05高频焊接轻型H型钢在建筑工程中的应用

高 频 焊 接 轻 型!型 钢 在 建 筑 工 程 中 的 应 用冯 东 汪 一 骏（ 北 方 交 通 大 学 北 京#$）王 国 平（ 上 海 大 通 钢 结 构 有 限 公 司%#&#） 提 要 介 绍 了 高 频 焊 接 轻 型!型 钢 的 焊 缝 强 度 、 长 柱 的 承 载 能 力 和 梁 的 整 体 稳 定 性 能 等 试 验 结 果 ， 并 针 对 设 计的 需 要 ， 给 出 了 轻 型!型 钢 檩 条 、 墙 梁 、 墙 架 柱 、 门 式 刚 架 在 承 受 不 同 荷 载 作 用 时 的 截 面 规 格 及 有 关 节 点 图 ， 可 供 结构 设 计 时 参 考 。 关 键 词 轻 型 钢 结 构 高 频 焊 接!型 钢 风 荷 载 承 载 力一 、!型 钢 的 特 点高 频 焊 接 轻 型!型 钢 （ 简 称 轻 型!型 钢 ） 为 钢 结 构 的 一种 优 选 截 面 形 式 ， 具 有 腹 板 薄 、 截 面 易 展 开 、 抗 弯 刚 度 大 、 两主 轴 方 向 的 惯 性 矩 比 较 接 近 以 及 翼 缘 平 直 易 于 连 接 等 优 点 。它 除 了 提 高 钢 结 构 构 件 的 侧 向 刚 度 和 平 面 外 稳 定 性 外 ， 还 兼有 薄 壁 钢 结 构 所 具 有 的 在 相 同 重 量 下 抗 弯 和 抗 压 承 载 能 力比 普 通 钢 结 构 大 很 多 的 特 点 ， 即 在 截 面 抵 抗 矩 相 近 的 条 件下 ， 比 热 轧!，!型 钢 节 约 钢 材 约()!*#)。轻 型!型 钢 与 由 三 块 钢 板 焊 成 的 工 字 形 截 面 相 比 ， 除焊 接 变 形 小 、 壁 厚 较 薄 外 ， 尚 有 整 截 面 型 材 的 供 应 ， 减 少 了 钢结 构 制 造 厂 大 量 焊 接 和 调 直 工 作 量 ， 可 提 高 工 效 和 节 约 费用 。 目 前 可 生 产 的 梁 、 柱 截 面 规 格 见 表。可 生 产 的 高 频 焊 接 轻 型!型 钢 的 最 小 和 最 大 截 面 （+） 表截 面 高 度!截 面 宽 度腹 板 厚 度#,翼 缘 厚 度#-# (# %.* *.%$# %# /.# &.#二 、 试 验 研 究试 验 于&/年&!月 在 上 海 同 济 大 学 进 行 ， 目 的 是测 定 轻 型!型 钢 的 焊 缝 强 度 、 柱 的 承 载 能 力 和 梁 的 整 体 稳定 性 。 试 件 由 上 海 大 通 钢 结 构 有 限 公 司 提 供 ， 钢 材 为0%*(，第 一 批 试 件 板 厚*.%+， 平 均 屈 服 强 度$12*#3+%， 板厚$.(+，$12%4(3+%， 伸 长 率!2*%!$#%； 第 二 批试 件 板 厚$.(+，$12*%#3+%， 板 厚/.#+，$12*%$3+%， 板 厚5.#+，$12*%#3+%， 伸 长 率!2*)!*()。对 两 批(个 长 度 为%(+的 试 件 沿 腹 板 高 度 垂 直 于 上下 翼 缘 板 施 加 外 拉 力 ， 腹 板 拉 断 前 未 见 焊 缝 脱 落 ， 表 明 这 种构 件 的 焊 缝 强 度 均 高 于 母 材 。 对 柱 、 梁 的 部 分 试 验 结 果 详 见表%，*。三 、 应 用 范 围为 获 得 更 经 济 合 理 的 指 标 ， 建 议 按 表$应 用 范 围 选 用 。四 、 构 件 系 列 的 选 用（ 一 ） 檩 条 见 表(。 其 中 荷 载 等 级 按 标 准 值 分 为 四 级 ，即 ：#./，.#，.(，%.#63+%。 檩 条 与 刚 架 横 梁 的 连 接 节 点见 图。长 柱 承 载 力 表#序号规 格 （+）!77#,7#（+）实 测 值&89:（63）理 论 值&9:（63）&89:&9: %(#7%(7*.%7$.( $*/ *5( *& .$（ 绕 弱 轴 失 稳 ）% %(#7%(7*.%7$.( /54*%/因 加 载 时 柱 顶 刚 度 不 足过 早 出 现 局 部 压 屈* %(#7%(7*.%7$.( %& *5# %54 .*%（ 绕 弱 轴 失 稳 ）$ %#7#7*.%7$.( %5% %(/ %#/ .%$（ 绕 弱 轴 失 稳 ）( %(#7%(7*.%7$.( %*/ $%( $#.#/（ 对 弱 轴 加 侧 向 支 撑后 绕 强 轴 失 稳 ）/ %#7#7*.%7$.( %(5# *$ *(.#5（ 对 弱 轴 加 侧 向 支 撑后 绕 强 轴 失 稳 ）4 (#74(7*.%7$.( %(%4 %/* %(.#*（ 对 弱 轴 加 侧 向 支 撑后 绕 强 轴 失 稳 ）5 (#74(7*.%7$.( *#%* %&( %4/.#4（ 对 弱 轴 加 侧 向 支 撑后 绕 强 轴 失 稳 ）注 ：（） 理 论&9:根 据 文 献 中 公 式 计 算 ；（%） 每 种 试 件 均 为个 。梁 整 体 稳 定 表$序号规 格 （+）!77#,7#（+）跨 中 侧 向支 撑 数实 测 值(89:（63+）理 论 值(9:（63+）(89:(9: (#74(7*.%7$.( *# # *&.$( .$(% (#74(7*.%7$.( *# 5.& (.&/ .&* (#74(7*.%7$.( *# % 5.% /.$% .$ %(#7%(7*.%7$.( %(# # (*5./# .*$( %(#7%(7*.%7$.( *# % $/.$5 $/.# .#/ %(#7%(7*.%7$.( */# (#./# $/.&# .#54 %#7#7*.%7$.( */# % %&.&# %5.# .#45 %#7#7*.%7$.( *# # %$.&% 5.&% .*%& %#7#7*.%7$.( *# % *%.# %4.* .4注 ：（） 采 用 两 点 加 载 ；（%） 理 论(9:根 据 文 献 中 公 式 计 算 ；（*） 集 中 荷 载 至 支 座 距 离均 为(#+。轻 型!型 钢 构 件 一 般 应 用 范 围 表%序号构 件 名 称 屋 面 或 墙 面构 件 间 距（+）构 件 跨 度)（+）屋 面 檩 条压 型 钢 板 屋 面轻 质 条 型 屋 面 板 屋 面(;#*.#%;#%门 式 刚 架压 型 钢 板 屋 面轻 质 大 型 屋 面 板 屋 面轻 质 条 型 板 屋 面&.# 5.#*墙 架 柱压 型 钢 板 墙 面轻 质 大 型 墙 板 墙 面轻 质 条 型 墙 板 墙 面&.#/.#&.#%.#$墙 架 梁压 型 钢 板 墙 面轻 质 条 形 墙 板 墙 面*.# %.#(屋 架 任 意%.# *#.#)/#.#注 ： 表 中 数 据 仅 供 参 考 。4第*卷 第%期 建 筑 结 构%#年%月檩 条 表!荷 载等 级外 荷 载 标 准 值恒 荷 载 活 荷 载（!#$）跨 度（#）檩 距（#）截 面 规 格 （#）用 钢 量（!%#$）备 注&$()*+)*)*&*)*,)*,&*,)*-)*.$*)&*)&*)+*)/*)+*)/*)+*)/*)+*)/*)*)&*,*)*)&*,*)*)&*,*)*)&*,*)0$)1&)12$1(2,0$)1&)12$1(2,0$,)1&$,12$1(2,0$)1&,)12$1(2,0$,)1&$,12$1(2,0)1&,)12$1(2,0$)1&,)1(2,1+2)0$,)1&,)12$1(2,0)1&,)1(2,1$,)1&$,1+2)1)1&,)12$1(2,0,)1&,)1(2,1*/,.*/&(*/+,*&/*/,*/.+*/$&*&)/*+$-*/&*/(&)*$&不 设 拉 条跨 中 设 一道 拉 条不 设 拉 条跨 中 设 一道 拉 条不 设 拉 条跨 中 设 一道 拉 条不 设 拉 条跨 中 设 一道 拉 条注 ：（&） 表 中 外 荷 载 标 准 值 不 包 括 檩 条 自 重 ， 檩 条 自 重 在 内 力 计算 和 截 面 选 用 中 已 考 虑 ；（$） 屋 面 坡 度 为&-!&$。（ 二 ） 墙 梁 见 表+。 其 中 风 荷 载 （ 基 本 风 压!)） 分 为 两级 ， 计 算 时 按 两 端 简 支 考 虑 ， 水 平 风 荷 载 分 项 系 数 取&2(， 风荷 载 体 型 系 数 取&2&， 风 压 高 度 变 化 系 数 取&2)。 墙 梁 与 刚架 柱 或 墙 架 柱 的 连 接 节 点 见 图$。（ 三 ） 墙 架 柱 见 表.。 其 中 基 本 风 荷 载!)分 为 两 级 ，计 算 时 按 一 端 固 定 一 端 简 支 考 虑 ， 水 平 风 荷 载 分 项 系 数 取&2(， 风 荷 载 体 型 系 数 取&2&， 风 压 高 度 变 化 系 数 取&2)。墙 梁 表荷 载等 级!)（!#$）跨 度（#）梁 距（#）截 面 规 格 （#）用 钢 量（!%#$）备 注&$)*,)*.+*)/*)+*)/*)&*-$*(*)&*,&*-$*(*)&*-$*(*)&*,&*-$*(*)0&$)1.,1*$1(*,0&$)1.,1*$1(*,0&,)1&)1*$1(*,0$)1&)1*$1(*,0$)1&)1*$1(*,0$)1&,)1*$1(*,0$)1&,)1*$1(*,0&$)1.,1*$1(*,0&,)1&)1*$1(*,0$)1&,)1*$1(*,0$)1&)1(*,1+*)0$)1&,)1*$1(*,0$,)1&,)1*$1(*,0$,)1&,)1*$1(*,(*/&*+-*,(.*/&+*,/+*($,*&(*/&(*($*/,&)*.&-*,+*/(,*,不 设 拉 条跨 中 设 一 道拉 条不 设 拉 条跨 中 设 一 道拉 条注 ：（&） 本 墙 梁 支 承 的 墙 面 为 自 承 重 墙 ， 即 墙 重 直 接 传 递 给 基础 ；（$） 在 计 算 墙 梁 自 重 弯 矩 时 不 考 虑 拉 条 作 用 。图&檩 条 与 刚架 横 梁 的 连 接图$墙 梁 与 刚 架 柱或 墙 架 柱 的 连 接墙 架 柱 表#荷 载等 级!)（!#$）柱 高（#）柱 距（#）截 面 规 格 （#）用 钢 量（!%#$）&$)*,)*.+*)/*)&$*)+*)/*)&$*)(*,+*).*,/*)(*,+*).*,/*)(*,+*).*,/*)(*,+*).*,/*)(*,+*).*,/*)(*,+*).*,/*)0&,)1&)1*$1(*,0$)1&)1*$1(*,0$)1&,)1*$1(*,0$)1&,)1*$1(*,0$,)1&$,1*$1(*,0)1&,)1*$1(*,0,)1&.,1*$1(*,0,)1&.,1(*,1+*)0)1&,)1(*,1+*)0)1&,)1(*,1-*)0,)1&.,1(*,1-*)0,)1$)1+*)1-*)0$)1&)1*$1(*,0$)1&,)1*$1(*,0$,)1&,)1*$1(*,0)1&,)1*$1(*,0)1&,)1*$1(*,0,)1&.,1*$1(*,0,)1&.,1(*,1+*)0,)1&,)1(*,1-*)0,)1&.,1(*,1+*)0()1&,)1(*,1-*)0()1$)1(*,1/*) $*+&*/-$*),&*.&*&$*/-$*./*&+,*()(*-&(*,)(*,($*+($*,.$*$&*/*/-*(/*./*()+*$,*(),*,.刚 架 表$序号刚 架 编 号柱 截 面 尺 寸1#1$31$4（#）梁 截 面 尺 寸1#1$31$4（#）用 钢 量（!%#$）& 567)/(,8& 0$,)1&,)1(*,1+*) 0$,)1&,)1(*,1+*) -*.)$ 567)/(,8$ 0)1&,)1(*,1+*) 0)1&,)1(*,1+*) /*+) 567)/(,8 0)1&,)1(*,1-*) 0)1&,)1(*,1-*) &*$( 567)/(,8( 0,)1&,)1(*,1-*) 0,)1&,)1(*,1-*) &$*(, 567)/+)8& 0$,)1&,)1(*,1+*) 0$,)1&,)1(*,1+*) /*/-+ 567)/+)8$ 0)1&,)1(*,1+*) 0)1&,)1(*,1+*) &*). 567)/+)8 0)1&,)1(*,1-*) 0)1&,)1(*,1-*) &$*/- 567)/+)8( 0,)1&,)1(*,1-*) 0,)1&,)1(*,1-*) &*-/ 567&$+)8& 0)1&,)1(*,1+*) 0)1&,)1(*,1+*) /*&) 567&$+)8$ 0)1&.,1+*)1-*) 0)1&.,1+*)1-*) &*& 567&$+)8 0()1$)1+*)1-*) 0()1$)1+*)1-*) &+*$&$ 567&$.,8& 0)1&,)1+*)1-*) 0)1&,)1+*)1-*) &*$& 567&$.,8$ 0)1$)1+*)1-*) 0)1$)1+*)1-*) &+*)&( 567&$.,8 0()1$)1+*)1-*) 0()1$)1+*)1-*) &-*&, 567&,+)8& 0,)1&.,1(*,1-*) 0,)1&.,1(*,1-*) &*$&+ 567&,+)8$ 0()1$)1+*)1-*) 0()1$)1+*)1-*) &(*+&. 567&,.,8& 0,)1&.,1(*,1-*) 0,)1&.,1(*,1-*) &$*&- 567&,.,8$ 0()1$)1+*)1-*) 0()1$)1+*)1-*) &,*/&/ 567&-.,8& 0,)1$)1+*)1-*) 0,)1$)1+*)1-*) &*.$) 567&-/)8& 0()1$)1+*)1-*) 0()1$)1+*)1-*) &,*+$& 569)/(,8& 0$,)1&,)1(*,1+*) 0$,)1&,)1(*,1+*) .*$)$ 569)/(,8$ 0)1&,)1(*,1+*) 0,)1&,)1(*,1-*) -*/)$ 569)/(,8 0,)1&,)1(*,1-*) 0,)1&.,1(*,1-*) &)*$( 569)/+)8& 0)1&,)1(*,1+*) 0$,)1&,)1(*,1+*) -*+)$, 569)/+)8$ 0)1&,)1(*,1+*) 0,)1&,)1(*,1-*) /*/)$+ 569)/+)8 0,)1&,)1(*,1-*) 0,)1&.,1(*,1-*) &*.$. 569&$+)8& 0)1&,)1(*,1+*) 0,)1&.,1(*,1-*) /*)$- 569&$+)8$ 0,)1&,)1(*,1-*) 0,)1$)1+*)1-*) &*($/ 569&$.,8& 0)1$)1+*)1-*) 0,)1&.,1(*,1-*) &$*) 569&$.,8$ 0,)1&,)1(*,1-*) 0,)1$)1+*)1-*) &$*,& 569&,+)8& 0)1&,)1+*)1-*) 0,)1$)1+*)1-*) &)*,$ 569&,.,8& 0)1&,)1+*)1-*) 0,)1$)1+*)1-*) &*-&（!） 柱 脚 铰 接 节 点 ；（） 梁 柱 连 接 节 点 ；（#） 梁 中 拼 接 节 点 ；（$） 摇 摆 柱 上 端 连 接 节 点图%刚 架 连 接 节 点 构 造（ 四 ） 门 式 刚 架 见 表&。 荷 载 等 级 分 为 四 级 ， 见 表， 风荷 载 基 本 风 压!()*+,-。 屋 面 坡 度 单 跨 时 为.(， 双 跨时 为.-(。 刚 架 柱 距 均 为/,， 刚 架 节 点 构 造 见 图%， 柱 脚 均采 用 铰 接 形 式 。 刚 架 编 号 如 下 ：其 中 类 型0为 单 跨 双 坡 刚 架 ，1为 双 坡 双 跨 刚 架 ， 中 间 为 摇摆 柱 。上 述 构 件 系 列 （ 一 ）!（ 四 ） 仅 给 出 了 轻 型2型 钢 的 截 面规 格 ， 施 工 详 图 见 文 献 3 。参 考 文 构 设 计 规 范 （&）4 刚 架 轻 型 房 屋 钢 结 构 技 术 规 程 （898:.(-：;&）4%4上 海 市 标 准4轻 型 钢 结 构 设 计 规 程 （形 接 头 有 垂 直 翼 缘 平 面 的 较 大 集 中 力 ， 经 焊缝 传 递 至 腹 板 并 使 焊 缝 受 拉 力 时 ， 腹 板 与 翼 缘 的 焊 缝以 双 面 焊 或 焊