截面柱:说明：上述分析中没有考虑节点腹板域的周边柱翼缘和加劲肋提供约束的有利影响，也没有考虑柱腹板轴压力的不利影响。,当柱腹板节点域不满足时，则需要局部加厚腹板或采用另外的措施来加强它。图7-109给出了两种可行的方案，其一是加设斜向加劲肋，其二是在腹板两侧或一侧焊上补强板来加厚。2、腹板厚度（局部稳定）,第十三节柱脚设计柱脚的作用:把柱下端固定并将其内力可靠地传给基础.柱脚的分类:按其与基础的连接方式不同，可分为铰接和刚接两种。一、轴心受压柱的柱脚（一）柱脚的型式和构造,1、轴承式柱脚制作安装复杂，费钢材，但与力学符合较好。,如图所示，除底板外根据具体需要，可配置靴梁、隔板和肋板。对于铰接和刚接柱脚锚栓位置不一样，受力也不一样。,2、平板式柱脚：分铰接和刚接两种,图A,图B,刚接柱脚1）整体式刚性柱脚适用于实腹柱及分肢间距小的压弯构件，如图A。2）分离式刚性柱脚适用于分肢间距大的压弯构件，常用形式如图B。,分离式刚性柱脚相当于独立的轴心受压柱脚的组合，其计算方法和轴压柱脚相同。,（二）柱脚计算,1.传力途径,2.铰接柱脚的计算,(1)底板的面积,假设基础与底板间的压应力均匀分布。,式中：fc-混凝土轴心抗压设计强度；,l-基础混凝土局部承压时的强度提高系数。fc、l均按混凝土结构设计规范取值。,An底版净面积，An=BL-A0。,Ao-锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的11.5倍。,a1构件截面高度；t1靴梁厚度一般为1014mm；c悬臂宽度，c=34倍螺栓直径d，d=2024mm，则L可求。,(2)底板的厚度,底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同受力区域：一边(悬臂板)、两边、三边和四边支承板。,一边支承部分（悬臂板）,二相邻边支承部分：,三边支承部分：,当b1/a10.3时，可按悬臂长度为b1的悬臂板计算。,四边支承部分：,式中：a-四边支承板短边长度；b-四边支承板长边长度；系数，与b/a有关。,(3)靴梁的设计,A、靴梁的最小厚度不宜小于10mm，高度由其与柱间的焊缝（4条）长度确定。,B、靴梁的截面验算,按支承在柱边的双悬臂外伸梁受均布反力作用。,(4)隔板的计算,隔板的厚度不得小于其宽度的1/50，高度由计算确定，且略小于靴梁的高度。,隔板可视为简支于靴梁的简支梁，负荷范围如图。,h1,隔板截面验算：,式中：,(5)靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算,按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由构造确定。,【7-16】,3、整体式刚接柱脚计算整体式柱脚的受力状况与下列诸多因素相关:柱脚和基础顶面是否平整和紧密接触；锚栓预拉力的大小；柱脚、锚栓和基础顶面受力后的变形；由于影响因素难以确定，因此该柱脚难以精确计算，而是采用近似方法计算。计算时假定底板与基础接触面的压应力成直线分布。,1）底板面积确定底板宽度B由构造确定，c=2030cm;底板长度L计算确定:,2）底板厚度确定,同轴压柱脚，计算各区格板弯矩时，可取其范围内的最大反力。底板的厚度一般不小于20mm。,如果,说明底板与基础之间