梁与柱刚性连接的构造形式、计算内容及抗震性能改进措施

   日期:2024-05-30     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:414    
核心提示:(1)梁与柱刚性连接的构造形式有三种,如图所示:①框架梁与工字形截面柱和箱形截面柱刚性连接的构造:框架梁与柱刚性连接(5)工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接柱的拼接节点一般都是刚接节点,柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外,一般宜在框架梁上方1.3m左右。

(1)梁与柱之间的刚接连接型式有三种,如图所示:

(2)计算梁、柱连接节点时,应校核下列内容:

①梁柱连接承载力 ②柱腹板局部受压承载力及柱翼缘刚度 ③梁柱节点区剪切承载力

(3)梁与柱刚接构造 ①框架梁与工字形柱、箱形柱刚接构造:

框架梁与柱刚性连接

② 工字形柱、箱形柱通过悬臂梁段与框架梁连接时,有两种构造措施:

带有悬臂梁截面的柱与框架梁连接

当梁、柱为刚接连接时,根据抗震设防结构要求,在梁翼缘上下500mm节点范围内钢结构拼接盖板,柱翼缘与柱腹板间的组合焊缝或箱型柱墙板间的组合焊缝,宜采用全熔透坡口焊。

(4)提高梁柱刚接连接抗震性能的构造措施 ①框架连接

骨连接通过削弱梁来保护梁柱接头。

骨连接

梁端法兰与楔形盖板焊接

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。

(5)工字型柱在弱轴处与主梁刚性连接

工字型柱与主梁在弱轴方向刚性连接时,应在主梁翼缘相应位置设置柱水平加劲肋,在梁高范围内设置柱垂直连接板,其厚度分别与梁翼缘、腹板厚度相同。柱水平加劲肋与柱翼缘、腹板均为全熔透坡口焊,垂直连接板与柱腹板采用角焊连接。主梁与柱的现场连接如图所示。

2梁与柱之间采用铰接连接

(1)梁与柱间的铰接连接分为:仅梁腹板连接和仅梁翼缘连接:

仅梁腹板连接 仅梁法兰连接

从柱子伸出的加劲板与梁的腹板连接,梁与柱之间采用双盖板连接。

(2)柱与梁在弱轴处的铰接连接分为:柱外伸出与梁腹板连接的加劲板、梁与柱采用双盖板连接。

柱的拼接节点一般为刚性节点,柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外,一般在框架梁上方1.3m左右。考虑到运输方便、吊装条件等因素,柱的安装单元一般采用三层一单元,长度约10~12m。根据设计、施工具体情况,柱的拼接可采用焊接或高强度螺栓连接。

对于非抗震设计的轴心受压柱或压弯柱,当柱的弯矩较小,不产生拉力时,柱的上下端应铣平、紧固,且垂直于柱轴线。铣平端可使柱的25%的轴力和弯矩通过。此时柱的拼接节点可按75%的轴力和弯矩及全部剪力进行设计。在抗震设计中,柱的拼接节点按与柱截面等强度的原则设计。

对于非抗震设计的焊接连接,可采用部分熔透焊缝,且坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚的1/2;对于有抗震设防要求的焊接连接,宜采用全熔透坡口焊缝。

柱接头部分熔透焊缝

3. 不同截面的柱的拼接与连接

对于工字型柱的拼接节点,翼缘一般采用全焊透坡口焊接,腹板可采用高强度螺栓连接。柱腹板焊接时,上部柱腹板开K型坡口,要求全焊透。对于箱形截面柱的拼接节点,应采用全部焊接,以利于截面全焊透。

螺栓焊接

箱形柱焊接接头

高层钢结构中的箱形柱与下部钢筋混凝土中的横柱连接时,应考虑截面变化处的力传递问题。箱形柱的力应通过螺栓传递给混凝土钢结构拼接盖板,另一部分力传递给下方的横柱,如下图所示。在两个截面连接处,横柱腹板应伸入箱形柱内,形成两个截面的过渡段,伸长长度不宜小于柱宽加200mm,即L≥B+200mm,过渡段截面呈田字形。过渡段在主梁下方,紧靠主梁。

两节段连接处的上方和下方均应设置焊接栓钉,栓钉间距及排距在过渡段为150mm且不大于200mm,沿横柱全高不大于300mm。

对于钢-混凝土截面十字形柱的拼接节点,翼缘和腹板均应采用焊接,因为十字形截面中的腹板用高强螺栓连接比较困难。

箱形柱与横柱连接

4.变截面柱的拼接

当柱需要改变截面形状时,一般保持柱截面高度不变,只改变翼缘厚度。如需改变柱截面高度,柱的变截面应由工厂完成,并尽量避开梁柱连接节点。边柱可偏心,不影响外墙板的挂装,但应考虑上下柱偏心引起的附加弯矩。中柱可不偏心。柱的变截面处应设置水平加劲肋或横隔板。

带偏心拼接 不带偏心拼接

梁与梁之间的连接有两种形式:一种是主梁与梁之间的连接;一种是次梁与主梁之间的连接。

1. 不同截面的柱的拼接与连接

主梁现场拼接主要用于梁与柱间全焊节点的柱外悬臂梁段与中梁段的连接,其次用于框筒结构密排柱间梁的连接。拼接形式有:螺栓焊接连接、全螺栓连接、全焊接。

2.次梁与主梁连接

次梁与主梁连接通常设计为铰接,主梁作为次梁的支撑,次梁可视为简支梁。其拼接形式如下图所示。次梁腹板采用高强螺栓与主梁竖向加劲板连接(图a、b)。当次梁内力和截面较小时,也可直接与主梁腹板连接(图c)。

当次梁跨数较多,且跨度和荷载较大时,次梁与主梁连接宜设计为刚接,此时次梁可视为连续梁,可减少次梁挠度,节省钢材。次梁与主梁刚接连接如下图所示。

次梁与主梁刚性连接

3.主梁侧角支撑

侧角撑可按轴心受压构件计算,其轴压力按下式计算:

侧角撑的长细比应符合下列要求:

4.梁腹板开口补强

当梁腹板上需开孔供管线通过时,应根据孔的位置和大小确定梁是否需要加固。当圆孔直径小于或等于梁高的1/3、孔间距大于3倍孔径、且孔距避开梁端跨度1/8范围内时,可不加固。

当因开孔而需要加固时,弯矩由梁翼缘承担,剪力由孔段腹板和孔周围加强板承担。圆形孔的加固可采用套筒、环形加强板或在梁腹板上焊接V型加劲肋等方式加强,如下图所示。

当梁腹板上开有矩形孔时,腹板的抗剪能力受到很大影响。应在孔四周设置加劲板,纵向加劲板穿过孔的长度不宜小于矩形孔的高度。加劲肋的宽度为梁翼缘宽度的1/2,厚度与腹板相同,如下图所示。

 
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