連接節點(diǎn)的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在鋼結構分析前,就應該對節點(diǎn)的形式有充分思考與確定。有時(shí)出現的一種情況是,最終設計的節點(diǎn)與結構分析模型中使用的形式不完全一致,如果你不能確信這種不一致帶來(lái)的偏差差在工程許可范圍內(5%),就必須避免。 按傳力特性不同,節點(diǎn)分剛接,鉸接和半剛接,初學(xué)者宜選擇可以簡(jiǎn)單定量分析的前兩者。常用的參考書(shū)[2]有豐富的推薦的節點(diǎn)做法及計算公式。
連接的不同對結構影響甚大。比如,有的剛接節點(diǎn)雖然承受彎矩沒(méi)有問(wèn)題,但會(huì )產(chǎn)生較大轉動(dòng),不符合結構分析中的假定,會(huì )導致實(shí)際工程變形大于計算數據等的不利結果。
連接節點(diǎn)有等強設計和實(shí)際受力設計兩種常用的方法,初學(xué)者可偏安全選用前者。設計手冊[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用,比較方便,也可以使用結構軟件的后處理部分來(lái)自動(dòng)完成。
具體設計主要包括以下內容:
1、焊接:對焊接焊縫的尺寸及形式等,規范有強制規定,應嚴格遵守。焊條的選用應和被連接金屬材質(zhì)適應,E43對應Q235,E50對應Q345。Q235與Q345連接時(shí),應該選擇低強度的E43,而不是E50。
焊接設計中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近,其他詳細內容可查規范關(guān)于焊縫構造方面的規定。
2、栓接:鉚接形式,在建筑工程中,現已很少采用。普通螺栓抗剪性能差,可在次要結構部位使用。
高強螺栓,使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個(gè)強度等級,根據受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型,兩者計算方法不同。高強螺栓最小規格M12,常用M16~M30,超大規格的螺栓性能不穩定,應慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。在低層墻板式住宅中也常用于主結構的連接,難以解決的是自攻過(guò)程中防腐層的破壞問(wèn)題。
3、連接板:需驗算栓孔削弱處的凈截面抗剪等,連接板厚度可簡(jiǎn)單取為梁腹板厚度加4mm,則除短梁或有較大集中荷載的梁外,常不需驗算抗剪。
4、梁腹板:應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪,承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。
5、節點(diǎn)設計必須考慮安裝螺栓、現場(chǎng)焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者長(cháng)犯的錯誤。此外,還應盡可能使工人能方便的進(jìn)行現場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。
6、節點(diǎn)設計還應考慮制造廠(chǎng)的工藝水平。比如鋼管連接節點(diǎn)的相貫線(xiàn)的切口可能需要數控機床等設備才能完成。
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