H型鋼柱拼接節(jié)點技術手冊

1、H型鋼柱拼接節(jié)點技術手冊柱與柱的拼接連接節(jié)點,理想的情況應是設置在內力較小的位置.但是,在現場從施工的難 易和提升安裝效率方面考慮,通常框架柱的拼接連接接頭宜設置在框架梁上方1.3m附近. 為了便于制造和安裝,減少柱的拼接連接節(jié)點數目,一般情況下,柱的安裝單元以三層為一 根.特大或特重的柱,其安裝單元應根據起重、運輸、吊裝等機械設備的水平來確定.H型鋼柱的拼接,其翼緣板的拼接主要有高強度螺栓+拼接板的雙剪拼接、單剪拼接,或翼 緣板直接采用完全焊透的坡口對接焊縫連接；腹板的拼接主要采用高強度螺栓+拼接板的雙 剪拼接.我們常用的形式主要是：翼緣板拼接為采用完全焊透的坡口對接焊縫連接,腹板的 拼接主

2、要采用高強度螺栓+拼接板的雙剪拼接.其他形式下的各種拼接組合也會用到,計算 時應該根據實際的拼接方式加以驗算.拼接節(jié)點的驗算主要謾循?鋼結構連接節(jié)點設計手冊?第二版中的相關條文及規(guī)定.通常情況下,作用于柱拼接節(jié)點處的內力有軸心壓力村、彎矩狄和剪力置.當拼接連接處的內力小于柱承載力設計值的一半時,從柱的連續(xù)性來衡量拼接連接節(jié)點的性 能,其設計用內力應取柱承載力設計值的1/2.非抗震設防的高層鋼結構,當在拼接連接處不產生拉力,且被連接的柱端面經過鐵平加工且 緊密結合時,其軸心壓力和彎矩的2 5%分別由柱端面直接傳遞.也就是說,符合上述要求的柱的拼接節(jié)點連接,可分別按軸心壓力和彎矩的75%來計算,而

3、剪力是不能通過柱端接 觸面?zhèn)鬟f的.柱的拼接連接,對H形截面柱其翼緣通常采用完全焊透的坡口對接焊縫連接,腹板采用高 強度螺栓連接;也可全部采用高強度螺栓連接.當采用高強度螺栓連接時,翼緣和腹板的拼 接連接板應盡可能成對設置,而且兩側連接板的面積分布應盡可能與柱的截面相一致；在有 彎矩作用的拼接連接節(jié)點中,拼接連接板的截面面積和截面反抗矩均應大于母材的截面面積 和截面反抗矩.柱的拼接連接,當采用完全焊透的坡口對接焊縫連接時,尚應采取以下舉措.(1)為保證上、下柱拼接連接焊縫根部的間隙,可根據具體情況,選用以下的方法: 利用柱腹板的拼接連接板支承上柱. 利用上、下柱腹板(端面經加工)的斷面緊密接觸.

4、 在工廠預先按要求于拼接處設置連接襯板,并將經加工的端面緊密接觸. 采用上述方法的組合.(2)為保證柱的拼接連接節(jié)點的安裝質量和架設的平安,在柱的拼接處須適當設置安裝耳 板作為臨時固定.此時安裝耳板的長度、宛度和厚度及其連接焊縫、臨時固定的螺栓數目, 應根據柱子安裝單元的自重和安裝時可能出現的最大陣風以及其他施工荷載來確定.但無論 如何,安裝耳板的厚度不應小于10mm ;安裝耳板與柱的連接,當采用雙面角焊縫時,其 焊腳尺寸不宜小于8mm ;連接螺栓數目上柱和下柱各為3個,直徑不應小于20mm ;安 裝耳板的長度和宛度可根據連接螺栓設置的構造要求和焊縫操作的極限尺寸來確定.柱需要改變截面時,一般

5、應盡可能地保持截面高度不變,而采用改變翼緣厚度(或板件厚度) 的方法.假設需改變柱截面高度時,般常將變截面段設于梁與柱連接節(jié)點處,使柱在層間保 持等截面.這樣,柱外帶懸臂梁段的不規(guī)那么連接在工廠完成,以保證制作和安裝質量.變截面的坡度,一般可在1：41: 6的范圍內采用,通常取1 : 5或1 : 6.對邊列柱變截 面時,其連接尚應考慮由于上下柱中央'偏離所產生的附加彎矩的影響.連接設計柱的拼接連接節(jié)點,其設計計算方法通常有：(1)等強度設計法(2)實用設計法i=m=r()等強度設計法等強度設計法是按被連接柱翼緣和腹板的凈截面面積的等強度條件來進行拼接連接的設計.它多用于抗震設計或彈塑性

6、設計結構中柱的拼接連接設計,以保證結構體的連續(xù)性、強度和 剛度.當柱的拼接連接采用焊接連接時,通常采用完全焊透的坡口對接焊健連接,并采用引弧板施 焊.此時,視焊縫與被連接翼緣和腹板是等強度的,不必進行焊縫的強度計算.H形截面柱的拼接連接有：柱翼緣采用焊縫連接,腹板采用高強度螺栓摩擦型連接.翼緣的悍接連接,通常也是采用完全焊透的坡口對接焊縫連接,并采用引弧板施焊.此時,視焊縫 與被連接的翼緣是等強度的,不必進行焊縫強度的計算；而腹板連接所需的摩擦型連接的高 強度螺栓及其拼接連接板,可按全部采用高強度螺栓進行拼接連接的有關要求來確定.H形截面柱的拼接連接還有：柱翼緣和腹板全部采用高強度噱栓摩擦型連

7、接.采用等強度設計法進行柱翼緣和腹板全部采用摩擦型連接高強度噱栓的拼接連接設計時,可 按以下要求確定.(1) 作用于柱拼接連接處的內力有軸心壓力、彎矩和剪力.柱的拼接連接按等強度設計法的設計內力,可按以下公式計算：軸心壓力彎矩剪力/ =4£參數說明：町為由口除高強度螺栓孔后的凈截面模量,可按下式計算：K =創(chuàng)5)為柱扣除高強度螺栓孔后的凈截面慣性矩,可按下式計算:rc _ rc 喝x f r乩螭)11 j if j 孔=0-% I 一匕五*矗 益為柱的毛截面慣性矩,可按下式計算：$為柱翼緣的毛截面慣性矩,可按下式計算：弓=技成-農尸少盤2O為柱腹板的毛截面慣性矩,可按下式計算：瓦為柱

8、的截面高度；碼為柱的截面競度翼緣宛度；5為柱單側翼緣計算削弱截面上的高強度螺栓數目,對并列布置5 = 2翼緣上共有兩 列,或 = 4 翼緣上共有四列,對錯列布置可近似取 *3翼緣上共有四列, 但中間兩列錯列布置；狀丘為柱翼緣的高強度螺栓孑曜；.,為柱的翼緣厚度；J為柱的腹板厚度；七為柱腹板的高強度螺栓孑曜； 既為柱截面中和軸至腹板的高強度喙栓孔中央的距離； %為柱單側翼緣扣除高強度螺栓孔后的凈截面面積,可按下式計算:4為柱腹板扣除高強度螺栓孔后的凈截面面積,可按下式計算也可近似地取腹板毛截面 面積的0.85倍:如為柱腹板的高度；5為柱腹板計算削弱截面上的高強度喙栓數目;f為鋼材的抗拉、抗壓和抗

9、彎強度設計值,根據計算點處鋼板材質、厚度不同而取不同數 值,按下文表格中數值采用；£為鋼材的抗剪強度設計值,根據計算點處鋼板材質、厚度不同而取不同數值,按下文表 格中數值采用.1 !鋼材的強度設計值(N/mm3)鋼材抗拉,抗壓和抗彎f抗wA靖曲承壓 (刨平偵肇) 幻牌號厚度或1徑 (mm)023521512S325>16 40205120 _>40-60200IIS>60-100,190110Q345 鋼310180400>16-35295170>35-5026S155>5010025014SQ390 鋼<1635020S415>16-

10、3533S190>35-503L$18Q>50-100295170Q42O 鍋380220440>16-35360210>35§0340195>50-100325185(2) 根據等強度條件,拼接連接的承載力設計值應等于柱子板件的承載力設計值.柱子在軸心壓力、彎矩和剪力共同作用下,柱翼緣的等強度條件是：因此柱翼緣的拼接連接那么取踱:作為設計內力值(即).此時柱子單側翼緣連 接所需的高強度噱栓數目,應按下式計算：參數說明：M為一個摩擦型高強度螺栓的抗勇承載力設計值;其他參魄前文參數說明.(3) 同理,根據等強度條件,柱子曲由心壓力、彎矩和剪力共同作用下,柱

11、腹板的等強度 條件是：囹'唯)'頂因此柱腹板的拼接連接那么取您作為設計內力值(即f).此時柱腹板連接所需的高強度螺栓數目,應按下式計算：參數說明：參數按前文參數說明.等強度設計法多用于結構按抗震設計或彈塑性設計中柱的拼接連接設計,以保證構件的連續(xù) 性、強度和剛度.因此此處對H形鋼柱拼接節(jié)點做抗震驗算.抗震驗算時,需滿足螺栓孔 等對構件全截面的削弱率不應大于25%.按抗震設計的高層鋼結構,其連接節(jié)點的最大承載力,可分別按以下要求確定,同時應滿足 相關要求.(1) 焊纓的極限承載力應按以下公式計算：對接焊縫受拉M =弓九角焊籀受剪無 參數說明：可為焊縫的有效受力面積；f.EONfZ

12、尤為構件母材的抗拉強度最小值,對Q235鋼人= 375跑“；對Q345鋼;對Q390鋼=心0跑1 ；對Q420鋼£ = 520跑I(2) 高強度螺栓連接的極限受剪承載力,應取以下二式計算的較小者:考慮到螺栓連接中局部螺栓的破壞出現在螺栓桿而不是螺紋處,使螺栓連接的最大抗剪承載 力在整體上有所提升,所以式中0.58可用0.75代替.軟件計算過程中,考慮到計算的普遍 性及平安性,仍采用0.58計算.吧=0遍心參數說明：此、碓分別為一個高強度螺栓的極限受剪承載力和對應的板件極限承壓力；,為螺栓連接的剪切面數量；4為螺栓螺紋處的有效截面面積；*為螺栓鋼材的抗拉強度最小值；對10.9級高強螺栓

13、代=1°°°評,H ；對8.8級高強螺栓= 800W/mmd為螺栓桿直徑；耍為同一受力方向的鋼板厚度之和；k為螺栓連接板的極限承壓強度,取1與尤.公襁酸徑土Sun! !2(MJ290<32)127)嫌晦C/g檢gX53,0護徑內/械吸珞731洞.仙院3?61£ 3%20、3：6V 21052123.051 ! 127,727|0 106IL835M.紐5n. awl».20, *252X 2H骨裝部戡察圳木人知；0,繇：51.571-922.453.033.53:丸59A6J寒部搖頭酵素貓恩干陽二陽血譜源箱修燃捺芋疾彩新5帝4嚀電 &am

14、p;玲如在心螺栓噱紋處的有效截面面積43有螺栓孔等削弱的桿件最大承載力,可按以下公式計算:對軸心拉力我二4九n.=y.取兩者小值對剪力jog參數說明：4為扣除螺栓孔等以后的凈截面面積；&為拉力方向的端距；£為受拉桿件在連接處的厚度;為構件母材的抗拉強度最小值.按抗震設計的高層鋼結構,其連接節(jié)點的最大承載力,應分別滿足以下的要求.連接彈性設計時,構件上下翼緣的端截面應滿足連接的彈性設計要求,腹板應計入剪力和彎 矩.連接節(jié)點的極限受彎、受剪承載力,應符合以下要求：拼接采用螺栓連接時,尚應符合以下要求：翼緣,吧腹板土 理、祀以上底八您J2列螺栓時*、醴卜阪仁*略八倒J多列螺栓時柱構

15、件蒂由力作用時的全截面受彎承載力、,應按以下公式計算：軟件主要針對工字形柱截面繞強軸作用時：當,<013時、二虬當N/砰 >0_13 時、參數說明：虬為構件拼接的的極限受彎承載力；柱翼緣采用焊透的對接坡口悍縫連接時：柱截面的抗彎最大承載力：柱翼緣采用高強度螺栓摩擦型連接時：柱翼緣拼接連接板的凈截面抗拉最大承載力的相應最大彎矩：虬尤 +心 f f v；柱翼緣連接高強度螺栓的抗剪最大承載力的相應最大彎矩:忒=土就、裙柱翼緣板的邊端截面抗拉最大承載力的相應最大彎矩：虬.-r柱翼緣拼接板邊端截面抗拉最大承載力的相應最大彎矩：虬=*+4 f%*-格-弓九&、通口為內、夕卜側翼緣拼接板

16、的凈截面面積；為為一個翼緣的有效截面面積,需考慮當宛厚比超限時取為有效截面面積；衣匕為腹板拼接中彎矩引起的一個螺栓的最大剪力,按以下方法計算:4X向分力：2Y向分力:X為柱截面高度;&為柱翼緣厚度；*為一側翼緣連接板的凈截面面積；內為連接節(jié)點單側鋼柱的一個翼緣上的高強螺栓數目；&為拉力方向的端距；無為構件母材的抗拉強度最小值；匕為構件拼接的極限受剪承載力；垂直于角焊縫受剪時,可提升1.22倍;梁腹板抗剪時:匕=0j584A4=5連接板抗剪時：/ 二 °展"4=“土一中2知高強螺栓抗剪時:匕=5醫(yī)理、"Z2為腹板斷面計算處的一列螺栓的數目；咯為連接節(jié)

17、點單側鋼柱腹板上的高強度螺栓數目；擊為腹板連接螺栓孔直徑;外為連接板截面高度；如為連接板總厚度;虬為構彳牛的全塑性受穹承載力；M為構件律由向力時的全截面受彎承載力；*,為構件軸向屈服承載力,取咯=«,；4為構件扣除螺栓孔等以后的凈截面面積；七、如為柱計算位置處的腹板高度和厚度；力為抗拉強度最小值；&為鋼材屈服強度.為使承受彎矩的梁或柱塑性區(qū)不產生局部失穩(wěn),塑性區(qū)范圍內梁或柱板件的宛厚比,可參考下表確定.A|不超過12裁加用的好性企弦0B內梁燈拄嫉槨就的障值vwwwwmfv h>ww,、,wwiI.字'籌檢指幫最樣悴援技桁春斌能罕發(fā):岫笏豪海該任. .* ,*,

18、V%£/?<>«湖料站酩氏狄極如仲徉分赫勝慈曲畿在俸廈暇崩拔捧分!'了廖戡席科屢形救影段顫5/歹>0弗5>V¥O.X?5S344SI"刑h投蘆彤哉偷翼修外伸都分1:字影耕曉整牧Iff形盈賽械每03J45獰 - *-*/wwm wr,&43行Q4333有而鼻華部介1 bH)十9Um)1V內我聯佛灑摩分為30R1幅杉城rti.放板«M2GW§T2uif»Jif72 W& W城以】2度嘏囊筋象拄摭停慕;9比眼熟希某龍曜蛹弓相村廚,也軟織為;.E0&W* 費'IVWb

19、* * IHHlTb * ITVmWTW梁、柱等構件的全塑性彎矩,可分別按以下情況確定.無軸心力作用時,構件的全塑性彎矩為：參數說明：為構件截面的塑性模量,可按以下公式計算:%=班,街-撬+:缶-右尸七H形截面主軸方向：買4有軸心力時,軟件主要針對H形柱截面繞強軸作用時：當N, 2時=M9 匕按上式計算匕按上式計算參數說明：N為構件的作用軸心力;村,為構件的軸向屈服強度,取N產奶；4為腹板的截面面積；A為構件的主截面面積；虬為形由心力作用時,構彳牛的全塑性受彎承載力.二實用設計法實用設計法是以被連接柱翼緣和腹板各自的截面面積分擔作用在拼接連接處的軸心壓力、,柱翼緣同時承受壓力g和繞強軸的全部彎

20、矩賁,以及腹板同時承受軸心壓力七和 全部剪力置來進行拼接連接設計的.當拼接連接處的內力小于柱承載力設計值的一半時,從柱的連續(xù)性來衡量拼接連接節(jié)點的性 能,其設計用內力應取柱承載力設計值的1/2.此處設計方法如下：求取構件軸心壓力承載力：M剪力承載力： 彎矩承載力：虬二町M N+>-當虬M 2時,采用實際內力虬命進行計算M N 1 < 當M 2時,采用對應位置的承載力的一半進行計算max例如翼緣位置,按W即,茶考慮W.r>i當/ 2時,采用實際內力置進彳亍計算時,采用對應位置的承載力的一半2進行計算例如腹板位置,剪力按項考慮,軸力仍按實際軸力N進行計算 采用實用設計法來進行柱翼

21、緣和腹板全部采用高強度螺栓摩擦型拼接連接的設計時,可按下 列要求確定當翼緣采用焊透的坡口對接焊縫連接時,設計方法類同,根據實際情況具體分 析即可： 1在軸心壓力格和彎矩M共同作用下,柱單側翼緣連接所需的高強度螺栓數目,應按 下式計算：瓦-知參數說明：4為柱單側翼緣的毛截面面積；K為柱的毛截面面積；N為作用在拼接連接處的軸心壓力；M為作用在拼接連接處繞強軸的彎矩;瓦為柱的截面高度；.,為柱的翼緣厚度；土為一個摩擦型高強度螺栓的抗剪承載力設計值.(2 )在軸心壓力和剪力P共同作用下,柱腹板連接所需的高強度螺栓數目,應按下式 計算：參數說明：4為柱腹板的毛截面面積；K為柱的毛截面面積；N為作用在拼接

22、連接處的軸心壓力；v為作用在拼接連接處的剪力；M為一個摩擦型高強度螺栓的抗剪承載力設計值.柱翼緣和腹板的拼接連接板的截面尺寸,可按以下要求確定.(1)為使拼接連接節(jié)點具有足夠的強度,保持柱剛度的連續(xù)性,在確定柱翼緣和腹板的拼 接連接板時,應同時i茜足以下公式的要求：參數說明：始為柱單側翼緣連接板扣除高強度螺栓孔后的凈截面面積；%為柱單側翼緣扣除高強度螺栓孔后的凈截面面積,按下式計算：妃為柱腹板拼接連接板扣除高強度螺栓孔后的凈截面面積；4為柱腹板扣除高強度螺栓孔后的截面面積,按下式計算：為柱翼緣和腹板的拼接連接板扣除高強度螺栓孔后的凈截面模量,當柱翼緣采用焊透 的坡口對接焊縫連接時,此時應計算腹板拼接板和柱翼緣組合下的凈截面模量;呢為柱扣除高強度螺栓孔后的凈截面模量,按下式計算:K ：/(0電)(2) 柱翼緣拼接連接板的設置,原那么上應采用雙剪連接；當醫(yī)院競度較窄,構造上采用雙 剪連接有困難時,亦可采用單剪連接,但只宜用于內力較小的情況.在確定柱翼緣拼接連接板時,應考慮連接板的對稱性和互換性的施工特點.通常情況下,翼 緣外側拼接連接板的宛度可取與翼緣