H型鋼柱拼接節(jié)點(diǎn)技術(shù)手冊(cè)

H型鋼柱拼接節(jié)點(diǎn)技術(shù)手冊(cè)柱與柱的拼接連接節(jié)點(diǎn)，理想的狀況應(yīng)是設(shè)置在內(nèi)力較小的位置。不過，在現(xiàn)場(chǎng)從施工的難易和提高安裝效率方面考慮，一般框架柱的拼接連接接頭宜設(shè)置在框架梁上方1.3m附近。為了便于制造和安裝，減少柱的拼接連接節(jié)點(diǎn)數(shù)目，一般狀況下，柱的安裝單元以三層為一根。特大或特重的柱，其安裝單元應(yīng)根據(jù)起重、運(yùn)送、吊裝等機(jī)械設(shè)備的能力來確定。H型鋼柱的拼接，其翼緣板的拼接重要有高強(qiáng)度螺栓+拼接板的雙剪拼接、單剪拼接，或翼緣板直接采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接；腹板的拼接重要采用高強(qiáng)度螺栓+拼接板的雙剪拼接。我們常用的形式重要是：翼緣板拼接為采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接，腹板的拼接重要采用高強(qiáng)度螺栓+拼接板的雙剪拼接。其他形式下的多種拼接組合也會(huì)用到，計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的拼接方式加以驗(yàn)算。拼接節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)算重要遵照《鋼構(gòu)造連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）中的有關(guān)條文及規(guī)定。一般狀況下，作用于柱拼接節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)力有軸心壓力、彎矩和剪力。當(dāng)拼接連接處的內(nèi)力不不小于柱承載力設(shè)計(jì)值的二分之一時(shí)，從柱的持續(xù)性來衡量拼接連接節(jié)點(diǎn)的性能，其設(shè)計(jì)用內(nèi)力應(yīng)取柱承載力設(shè)計(jì)值的1/2。非抗震設(shè)防的高層鋼構(gòu)造，當(dāng)在拼接連接處不產(chǎn)生拉力，且被連接的柱端面通過銑平加工且緊密結(jié)合時(shí)，其軸心壓力和彎矩的25%分別由柱端面直接傳遞。也就是說，符合上述規(guī)定的柱的拼接節(jié)點(diǎn)連接，可分別按軸心壓力和彎矩的75%來計(jì)算，而剪力是不能通過柱端接觸面?zhèn)鬟f的。柱的拼接連接，對(duì)H形截面柱其翼緣一般采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接，腹板采用高強(qiáng)度螺栓連接；也可所有采用高強(qiáng)度螺栓連接。當(dāng)采用高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，翼緣和腹板的拼接連接板應(yīng)盡量成對(duì)設(shè)置，并且兩側(cè)連接板的面積分布應(yīng)盡量與柱的截面相一致；在有彎矩作用的拼接連接節(jié)點(diǎn)中，拼接連接板的截面面積和截面抵御矩均應(yīng)不小于母材的截面面積和截面抵御矩。柱的拼接連接，當(dāng)采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接時(shí)，尚應(yīng)采用如下措施。（1）為保證上、下柱拼接連接焊縫根部的間隙，可根據(jù)詳細(xì)狀況，選用如下的措施：①運(yùn)用柱腹板的拼接連接板支承上柱。②運(yùn)用上、下柱腹板（端面經(jīng)加工）的斷面緊密接觸。③在工廠預(yù)先按規(guī)定于拼接處設(shè)置連接襯板，并將經(jīng)加工的端面緊密接觸。④采用上述措施的組合。（2）為保證柱的拼接連接節(jié)點(diǎn)的安裝質(zhì)量和架設(shè)的安全，在柱的拼接處須合適設(shè)置安裝耳板作為臨時(shí)固定。此時(shí)安裝耳板的長(zhǎng)度、寬度和厚度及其連接焊縫、臨時(shí)固定的螺栓數(shù)目，應(yīng)根據(jù)柱子安裝單元的自重和安裝時(shí)也許出現(xiàn)的最大陣風(fēng)以及其他施工荷載來確定。但無論怎樣，安裝耳板的厚度不應(yīng)不不小于10mm；安裝耳板與柱的連接，當(dāng)采用雙面角焊縫時(shí)，其焊腳尺寸不適宜不不小于8mm；連接螺栓數(shù)目上柱和下柱各為3個(gè)，直徑不應(yīng)不不小于20mm；安裝耳板的長(zhǎng)度和寬度可根據(jù)連接螺栓設(shè)置的構(gòu)造規(guī)定和焊縫操作的極限尺寸來確定。柱需要變化截面時(shí)，一般應(yīng)盡量地保持截面高度不變，而采用變化翼緣厚度（或板件厚度）的措施。若需變化柱截面高度時(shí)，一般常將變截面段設(shè)于梁與柱連接節(jié)點(diǎn)處，使柱在層間保持等截面。這樣，柱外帶懸臂梁段的不規(guī)則連接在工廠完畢，以保證制作和安裝質(zhì)量。變截面的坡度，一般可在1：4~1：6的范圍內(nèi)采用，一般取1：5或1：6。對(duì)邊列柱變截面時(shí)，其連接尚應(yīng)考慮由于上下柱中心偏離所產(chǎn)生的附加彎矩的影響。連接設(shè)計(jì)柱的拼接連接節(jié)點(diǎn)，其設(shè)計(jì)計(jì)算措施一般有：（1）等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法（2）實(shí)用設(shè)計(jì)法（一）等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法是按被連接柱翼緣和腹板的凈截面面積的等強(qiáng)度條件來進(jìn)行拼接連接的設(shè)計(jì)。它多用于抗震設(shè)計(jì)或彈塑性設(shè)計(jì)構(gòu)造中柱的拼接連接設(shè)計(jì)，以保證構(gòu)造體的持續(xù)性、強(qiáng)度和剛度。當(dāng)柱的拼接連接采用焊接連接時(shí)，一般采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接，并采用引弧板施焊。此時(shí)，視焊縫與被連接翼緣和腹板是等強(qiáng)度的，不必進(jìn)行焊縫的強(qiáng)度計(jì)算。H形截面柱的拼接連接有：柱翼緣采用焊縫連接，腹板采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。翼緣的焊接連接，一般也是采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接，并采用引弧板施焊。此時(shí)，視焊縫與被連接的翼緣是等強(qiáng)度的，不必進(jìn)行焊縫強(qiáng)度的計(jì)算；而腹板連接所需的摩擦型連接的高強(qiáng)度螺栓及其拼接連接板，可按所有采用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行拼接連接的有關(guān)規(guī)定來確定。H形截面柱的拼接連接尚有：柱翼緣和腹板所有采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。采用等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法進(jìn)行柱翼緣和腹板所有采用摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的拼接連接設(shè)計(jì)時(shí)，可按如下規(guī)定確定。（1）作用于柱拼接連接處的內(nèi)力有軸心壓力、彎矩和剪力。柱的拼接連接按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)內(nèi)力，可按下列公式計(jì)算：軸心壓力彎矩剪力參數(shù)闡明：為柱扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面模量，可按下式計(jì)算：為柱扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面慣性矩，可按下式計(jì)算：為柱的毛截面慣性矩，可按下式計(jì)算：為柱翼緣的毛截面慣性矩，可按下式計(jì)算：為柱腹板的毛截面慣性矩，可按下式計(jì)算：為柱的截面高度；為柱的截面寬度（翼緣寬度）；為柱單側(cè)翼緣計(jì)算減弱截面上的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，對(duì)并列布置（翼緣上共有兩列），或（翼緣上共有四列），對(duì)錯(cuò)列布置可近似?。ㄒ砭壣瞎灿兴牧?，但中間兩列錯(cuò)列布置）；為柱翼緣的高強(qiáng)度螺栓孔徑；為柱的翼緣厚度；為柱的腹板厚度；為柱腹板的高強(qiáng)度螺栓孔徑；為柱截面中和軸至腹板的高強(qiáng)度螺栓孔中心的距離；為柱單側(cè)翼緣扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面面積，可按下式計(jì)算：為柱腹板扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面面積，可按下式計(jì)算（也可近似地取腹板毛截面面積的0.85倍）：為柱腹板的高度；為柱腹板計(jì)算減弱截面上的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目；為鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，根據(jù)計(jì)算點(diǎn)處鋼板材質(zhì)、厚度不一樣而取不一樣數(shù)值，按下文表格中數(shù)值采用；為鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，根據(jù)計(jì)算點(diǎn)處鋼板材質(zhì)、厚度不一樣而取不一樣數(shù)值，按下文表格中數(shù)值采用。（2）按照等強(qiáng)度條件，拼接連接的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)等于柱子板件的承載力設(shè)計(jì)值。柱子在軸心壓力、彎矩和剪力共同作用下，柱翼緣的等強(qiáng)度條件是：因此柱翼緣的拼接連接則取作為設(shè)計(jì)內(nèi)力值（即）。此時(shí)柱子單側(cè)翼緣連接所需的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，應(yīng)按下式計(jì)算：參數(shù)闡明：為一種摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值；其他參數(shù)按前文參數(shù)闡明。（3）同理，按照等強(qiáng)度條件，柱子在軸心壓力、彎矩和剪力共同作用下，柱腹板的等強(qiáng)度條件是：因此柱腹板的拼接連接則取作為設(shè)計(jì)內(nèi)力值（即）。此時(shí)柱腹板連接所需的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，應(yīng)按下式計(jì)算：參數(shù)闡明：參數(shù)按前文參數(shù)闡明。等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法多用于構(gòu)造按抗震設(shè)計(jì)或彈塑性設(shè)計(jì)中柱的拼接連接設(shè)計(jì)，以保證構(gòu)件的持續(xù)性、強(qiáng)度和剛度。因此此處對(duì)H形鋼柱拼接節(jié)點(diǎn)做抗震驗(yàn)算?？拐痱?yàn)算時(shí)，需滿足螺栓孔等對(duì)構(gòu)件全截面的減弱率不應(yīng)不小于25%。按抗震設(shè)計(jì)的高層鋼構(gòu)造，其連接節(jié)點(diǎn)的最大承載力，可分別按如下規(guī)定確定，同步應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定。（1）焊縫的極限承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算：對(duì)接焊縫受拉角焊縫受剪參數(shù)闡明：為焊縫的有效受力面積；為構(gòu)件母材的抗拉強(qiáng)度最小值，對(duì)Q235鋼；對(duì)Q345鋼；對(duì)Q390鋼；對(duì)Q420鋼。（2）高強(qiáng)度螺栓連接的極限受剪承載力，應(yīng)取下列二式計(jì)算的較小者：考慮到螺栓連接中部分螺栓的破壞出目前螺栓桿而不是螺紋處，使螺栓連接的最大抗剪承載力在整體上有所提高，因此式中0.58可用0.75替代。軟件計(jì)算過程中，考慮到計(jì)算的普遍性及安全性，仍采用0.58計(jì)算。參數(shù)闡明：、分別為一種高強(qiáng)度螺栓的極限受剪承載力和對(duì)應(yīng)的板件極限承壓力；為螺栓連接的剪切面數(shù)量；為螺栓螺紋處的有效截面面積；為螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度最小值；對(duì)10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓；對(duì)8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓為螺栓桿直徑；為同一受力方向的鋼板厚度之和；為螺栓連接板的極限承壓強(qiáng)度，取。螺栓螺紋處的有效截面面積（3）有螺栓孔等減弱的桿件最大承載力，可按下列公式計(jì)算：對(duì)軸心拉力（取兩者小值）對(duì)剪力參數(shù)闡明：為扣除螺栓孔等后來的凈截面面積；為拉力方向的端距；為受拉桿件在連接處的厚度；為構(gòu)件母材的抗拉強(qiáng)度最小值。按抗震設(shè)計(jì)的高層鋼構(gòu)造，其連接節(jié)點(diǎn)的最大承載力，應(yīng)分別滿足如下的規(guī)定。連接彈性設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)件上下翼緣的端截面應(yīng)滿足連接的彈性設(shè)計(jì)規(guī)定，腹板應(yīng)計(jì)入剪力和彎矩。連接節(jié)點(diǎn)的極限受彎、受剪承載力，應(yīng)符合下列規(guī)定：且拼接采用螺栓連接時(shí)，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：翼緣腹板一列螺栓時(shí)多列螺栓時(shí)柱構(gòu)件有軸力作用時(shí)的全截面受彎承載力，應(yīng)按下列公式計(jì)算：軟件重要針對(duì)工字形柱截面繞強(qiáng)軸作用時(shí)：當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)參數(shù)闡明：為構(gòu)件拼接的的極限受彎承載力；柱翼緣采用焊透的對(duì)接坡口焊縫連接時(shí)：柱截面的抗彎最大承載力：柱翼緣采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接時(shí)：柱翼緣拼接連接板的凈截面抗拉最大承載力的對(duì)應(yīng)最大彎矩：柱翼緣連接高強(qiáng)度螺栓的抗剪最大承載力的對(duì)應(yīng)最大彎矩：柱翼緣板的邊端截面抗拉最大承載力的對(duì)應(yīng)最大彎矩：柱翼緣拼接板邊端截面抗拉最大承載力的對(duì)應(yīng)最大彎矩：、為內(nèi)、外側(cè)翼緣拼接板的凈截面面積；為一種翼緣的有效截面面積，需考慮當(dāng)寬厚比超限時(shí)取為有效截面面積；為腹板拼接中彎矩引起的一種螺栓的最大剪力，按如下措施計(jì)算：X向分力：Y向分力：為柱截面高度；為柱翼緣厚度；為一側(cè)翼緣連接板的凈截面面積；為連接節(jié)點(diǎn)單側(cè)鋼柱的一種翼緣上的高強(qiáng)螺栓數(shù)目；為拉力方向的端距；為構(gòu)件母材的抗拉強(qiáng)度最小值；為構(gòu)件拼接的極限受剪承載力；垂直于角焊縫受剪時(shí)，可提高1.22倍；梁腹板抗剪時(shí)：連接板抗剪時(shí)：高強(qiáng)螺栓抗剪時(shí)：為腹板斷面計(jì)算處的一列螺栓的數(shù)目；為連接節(jié)點(diǎn)單側(cè)鋼柱腹板上的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目；為腹板連接螺栓孔直徑；為連接板截面高度；為連接板總厚度；為構(gòu)件的全塑性受彎承載力；為構(gòu)件有軸向力時(shí)的全截面受彎承載力；為構(gòu)件軸向屈服承載力，取；為構(gòu)件扣除螺栓孔等后來的凈截面面積；、為柱計(jì)算位置處的腹板高度和厚度；為抗拉強(qiáng)度最小值；為鋼材屈服強(qiáng)度。為使承受彎矩的梁或柱塑性區(qū)不產(chǎn)生局部失穩(wěn)，塑性區(qū)范圍內(nèi)梁或柱板件的寬厚比，可參照下表確定。梁、柱等構(gòu)件的全塑性彎矩，可分別按如下狀況確定。無軸心力作用時(shí)，構(gòu)件的全塑性彎矩為：參數(shù)闡明：為構(gòu)件截面的塑性模量，可按下列公式計(jì)算：H形截面主軸方向：有軸心力時(shí)，軟件重要針對(duì)H形柱截面繞強(qiáng)軸作用時(shí)：當(dāng)時(shí)（按上式計(jì)算）當(dāng)時(shí)（按上式計(jì)算）參數(shù)闡明：為構(gòu)件的作用軸心力；為構(gòu)件的軸向屈服強(qiáng)度，取；為腹板的截面面積；為構(gòu)件的主截面面積；為無軸心力作用時(shí)，構(gòu)件的全塑性受彎承載力。（二）實(shí)用設(shè)計(jì)法實(shí)用設(shè)計(jì)法是以被連接柱翼緣和腹板各自的截面面積分擔(dān)作用在拼接連接處的軸心壓力，柱翼緣同步承受壓力和繞強(qiáng)軸的所有彎矩，以及腹板同步承受軸心壓力和所有剪力來進(jìn)行拼接連接設(shè)計(jì)的。當(dāng)拼接連接處的內(nèi)力不不小于柱承載力設(shè)計(jì)值的二分之一時(shí)，從柱的持續(xù)性來衡量拼接連接節(jié)點(diǎn)的性能，其設(shè)計(jì)用內(nèi)力應(yīng)取柱承載力設(shè)計(jì)值的1/2。此處設(shè)計(jì)措施如下：求取構(gòu)件軸心壓力承載力：剪力承載力：彎矩承載力:當(dāng)時(shí)，采用實(shí)際內(nèi)力、進(jìn)行計(jì)算當(dāng)時(shí)，采用對(duì)應(yīng)位置的承載力的二分之一進(jìn)行計(jì)算例如翼緣位置，按考慮當(dāng)時(shí)，采用實(shí)際內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算當(dāng)時(shí)，采用對(duì)應(yīng)位置的承載力的二分之一進(jìn)行計(jì)算例如腹板位置，剪力按考慮，軸力仍按實(shí)際軸力進(jìn)行計(jì)算采用實(shí)用設(shè)計(jì)法來進(jìn)行柱翼緣和腹板所有采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型拼接連接的設(shè)計(jì)時(shí)，可按下列規(guī)定確定（當(dāng)翼緣采用焊透的坡口對(duì)接焊縫連接時(shí)，設(shè)計(jì)措施類同，根據(jù)實(shí)際狀況詳細(xì)分析即可）：（1）在軸心壓力和彎矩共同作用下，柱單側(cè)翼緣連接所需的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，應(yīng)按下式計(jì)算：參數(shù)闡明：為柱單側(cè)翼緣的毛截面面積；為柱的毛截面面積；為作用在拼接連接處的軸心壓力；為作用在拼接連接處繞強(qiáng)軸的彎矩；為柱的截面高度；為柱的翼緣厚度；為一種摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值。（2）在軸心壓力和剪力共同作用下，柱腹板連接所需的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，應(yīng)按下式計(jì)算：參數(shù)闡明：為柱腹板的毛截面面積；為柱的毛截面面積；為作用在拼接連接處的軸心壓力；為作用在拼接連接處的剪力；為一種摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值。柱翼緣和腹板的拼接連接板的截面尺寸，可按如下規(guī)定確定。（1）為使拼接連接節(jié)點(diǎn)具有足夠的強(qiáng)度，保持柱剛度的持續(xù)性，在確定柱翼緣和腹板的拼接連接板時(shí)，應(yīng)同步滿足下列公式的規(guī)定：參數(shù)闡明：為柱單側(cè)翼緣連接板扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面面積；為柱單側(cè)翼緣扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面面積，按下式計(jì)算：為柱腹板拼接連接板扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面面積；為柱腹板扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的截面面積，按下式計(jì)算：為柱翼緣和腹板的拼接連接板扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面模量，當(dāng)柱翼緣采用焊透的坡口對(duì)接焊縫連接時(shí)，此時(shí)應(yīng)計(jì)算腹板拼接板和柱翼緣組合下的凈截面模量；為柱扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面模量，按下式計(jì)算：（2）柱翼緣拼接連接板的設(shè)置，原則上應(yīng)采用雙剪連接；當(dāng)醫(yī)院寬度較窄，構(gòu)造上采用雙剪連接有困難時(shí)，亦可采用單剪連接，但只宜用于內(nèi)力較小的狀況。在確定柱翼緣拼接連接板時(shí)，應(yīng)考慮連接板的對(duì)稱性和互換性的施工特點(diǎn)。一般狀況下，翼緣外側(cè)拼接連接板的寬度可取與翼緣同寬。根據(jù)上述第（1）項(xiàng)的規(guī)定，翼緣拼接連接板的厚度，可按下列公式計(jì)算。當(dāng)采用雙剪連接時(shí)：mm且不適宜不不小于8mmmm且不適宜不不小于10mm參數(shù)闡明：為翼緣內(nèi)側(cè)拼接連接板的寬度。當(dāng)采用單剪連接時(shí)：mm且不適宜不不小于10mm（3）柱腹板的拼接連接板，一般均應(yīng)在腹板兩側(cè)成對(duì)配置，即采用雙剪連接。根據(jù)上述第（1）項(xiàng)的規(guī)定，腹板拼接連接板的厚度，可按下式計(jì)算：mm且不適