連接節(jié)點的設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的內(nèi)容之一。在鋼結(jié)構(gòu)分析前,就應(yīng)該對節(jié)點的形式有充分思考與確定。有時出現(xiàn)的一種情況是,最終設(shè)計的節(jié)點與結(jié)構(gòu)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的偏差差在工程許可范圍內(nèi)(5%),就必須避免。 按傳力特性不同,節(jié)點分剛接,鉸接和半剛接,初學(xué)者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。常用的參考書[2]有豐富的推薦的節(jié)點做法及計算公式。
連接的不同對結(jié)構(gòu)影響甚大。比如,有的剛接節(jié)點雖然承受彎矩沒有問題,但會產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動,不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定,會導(dǎo)致實際工程變形大于計算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果。
連接節(jié)點有等強(qiáng)設(shè)計和實際受力設(shè)計兩種常用的方法,初學(xué)者可偏安全選用前者。設(shè)計手冊[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計者查用,比較方便,也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來自動完成。
具體設(shè)計主要包括以下內(nèi)容:
1、焊接:對焊接焊縫的尺寸及形式等,規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定,應(yīng)嚴(yán)格遵守。焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng),E43對應(yīng)Q235,E50對應(yīng)Q345。Q235與Q345連接時,應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的E43,而不是E50。
焊接設(shè)計中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近,其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定。
2、栓接:鉚接形式,在建筑工程中,現(xiàn)已很少采用。普通螺栓抗剪性能差,可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。
高強(qiáng)螺栓,使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強(qiáng)度等級,根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型,兩者計算方法不同。高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12,常用M16~M30,超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,應(yīng)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(jié)構(gòu)的連接,難以解決的是自攻過程中防腐層的破壞問題。
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(yīng)驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪,承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。
5、節(jié)點設(shè)計必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運到現(xiàn)場無法安裝是初學(xué)者長犯的錯誤。此外,還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場定位與臨時固定。
6、節(jié)點設(shè)計還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節(jié)點的相貫線的切口可能需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。
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