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钢结构梁柱连接节点细部构造
日期:2019-09-25

(1)梁的翼缘、腹板、柱采用全焊透,即全焊接接头。

(2)梁翼缘与柱全焊透,梁腹板与柱螺栓连接,即螺栓焊接混合接头;

(3)梁的翼缘、腹板、柱均为螺栓连接,即全部为螺栓连接。

上图显示了梁柱之间的三种刚性连接。

(1)工字梁与工字柱或箱柱刚性连接的详细构造:

(2)工字柱和箱形柱通过悬臂梁段与框架梁连接时,有两种构造措施。

a.悬臂梁与梁的螺栓焊接接头;b.悬臂梁与梁的螺栓焊接接头。

梁柱刚性连接时,根据抗震设防结构,柱翼缘与柱腹板或箱柱墙的复合焊缝应在梁翼缘上下500mm范围内焊满熔透槽。

对于有抗震性能要求的刚性梁柱节点,在遇到罕遇强震时,应在结构上保证钢梁的破坏先于节点的破坏,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。

骨连接通过削弱钢梁来保护梁柱节点。这种骨性连接在日本很流行。

在不降低梁的强度和刚度的前提下,在梁端翼缘焊接楔形盖板,对梁柱节点进行加固。

以上是梁端翼缘焊接楔形盖板的几种常用方法。

箱型或圆形截面柱、梁的刚性连接,除采用骨架连接和楔形盖板外,还可采用外连接加劲板。节点强度明显大于钢梁。

当工字钢柱在弱轴方向与主梁刚性连接时,应在主梁翼缘的相应位置设置柱的水平加劲肋,并在梁高范围内设置柱的垂直连接板,其厚度分别与梁翼缘、腹板厚度相同。柱的水平加劲肋和柱的翼缘及腹板为全熔透坡口焊缝,柱的竖向连接板及腹板为角焊缝。主梁与柱的现场连接如图所示。

由上下水平加劲肋和柱翼缘围成的柱腹板简称节点区。在周向弯矩和剪力作用下,当节点区厚度不满足规范公式计算要求时,节点区柱腹板应局部加厚或焊接。

梁柱铰接连接可分为:仅腹板连接和翼缘连接。

当柱两侧梁高度不等时,应根据两侧梁的高差分别考虑。当梁高差大于150 mm时,应在梁两侧翼缘高度分别设置加劲板;当梁高差小于150 mm时,应将梁高较小的梁端做成变截面,变截面坡度小于1:3,或设斜加劲板。

部分熔透焊缝可用于非抗震设计。坡口焊缝的有效深度不应小于板厚的1/2。要求抗震设防的焊缝应采用全熔透坡口焊缝。

法兰一般采用全熔透槽焊接,腹板可采用高强度螺栓连接。柱腹板焊接时,上部柱腹板要求有K形坡口。箱形截面柱的所有拼接接头均应焊接,以便于全截面贯穿。

高层钢结构中的箱形柱与下部型钢混凝土中的十字形柱连接时,应考虑不同截面形式的受力顺畅传递。箱柱的一部分力应通过螺栓传递到混凝土上,另一部分力传递到下面的横柱上,如下图所示。在两段连接处,横截面柱腹板应伸入箱形柱内,形成两段的过渡段。延伸长度在柱宽上不应小于200mm,即L(>B+200mm),过渡段截面应为场形。过渡段位于主梁下方,靠近主梁。

焊接螺柱应安装在两部分的接头处。栓钉间距和排距应为150 mm,不大于200 mm,沿截面柱的总高度不大于300 mm。

对于钢筋混凝土截面柱的连接节点,采用高强度螺栓连接截面腹板是很困难的。法兰和腹板应采用焊接。

当柱需要变截面时,通常采用改变翼缘厚度的方法,即柱截面高度相同。如需改变柱截面高度时,柱的变截面应由工厂完成,尽量避免梁柱连接。边柱可采用偏心距,不影响外墙板,但应考虑上下柱偏心引起的附加弯矩,中柱可采用非偏心距。水平加劲肋或横隔板应安装在柱的可变截面处。

对于小截面轧制方管或圆管,也可采用横筋横隔板拼接,如下图所示。

主梁现浇拼接主要用于连接柱外悬臂梁段和梁柱间全焊接节点的中梁段,其次是框筒结构的密排柱梁。其拼接形式有螺栓焊接连接、全螺栓连接和全焊接连接。

次梁与主梁之间的连接通常设计为铰链式,主梁作为次梁的支座,次梁可视为简支梁。拼接形式如下图所示。次梁腹板和主梁的垂直加劲板通过高强度螺栓连接(图A和B)。当次梁内力和截面较小时,次梁腹板也可直接与主梁腹板连接(图c)。

当次梁跨度较大、跨度和荷载较大时,次梁与主梁的连接应为刚性连接。此时次梁可视为连续梁,可以减小次梁的挠度,节约钢材。次梁与主梁的刚性连接如下图所示。

按抗震设计的框架梁,在可能的塑性铰处(一般为距柱轴线1/8~1/10梁跨),应在梁的上下翼缘设置横向支撑。边角撑可按轴心受压构件计算,并应满足长细比要求。

管道穿越需要在梁腹板开孔时,应根据开孔位置和尺寸确定梁的配筋。当圆孔直径小于或等于梁高的1/3,且孔间距大于孔直径的3倍,且避免梁端1/8跨开孔时,不能加固。

当洞口需要加固时,弯矩由梁翼缘承担,剪力由洞段腹板及洞周筋板承担。圆孔可采用焊接在梁腹板上的套管、环形加强板或V形加劲肋进行加固,如下图所示。

在梁腹板开矩形孔时,腹板的抗剪性能受到很大影响。洞口四周应设加劲板。纵向加劲板穿过洞口的长度不小于矩形孔的高度。加劲肋宽度为梁翼缘宽度的1秒,加劲肋厚度与腹板厚度相同,如下图所示。




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