钢结构设计:节点选择的要点与要求

   日期:2024-08-10     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:410    
核心提示:它的样式结构非常多有矩形板、多边板、异形板等等,种类一般有隅撑连接板,系杆连接板,水水平支撑连接板,柱间支撑连接板几种。(2)梁柱节点宜采用柱贯通构造,当柱采用冷成型管截面或壁板厚度小于翼缘厚度较多时,梁柱节点宜采用隔板贯通式构造。

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结构节点是结构体系的重要组成部分,一般来说,构件受生产或运输的最大尺寸限制,所以把两个或两个以上固定体连接在一起的构件称为结构节点。

1. 节点选择

钢结构中节点类型多种多样,如何选择合适的节点应遵循以下要求:

1.钢结构节点设计应根据结构的重要性、受力特点、荷载情况、工作环境等因素选择节点形式、材料及加工工艺。

2、节点设计应满足极限承载力状态的要求,保证力的可靠传递,减少应力集中。

3.节点构造应符合结构计算假定,当构件在节点处偏心相交时,还应考虑局部弯矩的影响。

4.结构复杂的重要节点的承载力应采用有限元分析方法确定,并通过试验验证。

5.节点结构应便于制造、运输、安装和维护,防止水、尘积聚,并采取防腐、防火措施。

6、拼接节点应保证所连接部件的连续性。

2.连接板

连接板是将两个或多个单独的结构构件连接成一个整体的结构构件,其结构形式有多种,有矩形板、多边形板、异形板等,种类一般有角撑连接板、拉杆连接板、水平支撑连接板、柱支撑连接板等。

1.选择连接板时,应校核节点板在拉力和剪切作用下的承载力;

2、桁架节点板(除轧制T形截面和双板焊接T形截面外)强度也可采用有效宽度法计算,当采用螺栓(或铆钉)连接时,应减去孔径,孔径应比螺栓(或铆钉)公称尺寸大4mm。

3.桁架节点板在斜腹板压力作用下的稳定性可按下式计算:

(1) 与竖向腹杆连接的节点板,当c/t≤15εk时,无需进行稳定计算,否则需进行稳定计算,任何情况下c/t均不得大于22εk,式中c为沿腹杆轴线方向受压腹杆端面中点至弦杆的净距。

(2) 无竖向腹杆的节点板,当c/t≤10εk时,节点板的稳定承载力可取0.8betf。当c/t>10εk时,应按规定进行稳定计算。但在任何情况下,c/t均不得大于17.5εk。

4、计算桁架节点板时,应符合下列规定:

(1)节点板边缘与腹杆轴线的夹角不宜小于15°;

(2)斜撑与弦杆的夹角宜为30°~60°;

(3) 节点板自由边长度lf与厚度t之比不应大于60εk。

5.垂直于构件轴线方向布置的连接板或梁的翼缘与工字形、H形或其他截面无水平加劲肋的构件翼缘采用焊接连接形成T形节点时,应按有效宽度计算母材和焊缝的强度。

6、杆件与节点板的连接焊缝应双面焊,或三面焊,所有焊角必须连续焊,弦杆与腹板、腹板间的间隙不应小于20mm,相邻角焊缝趾间净距不应小于5mm。

7.节点板厚度应根据所连接杆件的内力计算确定,但不宜小于6mm,节点板的平面尺寸应考虑制造和装配时的误差。

3. 梁柱连接节点

1、梁柱连接节点可采用螺栓-焊接混合连接、螺栓连接、焊接连接、端板连接、顶底角钢连接等形式构造。

2 当梁、柱采用刚性或半刚性节点时,应进行节点在弯矩和剪力作用下的强度验算。

3 当梁、柱为刚接连接且在与梁翼缘对应的柱腹板处设置横向加劲肋时,节点面积应符合下列规定:

(1)当横向加劲肋厚度不小于梁翼缘厚度时,节点域剪切归一化宽厚比λn,s不宜大于0.8;对于单层及低层轻型建筑,λn,s不宜大于1.2。

(2)节点域承载力应满足规范的要求。

(3) 节点域的剪切承载力fps应根据节点域剪切归一化宽厚比λn,s计算;

(4)当节点区厚度不满足上述要求时,H型柱节点区可采用加厚节点区柱腹板的方法进行加固。腹板加厚范围应超出梁的上下翼缘不少于150mm;或在节点区焊接加强板进行加固。加强板可采用角焊缝与柱加固肋及翼缘连接,与柱腹板采用塞焊连接。塞焊点间距不宜大于较薄焊件厚度的21εk倍;或在节点区设置斜加固肋进行加固。

4.梁柱刚接节点中,当工字钢翼缘与H型柱翼缘采用全焊透T形对接焊缝焊接时,且相应的柱腹板上未设置水平加劲肋时,柱翼缘和腹板的厚度应符合规范的要求。

5、采用焊接或螺栓-焊接混合连接(梁翼缘与柱焊接、腹板与柱高强螺栓连接)的梁柱刚度节点施工,应符合下列规定:

(1)H型钢柱腹板对应梁翼缘处宜设置横向加劲肋,箱形(钢管)柱腹板对应梁翼缘处宜设置水平隔墙。

(2)梁柱节点宜采用柱间贯通结构。当柱采用冷弯薄壁管截面或墙板厚度远小于翼缘厚度时,梁柱节点宜采用隔墙贯通结构。

(3)当节点采用隔墙贯通式结构时,柱与贯通式隔墙宜采用全熔透坡口焊连接。贯通式隔墙的延伸长度l宜满足25mm≤l≤60mm;隔墙宜采用约束程度较小的焊接结构和工艺,其厚度不宜小于梁翼缘厚度和柱壁厚度。当隔墙厚度不小于36mm时,宜沿厚度方向采用钢板。

(4) 梁柱节点区域的柱腹板加劲肋或隔板,应符合下列要求:

1)横向加劲肋的截面尺寸应经计算确定钢结构异形柱,其厚度不应小于梁翼缘的厚度;其宽度应满足传力、结构和板的宽厚比限制的要求;

2)横向加劲肋上表面应与梁翼缘上表面对齐,并与柱翼缘采用全焊透T型对接焊缝连接。当梁与H型柱在弱轴方向连接,即垂直于腹板连接,形成刚接时,横向加劲肋与柱腹板连接应为全焊透对接焊缝;

3)箱形柱内横隔板与柱翼缘的连接宜采用全焊透T形对接焊缝,对于不能采用电弧焊且柱壁厚不小于16mm的焊缝,可采用熔嘴电渣焊;

4)当采用斜加劲肋加强节点区域时,加劲肋及其连接应能传递除柱腹板所能承受的剪力以外的剪力,其截面尺寸应满足力传递和板宽厚比限值的要求。

6 采用端板连接的梁柱刚性节点,应符合下列规定:

(1)端板应为外伸端板,端板厚度不宜小于螺栓直径;

(2)节点中端板厚度及螺栓直径应经计算确定,计算时应考虑撬力的影响;

(3)节点区内与梁翼缘对应的柱腹板上宜设置横向加劲肋,并校核柱腹板与柱翼缘围成的节点区的抗剪强度,若强度不足,应设置斜向加劲肋对节点区进行加强。

7.采用端板连接的节点,应符合下列规定:

(1)应采用高强度螺栓连接,螺栓间距应符合标准要求;

(2)螺栓应对称布置,并应满足螺栓紧固的施工要求。

4.铸钢节点

1.铸钢节点应满足结构受力、铸造工艺、连接构造和施工安装的要求,适用于几何形状复杂、杆件交叉密集、应力集中的部位。铸钢节点与相邻构件可采用焊接、螺纹或销钉连接。

2.铸钢节点应满足承载力极限状态的要求。节点应力应按计算点相邻构件荷载设计值下的第一、第二、第三主应力​​计算,并予以强度增加。当所有主应力均为压应力时,强度增加系数βf=1.2;当所有主应力均为拉应力时,βf=1.0,且最大主应力应满足σ1≤1.1f;其它情况下,βf=1.1。

3、采用有限元方法确定铸钢节点的应力状态钢结构异形柱,并根据实际情况进行承载力试验验证。

4、焊接结构用铸钢节点材料的碳当量、硫、磷含量应符合现行国家标准《焊接结构用铸钢件》GB/T 7659的规定。

5、铸钢节点的最小壁厚、内圆角半径、外圆角半径应根据铸件轮廓尺寸、角度尺寸及铸造工艺确定。铸钢件壁厚不宜大于150mm,并应避免壁厚变化剧烈,壁厚变化斜率不宜大于1/5,内肋厚度不宜大于外壁厚。

6、铸造工艺应保证铸钢节点内部组织致密、均匀。铸钢件应进行正火或回火处理。设计文件应注明铸钢件毛坯尺寸的允许偏差。

5.预应力索节点

1、预应力高强索张拉节点应保证节点张拉区域有足够的施工空间,以方便施工操作,锚固可靠。预应力索张拉节点与主体结构的连接应考虑索在过张拉过程中的实际受力,采用分级加载,确保连接安全。

2、预应力锚索锚节点应采用传力可靠、预应力损失小、施工方便的锚具,并应保证锚固区局部抗压强度和刚度。应对锚固节点区域内主要受力杆件及板材区域进行应力分析和连接计算。节点区域应避免焊缝搭接和开洞。

3.预应力锚索转弯节点处应设置滑槽或通道,滑槽或通道内可涂润滑油或垫块,或采用摩擦系数小的材料,并校核转弯节点处的局部承载强度,采取加强措施。

 
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