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【结构学院】常用的几种钢结构【构件的拼接】

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构件的拼接 一、等截面拉、压杆拼接 1、工厂拼接 ①拉杆:可以采用直接对焊(图a)或拼接板加角焊缝(图b)。直接对焊时焊缝质量必须达到一、二级质量标准,否则要采用拼接板加角焊缝。 ②压杆:可以采用直接对焊(图a)或拼接板加角焊缝(图b)。 采用拼接板加角焊缝时,构件的翼缘和腹板都应有各自的拼接板和焊缝,使传力尽量直接、均匀,避免应力过分集中。确定腹板拼接板宽度时,要留够施焊纵焊缝时操作焊条所需的空间。

构件的拼接

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一、等截面拉、压杆拼接


1、工厂拼接


①拉杆:可以采用直接对焊(图a)或拼接板加角焊缝(图b)。直接对焊时焊缝质量必须达到一、二级质量标准,否则要采用拼接板加角焊缝。


②压杆:可以采用直接对焊(图a)或拼接板加角焊缝(图b)。


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采用拼接板加角焊缝时,构件的翼缘和腹板都应有各自的拼接板和焊缝,使传力尽量直接、均匀,避免应力过分集中。确定腹板拼接板宽度时,要留够施焊纵焊缝时操作焊条所需的空间。


2、工地拼接


①拉杆:可以用拼接板加高强螺栓(图c)或端板加高强螺栓(图d)。


②压杆:可以采用焊接(图e、f)或上、下段接触面刨平顶紧直接承压传力(图g、h)。用焊接时,上段构件要事先在工厂做好坡口,下段(或上、下两段)带有定位零件(槽钢或角钢),保证施焊时位置正确。上、下段接触面刨平顶紧直接承压传力时应辅以少量焊缝和螺栓,使不能错动。拉压杆的拼接宜按等强度原则来计算,亦即拼接材料和连接件都能传递断开截面的最大内力。


二、变截面柱的拼接(略)


三、梁的拼接


   梁的拼接施工条件的不同分为车间(工厂)拼接和工地拼接两种。


1、工厂拼接


1)翼缘和腹板的工厂拼接位置最好错开,以避免焊缝集中。


2)翼缘和腹板的拼接焊缝一般采用对接焊缝。


3)对于满足1、2级焊缝质量检验级别的焊缝不需要进行验算。


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4) 对于满足3级焊缝质量检验级别的焊缝需要进行验算.当焊缝强度不足时可采用斜焊缝。当θ满足tgθ≤1.5时,可以不必验算。


2、工地拼接的构造


1)工地拼接一般应使翼缘和腹板在同一截面处断开,以便于分段运输(图a)。为了使翼缘板在焊接过程中有一定地伸缩余地,以减少焊接残余应力,可在工厂预留约500mm长度不焊。

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2)图b将翼缘和腹板的拼接位置适当错开的方式,可以避免焊缝集中在同一截面,但运输有一定困难。


3)对于铆接梁和较重要的或受动力荷载作用的焊接大型梁,其工地拼接常采用高强螺栓连接。


主次梁的连接


一.次梁为简支梁


1、叠接


构造:在主梁上的相应位置应设置支承加劲肋,以免主梁腹板承受过大的局部压力。


特点:构造简单,次梁安装方便,但主、次梁体系所占的净空大。


计算:一般不用计算,螺栓只是起到安装固定作用。  

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2、侧面连接:


构造:次梁连于主梁的侧面,可以直接连在主梁的加劲肋上(图a、b)或连于短角钢上(图c)。

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特点:


  图a:为用螺栓连于劲肋上,构造简单,安装方便,但须将次梁的上翼缘和下翼缘的一侧切除;


  图b:为采用工地焊缝连接,此时螺栓仅起临时固定作用,但次梁腹板端部焊缝焊接不太方便;


  图c、d:为用短角钢角钢连接主次梁的螺栓连接或安装焊缝,需要将上翼缘局部切去。


计算:


图a、b:连接需要的焊缝或螺栓应按次梁的反力计算,考虑到并非理想铰接,故计算时,宜将次梁反力增加20~30%。


图c:当计算螺栓①时可将短角钢视为与次梁为一体。因此,螺栓①应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共同作用,而螺栓②则只承受R的作用。反过来,也可以将短角钢视为与主梁为一体。则螺栓①只承受反力R的作用,而螺栓②则应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共同作用。


图d:计算方法与图c类似。即焊缝①和焊缝②也分别承担R或R和M=Re的共同作用。


二、次梁为连续梁


1、叠接


   与前面叠接相同,只是次梁连续通过,不在主梁上断开.当次梁需要拼接时,拼接位置可设在弯矩小处.主、次梁之间只要用螺栓或焊缝固定它们的相互位置即可。


2、侧面连接:


构造:为了保证两跨次梁在主梁处的连续性,必须在上、下翼缘处设置连接板。


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图a:用高强螺栓连接,次梁的腹板连接在主梁的加劲肋上,下翼缘的连接板分成两块,焊在主梁腹板的两侧。


图b:用工地安装焊缝连接,次梁支承在主梁的支托上,在次梁的上翼缘设有连接板,而下翼缘的连接板则.由支托的平板代替。


计算:


    支座反力由支托传至主梁,端部的负弯矩,则由上下,翼缘承受,连接、盖板和顶板传递M分解的水平力,F=M/h(h次梁高)其截面尺寸和焊缝螺栓的连接计算均用F,为避免仰焊,连接盖板比上翼缘窄,拉板比下翼缘宽。


梁与柱的连接


处理连接节点时,要求遵循下列基本原则:


安全可靠。应尽可能使受力分析接近于实际工作状况,采用和构件实际连接状况相符或相接近的计算简图;连接处应有明确的传力路线和可靠的构造保证。


便于制作、运输、安装。减少节点类型;拼接的尺寸应留有调节的余地;尽量方便施工时的操作,如:避免工地焊缝的仰焊、设置安装支托等。


经济合理。对于用材、制作、施工等综合考虑后确定最经济的方法,而不应单纯理解为用钢量的节省。


   梁柱连接按转动刚度的不同可分为柔性连接(铰接)、刚接、半刚接三类。



一、梁柱的柔性连接(轴压柱与梁的连接一般均用铰接)


1、梁支承于柱顶


图a:梁的支承反力直接传递给柱的翼缘。相邻梁之间留一空隙,以便安装时有调节余地。传力明确,构造简单,施工方便,但当两相邻梁反力不等时即引起柱的偏心受压,一侧梁传递的反力很大时,还可能引起柱翼缘的局部屈曲。


图b:即使两相邻梁反力不等,柱仍接近轴心受压。突缘加劲肋底部应刨平顶紧于柱顶板;柱腹板是主要受力部分,其厚度不能太薄;在柱顶板之下,应设置加劲肋,加劲肋要有足够的长度,以满足焊缝长度的要求和应力均匀扩散的要求;  


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2、梁支承于柱侧


图a:梁的反力较小时,梁可不设支承加劲肋,直接搁置在柱的牛腿上,用普通螺栓相连;构造比较简单,施工方便。


图b:梁反力较大时采用。梁的反力由端加劲肋传给支托;支托采用厚钢板(其厚度应大于加劲肋的厚度)或加劲后的角钢,与柱侧用焊缝相连 。


图c:两邻梁反力相差较大时采用。梁的反力通过柱的腹板传递,使柱仍接近轴心受力状态。


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二、梁柱的刚性连接(框架梁、柱一般采用刚性连接)


需满足以下几个要求:


保证将梁段的弯矩和剪力可靠地传到柱子;保证节点刚性,使连接不至产生明显的相对转角;构造简单,便于施工;  


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图a、b:通过焊缝将弯矩和剪力直接传给柱子.可以认为梁端弯矩全部由翼缘连接焊缝传给柱子,而剪力由腹板焊缝传给柱子。  


为使翼缘连接焊缝能在平焊位置施焊,要在柱侧焊上衬板,同时在梁腹板端部预先留出槽口,上槽口是让出衬板位置,下槽口是为了满足施焊要求。


图c、d :通过高强螺栓和焊缝将梁端弯矩和剪力传给柱子。由于要通过连接板和角钢才能将力传给柱子,故属于间接传力的构造。  


   梁在和柱连接的范围内可以设置横向加劲肋如图b、d所示,也可不设如图a、c所示,后一情况需对柱腹板和翼缘的强度和稳定作出验算。


柱脚设计


柱脚的作用:把柱下端固定并将其内力可靠地传给基础.


柱脚的分类:按其与基础的连接方式不同,可分为铰接和刚接两种。


一、轴心受压柱的柱脚


1、构造


  如图所示,除底板外根据具体需要,可配置靴梁、隔板和肋板。


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压弯构件的柱脚


1、类型


1)分离式柱脚


   分离式柱脚相当于独立的轴心受压柱脚的组合,其计算方法和轴压柱脚相同。


2)整体式柱脚


   整体式柱脚的受力状况与下列诸多因素相关,难以精确计算:


 ①柱脚和基础顶面是否平整和紧密接触


 ②锚栓预拉力的大小


 ③柱脚、锚栓和基础顶面受力后的变形


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