鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝（第4版）課件：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造單元4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求的重要性及一般要求第二節(jié)連接構(gòu)造第三節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造第四節(jié)剛架主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造第五節(jié)桁架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造本章主要內(nèi)容

本章講述了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求的重要性；鋼結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)造要求；各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造要求；剛架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求；屋架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求。通過本章的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，學(xué)生應(yīng)熟悉鋼結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)造要求；掌握各種構(gòu)件之間的連接方法、構(gòu)造要求；熟悉剛架節(jié)點(diǎn)及屋架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造。課題1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求的重要性及一般要求1.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求的重要性鋼結(jié)構(gòu)是由若干構(gòu)件組合而成的。連接的作用就是通過一定的手段將板材或型鋼組合成構(gòu)件，或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu)，以保證其共同作用。因此，連接方式和構(gòu)造及其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響鋼結(jié)構(gòu)的工作性能。

2.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造的一般要求

(1）鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造應(yīng)便于制作、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)并使結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單明確，減少應(yīng)力集中，避免材料三向受拉。以受風(fēng)荷載為主的空腹結(jié)構(gòu)，還應(yīng)力求減少受風(fēng)面積。

（2）在鋼結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件及其連接中，不宜采用：厚度小于4mm的鋼板；壁厚小于3mm的鋼管；截面小于∟45×4或∟56×36×4的角鋼（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）或截面小于∟50×5的角鋼（對(duì)螺栓連接或鉚釘連接結(jié)構(gòu)）。（3）焊接結(jié)構(gòu)是否需要采用焊前預(yù)熱或焊后熱處理等特殊措施，應(yīng)根據(jù)材質(zhì)、焊件厚度、焊接工藝、施焊時(shí)氣溫以及結(jié)構(gòu)的性能要求等綜合因素來確定。（4）為了保證結(jié)構(gòu)的空間工作，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，承擔(dān)和傳遞水平力，防止桿件產(chǎn)生過大的振動(dòng)，避免壓桿的側(cè)向失穩(wěn)，以及保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)及其荷載的不同情況設(shè)置可靠的支撐系統(tǒng)。在建筑物每一個(gè)溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立的空間穩(wěn)定的支撐系統(tǒng)。（5）單層房屋和露天結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長(zhǎng)度（伸縮縫的間距），當(dāng)不超過教材表4-1的數(shù)值時(shí)，可不考慮溫度應(yīng)力和溫度變形的影響。課題2連接構(gòu)造1.焊縫連接構(gòu)造

(1）焊縫金屬宜與主體金屬相適應(yīng),當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材連接時(shí)，可采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊接材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，Q235鋼和Q345鋼鋼材焊接時(shí)，若用E50××焊條，焊縫強(qiáng)度比用E43××焊條提高不多，此外，從連接的韌性和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，因此設(shè)計(jì)時(shí)可采用E43××焊條。(2）在設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫，避免焊縫立體交叉和在一處集中大量焊縫，同時(shí)焊縫的布置應(yīng)盡可能對(duì)稱于構(gòu)件形心軸。為防止施焊時(shí)鋼板產(chǎn)生層狀撕裂，對(duì)焊件厚度大于20mm的角接接頭焊縫，應(yīng)采用收縮時(shí)不宜引起層狀撕裂的構(gòu)造。對(duì)大面積的板材（如實(shí)腹梁的腹板）拼接中，常會(huì)遇到縱橫交叉的拼接焊縫。當(dāng)采用對(duì)接焊縫時(shí)，縱橫兩方向的對(duì)接焊縫，可采用十字形交叉或Ｔ形交叉；當(dāng)為Ｔ形交叉時(shí)，交叉點(diǎn)的間距不得小于200mm。(3）對(duì)接焊縫的坡口形式，應(yīng)根據(jù)板厚和施工條件按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《手工電弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸》和《埋弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸》的要求選用。

(4）對(duì)接焊縫按是否焊透可分為焊透的和部分焊透的。焊透的對(duì)接焊縫強(qiáng)度高，受力性能好，故一般采用焊透的對(duì)接焊縫。只有板件較厚而內(nèi)力較小或甚至不受力時(shí)，才可采用部分焊透的對(duì)接焊縫，以省工省料和減小焊接變形。但由于未焊透，應(yīng)力集中和殘余應(yīng)力嚴(yán)重，故規(guī)范規(guī)定在直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，垂直于受力方向的焊縫不宜采用部分焊透的對(duì)接焊縫。當(dāng)采用部分焊透的對(duì)接焊縫時(shí)，應(yīng)注明坡口的形式和尺寸，其計(jì)算厚度he不得小于1.5，t為焊件的較大厚度(㎜)。2.螺栓連接構(gòu)造

(1）每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久性的螺栓（或鉚釘）數(shù)不宜少于2個(gè)。對(duì)組合構(gòu)件的綴條，其端部連接可采用1個(gè)螺栓（或鉚釘）。

(2）高強(qiáng)度螺栓孔應(yīng)采用鉆成孔。高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的孔徑比螺栓公稱直徑d大1.5～2.0mm；高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的孔徑比螺栓公稱直徑d大1.0～1.5mm。

(3）在高強(qiáng)度螺栓連接范圍內(nèi)，構(gòu)件接觸面的處理方法應(yīng)在施工圖中說明。

(4）螺栓或鉚釘?shù)木嚯x應(yīng)符合教材表2-5的要求。

(5）c級(jí)螺栓與孔壁間有較大空隙，不宜用于較重要的連接，宜用于沿其桿軸方向受拉的連接。

(6）對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的普通螺栓受拉連接應(yīng)采用雙螺帽或其他能防止螺帽松動(dòng)的有效措施，如：彈簧墊圈、螺桿和螺帽焊死等方法。

(7）當(dāng)型鋼構(gòu)件的拼接采用高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，其拼接件宜采用鋼板。

(8）沉頭和半沉頭鉚釘不得用于沿其桿軸方向受拉的連接。

(9）沿桿軸方向受拉的螺栓（或鉚釘）連接中的端板（法蘭板），應(yīng)適當(dāng)增強(qiáng)其剛度（如加設(shè)加勁肋），以減少撬力對(duì)螺栓（或鉚釘）抗拉承載力的不利影響。實(shí)腹柱的腹板加勁肋

課題3構(gòu)件的構(gòu)造1.柱及主要節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造1）剪力較大或?qū)挾容^大的格構(gòu)式柱宜采用綴條柱，但綴板柱構(gòu)造簡(jiǎn)單，常用于軸心受壓柱。2）橫隔的設(shè)置

A.設(shè)置原因：格構(gòu)式構(gòu)件橫截面中部空心，抗扭剛度較差。為了提高其抗扭剛度，保證構(gòu)件在運(yùn)輸和安裝過程中的截面形狀不變，應(yīng)每隔一段距離設(shè)置橫隔。當(dāng)構(gòu)件某一處受有較大水平集中力作用時(shí)，也應(yīng)在該處設(shè)置橫隔，以免分肢局部受彎。B.橫隔間距一般不大于柱截面較大寬度的9倍或8m，且運(yùn)輸單元的端部，應(yīng)設(shè)置橫隔。C.橫隔可用鋼板或交叉角鋼。

D、

工字形構(gòu)件的橫隔只能用鋼板，它與橫向加勁肋的區(qū)別在于與翼緣同寬，而橫向加勁肋通常較窄。E、箱形截面構(gòu)件的橫隔，有一邊或兩邊不能預(yù)先焊接，可先焊兩邊或三邊，裝配后再在構(gòu)件壁鉆孔用電渣焊焊接其他邊。荷載：梁支承加勁肋柱翼緣。調(diào)整定位后，用螺栓固定。圖4-3梁與柱的鉸接連接(a)2、梁與柱的連接①梁與柱的鉸接連接--梁設(shè)置于柱頂

荷載：突緣加勁肋短肋腹板(厚)焊縫1焊縫2圖4-3梁與柱的鉸接連接(b)設(shè)隔板---支撐頂板（傳力均勻拖住頂板）圖4-3梁與柱的鉸接連接(c)

圖4-4梁與柱的鉸接連接(a)(b)②梁與柱的鉸接連接--梁支承于柱側(cè)梁連接在柱的側(cè)面時(shí)，可在柱的翼緣上焊一個(gè)T形承托：厚鋼板或T形承托②梁與柱剛接連接框架梁柱的連接一般用剛接，少數(shù)用鉸接。梁端采用剛接可以減小梁跨中的彎矩，但制作施工較復(fù)雜。梁柱剛性連接不僅要求連接能可靠地傳遞剪力而且能有效地傳遞彎矩。圖(a)的構(gòu)造是通過上下兩塊水平板將彎矩傳給柱子，梁端剪力則通過支托傳遞。鉸接

圖(b)是通過翼緣連接焊縫將彎矩全部傳給柱子，而剪力則全部由腹板焊縫傳遞。為使翼緣連接焊縫能在平焊位置施焊，要在柱側(cè)焊上襯板，同時(shí)在梁腹板端部預(yù)先留出槽口，上槽口是為了讓出襯板的位置，下槽口是為了滿足施焊的要求。通過翼緣連接焊縫將彎矩全部傳給柱子↘圖(c)為梁采用高強(qiáng)度螺栓連于預(yù)先焊在柱上的牛腿形成的剛性連接，梁端的彎矩和剪力是通過牛腿的焊縫傳遞給柱子，而高強(qiáng)度螺栓傳遞梁與牛腿連接處的彎矩和剪力。梁上翼緣的連接范圍內(nèi)，柱的翼緣可能在水平拉力的作用下向外彎曲致使連接焊縫受力不均；在梁下翼緣附近，柱腹板又可能固水平壓力的作用而局部失穩(wěn)。因此，一般需在對(duì)應(yīng)于梁的上、下翼緣處設(shè)置柱的水平加勁肋或橫隔。3、柱腳

1）柱腳的作用：使柱身的內(nèi)力可靠地傳給基礎(chǔ)，并和基礎(chǔ)有牢固的連接。

2）柱腳的形式:鉸接形式和剛接兩種形式。軸心受壓柱的柱腳主要采用鉸接形式?？蚣苤闹_可做成鉸接或剛接。

①柱腳的鉸接形式：

常用于軸心受壓柱，有平板式，靴梁與底板組合式柱腳。平板式：柱子通過焊縫將壓力傳遞給底板，底板將此壓力擴(kuò)散至混凝土基礎(chǔ)。靴梁與底板組合式：當(dāng)柱子壓力較大時(shí)，設(shè)置靴梁，柱端通過豎焊縫將力傳遞給靴梁，靴梁通過底部焊縫將壓力傳給底板。(a)(b)圖4-6鉸接柱腳圖4-6鉸接柱腳(c)(d)

鉸接柱腳不承受彎矩，只承受軸向壓力和剪力。剪力常由底板與基礎(chǔ)表面的摩擦力傳遞。當(dāng)摩擦力不足以承受水平剪力時(shí)，應(yīng)在柱腳底板下設(shè)置抗剪鍵?？辜翩I可用方鋼、短T形鋼或H型鋼制成?？辜翩I的設(shè)置抗剪鍵②剛接柱腳整體式的剛接柱腳：用于實(shí)腹柱和分肢距離較小的格構(gòu)柱。分離式柱腳：格構(gòu)式柱由于兩分肢的距離較大，采用整體式柱腳所耗費(fèi)的鋼材較多，多采用分離式柱腳。

每個(gè)分肢下的柱腳相當(dāng)于一個(gè)軸心受力的鉸接柱腳。為了加強(qiáng)分離式柱腳在運(yùn)輸和安裝時(shí)的剛度，應(yīng)設(shè)置綴材把兩個(gè)柱腳連接起來。實(shí)腹柱剛接實(shí)腹柱剛接定位調(diào)整，錨栓孔，錨栓桿，墊板圖4-8實(shí)腹式整體式剛接柱腳圖4-9格構(gòu)式整體式剛接柱腳圖4-10分離式剛接柱腳分離式剛接錨栓

為了保證柱腳與基礎(chǔ)能形成剛性連接，錨栓不宜固定在底板上，在靴梁側(cè)面焊接兩塊肋板，錨栓固定在肋板上面的水平板上。為了便于安裝，錨栓不宜穿過底板在靴梁側(cè)面焊接兩塊肋板，錨栓固定在肋板上面的水平板上

下圖為剛接柱腳，柱腳錨栓分布在底板的四周以便使柱腳不能轉(zhuǎn)動(dòng)。(1)梁的拼接梁的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種。工廠拼接：由于梁的長(zhǎng)度、高度大于鋼材的尺寸，常需要先將腹板和翼緣用幾段鋼材拼接起來，然后再焊接成梁，這些工作在工廠進(jìn)行，故稱為工廠拼接。工地拼接：跨度大的梁，由于受運(yùn)輸和吊裝條件限制，需將梁分成幾段運(yùn)至工地或吊至高空就位后再拼接起來，這種拼接在工地進(jìn)行，因此稱為工地拼接。

4、

梁與梁的連接構(gòu)造

工廠拼接

型鋼梁拼接可采用對(duì)接焊縫連接，或采用拼接板拼接。拼接位置均宜在彎矩較小處。圖4-11型鋼梁的拼接

組合梁的工廠拼接，翼緣和腹板的拼接位置最好錯(cuò)開并用直對(duì)接焊縫相連。

腹板的拼接焊縫與橫向加勁肋之間至少應(yīng)相距10tw。對(duì)接焊縫施焊時(shí)宜加引弧板，并采用一級(jí)或二級(jí)焊縫，這樣焊縫可與基本金屬等強(qiáng)。圖4-12組合梁的工廠拼接

工地拼接

1、翼緣和腹板基本在同一截面斷開，以便分段運(yùn)輸。

2、高大的梁在工地施焊時(shí)不便翻身，應(yīng)將上、下翼緣的拼接邊緣均做成向上開口的V形坡口，以便俯焊。

3、有時(shí)將翼緣和腹板的接頭略為錯(cuò)開一些，但運(yùn)輸單元突出部分應(yīng)特別保護(hù)，以免碰損。（a）翼緣和腹板在同一截面斷開（b）翼緣和腹板在拼接位