钢结构设计原理课件 第8章 节点设计

一、节点的设计原则※明确的传力路线和可靠的构造保证※便于制作、运输和安装（就位和调整）※经济合理※应防止厚钢板层状撕裂ZYX钢板受撕裂情况如图，通过轧制而成的钢板，三个方向的机械性能均不相同，其中Z向（厚度方向）最差，特别是塑性和韧性二、主次梁的相互连接（叠接、平接）为防止受扭，宜采用铰接方法次梁与主梁的简支连接（铰接、刚接）次梁高度较小时与主梁的连接次梁与主梁的刚性连接特点：构造简单、安装方便，但专用空间大hMN三、梁与柱的连接铰接柱顶面铰接柱侧面铰接柱顶面铰接柱侧面铰接梁与柱侧铰接连接：a－梁反力较小情况b－梁反力较大情况承托梁与柱的刚性连接半刚性连接介于刚性和铰接之间，有较大的延性和吸能性能用于低烈度地震区，层数不多的钢框架梁-柱端板连接铰接连接梁可绕节点转动，节点不能传递弯矩M连接方法简单，施工方便当不考虑钢框架抵抗水平力时，可以考虑铰接梁-柱的柔性连接2、柱柱节点宽翼缘工字型矩型管截面A、柱截面热轧宽翼缘工字型截面焊接的工字型截面四块钢板通过焊接而成B、柱腹板、翼缘之间的焊接构造①焊接的工字型截面角焊缝，承受腹板、翼缘之间的竖向剪力②焊接的矩形管截面a、当不考虑抗震要求时部分熔透的“V”型熔透的“U”型转角处焊缝hf≥1/3t;hf≥14mm箱形柱角部组合焊缝（a）部分熔透焊缝；（b）全熔透焊缝C、柱接头做法①不考虑抗震要求a、柱上下两段应设置耳板，厚度大于10mm宽翼缘工字型矩型管截面设于柱翼缘两相对的翼缘上b、柱接头处采用部分焊透的单边“V”“J”型坡口c、柱接头位置一般在梁上1.0-1.3m处，以方便施工部分焊透焊缝工形柱工地拼接③柱的变截面连接a、尽量不改变截面高度而改变翼缘厚度b、若改变截面高度，则做法如图c、变截面位置一般位于接头部位柱的变截面连接（1）柱的变截面连接（2）C、主梁的侧向隅撑为防止主梁塑性区侧向失稳，设置隅撑距离柱轴线1/8—1/10梁跨处设置设置在梁的下翼缘设置方法梁的侧向隅撑4、墙梁节点A、钢梁与砼墙的连接采用铰接，承受拉力和剪力钢梁与混凝土墙连接钢梁与混凝土墙的简支连接B、钢梁与砼梁的连接钢梁与混凝土梁的连接轴压柱柱头和柱脚一、柱头（梁与柱的连接－铰接）（一）连接构造为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至基础，必须合理构造柱头、柱脚。设计原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。（二）、传力途径传力路线：梁突缘柱顶板加劲肋柱身焊缝垫板焊缝焊缝柱顶板加劲肋柱梁梁突缘垫板填板填板构造螺栓（三）、柱头的计算(1)梁端局部承压计算梁设计中讲授(2)柱顶板平面尺寸超出柱轮廓尺寸15-20mm，厚度不小于14mm。（3）加劲肋加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力V=N/2和弯矩M=Nl/4计算。N/2l/2l15-20mm15-20mmt≥14mm二、柱脚（一）柱脚的型式和构造实际的铰接柱脚型式有以下几种：1、轴承式柱脚制作安装复杂，费钢材，但与力学符合较好。枢轴2、平板式柱脚XYN靴梁隔板底板隔板锚栓柱锚栓用以固定柱脚位置，沿轴线布置2个，直径20-24mm。肋板b1（二）柱脚计算1.传力途径柱靴梁底板混凝土基础隔板（肋板）实际计算不考虑a1Bt1t1Lab1靴梁隔板底板隔板锚栓柱N2.柱脚的计算(1)底板的面积假设基础与底板间的压应力均匀分布。式中：fc--混凝土轴心抗压设计强度；βl--基础混凝土局部承压时的强度提高系数。fc、βl均按《混凝土结构设计规范》取值。An—底版净面积，An=B×L-A0。Ao--锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的1～1.5倍。)634(clnfNAa1Bt1t1ab1靴梁隔板底板La1—构件截面高度；t1—靴梁厚度一般为10～14mm；c—悬臂宽度，c=3～4倍螺栓直径d，d=20～24mm，则L可求。(2)底板的厚度底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同受力区域：一边(悬臂板)、两边、三边和四边支承板。①一边支承部分（悬臂板）)644(221cqMnANqctaB2211a1Bt1t1ab1L②二相邻边支承部分：)654(222aqβM--对角线长度；--系数，与有关。2aβ22/ab式中：b2/a20.30.40.50.60.70.80.91.01.1≥1.2β0.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125a1Bt1t1ab1L③三边支承部分：)664(213aqβM--自由边长度；--系数，与有关。1aβ11/ab式中：a1Bt1t1ab1L当b1/a10.3时，可按悬臂长度为b1的悬臂板计算。b1/a10.30.40.50.60.70.80.91.01.1≥1.2β0.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125④四边支承部分：)674(24aqM式中：a--四边支承板短边长度；b--四边支承板长边长度；α—系数，与b/a有关。)684(146maxmax4321maxmmfMtMMMMM故，底板厚：，，，取b/a1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.03.0≥4.0α0.0480.0550.0630.0690.0750.0810.0860.0910.0950.0990.1010.1190.125a1Bt1t1ab1L(3)靴梁的设计A、靴梁的最小厚度不宜小于10mm，高度由其与柱间的焊缝（4条）长度确定。a1Bt1t1ab1L靴梁hafwffwhfhNl607.04的倍数。且取所以：102fwahlhq’llRRB、靴梁的截面验算eRllqM2fhtMWMa216抗弯：RlqVvafhtVItVS115.1抗剪：按支承在柱边的双悬臂外伸梁受均布反力作用。a1Bt1t1ab1Lle情况计算。为线荷载，按实际上式中的qM(4)隔板的计算隔板的厚度不得小于其宽度的1/50，高度由计算确定，且略小于靴梁的高度。隔板可视为简支于靴梁的简支梁，负荷范围如图。a1Bt1t1ab1Lha隔板h1q’h1a1)(27.05.011111取整fwwffwhlhfhaql隔板截面验算：fhtMWM2126抗弯：vfhtVItVS1225.1抗剪：q’h1a1)(502812121取整ataqVaqM式中：(5)靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由构造确定。wfwffflhN7.0柱脚零件间的焊缝布置焊缝布置原则：考虑施焊的方便与可能框架柱柱脚类型有铰接和刚接柱脚两种：铰接柱脚只传递轴心压力和剪力，构造和计算同轴心受压柱柱脚相同，但需采取抗剪构造措施传递剪力刚接柱脚除了传递轴心压力和剪力外，还需传递弯距框架柱多采用刚接柱脚，个别单层框架采用铰接柱脚框架柱脚接点（自学）注意：梁柱刚接柱脚柱脚抗剪键整体式柱脚和分离式柱脚刚接柱脚弯距作用下产生的拉力需由锚栓来承受锚栓不宜固定在底板上靴梁侧面焊接两块肋板，锚栓固定在肋板上面的水平板上，通过计算确定谢谢！请学习第9章