钢结构设计中节点设计的重要性及方法

   日期:2024-11-05     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:290    
核心提示:连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法,初学者可偏安全选用前者。普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用。国外在低层墙板式住宅中,也常用于主结构的连接。构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面。钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段,设计图为设计单位提供,主要是原理图和杆件示意图。

5. 节点设计

连接节点的设计是钢结构设计的重要内容之一。在结构分析之前,应充分考虑和确定节点的形式。通常情况下,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这是必须避免的。根据传力特性的不同钢结构设计容易吗,节点分为刚性节点、铰接节点和半刚性节点。初学者应该选择容易定量分析的前两项。

连接方式的不同对结构影响很大。例如,虽然一些刚性连接的节点可以毫无问题地承受弯矩,但它们会产生较大的旋转,这不符合结构分析中的假设。会导致实际工程变形大于计算数据等不利结果。

常用的节点连接方法有两种:等强度设计和实际受力设计。为了安全起见,初学者可以选择前者。钢结构设计手册通常都有焊缝和螺栓连接的表格供设计人员检查,比较方便。这也可以使用结构软件的后处理部分自动完成。

具体设计主要包括以下内容:

5.1 焊接:焊缝尺寸、形式等有强制性规定,应严格遵守。焊条的选择应适应所连接金属的材料。 E43对应Q235,E50对应Q345。当Q235与Q345连接时,应选择低强度E43而不是E50。

焊接设计时不得任意扩大焊缝。焊缝的重心应尽可能靠近被连接部件的重心。其他详细信息可以在有关焊接结构的规范中找到。

5.2 螺栓连接:铆接形式在建筑工程中很少采用。

普通螺栓抗剪性能较差,可用于次要结构件。

高强度螺栓的使用越来越多。通常使用 8.8 秒和 10.9 秒两种强度级别。按受力特性分为压力型和摩擦型。两种计算方法不同。高强度螺栓的最小尺寸为M12。常用的有M16~M30。超大螺栓性能不稳定,设计时应谨慎使用。

自攻螺钉用于板材与薄壁钢材之间的二次连接。在国外,在低层墙板住宅中,也常用于主体结构的连接。

5.3 连接板:其厚度可简单取为梁腹板厚度加4mm。然后检查净截面抗剪力等。

5.4 梁腹板:应验算螺栓孔处腹板的净截面抗剪强度。承压高强螺栓连接还需校核孔壁局部承压情况。

5.5 节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等施工空间及构件吊装顺序。交付时未安装组件是初学者常犯的错误。另外,应尽可能方便工人进行现场定位和临时固定。

5.6 节点设计还应考虑制造商的工艺水平。例如,钢管连接节点相贯线的切割就需要数控机床等设备来完成。

6.组件设计

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组件的设计从材料的选择开始。较常用的是Q235(类似于A3)和Q345(类似于16Mn)。主体结构通常采用单一钢种,以方便项目管理。出于经济原因,您还可以选择不同强度的型钢组合。当强度起控制作用时,可选用Q345;控制稳定时应选用Q235。

在部件设计中,现行规范使用弹塑性方法来检查横截面。这与计算结构内力的弹性方法不相符。

目前的结构软件都提供了截面验证的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以从给定的截面库中将计算失败的部件尺寸增加一级。并自动重新分析计算直至通过,如sap2000等,这是经常提到的截面优化设计功能之一。减轻了结构工程师的大量工作量。不过,初学者至少要注意两点:

6.1 软件进行构件(主要是柱)截面计算时,计算长度系数的确定有时不符合规定。目前的方案都不能完全解决这个问题。因此,特别是对于节点连接复杂或截面变化的构件,结构工程师应一一检查。

6.2 当上述估算截面不满足要求时,扩大截面应分两种情况区别对待。

(1)如果强度不满足,通常会​​增加组成该截面的板材的厚度。其中,抗弯能力不满足增加翼缘厚度的要求,抗剪能力不满足增加腹板厚度的要求。

(2)如果变形超过极限钢结构设计容易吗,通常不宜增加板厚,但应考虑截面高度。否则的话,会非常不经济。

利用软件前述自动放大截面的优化设计功能,很难考虑上述强度和刚度之间的区别。事实上,很多时候都是不合适的。

7. 图纸准备

钢结构设计图纸分为设计图纸和施工详图两个阶段。设计图纸由设计单位提供,主要是原理图和拉杆原理图。施工详图通常由专业的钢结构制造公司制作,根据设计图纸进行详细设计内容。目前深入的设计程序和先进的技术可以同时完成所有棒材的加工和生产。有时设计单位会帮你准备好。由于近年来钢结构项目增多与设计院钢结构工程师缺乏的矛盾,有设计能力的钢结构公司参与设计图纸的编制也很常见。

7.1 设计图:为制造厂编制详细施工图提供依据。深度和内容要完整但不冗余。设计图纸中载明设计依据、荷载数据(包括地震作用)、技术数据、材料选用及材料要求、设计要求(包括制造和安装、焊缝质量检验水平、涂装和运输等)、结构布置图。构件断面的选择和结构主要节点的结构应表达清楚,以利于施工细节的顺利编制和正确体现设计意图。应列出主要材料。

7.2 施工详图:又称加工图或布置图等。深度必须足以在车间内直接制造加工。其他不相同的组成单元必须分别绘制和表示,并附有详细的材料清单。

设计图纸和施工详图的内容表达方法以及图纸深度的控制目前比较混乱,各个设计单位之间、钢结构公司之间也存在差异。初学者可以参考别人的优秀设计和相关参考书,按照规范进行编写。

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