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      你現在就差這套高層結構節點設計了!

      發布日期:2019-07-03 09:28:00 訪問次數:160

      節點設計主要包括:梁與柱、梁與梁、柱與柱、支撐與梁柱、以及柱腳的連接節點(圖7-1)設計。 設計原則 1 概述 (1)當非抗震設防時,彈性設計;當抗震設防時,彈塑性設計,而且節點連接的承載力應高于構件截面的承載力。 (2)對于要求抗震設防的結構,當風荷載起控制作用時,仍應滿足抗震設防的構造要求。 (3)強震作用下塑性區一般將出現在距梁端(柱貫通型梁-柱節點)或柱端(梁貫通型梁-柱節點)算起的1/10跨長或兩倍截面高度范圍內。節點設計應驗算下列各項: 1)節點連接的大承載力; 2)構件塑性區的板件寬厚比; 3)受彎構件塑性區側向支承點間的距離 4)梁-柱節點域中柱腹板的寬厚比和抗剪承載力。 (4)構件節點、桿件接頭和板件拼裝,可采用全熔透焊縫或部分熔透焊縫。遇下列情況之一時,應采用全熔透焊縫: 1)要求與母材等強的焊接連接; 2)框架節點塑性區段的焊接連接。 (5)焊縫的坡口形式和尺寸,應按《手工電弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸》和《埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸》的規定或其它適用的規定采用。 (6)為了焊透和焊滿,焊接時均應設置焊接墊板和引弧板。 (7)高層建筑鋼結構承重構件或承力構件(支撐)的連接采用高強度螺栓時,應采用摩擦型連接,以避免在使用荷載下發生滑移,增大節點的變形。 (8)抗震設防結構的高強度螺栓連接的大受剪承載力,應按下式計算: (9) 在節點設計中,節點的構造應避免采用約束度大和易使板件產生層狀撕裂的連接形式。 2 連接方式 根據連接方法可分為:全焊連接(通常翼緣坡口采用全熔透焊縫、腹板采用角焊縫連接)、栓焊混合連接(翼緣坡口采用全熔透焊縫、腹板則采用高強度螺栓連接)和全栓連接(翼緣、腹板全部采用高強度螺栓連接),如圖7-2所示。 全焊連接:傳力充分,不會滑移。良好的焊接構造與焊接質量,可以為結構提供足夠的延性。缺點是焊接部位常留有一定的殘余應力。 栓焊混合連接:先用螺栓安裝定位,然后翼緣施焊,操作方便,應用比較普遍。試驗表明,此類連接的滯回曲線與全焊連接情況相近,但翼緣焊接將使螺栓預拉力平均降低10%左右。因此,連接腹板的高強度螺栓實際預拉應力要留一定富裕。 全栓連接:全部高強度螺栓連接,施工便捷,符合工業化生產模式。但接頭尺寸較大,鋼板用量稍多,費用較高。強震時,接頭可能產生滑移。 應用:在我國的多、高層鋼結構工程實踐中,柱的工地接頭多采用全焊連接;梁的工地接頭以及支撐斜桿的工地接頭和節點,多采用全栓連接;梁與柱的連接多采用栓焊混合連接。 根據構造形式及其力學特性(按約束剛度)可分為:剛性連接(剛性節點)、半剛性連接(半剛性節點)和柔性連接(鉸接節點)三大類型。 剛性連接:是指連接受力時,梁-柱軸線之間的夾角保持不變。實際使用中只要連接對轉動約束能達到理想剛接的90%以上,即可認為是剛接。工程中的全焊連接、栓焊混合連接以及借助T形鑄鋼件的全栓連接屬此范疇。 柔性連接(鉸接):是指連接受力時,梁-柱軸線之間的夾角可任意改變(無任何約束)。實際使用中只要梁-柱軸線之間夾角的改變量達到理想鉸接轉角的80%以上(即轉動約束不超過20%),即可視為柔性連接。工程中的僅在梁腹板使用角鋼或鋼板通過螺栓與柱進行的連接屬此范疇。 半剛性連接:介于以上兩者之間的連接,它的承載能力和變形能力同時對框架的承載力和變形都會產生極為顯著的影響。工程中的借助端板或者借助在梁上、下翼緣布置角鋼的全栓連接等形式屬此范疇。 3 安裝單元的劃分 鋼框架安裝單元的劃分,應根據構件重量、運輸以及起吊設備等條件確定。 (1)當框架的梁-柱節點采用“柱貫通型”節點形式(圖7-2、7-3a)時,柱的安裝單元一般采用三層一根;梁的安裝單元通常為每跨一根。 (2)柱的工地接頭一般設于主梁頂面以上1.0~1.3m處,以便安裝。 (3)當采用帶懸臂梁段的柱單元(樹狀型柱單元)時,懸臂梁段可預先在工廠焊于柱的安裝單元上,懸臂梁段的長度(即接頭位置)應根據內力較小并能滿足設置支撐的需要和運輸方便等條件確定。距柱軸線算起的懸臂梁段長度一般取0.9~1.6m。 (4)框架筒結構采用帶懸臂梁段的柱安裝單元時,梁的接頭可設置在跨中。 梁與柱的連接 1 梁-柱節點類型 根據梁、柱的相對位置,可分為:柱貫通型和梁貫通型兩種類型,如圖7-3所示。 一般情況下,為簡化構造和方便施工,框架的梁-柱節點宜采用柱貫通型(圖7-3a);當主梁采用箱形截面時,梁-柱節點宜采用梁貫通型(圖7-3 b)。 2 梁-柱節點的構造要求 剛性連接的構造要求 框架梁與柱的剛性連接宜采用柱貫通型,可視受力和安裝形式,采用圖7-4所示的連接方式。 改進梁-柱剛性連接抗震性能的構造措施 其基本措施有兩類:一是削弱型,二是梁端加強型。前者通過在距梁端一定距離處,對梁上、下翼緣進行切削切口或鉆孔或開縫等措施,以形成薄弱截面(圖7-14),達到強震時梁的塑性鉸外移的目的;后者則是通過在梁端加焊楔形蓋板或者加焊豎向肋板或者加焊梁腋或者加焊側板或者局部加寬或加厚梁端翼緣等措施,以加強節點(圖7-15),達到強震時梁的塑性鉸外移的目的。 半剛性連接的構造要求 梁-柱節點的半剛性連接常采用如下兩種構造形式。 柔性連接的構造要求 由連接角鋼或連接板通過高強度螺栓僅與梁腹板的連接(摩擦型或承壓型),可視為柔性連接。 3 剛性梁-柱節點的承載力驗算 鋼梁與鋼柱的剛性連接部位,一般應驗算如下各項內容: (1)抗震框架節點承載力驗算; (2)連接焊縫和螺栓的強度驗算; (3)柱腹板的抗壓承載力驗算; (4)柱翼緣的受拉區承載力驗算; (5)梁-柱節點域承載力驗算。 抗震框架節點承載力驗算 (1)“強柱弱梁”型節點承載力驗算 對于抗震設防烈度為7度及以上結構,為確保“強柱弱梁”耐震設計準則的實現,其框架的任一節點處,匯交于該節點的、位于驗算平面內的各柱截面的塑性抵抗矩和各梁截面的塑性抗抵矩應滿足下式的要求: (2)“強連接、弱桿件”型節點承載力驗算 1)節點承載力驗算式 對于抗震設防的多、高層鋼框架結構,當采用柱貫通型節點時,為確保“強連接、弱桿件”耐震設計準則的實現,其節點連接的極限承載力應滿足下列公式要求: 連接焊縫和螺栓的強度驗算 工字形梁與工字形柱采用全焊接連接時,可按簡化設計法或精確設計法進行計算。當主梁翼緣的受彎承載力大于主梁整個截面承載力的70%時,即,可采用簡化設計法進行連接承載力設計;當小于70%時,應考慮按精確設計法設計。 柱腹板的抗壓承載力驗算 在梁的上下翼緣與柱連接處,一般應設置柱的水平加勁肋,否則由梁翼緣傳來的壓力或拉力形成的局部應力有可能造成在受壓處柱腹板出現屈服或屈曲破壞,在受拉處使柱翼緣與相鄰腹板處的焊縫拉開導致柱翼緣的過大彎曲(參見圖7-20)。 柱翼緣的受拉區承載力驗算 在梁受拉翼緣傳來的拉力作用下,除非柱翼緣的剛度很大(翼緣很厚),否則柱翼緣受拉撓曲,腹板附近應力集中,焊縫很容易破壞,因此對于全焊或栓焊混合節點,當框架柱在節點處未設置水平加勁肋時,應對柱翼緣的厚度及其抗彎強度進行驗算。 梁-柱節點域承載力驗算 包括節點域的穩定和強度驗算。 注意驗算不滿足時的補強措施(見圖7-25和7-27)! 梁與梁的連接 1 構造要求 主梁的接頭 主梁的拼接點應位于框架節點塑性區段以外,盡量靠近梁的反彎點處。工程中,常用全栓連接和焊栓混合連接兩種形式(見圖7-32)。 次梁與主梁的連接 次梁與主梁的連接一般采用簡支連接(圖7-33、7-34)。當次梁跨度較大、跨數較多或荷載較大時,為了減小次梁的撓度,次梁與主梁可采用剛性連接(圖7-35)。 主梁的水平隅撐 按抗震設防時,為防止框架橫梁的側向屈曲,在節點塑性區段應設置側向支撐構件或水平隅撐(見圖7-37)。 梁腹板開孔的補強 注意開孔位置、孔口尺寸、孔口的補強及受彎和受剪承載力驗算(見圖7-38)。 2 承載力驗算 注意:當用于抗震設防時,為使抗震設防結構符合“強連接、弱桿件”的設計原則,梁接頭的承載力應高于母材的承載力 柱與柱的連接 1 接頭的構造要求 2 柱接頭的承載力驗算 注意:當用于抗震設防時,為使抗震設防結構符合“強連接、弱桿件”的設計原則,柱接頭的承載力應高于母材的承載力。 鋼柱柱腳 多層及高層鋼結構的柱腳,依連接方式的不同,可分為埋入式、外包式和外露式三種形式。超過12層的高層鋼結構宜采用埋入式柱腳,6、7度時也可采用外包式柱腳。對僅需傳遞豎向荷載的鉸接柱腳(例如伸至多層地下室底部的鋼柱柱腳),可采用外露式柱腳。 其他構件的連接 1 支撐的連接 注意中心支撐節點與偏心支撐節點、多層鋼結構支撐與高層鋼結構支撐連接的構造及計算區別。 2 抗震剪力墻板與鋼框架的連接 注意鋼板剪力墻、內藏鋼板支撐剪力墻、帶豎縫混凝土剪力墻板與鋼框架的連接區別。 3 鋼梁與鋼筋混凝土構件的連接 鋼梁與鋼筋混凝土構件的連接,可視混凝土構件的類型與連接方位,采用簡支連接或剛性連接。 注意兩種連接的區別。

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