梁与柱刚性连接的构造形式及抗震设防措施

   日期:2024-07-27     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:449    
核心提示:梁与柱刚性连接的构造,形式有三种。上图为三种梁柱刚性连接节点梁与柱刚性连接的构造上图为梁与柱刚性连接细部构造(2)工字形柱和箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种:a、悬臂梁与梁栓焊混合节点;b、悬臂梁与梁全栓接节点。

1.梁柱连接

1.1 梁、柱间的刚接结构型式有三种。

(1)梁翼缘、腹板、柱均采用全焊透焊接,即全焊接节点;

(2)梁翼缘与柱采用全焊透焊接,梁腹板与柱采用螺栓连接,即栓焊混合节点;

(3)梁翼缘、腹板与柱子均采用螺栓连接,即全螺栓连接节点;

上图为三种梁柱刚性连接节点

1.2 梁柱刚接结构

(1)工字梁与工字柱或箱形柱刚接连接详细构造:

上图为梁与柱刚接连接详细构造。

(2)工字形柱、箱形柱通过悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种:a.悬臂梁与梁螺栓焊接混合节点;b.悬臂梁与梁全螺栓连接节点。

上图为带悬臂梁截面的柱与梁的连接

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,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。

1.3 提高梁柱刚接连接抗震性能的构造措施

对于有抗震要求的刚性梁柱节点,当遇到罕遇强震时,结构应保证钢梁破坏先于节点破坏钢结构节点图集,保证梁柱节点的安全性,即“强柱弱梁、强节点弱构件”的设计原则。

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(1)骨连接

骨连接通过削弱钢梁来保护梁柱节点。这种骨连接在日本很流行。

上图为骨骼连接

(2)楔形盖板连接

在不降低梁的强度和刚度的前提下,通过在梁端翼缘焊接楔型盖板来加强梁柱节点。

上图为梁端翼缘上焊接楔形盖板的几种常见方法。

(3)外加劲板连接

对于箱型或圆形截面柱与梁之间的刚接连接,除采用骨形连接、楔形盖板外,还可采用外加劲板连接,节点强度明显大于钢梁强度。

1.4 工字型柱与主梁在弱轴处刚性连接

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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、腹板均为全焊透坡口焊,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。

上图为工字柱弱轴与主梁刚性连接

1.5 工字形梁柱节点加固

上下水平加劲肋及柱翼缘围成的柱腹板称为节点域。在周边弯矩、剪力作用下,当节点域厚度不满足规范公式计算要求时,节点域的柱腹板应局部加厚或用板焊接。

上图显示了节点域周围的内力。

上图为节点域加粗

1.6 梁与柱间的铰接

梁、柱间铰接连接分为:仅梁腹板连接和仅梁翼缘连接:

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1.7 不同高度的梁、柱之间的连接

当柱两侧梁不是等高时,应分别考虑两侧梁的高度差。当梁的高度差大于150mm时,应在两侧梁翼缘高度处设置加劲板;当梁的高度差小于150mm时,应将高度较小的梁端做成小于1:3坡度的变截面,或设置倾斜加劲板。

上图为不等高梁柱连接节点

2. 不同截面柱的拼接连接

2.1 工字型柱拼接节点

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二、三层,长度小于12m。根据设计、施工的具体情况,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。

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型坡口钢结构节点图集,要求全焊透。箱形截面柱的拼接接头应全部采用焊接,以利于截面全焊透。

螺栓焊接

2.2 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,应考虑截面变化处力的平稳传递。箱形柱的力应一部分通过螺栓传递给混凝土,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,伸出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,因为十字形截面内的腹板用高强螺栓连接比较困难。

2.3 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。

上图为变截面工字柱的拼接。

对于截面较小的轧制方管或圆管,也可采用贯通式水平加劲隔板进行拼接,如下图所示。

3.各种截面梁的拼接与连接

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。

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4.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。次梁与主梁刚接如下图所示。

5.主梁侧向支撑

对于抗震设计的框架梁,应在梁的上下翼缘可能出现塑性铰的位置(一般为梁跨距柱轴线的1/8~1/10处)设置侧向支撑,侧向支撑可按轴心受压构件计算,并应满足长细比的要求。

6. 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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