H型鋼柱拼接節(jié)點技術(shù)手冊

1、H型鋼柱拼接節(jié)點技術(shù)手冊柱與柱的拼接連接節(jié)點， 理想的情況應(yīng)是設(shè)置在內(nèi)力較小的位置。 但是，在現(xiàn)場從施工的難 易和提高安裝效率方面考慮，通常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)點數(shù)目， 一般情況下，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、運輸、吊裝等機(jī)械設(shè)備的能力來確定。H型鋼柱的拼接，其翼緣板的拼接主要有高強(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接焊縫連接；腹板的拼接主要采用高強(qiáng)度螺栓+拼接板的雙剪拼接。我們常用的形式主要是：翼緣板拼接為采用完全焊透的坡口對接焊縫連接，腹板的拼

2、接主要采用高強(qiáng)度螺栓 +拼接板的雙剪拼接。其他形式下的各種拼接組合也會用到，計算 時應(yīng)該根據(jù)實際的拼接方式加以驗算。拼接節(jié)點的驗算主要遵循鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計手冊（第二版）中的相關(guān)條文及規(guī)定。通常情況下，作用于柱拼接節(jié)點處的內(nèi)力有軸心壓力當(dāng)拼接連接處的內(nèi)力小于柱承載力設(shè)計值的一半時, 能，其設(shè)計用內(nèi)力應(yīng)取柱承載力設(shè)計值的1/2。從柱的連續(xù)性來衡量拼接連接節(jié)點的性卜1-* 1-11-1111嚴(yán)WH Wh BMm mi：；I In II I nI 4 n I卜S:令 UI 痔 1-1 + I-I _豐 I -1 . jHf .純）I* 綱 加*hvc*mII # 奇 n I * mBi H j I

3、ytf aII-斗_*_命.一豐,r-rp -.UI 1-1 I-I -J-I 卡34WVHb護(hù)i亠0AVhm非抗震設(shè)防的高層鋼結(jié)構(gòu)， 當(dāng)在拼接連接處不產(chǎn)生拉力， 且被連接的柱端面經(jīng)過銃平加工且 緊密結(jié)合時，其軸心壓力和彎矩的25%分別由柱端面直接傳遞。也就是說，符合上述要求的柱的拼接節(jié)點連接，可分別按軸心壓力和彎矩的75%來計算，而剪力是不能通過柱端接觸面?zhèn)鬟f的。柱的拼接連接，對H形截面柱其翼緣通常采用完全焊透的坡口對接焊縫連接，腹板采用高強(qiáng)度螺栓連接；也可全部采用高強(qiáng)度螺栓連接。 當(dāng)采用高強(qiáng)度螺栓連接時， 翼緣和腹板的拼接連接板應(yīng)盡可能成對設(shè)置， 而且兩側(cè)連接板的面積分布應(yīng)盡可能與柱的截面

4、相一致； 在有彎矩作用的拼接連接節(jié)點中， 拼接連接板的截面面積和截面抵抗矩均應(yīng)大于母材的截面面積和 截面抵抗矩。柱的拼接連接，當(dāng)采用完全焊透的坡口對接焊縫連接時，尚應(yīng)采取以下措施。1）為保證上、下柱拼接連接焊縫根部的間隙，可根據(jù)具體情況，選用以下的方法： 利用柱腹板的拼接連接板支承上柱。 利用上、下柱腹板（端面經(jīng)加工）的斷面緊密接觸。 在工廠預(yù)先按要求于拼接處設(shè)置連接襯板，并將經(jīng)加工的端面緊密接觸。 采用上述方法的組合。（2）為確保柱的拼接連接節(jié)點的安裝質(zhì)量和架設(shè)的安全，在柱的拼接處須適當(dāng)設(shè)置安裝耳 板作為臨時固定。此時安裝耳板的長度、寬度和厚度及其連接焊縫、臨時固定的螺栓數(shù)目， 應(yīng)根據(jù)柱子安

5、裝單元的自重和安裝時可能出現(xiàn)的最大陣風(fēng)以及其他施工荷載來確定。但無論如何，安裝耳板的厚度不應(yīng)小于10mm安裝耳板與柱的連接，當(dāng)采用雙面角焊縫時，其焊腳尺寸不宜小于 8mm連接螺栓數(shù)目上柱和下柱各為 3個，直徑不應(yīng)小于20mm安裝耳板的 長度和寬度可根據(jù)連接螺栓設(shè)置的構(gòu)造要求和焊縫操作的極限尺寸來確定。柱需要改變截面時， 一般應(yīng)盡可能地保持截面高度不變， 而采用改變翼緣厚度 （或板件厚度） 的辦法。 若需改變柱截面高度時， 一般常將變截面段設(shè)于梁與柱連接節(jié)點處， 使柱在層間保 持等截面。這樣，柱外帶懸臂梁段的不規(guī)則連接在工廠完成，以保證制作和安裝質(zhì)量。變截面的坡度，一般可在 1：41：6的范圍內(nèi)

6、采用，通常取 1：5或 1：6。對邊列柱變截面 時，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 柱的拼接連接節(jié)點，其設(shè)計計算方法通常有：1）等強(qiáng)度設(shè)計法2）實用設(shè)計法一）等強(qiáng)度設(shè)計法強(qiáng)度和等強(qiáng)度設(shè)計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。 它多用于抗震設(shè)計或彈塑性設(shè)計結(jié)構(gòu)中柱的拼接連接設(shè)計， 以確保結(jié)構(gòu)體的連續(xù)性、 剛度。并采用引弧板施當(dāng)柱的拼接連接采用焊接連接時， 通常采用完全焊透的坡口對接焊縫連接， 焊。此時，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

7、接。翼緣的 焊接連接，通常也是采用完全焊透的坡口對接焊縫連接，并采用引弧板施焊。此時，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，可按全部采用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行拼接連接的有關(guān)要求來確定。H形截面柱的拼接連接還有：柱翼緣和腹板全部采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。采用等強(qiáng)度設(shè)計法進(jìn)行柱翼緣和腹板全部采用摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的拼接連接設(shè)計時, 按以下要求確定。IlfH二III !HIIIE !IIIX =7III!（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)計法 的設(shè)計內(nèi)力，可按下列公式計算：軸心壓力剪力

8、65;；=參數(shù)說明： 町為柱扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面模量，可按下式計算:町乂/（0地）為柱扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面慣性矩，可按下式計算:Y -加豐紜加覘彳如尹J -罩（吉y 5）/;為柱的毛截面慣性矩，可按下式計算: /;為柱翼緣的毛截面慣性矩，可按下式計算:冷仏（盡-紜扣/:為柱腹板的毛截面慣性矩，可按下式計算:"匚為柱的截面高度;咕二2（翼緣上共有兩%町（翼緣上共有四列，'匸為柱的截面寬度（翼緣寬度）； "號為柱單側(cè)翼緣計算削弱截面上的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，對并列布置 列），或 計4（翼緣上共有四列），對錯列布置可近似取 但中間兩列錯列布置）； 仏為柱翼緣的高強(qiáng)度

9、螺栓孔徑;It為柱的翼緣厚度;J為柱的腹板厚度;心為柱腹板的高強(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;Af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，可按下式計算（也可近似地取腹板毛截面面積的0.85倍）：£一®nAt心h為柱腹板的高度;®rf為柱腹板計算削弱截面上的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目;/為鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計值，根據(jù)計算點處鋼板材質(zhì)、厚度不同而取不同數(shù) 值，按下文表格中數(shù)值采用； <為鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值，根據(jù)計算點處鋼板材質(zhì)、厚度不同而取不同數(shù)值，按下文表 格中數(shù)

10、值采用。«乩4.1-1 S村的軽*迓計值小/miH)TSIR,asAS.iliIK聞*壓創(chuàng)平4障度戒J輕：j (imm)和抗彎 i fi wi亦11耳J2Sc>16*02fl51120 * 112001林jI190U«i- -i- rL =i - 一CZiLL_- -_m 0135 1H310ISO._,>16-35155400I2ti5Q3M(H1 >50-10(1JL S=TT旨 丁 亠= _ ->16-35250U520SJ3SJIS415y '->n=i ”Lt >501041I<1*245380>16-35M

11、G340190lae1701952202W440AM7MJ2S1«S(2 )按照等強(qiáng)度條件，拼接連接的承載力設(shè)計值應(yīng)等于柱子板件的承載力設(shè)計值。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)計內(nèi)力值（即M：二町此時柱子單側(cè)翼緣連 接所需的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，應(yīng)按下式計算：參數(shù)說明：現(xiàn)y為一個摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值;其他參數(shù)按前文參數(shù)說明。（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此作為設(shè)計內(nèi)力值（即 此時柱腹板連接所需的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，應(yīng)按下式計算:參數(shù)說明：

12、參數(shù)按前文參數(shù)說明。等強(qiáng)度設(shè)計法多用于結(jié)構(gòu)按抗震設(shè)計或彈塑性設(shè)計中柱的拼接連接設(shè)計， 以保證構(gòu)件的連續(xù) 性、強(qiáng)度和剛度。因此此處對 H形鋼柱拼接節(jié)點做抗震驗算。 抗震驗算時，需滿足螺栓孔等 對構(gòu)件全截面的削弱率不應(yīng)大于 25%同時應(yīng)滿足按抗震設(shè)計的高層鋼結(jié)構(gòu)， 其連接節(jié)點的最大承載力，可分別按以下要求確定,相關(guān)要求。（1）焊縫的極限承載力應(yīng)按下列公式計算:對接焊縫受拉 角焊縫受剪=0轉(zhuǎn)A 參數(shù)說明： 坷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Q235鋼£二rnwi?；對Q345鋼A =470Ar/mrt ；對 Q390鋼人；對 Q420鋼= 聞伽？。(2) 高

13、強(qiáng)度螺栓連接的極限受剪承載力，應(yīng)取下列二式計算的較小者:考慮到螺栓連接中部分螺栓的破壞出現(xiàn)在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， 所以式中0.58可用0.75代替。軟件計算過程中， 考慮到計算的普遍 性及安全性，仍采用 0.58計算。參數(shù)說明：N：、N：分別為一個高強(qiáng)度螺栓的極限受剪承載力和對應(yīng)的板件極限承壓力;"f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;E為螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度最小值;對10.9級高強(qiáng)螺栓ft =1000ff/iroH ； 對8.8級高強(qiáng)螺栓-/ d為螺栓桿直徑;力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

14、強(qiáng)度，取 13畫。r 21卻：1_a；10j型I=:I 24舊）i1M股（/juLE! 1.7512 fiic :1iXS ! 5.5 i:各.姫jX5申徑d"謝陶111Je A :亠 0Jr.亠 A 矗、亠亠 a J池m i宓73JJ:31i,E1*f 亠 e亠亠電f er.亠* - 亠 厶亠 亠 J爍3恭優(yōu)1祁m1 -=*_- f . I r. 亠亠.一 r. J1! 2t951i35,WL . . J .亠 _ _ 4 Jp_. _ 21. 72?!河一 I軸jug熱i31* S3.S35. '33.ZW j n.SM j ® 期410,7+2 lai7!3

15、j1 :-26. 2311!骨捱審裁劉闿£九/細(xì)a翳L IS I1.91 j 5. 33Z I 4.59 1t1建瀟揺野蟬H機(jī)揭于期£忠飭焰IF團(tuán)朗怖據(jù)宇式»帚:S衞彳魚嚴(yán)f找宇;曲"皿丄込螺栓螺紋處的有效截面面積X（3）有螺栓孔等削弱的桿件最大承載力，可按下列公式計算:對軸心拉力此二4XN嚴(yán)¥（取兩者小值）對剪力 參數(shù)說明：41為扣除螺栓孔等以后的凈截面面積;8為拉力方向的端距;t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)計的高層鋼結(jié)構(gòu)，其連接節(jié)點的最大承載力，應(yīng)分別滿足以下的要求。腹板應(yīng)計入剪力和彎連接彈性設(shè)計時，構(gòu)件上

16、下翼緣的端截面應(yīng)滿足連接的彈性設(shè)計要求, 矩。連接節(jié)點的極限受彎、受剪承載力，應(yīng)符合下列要求：M AIM.拼接采用螺栓連接時，尚應(yīng)符合下列要求: 翼緣rn&J吃叫閔nA岳 腹板血（心起）他亦蘭一列螺栓時血（心磚b他/二兩莎了多列螺栓時柱構(gòu)件有軸力作用時的全截面受彎承載力M直，應(yīng)按下列公式計算: 軟件主要針對工字形柱截面繞強(qiáng)軸作用時: 當(dāng)N阿時"叫劇叫 > 0,13 時 冷=1J5（1-2W,）S/, 參數(shù)說明： M.為構(gòu)件拼接的的極限受彎承載力;柱翼緣采用焊透的對接坡口焊縫連接時: 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: 柱翼緣拼接連接板的凈截面抗拉

17、最大承載力的相應(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相應(yīng)最大彎矩:柱翼緣板的邊端截面抗拉最大承載力的相應(yīng)最大彎矩:柱翼緣拼接板邊端截面抗拉最大承載力的相應(yīng)最大彎矩:為、4«為內(nèi)、外側(cè)翼緣拼接板的凈截面面積;"f為一個翼緣的有效截面面積，需考慮當(dāng)寬厚比超限時取為有效截面面積;為腹板拼接中彎矩引起的一個螺栓的最大剪力，按以下方法計算:X向分力：昭甬心Y向分力：*廉弔?）A為柱截面高度;為柱翼緣厚度;心為一側(cè)翼緣連接板的凈截面面積;m為連接節(jié)點單側(cè)鋼柱的一個翼緣上的高強(qiáng)螺栓數(shù)目;為拉力方向的端距;A為構(gòu)件母材的抗拉強(qiáng)度最小值;1.22 倍;人為構(gòu)件拼接的極限受剪承載力

18、；垂直于角焊縫受剪時，可提高梁腹板抗剪時:連接板抗剪時:= 口4心=也-Bj仏高強(qiáng)螺栓抗剪時:此（切巧吧）為腹板斷面計算處的一列螺栓的數(shù)目;叫為連接節(jié)點單側(cè)鋼柱腹板上的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目;dp為腹板連接螺栓孔直徑;hp為連接板截面高度;'內(nèi)為連接板總厚度;Mp為構(gòu)件的全塑性受彎承載力；為構(gòu)件有軸向力時的全截面受彎承載力；Ny為構(gòu)件軸向屈服承載力，取 4為構(gòu)件扣除螺栓孔等以后的凈截面面積;h '為柱計算位置處的腹板高度和厚度； f為抗拉強(qiáng)度最小值；A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), 下表確定。塑性區(qū)范圍內(nèi)梁或柱板件的寬厚比，可參考«0MX>沿

19、申40T rr r9 度f1IJ1itl樸！46)MJ*t i號i祐t ifft :字彫盤St叫 事A犠IU» *>綽縞好tir夕翼硏箱骼曲10«盤陣R«初I. .V¥«> 1?>Mt* 品 L b4«un3f'1-» -r- * -wvw -wirwi10Vo43箱枷林pJT«331；字夠療聲1«彩 «tWi饒柵騎if*yWnaMVtowWAAwuMnhrm ». tflb. . » »9ttIMMftA：1>>w_ MJ30

20、L7毒和制3環(huán)沖7U如陽72 liWAvV載砂«餐解堰的（*誡鐘住¥比址ftKa梁、柱等構(gòu)件的全塑性彎矩，可分別按以下情況確定。無軸心力作用時，構(gòu)件的全塑性彎矩為:參數(shù)說明：為構(gòu)件截面的塑性模量，可按下列公式計算:H形截面主軸方向：k略抑嗎靄1U4有軸心力時，軟件主要針對 H形柱截面繞強(qiáng)軸作用時: 當(dāng)嗎"時M聲二（叫按上式計算）N A當(dāng)帀®時兀=1珂1-用/%）叫（叫按上式計算） 參數(shù)說明：N為構(gòu)件的作用軸心力;Wy為構(gòu)件的軸向屈服強(qiáng)度，取Ny =虬;4為腹板的截面面積;/為構(gòu)件的主截面面積;“F為無軸心力作用時，構(gòu)件的全塑性受彎承載力。（二）實用設(shè)計法

21、 實用設(shè)計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N,柱翼緣同時承受壓力和繞強(qiáng)軸的全部彎矩M,以及腹板同時承受軸心壓力N和 全部剪力 卩來進(jìn)行拼接連接設(shè)計的。從柱的連續(xù)性來衡量拼接連接節(jié)點的性1/2。當(dāng)拼接連接處的內(nèi)力小于柱承載力設(shè)計值的一半時, 能，其設(shè)計用內(nèi)力應(yīng)取柱承載力設(shè)計值的此處設(shè)計方法如下: 求取構(gòu)件軸心壓力承載力: 剪力承載力: 彎矩承載力：Mfl二聊£駐當(dāng)嘰叫2時，采用實際內(nèi)力M、W進(jìn)行計算M W 1一當(dāng)孔 沖口 2時，采用對應(yīng)位置的承載力的一半進(jìn)行計算例如翼緣位置，按#+ M考慮ru當(dāng)匕2時，采用實際內(nèi)力卩進(jìn)行計算¥ 1V 2進(jìn)行

22、計算當(dāng)匕 2時，采用對應(yīng)位置的承載力的一半例如腹板位置，剪力按2考慮，軸力仍按實際軸力 W進(jìn)行計算采用實用設(shè)計法來進(jìn)行柱翼緣和腹板全部采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型拼接連接的設(shè)計時，可按下列要求確定（當(dāng)翼緣采用焊透的坡口對接焊縫連接時，設(shè)計方法類同，根據(jù)實際情況具體分析即可）：（1）在軸心壓力禺 和彎矩M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 下式計算：參數(shù)說明：4 為柱單側(cè)翼緣的毛截面面積;/為柱的毛截面面積;N為作用在拼接連接處的軸心壓力;M為作用在拼接連接處繞強(qiáng)軸的彎矩;為柱的截面高度;It為柱的翼緣厚度;現(xiàn)巴為一個摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值。（2）在軸心壓力計算：N和剪力卩

23、共同作用下，柱腹板連接所需的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，應(yīng)按下式參數(shù)說明：4為柱腹板的毛截面面積;/為柱的毛截面面積;N為作用在拼接連接處的軸心壓力;卩為作用在拼接連接處的剪力;現(xiàn)巴為一個摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值。柱翼緣和腹板的拼接連接板的截面尺寸，可按以下要求確定。（1）為使拼接連接節(jié)點具有足夠的強(qiáng)度，保持柱剛度的連續(xù)性，在確定柱翼緣和腹板的拼 接連接板時，應(yīng)同時滿足下列公式的要求：參數(shù)說明：4：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，按下式計算:4：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，按下式計算: 呼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 的坡口對接焊縫連接時，此時應(yīng)計算腹板拼接板和柱翼緣組合下的凈截面模量； 氏為柱扣除高強(qiáng)度螺栓孔后的凈截面模量，按下式計算:眸乂硼）（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，亦可采用單剪連接，但只宜用于內(nèi)力較小的情況。在確定柱翼緣拼接連接板時，應(yīng)考慮連接板的對稱性