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常用的几种钢结构构件的拼接

时间：2020-05-30 18:59:31 来源：钢构联盟

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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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)。

　　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。

　　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;

　　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。

　　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;

　　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。

　　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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