梁与形柱中间层刚性连接节点

钢结构梁柱连接节点,按其构造形式及其力学特征,可以分为铰接连接节点、刚性连接节点、半刚性连接节点。从连接形式和连接方法来看,主要是采用焊接连接和高强度螺栓。本文主要介绍常见的H型钢梁与柱的刚性连接节点设计及验算方法。

连接节点的验算主要遵循《钢结构连接节点设计手册》(第二版)、《钢结构设计规范》中的相关条文及规定。

节点设计过程中,应尽量采用与母材强度等级相同的钢板做为连接板。当采用焊接连接时,应采用与母材强度相适应的焊条或焊丝和焊剂。当采用高强度螺栓连接时,在同一个连接节点中,应采用同一直径和同一性能等级的高强度螺栓。

当构件内力较大、板件较厚时,在连接节点设计中应注意连接节点的合理构造,避免采用易于产生过大约束应力和层状撕裂的连接形式和连接方法,使结构具有良好的延性,而且便于加工制造和安装。

连接节点设计有非抗震设计和抗震设计之分,即按结构处于弹性受力状态设计和考虑结构进入弹塑性阶段设计。当按抗震设计时,须按设计手册及抗震规范相关要求进行节点连接的承载力验算。

刚性连接设计

梁端与柱的刚性连接,通常多采用柱为贯通型的连接形式。

梁与柱的刚性连接形式归纳起来,可分为三大类:

(1)梁端与柱的连接全部采用焊缝连接。

(2)梁翼缘与柱的连接采用焊缝连接,梁腹板与柱连接板的连接采用高强度螺栓摩擦型连接。

(3)梁端与柱的连接采用普通T形连接件的高强度螺栓连接。

其中最常用的以(1)、(2)为主,其中(2)为直接刚接连接的最主要连接形式,其梁腹板的高强度摩擦型连接一般又分为单剪、双剪两种。

在梁与柱的刚性连接中,当从柱悬伸短梁时,悬伸短梁与柱的连接应按梁与柱的连接进行设计(多为全焊缝连接),而悬伸短梁与中间区段梁的连接,则应按梁与梁的拼接连接进行设计(多为栓焊刚接)。软件主要针对腹板高强度螺栓(单剪、双剪)连接和腹板双面角焊缝焊接、翼缘坡口熔透对接焊缝焊接这三种情况进行常规的H形钢梁刚接节点设计及验算,即下文图中的第一种、第二种情形。

常用刚接节点连接形式如下:

栓焊刚接(单剪、双剪)

全焊刚接(多用于悬伸短梁)

全螺栓刚接(用于禁止施焊部位)

设计梁与柱的刚性连接节点时,应满足以下要求:

(1)梁翼缘和腹板与柱的连接,在梁端弯矩和剪力共同作用下,应具有足够的承载力。

(2)梁翼缘的内力以集中力作用于柱的部分,不能产生局部破坏;因此应根据情况设置水平加劲肋(对H形截面柱)或水平加劲隔板(对箱形或圆管形截面柱)。当不设置水平加劲肋时,需对柱腹板厚度及梁受拉翼缘处的柱翼缘板厚度进行验算,验算通过即可不设置。详细计算过程可参见《钢结构设计规范》第7章内容。软件计算过程不包含此处的验算。

(3)连接节点板域,即由节点处柱翼缘和水平加劲肋或水平加劲隔板所包围的板的部分,在节点弯矩作用和剪力共同作用下,应具有足够的承载力和变形能力。此处计算内容包含板域的抗剪强度验算、柱腹板厚度构造要求等,当计算满足时可不进行节点板域补强,当计算不满足时需对柱腹板补强,补强的相关构造措施详见《钢结构设计规范》第7章内容。当用户节点设计时,采用直接设置水平加劲肋,横向水平加劲肋的相关构造要求需按《钢结构设计规范》第7章相关条款要求。软件计算过程不包含此处的验算。

(4)抗震设计的结构或按塑性设计的结构,采用焊缝或高强度螺栓连接的梁柱连接节点,应保证梁或柱的端部在形成塑性铰时具有充分的转动能力。

梁与柱的刚性连接,其设计计算方法有:

(1)常用设计法。

(2)精确计算法。

常用设计法

在梁与柱(强轴)刚性连接的常用设计法中,考虑梁端内力向柱传递时,原则上梁端弯矩全部由梁翼缘承担,梁端剪力全部由梁腹板承担;同时梁腹板与柱的连接,除对梁端剪力进行计算外,尚应以腹板净截面面积的抗剪承载力设计值的1/2或梁的左右两端作用弯矩的和除以梁净跨长度所得到的剪力来确定。

通常情况下,梁翼缘与柱的连接多采用设有引弧板的完全焊透的坡口对接焊缝连接,梁腹板与柱的连接可采用双面角焊缝连接,或高强度螺栓摩擦型连接,其连接可按以下要求确定。

(1)梁翼缘与柱相连的完全焊透的坡口对接焊缝的强度,当采用引弧板施焊时:

由上述计算公式可知,在常用设计法下,梁端弯矩以力偶形式(公式是以弯矩与计算高度比值计算)作用于上下翼缘,对上下翼缘对接焊缝一条为压力作用,另一条为拉力作用,所以式中需采用对接焊缝抗拉和抗压强度设计值来对应受力位置来进行验算。计算时,需根据弯矩方向,正确判断其上下翼缘受力形式(拉或压)并据此对应焊缝设计值来进行判断。这里需要注意的是,当钢梁上下翼缘宽度或厚度不等时,用户需根据实际情况对上下翼缘分别进行计算。工字形钢梁刚接节点,一般翼缘位置的现场对接焊缝等级为二级,工厂对接焊缝等级为一级,引弧板尺寸需长出翼缘板边缘不小于2倍的翼缘厚度。

取三个公式计算结果的较大值

(3)梁腹板与连接板采用摩擦型高强度螺栓连接时,所需的高强多螺栓数目为:

取三个公式计算结果的较大值

高强度螺栓摩擦型连接中,每个高强度螺栓的承载力设计值按下式计算:

(4)连接板的厚度可按下列公式计算:

精确计算法

(1)当梁翼缘与柱的连接采用完全焊透的坡口对接焊缝连接、而梁腹板与柱的连接采用双面角焊缝连接时,其连接可按以下要求确定。

②梁翼缘等效角焊缝的强度可按下列公式计算强度:

③梁腹板角焊缝的强度可按下列公式计算(此处也可同理计算腹板为高强度螺栓摩擦型连接时的连接板焊缝计算):

(2)梁翼缘和腹板与柱的连接,全部采用双面角焊缝(即沿梁端全周采用角焊缝与柱连接),通常是用于梁端作用内力较小的场合,此时其连接可按以下要求确定。

①梁翼缘与柱连接的角焊缝的强度,可按下列公式计算:

②梁腹板角焊缝的强度可按下列公式计算(此处也可同理计算腹板为高强度螺栓摩擦型连接时的连接板焊缝计算):

刚接节点抗震设计

当非抗震设防时,应按结构处于弹性受力阶段设计;当抗震设防时,应按结构进入弹塑性阶段设计,节点连接的承载力应高于构件截面的承载力。

按抗震设计的高层钢结构框架,在强震作用下,塑性区一般将出现在距梁端或柱端1/10跨长或2倍截面高度的范围内。为使梁或柱的塑性区具有充分的转动能力,设计连接节点时,需校核的主要项目有:

(1)连接节点的最大承载力;

(2)梁、柱塑性区的局部稳定;

(3)与柱连接的受弯梁的侧向支承点的距离。

另外,设置在梁或柱翼缘作用力方向上的高强度螺栓的数目不应小于3个,且螺栓孔等对梁或柱全截面的削弱率不应大于25%。

按抗震设计的高层钢结构,其连接节点的最大承载力,可分别按以下要求确定,同时应满足相关要求。

(1)焊缝的极限承载力应按下列公式计算:

(2)高强度螺栓连接的极限受剪承载力,应取下列二式计算的较小者:

考虑到螺栓连接中部分螺栓的破坏出现在螺栓杆而不是螺纹处,使螺栓连接的最大抗剪承载力在整体上有所提高,所以式中0.58可用0.75代替。软件计算过程中,考虑到计算的普遍性及安全性,仍采用0.58计算。

(3)有螺栓孔等削弱的杆件最大承载力,可按下列公式计算:

按抗震设计的高层钢结构,其连接节点的最大承载力,应分别满足以下的要求。

梁与柱连接弹性设计时,梁上下翼缘的端截面应满足连接的弹性设计要求,梁腹板应计入剪力和弯矩。梁与柱连接的极限受弯、受剪承载力,应符合下列要求:

梁端截面的抗弯最大承载力:

梁翼缘为焊透的对接焊缝,腹板为双面角焊缝的抗弯最大承载力:

梁翼缘为焊透的对接焊缝,腹板为高强度螺栓摩擦型连接的抗弯最大承载力:

为使承受弯矩的梁或柱塑性区不产生局部失稳,塑性区范围内梁或柱板件的宽厚比,可参考下表确定。

为使梁端塑性区能具有足够的转动能力,并确保梁在形成塑性铰以前不致发生侧向失稳,在梁端塑性区附近界面处(通常是在距梁端1/10梁跨长附近)应设置梁的侧向支承杆。

梁、柱等构件的全塑性弯矩,可分别按以下情况确定。

无轴心力作用时,构件的全塑性弯矩为:

梁柱连接构造

非抗震设防的梁柱刚性连接

工字柱、十字柱与工字梁的连接可采用梁端非加强式连接。此时梁翼缘连接可视为与翼缘等强。腹板与柱的连接可按腹板承受的弯矩和剪力进行设计。

箱型柱与工字梁的刚性连接,由于梁腹板与柱壁板的连接无法传递梁腹板所承受的弯矩,故当梁翼缘的塑性截面模量大于梁全截面塑性模量的70%时,可按梁翼缘传递全部弯矩,腹板只传递剪力;当梁翼缘的塑性截面模量小于梁全截面模量的70%时,则应在梁端的上、下翼缘增设盖板。盖板截面按腹板的抗弯能力确定。此时工字梁的连接可按翼缘(包括盖板在内)承受全部弯矩,腹板只承受剪力。

钢框架的节点域应按抗震规范验算其抗剪强度、稳定性和屈服的要求。当不满足公式要求时,需采用节点域补强措施。

THE END
0.半刚性连接的钢结构二阶非弹性高等分析研究我国《钢结构设计标准》(GB50017-2017)规定了梁柱连接节点可采用螺栓连接、端板连接、顶底角钢连接等构造。规范中详细给出了按梁柱刚性连接的设计要求;而对于梁柱节点采用半刚性连接,规范仅规定了节点的强度验算需要在弯矩和剪力的作用下进行,并没有明 [jvzquC41ycv/ewpk0pku1uzpygt.396;82?7:A3jvor
1.钢框架半刚性端板连接的静力和抗震性能研究学位1.1.1连接的分类 1.1.2半刚性连接的形式和优点 1.1.3半刚性连接的特性 1.1.4半刚性端板连接的特点和应用 1.2端板连接的研究现状 1.2.1单调荷载试验研究 1.2.2简化理论分析研究 1.2.3有限元分析 1.2.4半刚性连接的刚度和M-φ曲线 1.2.5连接的数据库 jvzquC41f0}bpofpifguc7hqo0io1}mguky0[A66::;
2.《半刚性连接钢框架结构设计》(李国强)简介书评当当网图书频道在线销售正版《半刚性连接钢框架结构设计》,作者:李国强,出版社:中国建筑工业出版社。最新《半刚性连接钢框架结构设计》简介、书评、试读、价格、图片等相关信息,尽在DangDang.com,网购《半刚性连接钢框架结构设计》,就上当当网。jvzq<84rtqjve}3fcpmecwl0eqs049;926:20qyon
3.打开midasGen的多种支座模拟方式结构基础MidasGen理论介绍了固定铰支座、弹性/半刚性连接、滑动/限位支座的模拟方法。固定铰支座可通过梁单元或释放梁端约束实现;弹性/半刚性连接利用一般类型的弹性连接设置;滑动支座通过设定某自由度方向刚度值实现;限位支座则通过一般和多折线弹性连接结合,设置力-变形曲线来模拟。这些方法为工程师提供了在midas Gen中模拟各种支座类型的实用指导。 今 jvzq<84yyy4gcwl|jgtyk~}kw0ipo8uquv528@6;7:
4.请问全铰和半铰的受力有什么区别?20刚性连接与铰性连接钢结构,梁与柱连接通采用3种形式柔性连接(称铰接)、半刚性连接刚性连接工程实践何判别节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要看其转刚度 ,刚性连接应产明显连接夹角变形即连接夹角变形结构抗力减低应超5% 半刚性连接则介于二者间 梁柱半刚性连接采用梁端焊端板用高强螺栓连接或用连于翼缘、角钢高强螺栓jvzquC41yy}/emlvy0tfv8v16>3:@3jvor
5.箱梁拼宽技术(2014.12.15)汇总.docx半刚性连接的具体构造措施是:A)凿除旧桥部分翼缘,新旧桥翼缘通过搭接钢筋连接,浇筑连接带混凝土后,在其底缘人工割缝10cm,填塞橡胶止水条;B)新旧桥翼缘通过焊接钢板连接,使其仅能传递一定的竖向剪力,同时具有一定的转动刚度。主梁连接后在桥面铺装上通过加密铺装层钢筋和采用高性能混凝土实现半刚性连接。2002年,广佛jvzquC41oc~/dxtm33>/exr1jvsm1;5391673A4338;28@5:0unuo
6.如何判断一个钢结构连接属于刚接、半刚接或铰接?铰接连接只能传递剪力,不能传递弯矩。 3. 半刚接: 连接的转动刚度介于刚接和铰接之间。 在实际工程中,半刚性连接的形式和性能可能较为复杂,其转动刚度需要通过实验或数值分析来确定。 二、基于受力特性的判断 1. 刚接: 连接处的应力和应变较大,因为刚接连接需要承受弯矩和剪力。 jvzq<84yyy4dsvoi0eun1qyon1955@;70jznn
7.半刚性连接钢框架—支撑体系抗震性能理论分析与试验研究半刚性连接钢框架—支撑体系抗震性能理论分析与试验研究,半刚性连接,钢框架-支撑体系,低周往复荷载试验,抗震性能,协同工作机制,钢结构建筑具备轻量化、施工速度快、抗震性能优良和工业化程度高等优点,是目前装配式建筑的主要形式之一,而梁柱螺栓节点是实现钢jvzquC41ycv/ewpk0pku1uzpygt.397424<13?3jvor
8.组装式钢货架梁柱半刚性连接节点性能研究学位组装式钢货架梁柱半刚性连接节点性能研究秦娟 南京工业大学 引用 收藏 分享打印 摘要:近年来,随着物流行业的快速发展,钢货架以其灵活的结构形式和广泛的应用范围成为了仓储业中不可缺少的部分,其中使用最广泛的是组装式钢货架。它典型的特点是横梁与立柱的“插拔式”连接,其具有典型的半刚性特征,对钢货架结构的承载jvzquC41f0}bpofpifguc7hqo0io1}mguky0[;;934>5
9.装配式钢结构梁柱柱法兰连接节点受力机理研究10张红才;高温管道—法兰连接结构的材料行为及管道健康监测研究[D];华东理工大学;年 11余洋;动态悬臂梁测磁学研究:超越单轴磁各向异性[D];中国科学技术大学;年 12顾正维;钢结构半刚性连接的非线性分析[D];浙江大学;年 13徐峰;微纳样品的动态悬臂梁测磁学研究[D];中国科学技术大学;年 jvzquC41yy}/ewpk0eun0ls1Ctzjeuj1ELLEVxycn/MZLc723:662970jvs
10.电路设计步骤(精选5篇)根据钢结构布置形式要求选择合理的节点连接形式,按节点的基本特性分:刚性连接,半刚性连接,和铰接, 刚性连接是指节点和其他构件一样要承受弯矩,剪力和轴力;半刚性连接一般在设计中是不采用的;铰接理论讲是不受弯矩的,不能中间拼接,只用杆件端部的连接。 4、计算分析jvzquC41yy}/3vnujw4dqv4jcq}fp8738;?30qyon
11.钢结构节点设计钢结构节点设计专业交流1、高层钢结构的连接节点按其构造形式及其力学特性可以分为铰接连接节点、刚性连接节点、半刚性连接节点。从连接形式和连接方法来看,在高层钢结构中,主要是采用焊接连接和高强度螺栓连接。 2、高层钢结构连接节点的连接可以采用焊接、高强度螺栓连接或将焊接和高强度螺栓连接混合应用(即在一个连接节点中各自的连接面上,jvzquC41yy}/ex6::0ipo8yci1;89>3jvor