鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

《鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（166頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,2024/10/22,1,內(nèi)容,1,、多高層房屋鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)中,的常見(jiàn)問(wèn)題。,2,、多高層房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖的平,面表示法,2024/10/22,2,節(jié)點(diǎn)連接在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性,：,在以往國(guó)外多次地震中，常常發(fā)生,鋼框架節(jié)點(diǎn),和,豎向支撐節(jié)點(diǎn),破壞的事例，特別是,1994,年發(fā)生在美國(guó)的,北嶺地震,和,2019,年發(fā)生在日本的,阪神地震，,有數(shù)十幢房屋鋼結(jié)構(gòu)倒塌，數(shù)百幢多、高層房屋鋼結(jié)構(gòu)的梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)受到嚴(yán)重破壞，引起了世人的極大關(guān)注，促使一些國(guó)家的學(xué)者、科技人員加強(qiáng)了這方面的研究。,20

2、24/10/22,3,我國(guó)是世界上遭受地震最嚴(yán)重的國(guó)家之一，不論是歷史上還是現(xiàn)代，地震在中國(guó)的死亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失在世界上都是居于首位。世界地震史上死亡人數(shù)最多的一次地震是,1156,年我國(guó)的陜西華縣,8,級(jí)地震，死,83,萬(wàn),人,（摘自魏璉編著的,建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),萬(wàn)國(guó)學(xué)術(shù)出版社，,1991,）,。,在世界近代地震史中，死亡人數(shù)最多的一次,.,地震也發(fā)生在我國(guó)，即,1976,年河北唐山,7.8,級(jí)地震，死,24,萬(wàn),余人。,地震在我國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大，據(jù)建國(guó)以來(lái)十幾次,7,級(jí)以上地震的不完全統(tǒng)計(jì)房屋倒塌一,億,多平方米，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá),數(shù)百億,之多,。,2024/10/22,4,就以最近

3、幾年為例，在我國(guó)新疆、西藏、云南、內(nèi)蒙古自治區(qū)、江西等地先后就發(fā)生了多起,6,級(jí)左右的地震，特別是最,近,5,月,12,日在四川的汶川還發(fā)生了,7.8,級(jí)的特大地震，災(zāi)情非常嚴(yán)重。這就說(shuō)明了地震活動(dòng)在我國(guó)不但相當(dāng)頻繁而且給我國(guó)造成的危害和損失也非常巨大。因此正確地認(rèn)識(shí)我國(guó)地震活動(dòng)的特點(diǎn)以及我國(guó)經(jīng)濟(jì)力量的現(xiàn)狀，充分運(yùn)用國(guó)內(nèi)、國(guó)外現(xiàn)代地震科學(xué)技術(shù)的成就，采用合理的，既安全又經(jīng)濟(jì)的抗震設(shè)計(jì)方法，來(lái)改善建筑物的抗震性能，減輕城鄉(xiāng)地震災(zāi)害，是我們每個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員義不容辭的使命。,2024/10/22,5,多高層房屋鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題主要內(nèi)容包括,一 梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題,二 框架梁栓

4、焊拼接的常見(jiàn)問(wèn)題,三 框架梁全栓拼接的常見(jiàn)問(wèn)題,四 次梁與主梁簡(jiǎn)支栓接的常見(jiàn)問(wèn)題,五 中心支撐拼,(,連,),接設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題,2024/10/22,6,一 首,先談?wù)勗谀壳岸喔邔臃课蒌摻Y(jié)構(gòu)梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題及其正確的設(shè)計(jì)方法,要點(diǎn)：在現(xiàn)行的,高鋼規(guī),和,抗震規(guī),中，由于在,梁柱剛性連接,和,中心支撐連接,的抗震設(shè)計(jì)規(guī)定，多處存在有較大缺陷，致使在一般條件下，按照現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范設(shè)計(jì)出來(lái)的節(jié)點(diǎn)，多數(shù)情況下存在并不抗震的情況，特此作專題討論,.,2024/10/22,7,按照現(xiàn)行的,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,GB 50011,2019,多層和高層房屋鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)分兩個(gè)階段進(jìn)

5、行，如下所示,.,2024/10/22,8,即一是,當(dāng)遭遇多遇地震作用（小震）時(shí)的彈性階段，應(yīng)采用表達(dá)式,即抗震規(guī)范公式,(,5.4.2,）,(,見(jiàn)下頁(yè),),。,注意：該條在規(guī)范中為必須嚴(yán)格執(zhí)行的強(qiáng)制性條文,.,2024/10/22,9,2024/10/22,10,式中,：,S,考慮多遇地震作用時(shí)，荷載效應(yīng)和地震作,用效應(yīng)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的組合設(shè)計(jì)值，包括,組合的彎矩、軸向和剪力設(shè)計(jì)值,。,R,結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值。,結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的抗震調(diào)整系數(shù),（,對(duì)于框架梁、柱取,0.75,；,連接焊縫取,0.9,；,連,接螺栓、節(jié)點(diǎn)板件取,0.85,；,支撐取,0.8,等,）,2024/10/22,11,二

6、是,，,當(dāng)遭遇超過(guò)多遇地震（小震）作用至基本烈度（中震）設(shè)防，或遭遇罕遇地震作用（大震）時(shí)，規(guī)范還要求用公式,即,抗震規(guī),公式（,8.1.8,）進(jìn)行連接的極限承載力驗(yàn)算,(,如下所示,),2024/10/22,12,2024/10/22,13,但是，在執(zhí)行上述規(guī)范時(shí)，不同的設(shè)計(jì)人員，很可能在相同設(shè)計(jì)條件下設(shè)計(jì)出,三種,承載力相差非常懸殊的連接作法，這,三種,不同的作法是,:,一是，,當(dāng)按設(shè)計(jì)表達(dá)式 計(jì)算時(shí)，,完全按組合內(nèi)力,來(lái)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)連接。,二是，,組合內(nèi)力只是作為檢驗(yàn)構(gòu)件截面的依據(jù)。但在塑性區(qū)的節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)時(shí)，是取,高于構(gòu)件的最大承載力設(shè)計(jì)值,作為節(jié)點(diǎn)的作用力來(lái)對(duì)節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)行設(shè)計(jì)與驗(yàn)算。,三

7、是,，,完全拋開(kāi)以上兩種設(shè)計(jì)方法，而是完全按照公式 來(lái)進(jìn)行,連接的極限承載力,計(jì)算。,2024/10/22,14,以上三種截然不同的設(shè)計(jì)方法，將直接影響到設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)是否滿足,“,強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿桿,”,的抗震要求。是否能實(shí)現(xiàn),“,小震不壞，中震可修，大震不倒,”,設(shè)計(jì)目標(biāo)的根本問(wèn)題，所以下面將著重討論證明前面所提到的,第一種,理念正確,但存在有較大缺陷,，,第三種設(shè)計(jì)理念雖然可取，但式中的有關(guān)系數(shù)和強(qiáng)度取值有問(wèn)題，很不安全。唯,第二種設(shè)計(jì)計(jì)算方法才是比較穩(wěn)妥的。,2024/10/22,15,1.1,第一種設(shè)計(jì)方法,（即按組合內(nèi)力來(lái)設(shè)計(jì)的方法）,采用該法的理論根據(jù)是，按照規(guī)范的下述規(guī)定,即,:,一般,

8、是按梁的應(yīng)力強(qiáng)度比,R1,（,見(jiàn)下,頁(yè),即梁的地震組合彎矩設(shè)計(jì)值乘以梁的承載力抗震調(diào)整 系數(shù) 后，在梁截面中產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力與梁的鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值之比）來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。且認(rèn)為可按以下,三種不同情況,分別進(jìn)行處理。為了方便說(shuō)明問(wèn)題，在此引用一個(gè)具體數(shù)字來(lái)說(shuō)明這一方法的思路。,2024/10/22,16,以下是電算結(jié)果的表示方法，摘自,高層建筑 結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì),軟件,SATWE,2024/10/22,17,假定梁端有一個(gè) 的地震組合彎矩,并將表達(dá)式 變換為 。在驗(yàn)算梁截面時(shí)，要求梁截面抗彎承載力設(shè)計(jì)值必須,，但在確定梁端的焊縫連接時(shí)，其焊縫截面的抗彎承載力設(shè)計(jì)值就必須要,。即在相同組合彎矩作用下

9、,經(jīng)過(guò)規(guī)范采用不同的調(diào)整系數(shù)調(diào)整后，就變成了在設(shè)計(jì)焊縫連接與設(shè)計(jì)梁截面時(shí)，分別采用不同的內(nèi)力設(shè)計(jì)值來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。即在設(shè)計(jì)連接焊縫時(shí)所取的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，就應(yīng)是梁截面內(nèi)力設(shè)計(jì)值的 倍。,2024/10/22,18,1,）,如果所設(shè)計(jì)的梁截面剛好等于 （即,應(yīng)力強(qiáng)度比,R1,剛好等于,時(shí),），由于梁端連接焊縫的抗彎承載力設(shè)計(jì)值需要 此時(shí)梁端整個(gè)截面即使采用全熔透的對(duì)接焊縫，也只能承受 的彎矩。怎么辦？,可采用加強(qiáng)式連接來(lái)解決,（,如加蓋板；或局部加寬梁端翼緣板，或在梁端下翼緣加腋板等辦法來(lái)增大焊縫的抗彎模量,）。,2024/10/22,19,2),如果在梁端不采用,加強(qiáng),的作法，而是在工廠采用全焊縫連接

10、的,常規(guī),作法。由于焊縫的抗彎承載力最多只能作到與梁截面的抗彎承載等強(qiáng)，此時(shí)就必須要改用一個(gè)能承受 的梁截面，但此時(shí)由于梁截面只需用 的彎矩值來(lái)設(shè)計(jì)，梁的承載力有富裕不能充分利用，其應(yīng)力強(qiáng)度比,R1,只用到了,。,2024/10/22,20,3,）,如果在梁端仍,不采用加強(qiáng)的作法,，而是在梁端采用栓焊連接的另一種,常規(guī)作法,（,即梁腹板與柱之間采用只傳遞剪力的螺栓連接，梁翼緣與柱之間采用只傳遞彎矩的全熔透坡口對(duì)接焊,）由于焊縫的抗彎承載力最多只能作到梁截面抗彎承載力設(shè)計(jì)值的 ，此時(shí)就必須要改用一個(gè)能承受 的梁截面，但此時(shí)由于梁截面只需用 的彎矩值來(lái)設(shè)計(jì)，梁的承載力更加富裕而不能充分利用,其應(yīng)力

11、強(qiáng)度比,R1,只用到了 。,2024/10/22,21,總 結(jié),連接設(shè)計(jì)的,第一種方法,，從上面的具體算例可以看出，如果在抗震的節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)中，按,地震組合內(nèi)力,來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就必然出現(xiàn)下面歸納的,三種情況,：,2024/10/22,22,1,）,當(dāng)梁的應(yīng)力強(qiáng)度比大于,0.83,時(shí)，就應(yīng)開(kāi)始在梁端采取加強(qiáng)措施來(lái)增大焊縫的抗彎承載力當(dāng)梁的應(yīng)力強(qiáng)度比大到等于,1.0,時(shí)，其加強(qiáng)后的焊縫抗彎承載力設(shè)計(jì)值就應(yīng)不小于梁截面抗彎承載力設(shè)計(jì)值的,1.2,倍。,(,該,1.2,即為焊縫的抗震調(diào)整系數(shù),與梁的抗震調(diào)整系數(shù),之比）,。如下圖所示：,2024/10/22,23,即當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度比,R1,為,0.83,時(shí),

12、2024/10/22,24,2,）,當(dāng)梁的應(yīng)力強(qiáng)度比,R1,小于,0.83,時(shí)，在梁端就可以不必加強(qiáng)，而只需采用全焊接連接（,即截面的抗彎等強(qiáng)連接,）就可滿足使焊縫的抗彎承載力設(shè)計(jì)值大于組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值的,1.2,倍的要求。如下圖所示：,2024/10/22,25,即當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度比,R1,為,0.83,0.73,時(shí),2024/10/22,26,3,）,當(dāng)梁的應(yīng)力強(qiáng)度比小于,時(shí)，在梁端還可以采用栓焊連接的作法（即梁腹板與柱之間采用只傳遞剪力的螺栓連接，梁翼緣與柱之間采用只傳遞彎矩的全熔透坡口對(duì)接焊）同樣也能使栓焊連接的承載力大于組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值,1.2,倍的要求。 如下圖所示：,2024/10/22,

13、27,即當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度比,R1, 0.83 0.85 = 0.70,時(shí),2024/10/22,28,按照以上的思維方法來(lái)設(shè)計(jì)抗震連接節(jié)點(diǎn)是不是就可以了呢？如果單從多遇地震作用效應(yīng)來(lái)進(jìn)行以上的設(shè)計(jì)，是可行的，但從抗震設(shè)計(jì)的原理和當(dāng)?shù)卣鹆叶雀哂诙嘤龅卣饡r(shí)來(lái)看，是不行的。因?yàn)椋覀兊脑O(shè)計(jì)目標(biāo)不僅僅是只滿足小震不壞的強(qiáng)度要求，而更重要的是要實(shí)現(xiàn),中震可修、大震不倒,的設(shè)計(jì)目標(biāo)。如按,組合內(nèi)力,來(lái)設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)，只能說(shuō),其連接,只能抗小震而不能抗大震。,這是因?yàn)椋?2024/10/22,29,多遇地震的烈度要比基本烈度低,1.55,度。其地面加速度和地震影響系數(shù)最大值 只是設(shè)防烈度地面加速度和地震影響系數(shù)最大

14、值的,0.35,倍。,當(dāng)?shù)卣鹆叶雀哂诙嘤龅卣疬M(jìn)入設(shè)防烈度的過(guò)程中，,凡是應(yīng)力比較低（即截面較大）的抗側(cè)力構(gòu)件，由于仍處于彈性階段，其構(gòu)件內(nèi)力仍將繼續(xù)隨地震作用的加大而加大,梁的彎曲應(yīng)力比,R1,必然也將,隨之增大到,1.0,。,2024/10/22,30,同樣，也需要把前面的,第二、第三,兩種節(jié)點(diǎn)連接形式（或下頁(yè)的,第二、第三圖,）的,梁端截面局部加大，,使連接焊縫的抗彎承載力設(shè)計(jì)值達(dá)到不小于框架梁抗彎承載力設(shè)計(jì)值的,1.2,倍，才能確?？蚣芰涸诖笳饡r(shí)進(jìn)入塑性，使延性得到充分發(fā)揮。否則，,只加大截面而不加強(qiáng)連接，,當(dāng)?shù)卣鹱饔貌粩嗉哟髸r(shí),則連接焊縫的彎曲應(yīng)力必然高于梁端截面的彎曲應(yīng)力,必然,很容

15、易發(fā)生當(dāng)梁端截面還未進(jìn)入塑性之前,處于梁端薄弱的連接焊縫，就會(huì)因彎曲應(yīng)力過(guò)高,而發(fā)生,“,脆性破壞,”,。,現(xiàn)再利用下圖來(lái)形象的加以說(shuō)明。,2024/10/22,31,.,2024/10/22,32,1.,2,第二種設(shè)計(jì)方法（即按構(gòu)件的承載力來(lái)設(shè)計(jì)的方法）,從前面的論述和結(jié)合上圖足以說(shuō)明：在多遇地,震階段，按設(shè)計(jì)表達(dá)式 對(duì)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)連,接進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)，,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震內(nèi)力組合設(shè)計(jì),值只能作為控制構(gòu)件截面的依據(jù)。,當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,決定之后，只要是在塑性區(qū)段，就應(yīng)改用以,構(gòu)件的,承載力,來(lái)進(jìn)行連接設(shè)計(jì)。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)中的梁柱剛,性連接節(jié)點(diǎn)，就應(yīng)使梁端,焊縫的抗彎承載力設(shè)計(jì)值,不得小于框架梁抗彎承載

16、力設(shè)計(jì)值的,1.2,倍。,2024/10/22,33,即,其實(shí)這就是取,“,組合內(nèi)力設(shè)計(jì)法,”,中的應(yīng)力強(qiáng)度比剛好處,等于,1.0,這種特定下的結(jié)果,(,這是因?yàn)?，如前所述?凡是應(yīng)力比較低（即截面較大）的抗側(cè)力構(gòu)件，由于仍處于彈性階段，其構(gòu)件內(nèi)力仍將繼續(xù)隨地震作用的加大而加大,梁的彎曲應(yīng)力比,R1,必然也將隨之增大到,1.0,的必然結(jié)果。,),從而，這就必須要采用,“,加強(qiáng)型,”,節(jié)點(diǎn)的作法，才能滿足這一計(jì)算要求,。,2024/10/22,34,從理論上講，在梁柱的連接節(jié)點(diǎn)中，要是連接焊縫真正做到了與被連接構(gòu)件的,等強(qiáng)連接,而又無(wú)瑕疵和缺陷的話，是不需要采取任何加強(qiáng)措施的。但事實(shí)上由于在梁端

17、的焊縫連接處存在諸多不利因素，,如焊接工藝孔對(duì)梁腹板截面的削弱；對(duì)接焊縫不可避免的存在某些缺陷,（如焊接產(chǎn)生的氣孔、夾渣、熔敷金屬未完全熔合、弧坑、咬邊、焊后收縮產(chǎn)生的微裂縫）；,熱影響區(qū)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的不利因素,；以及還應(yīng)考慮到,當(dāng)梁截面在形成塑性鉸時(shí)，由于有的鋼材屈服強(qiáng)度偏高而加大連接受力的不利因素等等,。,2024/10/22,35,所以在規(guī)范的,強(qiáng)制性條文中,分別將焊縫的 取,0.9,將梁的 取,0.75,。使焊縫連接的承載力應(yīng)不小于構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值的,1.2,倍。這正體現(xiàn)了,強(qiáng)連接弱桿件,的抗震設(shè)計(jì)原則。確保當(dāng)框架梁的端部出現(xiàn)塑性鉸時(shí)，,梁端的連接基本還處于彈性狀態(tài),;,確保框架梁在

18、經(jīng)受從小震到大震的全過(guò)程中節(jié)點(diǎn)不致發(fā)生破壞，使結(jié)構(gòu)的整體性自始至終得到保證。,這一設(shè)計(jì)理念與目前美國(guó)自,1994,年北嶺地震以后在設(shè)計(jì)思想方面所發(fā)生的變化和采用的設(shè)計(jì)方法是相同的。,無(wú)疑上述,第二種設(shè)計(jì)方法才是比較穩(wěn)妥的。,2024/10/22,36,1.,3,第三種設(shè)計(jì)方法（極限承載力設(shè)計(jì)法）,即用公式,進(jìn)行連接計(jì)算的方法,采用該法的理論根據(jù)，就是充分利用焊縫的極限抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鋼材的屈服強(qiáng)度的這一特性。當(dāng)框架梁在強(qiáng)震作用下，梁端鋼材屈服出現(xiàn)塑性鉸后，只要梁端連接焊縫的,極限抗彎承載力,能夠抵抗梁截面塑性彎矩的,1.2,倍，即可認(rèn)為滿足強(qiáng)震要求。,從概念上來(lái)講，這種思維方法好像有些道理，但這

19、里面要涉及兩個(gè)問(wèn)題。,一是，其計(jì)算假定是否與實(shí)際應(yīng)力圖形相符，,二是，,計(jì)算公式 中 所隱含的 的取值是否符合實(shí)際。,2024/10/22,37,為了檢驗(yàn)用 公式是否能抗大震的問(wèn)題，特取,高鋼規(guī),中、最具有代表性的梁柱栓焊連接節(jié)點(diǎn)（見(jiàn)下頁(yè)）來(lái)加以討論,。,2024/10/22,38,2024/10/22,39,由于圖,8.3.3(a),這種節(jié)點(diǎn)的計(jì)算假定是：梁腹板連接只考慮傳遞剪力，不考慮傳遞彎矩。梁的全截面塑性彎矩全部通過(guò)翼緣的連接來(lái)傳遞給柱。這種作法，不但不能用于抗震結(jié)構(gòu)，就是用于非抗震結(jié)構(gòu)也是很不合適的。因?yàn)椋?2024/10/22,40,其一，,就憑直覺(jué)，在這種節(jié)點(diǎn)中，梁端翼緣未作任何

20、加強(qiáng)，梁腹板與柱的連接螺栓只考慮傳遞剪力、不考慮傳遞彎矩。則其梁端栓焊連接處翼緣焊縫的抗彎能力則只有梁截面彈性抗彎能力的,85%,左右（即梁翼緣截面的彈性抵抗矩與全截面彈性抵抗矩之比）。,如果再將因高空施焊條件較差、焊縫存在缺陷以及焊接殘余應(yīng)力等不利因素考慮在內(nèi)，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，焊縫強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值尚應(yīng)乘以,0.9,的折減系數(shù)，則焊縫的抗彎承載力只有框架橫梁抗彎承載能力的,75%,左右。,2024/10/22,41,很顯然，像這種比等強(qiáng)連接還低，連非抗震結(jié)構(gòu)就很難被人接受的連接節(jié)點(diǎn)，卻用在本比非抗震結(jié)構(gòu)要求更高的抗震結(jié)構(gòu)上，這就,違背了在抗震設(shè)計(jì)中必須遵循的,強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件,的,基本

21、原則。,2024/10/22,42,其二，,從理論上講，其節(jié)點(diǎn)連接的計(jì)算公式 與節(jié)點(diǎn)的具體作法,在梁腹板中所產(chǎn)生的應(yīng)力圖形嚴(yán)重不符。如下圖所示：,2024/10/22,43,2024/10/22,44,其三 即使采用這一與實(shí)際彎曲應(yīng)力圖形嚴(yán)重不符的公式，就以這種不合理的計(jì)算模型來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其梁端翼緣與柱的對(duì)接焊縫的極限抗彎承載力也大大低于梁截面,1.2,倍的塑性彎矩。這也就有力的證明了這種連接節(jié)點(diǎn)的作法是毫無(wú)抗震能力的。以下面的驗(yàn)算為證：,2024/10/22,45,如以,Q345,鋼，,E50,焊條為例,將梁翼緣坡口焊縫的 換算成 來(lái)進(jìn)行比較，,由于,(,式中按規(guī)程規(guī),定 取最小值,),。,

22、由上式,常用截面翼緣的 只有全截面 的,70%80%,如考慮高空焊接的不利影響后則：,2024/10/22,46,事實(shí)上,式中的 是,波動(dòng)的,（如下表所示）不應(yīng)采用最小值,2024/10/22,47,所以應(yīng)符合下述規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定,高鋼規(guī),的有關(guān)規(guī)定,抗震規(guī),的有關(guān)規(guī)定,2024/10/22,48,按最不利考慮，應(yīng)采用,來(lái)計(jì)算梁翼緣坡口焊縫的極限抗彎承載力,，,則：,如考慮高空焊接的不利影響后則：,2024/10/22,49,但在,高鋼規(guī),中對(duì)于這樣的弱節(jié)點(diǎn)不但沒(méi)有作出應(yīng)加強(qiáng)連接方面的有關(guān)規(guī)定和作法。相反卻作了,“,在柱貫通型連接中，當(dāng)梁翼緣用全熔透焊縫與柱連接并采用引弧板時(shí)，式 將自行滿足,

23、”,的規(guī)定。,事實(shí)上經(jīng)過(guò)前面的論證，,這個(gè)結(jié)論是不成立的，,起到了誤導(dǎo)的作用。這種節(jié)點(diǎn)一旦在工程中使用,(,事實(shí)上這種節(jié)點(diǎn)已在實(shí)際工程中用了不少,),，這就埋下了在大震時(shí)，當(dāng)框架梁尚未進(jìn)入塑性之前，其連接焊縫就會(huì)過(guò)早發(fā)生脆性破壞的隱患。,2024/10/22,50,也正是這種弱節(jié)點(diǎn)在,1994,年的美國(guó)北嶺地震和,2019,年的日本阪神地震中破壞最為嚴(yán)重，且破壞時(shí)毫無(wú)塑性發(fā)展的跡象。其根本原因就是因?yàn)檫B接焊縫的抗力嚴(yán)重不足、焊縫所受的彎曲應(yīng)力過(guò)高而造成的脆性破壞。,(,下圖為,1994,年，美國(guó)北嶺地震中梁柱焊接連接處的失敗模式。,),2024/10/22,51,2024/10/22,52,由

24、此也可將,不抗震的栓焊節(jié)點(diǎn),引伸到,“,鋼梁,與,箱形柱,”,在工廠的全焊接節(jié)點(diǎn)上，由于箱形柱的壁板不能有效的傳遞梁腹板上的彎矩，其實(shí)質(zhì)與,“,鋼梁與工形柱,”,在工地采用栓焊連接作法的受力情況基本上是差不多的。因此,“,鋼梁與箱形柱,”,在工廠的全焊接節(jié)點(diǎn)，也應(yīng)采用梁端加強(qiáng)式的作法，才有利于抗大震。,如下圖所示：,2024/10/22,53,當(dāng)采用如右圖所示的加強(qiáng)式連接后，其塑性鉸必然外移，梁腹板上的彎矩，可通過(guò)圖中所示的力線傳遞給梁的翼緣加強(qiáng)板。從而就可實(shí)現(xiàn)梁端腹板與柱的連接只考慮傳遞剪力、不考慮傳遞彎矩的假定。,2024/10/22,54,梁端上、下翼緣用蓋板加強(qiáng)后試驗(yàn)的破壞模式,202

25、4/10/22,55,梁端上翼緣加蓋板下翼緣加腋后試驗(yàn)的破壞模式,2024/10/22,56,總結(jié)前面的講述，在此特為以下常用的三類節(jié)點(diǎn)作法，在抗震性能方面作一個(gè)評(píng)價(jià)：,2024/10/22,57,2024/10/22,58,對(duì)比國(guó)外在這方面的設(shè)計(jì)動(dòng)向,自美國(guó)北嶺地震以后，在,A.R.Tamboll,P.E.Fasce,Handbook of Structural Steel Construction Design and,Details,設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定,:,不管是采用加強(qiáng)式連接還是犬骨式連接，在塑性鉸處的彎矩值均一律取 。為防止焊縫破壞和避免柱翼緣板層狀撕裂，在柱面連接處其梁端彎矩在連接中的

26、受力要保持彈性。其柱面在梁翼緣方向的彎矩，即,(,式中 ）,或在梁端所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力應(yīng)滿足公式 的要求 。,2024/10/22,59,將我國(guó),(,僅指第一階段,),與美國(guó)設(shè)計(jì)手冊(cè)的,計(jì)算公式進(jìn)行比較,：,我國(guó),，,根據(jù)連接的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)是框架梁抗彎承載力設(shè)計(jì)值,1.2,倍的關(guān)系,:,或,也可表達(dá)為： 或,由于焊縫的 大于梁截面的,塑性鉸必然外移，其表達(dá)式必然為,:,美國(guó)為,：,取第一項(xiàng)比較：美國(guó),/,我國(guó),2024/10/22,60,為確保梁端塑性鉸的形成需采取的構(gòu)造措施,在這方面，目前很多國(guó)家仍在不斷的研究,改進(jìn)，且其主攻方向可歸納為：,1),提高焊接工藝，提高焊縫質(zhì)量；,2),采用加強(qiáng)

27、式連接；,3),采用削弱式連接；,4),有時(shí)可能三者并用。,這些都是我們值得吸取的有益經(jīng)驗(yàn)。由此,至少可以得到以下啟示,:,2024/10/22,61,根據(jù)我國(guó)抗震規(guī)范在多遇地震階段節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中有關(guān)規(guī)定，為了滿足連接的抗彎承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)是框架梁抗彎承載力設(shè)計(jì)值,1.2,倍的要求，前面已經(jīng)談到必需采用塑性鉸外移的梁端增強(qiáng)式連接,（可采用加蓋板，加翼板或加腋等作法），,或者采用在離梁端不遠(yuǎn)處，將梁的上下翼緣進(jìn)行削弱的犬骨式連接，這兩類節(jié)點(diǎn)作法較多，現(xiàn)擇選幾個(gè)具有代表性的節(jié)點(diǎn)，示之如下 ：,2024/10/22,62,梁端加強(qiáng)式 作法之二,2024/10/22,63,梁端加強(qiáng)式 作法之三,2024/1

28、0/22,64,梁端加強(qiáng)式 作法之四,2024/10/22,65,梁端加強(qiáng)式 作法之五,2024/10/22,66,梁端加強(qiáng)式 作法之六,2024/10/22,67,梁端削弱式,作法之一,2024/10/22,68,梁端削弱式,作法之二,作法之三,2024/10/22,69,1.4,梁端與柱的連接計(jì)算,前面已詳盡的證明了在三種設(shè)計(jì)計(jì)算方法中,惟有在小震階段的第二種設(shè)計(jì)方法（即連接的承,載力設(shè)計(jì)值應(yīng)不低于構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值的,倍,),才是穩(wěn)妥可靠的。,因此下面對(duì)各種不同的節(jié)點(diǎn)連接形式，其計(jì),算模型和計(jì)算公式，均按此方法來(lái)進(jìn)行推導(dǎo),.,2024/10/22,70,1.4.1),梁端加強(qiáng)式的連接計(jì)算,

29、在采用梁端增強(qiáng)式塑性鉸外移的連接中，就有條件可將梁腹板與柱的連接采用只承受剪力,（當(dāng)然也可以采用同時(shí)承受剪力和彎矩）,的假定。因塑性鉸外移后其梁腹板上的彎矩可由下圖的傳力途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。,(,但在單獨(dú)采用犬骨式的連接中，梁腹板與柱的連接，只宜采用同時(shí)承受剪力和彎矩的假定,不然梁端與柱的連接不等強(qiáng)，翼緣的削弱寬度將很大才能滿足設(shè)計(jì)要求）,。,2024/10/22,71,塑性鉸外移后其梁腹板上的彎矩傳力途徑,2024/10/22,72,圖中蓋板長(zhǎng)度,及,的由來(lái),根據(jù)國(guó)外資料介紹，在非線性階段側(cè)焊縫的性能要比端焊縫的性能好很多，故在板尾無(wú)端焊縫。,對(duì)于,Q235,鋼：,當(dāng),時(shí),： （,取,）,當(dāng) 時(shí),：

30、 （,取,）,當(dāng) 時(shí),： （,取,）,當(dāng) 時(shí),： （,取,）,2024/10/22,73,對(duì)于,Q345,鋼,當(dāng) 時(shí),： （,取,）,當(dāng) 時(shí),： （,取,）,當(dāng) 時(shí),： （,取,）,當(dāng) 時(shí),： （,取,）,2024/10/22,74,梁端,翼緣加強(qiáng)板,的計(jì)算簡(jiǎn)圖,2024/10/22,75,翼緣板加強(qiáng)后，其加強(qiáng)板截面積的計(jì)算公式,式中,:,其中,按以下情況取值：,),當(dāng)與工形柱相連，其連接既抗剪又抗彎時(shí)：,（用于,Q235,鋼）,（用于,Q345,鋼）,),當(dāng)為箱形柱或工形柱但連接只抗剪時(shí)：,取與上述情況,),中的較大者,2024/10/22,76,1),當(dāng)梁腹板與柱的連接只抗剪時(shí),其加強(qiáng)板的

31、截面積,由,2),當(dāng)梁腹板與柱的連接既抗剪又抗彎時(shí),其加強(qiáng)板的截面積,2024/10/22,77,梁端翼緣加強(qiáng)板的算例,例,1,設(shè)有一梁截面為,H,柱截面為,，梁凈跨為,恒載活載引起的梁,端剪力設(shè)計(jì)值為 鋼材牌號(hào)為,材料強(qiáng)度為 ：,2024/10/22,78,設(shè)塑性鉸距梁端的距離,:,梁截面的彈性模量,(,可從手冊(cè)中查得,),2024/10/22,79,1),如圖,其梁腹板與柱的連接,只抗剪,時(shí)的加強(qiáng)板截面積,設(shè)取蓋板寬為,厚度為,(,取,),附,:,如采用加寬翼緣板方案,（ ）,梁翼緣每側(cè)加的板寬為,:,(,取,85 mm,),2024/10/22,80,2),當(dāng)梁與工形柱的連接,既抗剪又抗

32、彎,時(shí)的加強(qiáng)板截面積,取蓋板寬：,厚度為：,(,取,10 mm,),2024/10/22,81,梁端用蓋板加強(qiáng)時(shí)的注意事項(xiàng),蓋板端部與柱翼緣連接的坡口焊縫。有兩種構(gòu)造方案，如下圖所示。,第一種，坡面連續(xù)的大坡口。是較好的構(gòu)造。,第二種，分別作坡口，先焊翼緣后焊蓋板。,雖然其焊縫金屬比較少，但蓋板焊縫與梁翼緣焊縫呈銳角相交，形成了,“,切口,”,效應(yīng)，這是不希望的。從斷裂力學(xué)的角度考慮，第二種構(gòu)造容易出現(xiàn)向柱翼緣擴(kuò)展的水平裂縫。,2024/10/22,82,蓋板端部與柱翼緣連接的坡口焊縫,2024/10/22,83,設(shè)計(jì)人員無(wú)論采用哪一種構(gòu)造，都必須考慮節(jié)點(diǎn)區(qū)的熱量輸入和殘余應(yīng)力的不利影響。為了

33、限制節(jié)點(diǎn)區(qū)過(guò)度的熱量輸入。其焊縫最大總厚度必須控制在,2,倍梁翼緣厚度或柱翼緣的厚度之內(nèi)。,2024/10/22,84,關(guān)于下翼緣蓋板,:,宜取 與,之較大者。根據(jù)地震后考察結(jié)構(gòu)破壞的情況來(lái)看，其破壞部位均發(fā)生在梁下翼緣與柱的焊縫連接處。這一現(xiàn)象說(shuō)明，混凝土樓板參與了梁的部分工作，使鋼梁的中和軸上移，下翼緣力臂加大，受力比上翼緣不利。故加大下翼緣蓋板的寬度，一是可使下翼緣的受力得到改善。二是也便于工地俯焊。,注,:,1,）,所求得的蓋板厚度不宜大于梁翼緣板的厚度,;,2,）,其焊縫最大總厚度必須控制在,2,倍梁翼緣厚度,或柱翼緣的厚度之內(nèi)。,2024/10/22,85,為滿足強(qiáng)柱弱梁的抗震要求

34、，其柱截面的塑性抵抗矩和梁截面的塑性抵抗矩應(yīng)滿足下式的要求,現(xiàn)行,抗震規(guī),對(duì)采用等截面梁的標(biāo)準(zhǔn)型梁柱連接,的計(jì)算公式,式中：,強(qiáng)柱系數(shù)，超過(guò),6,層的鋼框,6,度,類場(chǎng)地和,7,度時(shí)取,1,；,8,度時(shí)取,1.05,；,9,度時(shí)取,1.15,2024/10/22,86,2,）修訂中的,高鋼規(guī),對(duì)采用等截面梁的標(biāo)準(zhǔn)型梁,柱連接,擬采用的計(jì)算公式,修訂中的,高鋼規(guī),對(duì)塑性鉸外移的加強(qiáng)型梁柱連接節(jié)點(diǎn)，擬,增加的計(jì)算公式,）,式中：,1.1,考慮材料的應(yīng)變硬化效應(yīng)。,考慮材料實(shí)際屈服強(qiáng)度的提高系數(shù),（,或,1.2,）,2024/10/22,87,1.4.2,梁端削弱式的連接計(jì)算,2024/10/22,

35、88,1),確定犬骨式連接的有關(guān)參數(shù),犬骨式連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原理，就是保證大震下塑性鉸出現(xiàn)在梁翼緣的削弱部位。并要求梁翼緣的削弱對(duì)梁的剛度和強(qiáng)度影響都很小，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，關(guān)鍵是如何確定削弱部位距柱邊的距離,a,削弱部位的長(zhǎng)度,b,以及削弱部位的深度,c,這三個(gè)尺寸（其符號(hào)意義如下圖所示）。,2024/10/22,89,對(duì)于對(duì)應(yīng)于梁腹板平面內(nèi)有柱腹板或設(shè)置有豎向加勁肋的柱截面而言，,a,越小越好，但,a,越小對(duì)剛度和強(qiáng)度的降低也就越大。一般,a,取,0.25,倍梁高；對(duì)無(wú)柱腹板者或梁腹板與柱的連接只抗剪不抗彎時(shí)（只限于翼緣加強(qiáng)與削弱并用的連接中）,a,宜取,0.5,倍梁高。,削弱長(zhǎng)度,b,，主要

36、由延性要求和剛度要求確定，從剛度角度出發(fā)，,b,越短越好。從延性出發(fā)，,b,越長(zhǎng)，則同時(shí)進(jìn)入塑性的區(qū)段越長(zhǎng)。即延性越好。再根據(jù)國(guó)際上對(duì)塑性鉸相對(duì)轉(zhuǎn)角不應(yīng)小于,0.03,弧度的要求，綜合考慮,b,宜取,0.8,倍梁高,。,2024/10/22,90,最后就是確定翼緣削弱部位的深度,C,深度,C,是保證塑性鉸出現(xiàn)在翼緣削弱部位和強(qiáng)度控制在一定范圍之內(nèi)的關(guān)鍵。,削弱深度可由翼緣削弱部位的截面塑性抗彎承載力與梁端連接焊縫抗彎承載力之間的幾何關(guān)系來(lái)確定。如下圖所示：,2024/10/22,91,梁端削弱式連接的計(jì)算簡(jiǎn)圖,2024/10/22,92,削弱梁與工形柱連接時(shí)其削弱深度,C,的計(jì)算公式,削弱處的

37、彎矩設(shè)計(jì)值,(1),使柱面處的彎矩設(shè)計(jì)值為,(2),將式中,:,代入式,(2),得,:,(3),將式,(1),代入,(3),并經(jīng)整理最后得,2024/10/22,93,削弱梁與工形柱連接時(shí)其削弱深度,C,的計(jì)算算例,(,設(shè)計(jì)條件如下,),例,2,梁截面為,，,柱截面為,梁凈跨為,恒載活,載引起的梁端剪力設(shè)計(jì)值為 鋼材牌,號(hào)為,材料強(qiáng)度為 ：,2024/10/22,94,2024/10/22,95,1.4.3,梁端增強(qiáng)式和削弱式并用的,連接節(jié)點(diǎn)作法,為,適應(yīng)現(xiàn)有的電算程序,，宜采用梁端加強(qiáng)式與犬骨式相結(jié)合的作法，其理由如下：,2024/10/22,96,一是,，,削弱式節(jié)點(diǎn)固然是目前公認(rèn)的一種較

38、好的抗震作法。它的最大優(yōu)點(diǎn)是：塑性區(qū)長(zhǎng)，有較好的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。比較容易滿足國(guó)際上公認(rèn)的轉(zhuǎn)角不小于,0.03,弧度的要求?？梢哉嬲鞯窖有栽O(shè)計(jì)。但是，,如采用單純的犬骨式節(jié)點(diǎn)，梁端截面不加強(qiáng)，為了滿足梁端的連接承載力不應(yīng)小于梁載面承載力設(shè)計(jì)值,1.2,倍的要求。則梁端的應(yīng)力強(qiáng)度比最大只能控制到,0.83,。,梁截面的強(qiáng)度不能得到充分發(fā)揮。,如果采用梁端加強(qiáng)式與犬骨式相結(jié)合的作法，不但梁截面的強(qiáng)度可以得到充分發(fā)揮，而且還可使梁翼緣上的削弱深度,C,減小。,2024/10/22,97,二是，如單純采用梁端局部增強(qiáng)式連接，,雖然很容易做到梁端的連接承載力不小于梁截面承載力設(shè)計(jì)值的,1.2,倍。但由于塑性鉸

39、的外移，地震時(shí)，將會(huì)使框架柱的計(jì)算彎矩比不加強(qiáng)時(shí)要大許多。,為了不違背強(qiáng)柱弱梁的基本原則，不得不因此而加大柱的截面。,當(dāng)采用犬骨式與梁端局部增強(qiáng)式相結(jié)合的作法后，不但不需加大柱的截面，而且還可使增強(qiáng)式連接中的蓋板厚度減小。梁端焊縫質(zhì)量較容易得到保證。,2024/10/22,98,梁端加強(qiáng)式與犬骨式相結(jié)合的作法之一,2024/10/22,99,梁端加強(qiáng)式與犬骨式相結(jié)合的作法之二,2024/10/22,100,梁端加強(qiáng)式與犬骨式相結(jié)合的作法之三,2024/10/22,101,加強(qiáng)與削弱式相結(jié)合的計(jì)算簡(jiǎn)圖,2024/10/22,102,1),加強(qiáng)與削弱并用時(shí)，其翼緣的削弱深度,c,計(jì)算,2024/1

40、0/22,103,加強(qiáng)削弱梁與柱連接時(shí)其,削弱深度,C,的計(jì)算公式,削弱處的彎矩設(shè)計(jì)值,(1),使柱面處的彎矩設(shè)計(jì)值為,(2),將式中,:,代入式,(2),得,:,(3),將式,(1),代入,(3),并經(jīng)整理最后得,注,:,當(dāng)與箱形柱相連時(shí) 取 與 二,者間的較大者,;,當(dāng)與工形柱連時(shí)取,2024/10/22,104,2),加強(qiáng)削弱梁與柱連接時(shí)的,加強(qiáng)板,計(jì)算公式,a),當(dāng)梁與箱形柱相連只抗剪不抗彎時(shí),其加強(qiáng)板,的截面積,b),當(dāng)梁腹板與柱的連接既抗剪又抗彎時(shí),其加強(qiáng),板的截面積,2024/10/22,105,梁端加強(qiáng)式與犬骨式相結(jié)合的的算例,（,設(shè)計(jì)條件同前例，,腹板連接只抗剪時(shí),）,202

41、4/10/22,106,(,設(shè)計(jì)條件如下,),例,3,梁截面為,，,柱截面為,梁凈跨為,恒載活載引起的梁端剪力設(shè)計(jì)值為 鋼材牌號(hào)為,材料強(qiáng)度為 ：,2024/10/22,107,1 ),當(dāng)梁端與箱形柱相連時(shí),(,腹板連接只抗剪,),a ),粱翼緣的削弱深度,C,2024/10/22,108,b),腹板連接只抗剪時(shí)的,蓋板截面尺寸,式中,:,(,取,),2024/10/22,109,2,),當(dāng)梁端與工形柱相連時(shí),(,腹板連接可抗剪,抗彎,),a,),梁翼緣的削弱深度,C,2024/10/22,110,b,),腹板連接可抗剪,抗彎時(shí)的,蓋板截面尺寸,式中,:,(,取,),2024/10/22,11

42、1,當(dāng)梁端與柱用加強(qiáng)或削弱方式連接時(shí)其有關(guān)的計(jì)算公式匯總,2024/10/22,112,梁端與柱不同連接方法,(,加強(qiáng)與削弱,),的結(jié)果比較,梁截面 柱截面 鋼材,跨度,2024/10/22,113,1.4.4,梁腹板與柱間采用高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)的計(jì)算,1),在多遇地震階段,，其剪力公式近似取,并按下式驗(yàn)算連接螺栓的抗剪承載力：,式中,:,分別為連接螺栓的行、列數(shù)；,為一個(gè)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪,承載力設(shè)計(jì)值。,2024/10/22,114,2),在大震階段,，,考慮到在小震階段原設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，可能在基本烈度地震或大震作用下蛻變?yōu)槌袎盒瓦B接故還應(yīng)按下式進(jìn)行復(fù)核,：,式中： 為板

43、件的極限抗壓強(qiáng)度，,， 為鋼材的抗拉強(qiáng)度最小值）,為一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的極限抗剪承載力,其,值為,2024/10/22,115,二,框架梁的栓焊拼接,2024/10/22,116,栓焊拼接的計(jì)算假定和計(jì)算方法中的常見(jiàn)問(wèn)題,2.1,腹板拼接計(jì)算方法中的常見(jiàn)問(wèn)題，,1,）,一,是，按拼接縫處的彎矩和剪力設(shè)計(jì)值計(jì)算。即腹板,拼接板及,每側(cè)的,高強(qiáng)螺栓,承受拼接截面的,全部剪力,及,按剛度分配到腹板上的彎矩,，,不計(jì)入剪力對(duì)梁腹板兩側(cè)螺栓形心產(chǎn)生的附加彎矩,。,2,）,二是按拼接縫處的彎矩和剪力設(shè)計(jì)值計(jì)算。即腹板拼接板及每側(cè)的高強(qiáng)螺栓承受拼接截面的全部剪力及按剛度分配到腹板上的彎矩，并計(jì)入剪力對(duì)梁腹板兩側(cè)

44、螺栓形心產(chǎn)生的附加彎矩，且在計(jì)入時(shí)又分以下兩種：,2024/10/22,117,a),取拼接縫處的彎矩按腹板的剛度進(jìn)行分配后再加上剪力對(duì)梁腹板兩側(cè)螺栓形心產(chǎn)生的附加彎矩之和,b),取拼接縫處的彎矩和剪力設(shè)計(jì)值加上剪力對(duì)梁腹板兩側(cè)螺栓形心產(chǎn)生的附加彎矩后按腹板的剛度進(jìn)行分配,2.2,由于當(dāng)翼緣為焊接、腹板為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接時(shí)，一般總是采用先栓后焊的方法，因此在計(jì)算中，應(yīng)考慮對(duì)翼緣施焊時(shí)其焊接高溫對(duì)腹板連接螺栓預(yù)拉力的損失，損失后連接螺栓的,抗剪承載力,取 。,2.3,其拼接強(qiáng)度不應(yīng)低于原截面抗彎承載的。,2024/10/22,118,在梁腹板的拼接中螺栓群所承受的剪力和彎矩,(,取拼接縫處的

45、彎矩和剪力設(shè)計(jì)值加上剪力對(duì)梁腹板兩側(cè) 螺栓形心產(chǎn)生的附加彎矩后按腹板的剛度進(jìn)行分配,),2024/10/22,119,螺栓群在彎矩和剪力作用下，角點(diǎn)螺栓所受剪力計(jì)算,式中：,其由來(lái)見(jiàn)下頁(yè)的推導(dǎo),其由來(lái)見(jiàn)下頁(yè)的推導(dǎo),對(duì)于常用截面的栓焊拼接可查標(biāo)準(zhǔn)圖,03SG519-1,其常用截面,如下下圖所示,2024/10/22,120,2024/10/22,121,本圖集受彎構(gòu)件選用的,H,型鋼截面規(guī)格,（,共,72,種,）,2024/10/22,122,標(biāo)準(zhǔn)圖,03SG519-1,栓焊拼接的計(jì)算公式,根據(jù)梁截面尺寸合理布置的螺栓群，分別取梁截面最大抗彎承載力設(shè)計(jì)值的 ，,(,按,0.1,進(jìn)級(jí)）和,(,為,

46、凈截面的最大抗彎承載力設(shè)計(jì)值,),，按截面模量分配在腹板上的彎矩和待定的剪力同時(shí)作用在拼接一側(cè)螺栓群的中心處，使螺栓群角點(diǎn)處螺栓的受力剛好達(dá)到其,0.9,倍的最大抗剪承載力設(shè)計(jì)值時(shí)，反求出螺栓群可承受多大剪力這一思路來(lái)編制的。,2024/10/22,123,2.3,螺栓群在彎矩和剪力作用下，角點(diǎn)螺栓所受剪力的計(jì)算,式中：,2024/10/22,124,2.4,確定腹板拼接板的厚度,（,應(yīng)取下列四項(xiàng)中之最大者,）,1),根據(jù)螺栓群受的彎矩求板厚,:,2),根據(jù)螺栓群受的剪力求板厚：,3),根據(jù)螺栓間距,S,確定板的厚度及原則上應(yīng)使拼接板,的截面面積不小于腹板的截面面積,2024/10/22,12

47、5,經(jīng)計(jì)算后得出如下的主梁用栓焊拼接的選用圖表式樣,2024/10/22,126,主梁栓焊拼接的索引表示方法,2024/10/22,127,三,框架梁全栓拼接,2024/10/22,128,全栓拼接的計(jì)算假定和計(jì)算方法中的常見(jiàn)問(wèn)題,3.0.1,梁翼緣拼接按,梁翼緣凈截面在鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度下的軸向承載能力進(jìn)行等強(qiáng)設(shè)計(jì)。取，中較小者,腹板拼接按承受所有剪力和梁的設(shè)計(jì)彎矩值中按腹板與全截面慣性矩的比值分配給梁腹板的彎矩設(shè)計(jì)，,(,也有,計(jì)入和不入剪力對(duì)梁腹板兩側(cè)螺栓形心產(chǎn)生的附加彎矩兩種情況，在計(jì)入中也同樣存在有分配之后再計(jì)入和計(jì)入之后再分配的問(wèn)題,。,）,螺栓取與翼緣螺栓直徑相同。為使腹板上的螺栓和翼

48、緣上螺栓的受力協(xié)調(diào)，,腹板上受力最不利螺栓所受彎矩產(chǎn)生的水平分力,與其力臂之比 應(yīng)不大于 ，,為高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值， 為梁高， 為螺栓群形心至角點(diǎn)螺栓處的豎直距離。 為角點(diǎn)處一個(gè)螺栓的水平剪力。,這其實(shí)是對(duì)彎矩在梁截面上線性分布的要求,。,2024/10/22,129,3.0.2,李和華主編,鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè),中國(guó) 建筑工業(yè)出版社,1992,年,11,月第一版,假設(shè)作用在拼接縫處的彎矩,M,完全由翼緣的連接承擔(dān)，剪力,完全由腹板的連接承擔(dān),。,2),腹板拼接取下述三條件中的最大者來(lái)進(jìn)行計(jì)算：,a,取在拼接縫處的實(shí)際剪力設(shè)計(jì)值。,b,取腹板凈截面抗剪承載力設(shè)計(jì)值的,1,2,。,c,

49、取梁兩端彎矩設(shè)計(jì)值之和除以梁的凈跨長(zhǎng)度所,得到的剪力來(lái)確定。,2024/10/22,130,全栓拼接宜采用的計(jì)算公式,3.1,框架梁的,翼緣拼接,通常按與翼緣等強(qiáng)度來(lái)計(jì)算。,即,取,以下二式中之較小者,：,式中：,、,分別為一個(gè)翼緣的凈截面面積和毛截面面積。,是考慮摩擦型高強(qiáng)度螺栓的孔前傳力。,為翼緣連接一列的螺栓數(shù)（即行數(shù)）,。,2024/10/22,131,公式的由來(lái),在,1-1,剖面處,將,代入上式即得,2024/10/22,132,1),上、下翼緣連接一側(cè)所需的螺栓數(shù),:,為一個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承 載力設(shè)計(jì)值。,2),上下翼緣上下側(cè)拼接板的板寬和板厚,:,應(yīng)使其凈截面面積各不小于

50、翼緣凈截面面 積的一半為原則。,2024/10/22,133,3.2,腹板的拼接,計(jì)算,在腹板拼接中，腹板拼接一側(cè)的高強(qiáng)度螺栓按承受拼接截面的,全部剪力及,按剛度分配到腹板上的,彎矩,。但其拼接承載力最小不得低于原截面抗彎承載力設(shè)計(jì)值的,50%,。,腹板拼接螺栓的受力應(yīng)符合梁截面中的應(yīng)力分布，即,腹板角點(diǎn)上的螺栓在彎矩作用下所產(chǎn)生的水平剪力值應(yīng)與翼緣螺栓水平剪力值成線性關(guān)系,。,2024/10/22,134,在梁腹板的拼接中螺栓群所承受的剪力和彎矩,2024/10/22,135,螺栓群在彎矩和剪力作用下，角點(diǎn)螺栓所受剪力的計(jì)算,式中：,附加條件：,對(duì)于常用截面的全栓拼接可查標(biāo)準(zhǔn)圖,04SG51

51、9-2,其常用截面同前面的栓焊拼接,.,2024/10/22,136,標(biāo)準(zhǔn)圖,04SG519-2,全栓拼接的計(jì)算公式,編制時(shí)， 分別取梁截面最大抗彎設(shè)計(jì)值 的 （按,0.1,進(jìn)級(jí)）和,按截面模量分配在腹板上的彎矩和待定的剪力,V,同時(shí)作用在拼接一側(cè)螺栓群的中心處，使螺栓群角點(diǎn)處螺栓的受力剛好達(dá)到其最大抗剪承載力設(shè)計(jì)值時(shí)，反求出螺栓群可承受多大剪力,V,來(lái)編制。,2024/10/22,137,3.3,螺栓群在彎矩和剪力作用下，角點(diǎn)螺栓所受剪力的計(jì)算,式中：,附加條件：,2024/10/22,138,3.4,確定腹板拼接板的厚度（應(yīng)取下列四項(xiàng)中之最大,者）,1),根據(jù)螺栓群受的彎矩求板厚,:,2,

52、),根據(jù)螺栓群受的剪力求板厚：,3),根據(jù)螺栓間距,S,確定板的厚度及原則上應(yīng)使拼接板的截面面積不小于腹板的截面面積。,2024/10/22,139,2024/10/22,140,主梁栓焊拼接的索引表示方法,2024/10/22,141,總結(jié)：框架梁連接設(shè)計(jì)的一般規(guī)律,1,）,在非抗震框架結(jié)構(gòu)、,帶有懸臂段框架梁的工地拼接中，,其拼接宜按梁中的實(shí)際內(nèi)力按平面假定進(jìn)行設(shè)計(jì)。且拼接的抗彎承載力,不應(yīng)低于梁截面抗彎承載力的,50%,。,2,）,在非抗震框架結(jié)構(gòu)的梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)中，其連接,宜按梁截面的等強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)，,除非在某些構(gòu)造截面中梁的內(nèi)力與梁截面的內(nèi)力相差很大時(shí)，才按上述第,1,）,條的原則進(jìn)

53、行連接設(shè)計(jì),。,2024/10/22,142,3,）,在抗震框架結(jié)構(gòu)、帶有懸臂段框架梁的工地拼接中,，對(duì)于全栓拼接的節(jié)點(diǎn)可置于塑性區(qū)段之內(nèi)。但對(duì)于全焊或栓焊拼接的連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)置于塑性區(qū)段之外，但為了便于運(yùn)輸，其懸臂段又不能太長(zhǎng)，故宜將拼接點(diǎn)放在十分之一跨長(zhǎng)和兩倍梁高塑性區(qū)段之外的附近，且此時(shí)，其拼接的承載力宜按,梁截面的等強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì),。,2024/10/22,143,4,）,在抗震結(jié)構(gòu)的梁柱剛性連接中,，,不應(yīng)采用小于等強(qiáng)度的連接。就是等強(qiáng)度的連接，也只能用在低烈度地區(qū)的抗震結(jié)構(gòu)中。在高烈度地區(qū),，,一定要采用加強(qiáng)式連接，最好是采用加強(qiáng)式與犬骨式相結(jié)合的連接。,2024/10/22,144,四

54、次梁與主梁,(,或與柱,),簡(jiǎn)支栓接常用連接節(jié)點(diǎn)的形式,2024/10/22,145,簡(jiǎn)支栓接設(shè)計(jì)計(jì)算方法中的常見(jiàn)問(wèn)題,4.0.1,次梁的端部剪力由連接螺栓平均分擔(dān)。,4.0.2,考慮到連接有一定偏心的約束作用，把次,梁反力值近似的加大,20% 30%,來(lái)計(jì)算螺,栓或焊縫。,4.0.3,將連接板與次梁視為一體，支點(diǎn)在主梁腹,板的中心線上。其連接螺栓和連接板除承,受次梁的剪力外，還應(yīng)考慮由于連接實(shí)際,偏心所產(chǎn)生的附加彎矩作用。,2024/10/22,146,簡(jiǎn)支栓接宜采用,4.0.3,條,的計(jì)算簡(jiǎn)圖及方法,2024/10/22,147,螺栓群在剪力和偏心彎矩作用下，最上排角點(diǎn)螺,栓所受的最大剪力

55、應(yīng)滿足下式要求,:,式中,:,（,其由來(lái)見(jiàn)下頁(yè)的推導(dǎo),）,對(duì)于常用截面的簡(jiǎn)支栓接可查標(biāo)準(zhǔn)圖,03SG519-1,其常用截面,同前面的栓焊拼接,.,2024/10/22,148,式中,:,比較,:,2024/10/22,149,標(biāo)準(zhǔn)圖,03SG519-1,的編制公式,4.1,螺栓群在剪力和偏心彎矩作用下，使最上排螺栓,的受力剛好達(dá)到其最大抗剪承載力設(shè)計(jì)值時(shí)，反,求出螺栓群可承受多大剪力這一思路來(lái)編的。,式中,2024/10/22,150,4.2,確定,支承,板的厚度（取下列各式中之最大者）,1),根據(jù)螺栓群可承受的最大剪力設(shè)計(jì)值求支承板厚,2),根據(jù)螺栓群所受的偏心彎矩 求板厚,3),根據(jù)構(gòu)造要

56、求求板厚,2024/10/22,151,經(jīng)計(jì)算后得出如下次梁與主梁用螺栓簡(jiǎn)支連接的選用圖表,2024/10/22,152,主次梁螺栓簡(jiǎn)支連接的索引表示方法,2024/10/22,153,2024/10/22,154,五,中心支撐拼,(,連,),接設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題,5.1,現(xiàn)行,抗震規(guī),給出的拼,(,連,),接計(jì)算公式,如采用上式公式來(lái)計(jì)算、并按規(guī)范的規(guī)定，將式中的,取鋼材屈服點(diǎn)的最小值，必然存在著弱連接的問(wèn)題。,試看， 設(shè)支撐斜拉桿用,Q235,鋼，,則,，,將其代入式,得 ：,即：,2024/10/22,155,結(jié)果表明，其支撐連接板或拼接板的截面積，只要有,75%,的支撐凈截面面積就可滿足

57、抗大抗震的要求。比一般人們常用的等強(qiáng)連接少了,25%,的截面積。這太不可思議了。,2024/10/22,156,再對(duì)比在多遇地震階段，按表達(dá)式,設(shè)計(jì)支撐拉桿的連接時(shí)，其支撐連接板的承載力調(diào)整系數(shù),，,支撐桿的,。,在設(shè)計(jì)連接板時(shí)所取的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，就應(yīng)是支撐桿內(nèi)力設(shè)計(jì)值的,倍。當(dāng)其應(yīng)力比為,1.0,時(shí)，則支撐連接板所需的截面積就應(yīng)是桿件截面積的,1.06,倍,。,（應(yīng)當(dāng)取應(yīng)力比為,1.0,時(shí)的情況來(lái)計(jì)算，因只有應(yīng)力比超過(guò),1.0,后，其鋼拉桿才會(huì)屈服產(chǎn)生非線性的拉伸變形而產(chǎn)生延性）。,2024/10/22,157,5.2,此外，還應(yīng)注意到,高鋼規(guī),圖,8.7.2,所介的全栓拼接作法,（如下頁(yè)的圖

58、示），,我認(rèn)為它只能用于非抗震的中心支撐和抗震的偏心支撐，而不能用于抗震的中心支撐。由于中心支撐的良好延性，是靠支撐在大震時(shí)發(fā)生屈服來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此,支撐桿的本身,必須要滿足下式的要求：,根據(jù),高鋼規(guī),和,抗震規(guī),中，鋼材的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于,1.2,的規(guī)定，如取,代入式 后，,則為 ： 由此可得,2024/10/22,158,2024/10/22,159,根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全栓拼接中，被連接支撐扣除螺栓孔后的凈截面面積與其毛截面面積之比多,在,0.730.83,之間。,即 這說(shuō)明在抗震的全栓拼接中心支撐中，如 其受拉支撐在地震作用下，在支撐尚未屈服之前，很可能首先在支撐螺栓孔的凈截面上發(fā)生斷裂破壞。,因此在抗震結(jié)構(gòu)中，其中心支撐在工地不宜采用全栓拼接，而盡可能改用焊接或栓焊連接。,2024/10/22,160,另：應(yīng)掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)和應(yīng)充,分了解所用計(jì)算軟件的性能,舉一實(shí)際工程，由于忽視了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)和未充分了解計(jì)算軟件的技術(shù)條件與計(jì)算內(nèi)容不符，而影響到,危及工程及人身安全的設(shè)計(jì)事例,。,2024/10/22,161,2024/10/22,162,2024/10/22,163,2024/10/22,164,2024/10/22,165,下表為,SATWE,軟件中的技術(shù)條件之一,2024/10/22,166,