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钢结构梁柱节点设计的探讨_孟嵬
3 结语
在钢结构设计工作中, 连接节点的设计是一个重要的环节。为使连 接接点具有足够的强度和刚度, 设计时, 应根据连接接点的位置及其所 要求的强度和刚度, 合理地确定连接节点的形式、连接方法、具体构造以 及基本计算公式。
参考文献 [ 1] 李和华.钢结构连接节点设计手册[ M] .北京:中国建筑工业出版社, 1996. [ 2] 许建勋.钢框架节点受力性能及其对框架受力性能影响研究[ D] .宁 波: 浙江工业大学, 2002. [ 3] 吴 芸 , 吴 华 英 , 张 溶,等.狗 骨 式 刚 性 连 接 钢 框 架 结 构 抗 震 性 能 试 验 研究[ J] .武汉理工大学学报, 2003, 5( 25) :23- 28.
MENG Wei
ABSTRACT: This paper expounds the basic features of the steel structure connecting joints, introduces several kinds of the steel structure’s beam- column joints, and advances some design methods. KEY WORDS: steel structure; beam- column joint; design method
1 连接节点的基本特性 [ 1]
根据节点处传递荷载的情况、所采用的连接方法以及细部构造, 连 接 节 点 的 类 别 可 分 为 刚 性 连 接 、半 刚 性 连 接 和 铰 接 连 接 。
( 1) 刚性连接节点, 从保证构件原有的力学特性来说, 在连接节点处 应 保 证 其 原 有 的 完 全 连 续 性 。这 种 构 造 能 使 所 连 接 的 构 件 之 间 夹 角 在 达 到承载能力之前不发生变化的接头, 其连接强度应不低于被连接构件的 屈服强度。
摘 要: 阐述了钢结构梁柱连接节点的基本特性, 介绍了钢结构的几种梁柱节点, 并提
出了相应的设计方法。
关键词: 钢结构梁柱; 连接节点;ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ设计方法
中图分类号: TU391
文献标识码: A
钢结构连接节点设计是钢结构整个设计工作中的一个重要的环节, 连 接 节 点 的 设 计 是 否 安 全 , 对 保 证 钢 结 构 的 整 体 性 和 可 靠 度 、对 制 造 安 装的质量和进度和对整个建设周期和成本都有着直接的影响。
中图分类号: TU37
文献标识码: A
混凝土结构中钢筋之所以能够承载受力, 是由于它与混凝土之间的
的外形、混凝土的保护层厚度、混凝土的强度等。混凝土强度越高, 则伸
黏结锚固作用。因此锚固是混凝土结构受力的基础, 如果钢筋的锚固失
入钢筋横肋间的混凝土咬合越强, 保护层混凝土就不容易发生劈裂, 黏
效, 则结构就可能丧失承载能力, 甚至由此引发安全事故。
( 2) 半刚性连接节点能保证其承载力等于或大于构件的承载力, 但 由于所采用的连接方法和细部构造设计的关系, 致使连接节点的弹性刚 度比构件的弹性刚度显著得低, 这样的节点形式作为设计要求一般不采 用。
( 3) 铰接连接节点, 从理论上讲是完全不能承受弯矩的连接节点, 因 而 一 般 不 能 用 于 构 件 的 拼 接 连 接 。铰 接 连 接 节 点 通 常 只 用 于 构 件 端 部 的 连接, 比如柱脚、梁、桁架和网架杆件的端部连接等。但在工程实际应用 中, 它的特性并非完全铰接, 例如, 它对弯矩并不是完全不能承受, 只是 抗弯刚度远低于构件的抗弯刚度。
高强螺栓连接节点: 梁腹板与柱连接以高强螺栓现场连接, 以传递 轴力、弯矩与剪力( 见图 2) 。
钢结构高强度螺栓连接是近年来迅速发展和应用的螺栓连接新形 式, 该种连接形式施工要求十分严格, 但是对于结构承受动载十分有利, 可简化制造和安装, 特别是在高层和超高层钢结构以及承受动载的结构 设计中, 所有连接节点均采用了高强度螺栓连接方式。 2.2.2 高强螺栓连接的类型和受力特点
狗骨式节点是近几年专家学者开始研究的一种新形式节点[ 3] 。这种 节点的设计思想是梁的削弱部分截面能够改变塑性铰出现的位置, 迫使 在极限荷载作用下塑性铰偏离脆弱的节点连接处, 通过削弱梁来保护梁 柱节点。采用这种节点经过对梁进行了合理的截面削弱, 使得较长的一 段梁几乎同步进入了塑性, 真正做到了增加梁柱节点的延性, 充分发挥 了钢材的塑性。当然, 要保证设计对梁的削弱所造成的结构刚度和强度 在正常结构设计荷载作用下完全能满足要求。
2 梁柱节点的设计
钢框架中梁与柱的连接起着在两种构件之间传递弯矩和剪力的作 用, 是钢框架的主要组成部分, 它的性能直接关系到结构的整体反应。梁 柱 连 接 的 设 计 应 满 足 足 够 的 强 度 和 适 当 的 刚 度 , 满 足“ 强 节 点 、弱 构 件 ” 以及“强梁弱柱”原则。钢框架结构的梁柱连接多按刚性连接设计, 主梁 与柱的连接具有足够刚度, 目前抗侧力框架和梁柱的抗弯连接均采用刚 性方案。梁柱刚性连接的主要构造形式有 3 种: 全焊节点; 高强螺栓连接 节点; 栓焊混合节点。 2.1 全焊节点 2.1.1 全焊节点连接形式
力。
加劲肋(
0.5 ̄0.75) b(f
0.65 ̄0.85) hf 工形钢翼缘
( 0.5 ̄0.75) bf ( 0.65 ̄0.85) hf
或
bf
H 形柱 切削面 或箱形柱 刨光
≤0.25bf
摩擦型高
hb
hf
强螺栓
图 2 高强螺栓连接的 H 型梁柱节点
图 3 栓焊混合连接 H 型梁柱节点
图 4 狗骨式节点
内的专家和学者们认可的一种形式。 纯 螺 栓 或 栓 焊 连 接 只 是 考 虑 现 场 施 工 方 便 , 通 过 对 日 本 、美 国 近 来
的 地 震 破 坏 资 料 研 究 表 明 , 定 位 螺 栓 联 合 焊 接 的 方 式 将 是 高 层 、超 高 层 钢结构工程的首选, 沈阳国际博览中心的梁柱节点连接多数属于这种连 接。这种连接的优势在于不但可以保证节点属于刚性连接, 同时结构可 以承受动力荷载。经过反复加载后节点承载能力基本没有降低, 但有关 试验表明, 这种形式的连接在经过多次非常剧烈的反复加载后会突然断 裂, 表明与柱子腹板的这种连接具有的延性较全焊接连接节点具有的延 性稍差, 但栓焊混合节点也能满足工程抗震所要求的延性。另外连接处 梁、柱的强度由于打孔的原因均被削弱, 施工过程复杂。 2.4 狗骨式节点
( 责任编辑: 戚米莎)
─────────────── 第一作者简介: 孟 嵬, 男, 1975 年生, 1999 年毕业于太原大学工业
与民用建筑专业, 助理工程师, 山西意迪光华电力勘测设计院, 山西省太 原市, 030001.
Pr obe into the Design of the Steel Str uctur e’s Beam- column J oints
承压型高强度螺栓连接在抗剪设计时只保证在正常使用荷载作用 下, 剪力一般不会超过最大摩擦力, 其受力性能和摩擦型相同。若剪力超 过最大摩擦力时, 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, 之后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间摩擦 力共同传力。 2.2.3 承压型高强螺栓连接的设计
科技情报开发与经济
SCI- TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY
2007 年 第 17 卷 第 13 期
文章编号: 1005- 6033( 2007) 13- 0285- 02
收稿日期: 2007- 01- 25
钢结构梁柱节点设计的探讨
孟嵬
( 山西意迪光华电力勘测设计院, 山西太原, 030001)
收稿日期: 2007- 01- 12
浅析变形钢筋的锚固长度比光面钢筋长的原因
赵艳玲
( 山西晋城煤业集团设计院, 山西晋城, 048006)
摘 要: 比较了光面钢筋与变形钢筋的基本锚固长度, 分析了变形钢筋基本锚固长度
大的原因, 并给出了实际工程中不同条件下基本锚固长度的修正系数。
关键词: 光面钢筋; 变形钢筋; 锚固长度
能, 光面钢筋锚固性能差, 变形钢筋锚固性能好。
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骨形连接的具体构造: 以据柱面 150 mm 处作为梁上下翼缘两侧弧
形切削的起点, 切削面应刨光, 切削后的翼缘净截面面积不宜大于原截
面面积的 90%( 见图 4) , 但应能承受按弹性设计时多 遇 地 震 下 的 组 合 内
在 避 免 增 加 结 构 的 刚 度 和 接 头 部 位 的 应 力 集 中 情 况 下 , 根 据“ 强 节 点 弱 杆 件 ”的 原 则 适 当 加 强 节 点 , 在 不 发 生 失 稳 情 况 下 , 可 适 当 削 弱 梁 , 在梁上出现“塑性铰”。尽量减少结构和焊接接头部位的应力集中, 腹板 上的工艺孔应平滑过渡, 避免应力集中。在不减小腹板连接强度条件下, 适当加大工艺孔, 便于施焊, 提高焊缝质量。 2.2 高强螺栓连接节点 2.2.1 高强螺栓连接形式
结锚固作用就越强。一般条件下, 钢筋与混凝土之间黏结锚固作用与保
1 影响钢筋黏结锚固的因素
护层厚度存在着线形关系, 混凝土的保护层越厚, 则对锚固钢筋的约束 越大; 黏结锚固作用越强。钢筋的外形决定了混凝土之间的黏结锚固性
影 响 钢 筋 与 混 凝 土 锚 固 强 度 的 主 要 因 素 有 : 钢 筋 的 强 度 、锚 固 钢 筋
因国内使用承压型高强度螺栓连接较摩擦型高强度螺栓连接少, 故 设计参考资料较少, 多数教科书对摩擦型高强度螺栓连接介绍较详细, 而承压型高强度螺栓连接介绍较简单, 我们在设计中以我国现行结构设 计规范( 以下简称规范) 为主, 参考了英美规范[ 2] 。