H型鋼柱拼接節(jié)點技術手冊

1、H型鋼柱拼接節(jié)點技術手冊柱與柱的拼接連接節(jié)點，理想的情況應是設置在內力較小的位置。但是，在現(xiàn)場從施工的難易和提高安裝效率方面考慮，通?？蚣苤钠唇舆B接接頭宜設置在框架梁上方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，其安裝單元應根據起重、運輸、吊裝等機械設備的能力來確定。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，腹板的拼接主要采用高強度

2、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，計算時應該根據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構連接節(jié)點設計手冊（第二版）中的相關條文及規(guī)定。通常情況下，作用于柱拼接節(jié)點處的內力有軸心壓力N、彎矩”和剪力V。當拼接連接處的內力小于柱承載力設計值的一半時，從柱的連續(xù)性來衡量拼接連接節(jié)點的性能，其設計用內力應取柱承載力設計值的1/2。巡彈稔事叱蟒嫩畤r,s-，r|-s-1,(HX圖匚raA：-.金A一j|ft1日尸.'"T.-.1Jt-T»1W-TT,*!*iI-3：；靄i非抗震設防的高層鋼結構，當在拼接連接處不產生拉力，且被連接的柱端面經過

3、銃平加工且緊密結合時，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，腹板采用高強度螺栓連接；也可全部采用高強度螺栓連接。當采用高強度螺栓連接時，翼緣和腹板的拼接連接板應盡可能成對設置，而且兩側連接板的面積分布應盡可能與柱的截面相一致；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大于母材的截面面積和截面抵抗矩。柱的拼接連接，當采用完全焊透的坡口對接焊縫連接時，尚應采取以下措施。(1)為保證上、下

4、柱拼接連接焊縫根部的間隙，可根據具體情況，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(端面經加工)的斷面緊密接觸。在工廠預先按要求于拼接處設置連接襯板，并將經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)點的安裝質量和架設的安全，在柱的拼接處須適當設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、臨時固定的螺栓數目，應根據柱子安裝單元的自重和安裝時可能出現(xiàn)的最大陣風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小于10mm;安裝耳板與柱的連接，當采用雙面角焊縫時，其焊腳尺寸不宜小于8mm;連接螺栓數目上柱和下柱各為3個，直徑

5、不應小于20mm;安裝耳板的長度和寬度可根據連接螺栓設置的構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量。變截面的坡度，一般可在1:41:6的范圍內采用，通常取1:5或1:6。對邊列柱變截面時，其連接尚應考慮由于上下柱中心偏離所產生的附加彎矩的影響。連接設計柱的拼接連接節(jié)點，其設計計算方法通常有：(1)等強度設計法(2)實用設計法(一)等強度設計法等強度設計法是按被連接柱

6、翼緣和腹板的凈截面面積的等強度條件來進行拼接連接的設計。它多用于抗震設計或彈塑性設計結構中柱的拼接連接設計，以確保結構體的連續(xù)性、強度和剛度。當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，并采用引弧板施焊。此時，視焊縫與被連接翼緣和腹板是等強度的，不必進行焊縫的強度計算。H形截面柱的拼接連接有：柱翼緣采用焊縫連接，腹板采用高強度螺栓摩擦型連接。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度的，不必進行焊縫強度的計算；而腹板連接所需的摩擦型連接的高強度螺栓及其拼接連接板，可按全部采用高強度螺栓進行拼接連接的有關要求

7、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度螺栓摩擦型連接。采用等強度設計法進行柱翼緣和腹板全部采用摩擦型連接高強度螺栓的拼接連接設計時，可按以下要求確定。（1）作用于柱拼接連接處的內力有軸心壓力、彎矩和剪力。柱的拼接連接按等強度設計法的設計內力，可按下列公式計算：軸心壓力憂心（2。"力2%/"剪力參數說明：為柱扣除高強度螺栓孔后的凈截面模量，可按下式計算:琦=彳/（。皿）。為柱扣除高強度螺栓孔后的凈截面慣性矩，可按下式計算:12I£，）為柱的毛截面慣性矩，可按下式計算:/；=/j+J：4為柱翼緣的毛截面慣性矩，可按下式計算:Z04為柱腹板的毛截面

8、慣性矩，可按下式計算：Ef為柱的截面高度；8c為柱的截面寬度（翼緣寬度）；"即為柱單側翼緣計算削弱截面上的高強度螺栓數目，對并列布置jt=2（翼緣上共有兩列），或*4（翼緣上共有四列），對錯列布置可近似取力“/3（翼緣上共有四列，但中間兩列錯列布置）；"比為柱翼緣的高強度螺栓孔徑；4為柱的翼緣厚度；I為柱的腹板厚度；4M為柱腹板的高強度螺栓孔徑；N為柱截面中和軸至腹板的高強度螺栓孔中心的距離；為柱單側翼緣扣除高強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）：I-鼠為柱腹板的高度；%為柱腹

9、板計算削弱截面上的高強度螺栓數目；f為鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，根據計算點處鋼板材質、厚度不同而取不同數值，按下文表格中數值采用；£為鋼材的抗剪強度設計值，根據計算點處鋼板材質、厚度不同而取不同數值，按下文表格中數值采用。表3.4JT銅材的強度設計值«材骯技.抗壓和杭粵1I抗剪41逑面承壓(制平原量J幾牌號厚度或無徑(m«n>102352ISl1125325>18-4。:M5120加。"!113；二.二二：AM-10。，1.9。110QM5綱1<ie1M1400>16-35!M5|-170i>35-5。I5S1_25

10、0“L一一一I4SQ3W>W<16：35020S413>1635335190|>35'5031518。2451703加鋼!«*£20440>16-353«62)0>355魯rMt195>50*100|32S|-its1(2)按照等強度條件，拼接連接的承載力設計值應等于柱子板件的承載力設計值。柱子在軸心壓力、彎矩和剪力共同作用下，柱翼緣的等強度條件是:i/t/二那f因此柱翼緣的拼接連接則取作為設計內力值(即皿一"/)。此時柱子單側翼緣連接所需的高強度螺栓數目，應按下式計算:參數說明：為一個摩擦型高強度螺栓的

11、抗剪承載力設計值;其他參數按前文參數說明。(3)同理，按照等強度條件，柱子在軸心壓力、彎矩和剪力共同作用下，柱腹板的等強度條件是:囹唯)5因此柱腹板的拼接連接則取心作為設計內力值(即*5此時柱腹板連接所需的高強度螺栓數目，應按下式計算:參數說明：參數按前文參數說明。等強度設計法多用于結構按抗震設計或彈塑性設計中柱的拼接連接設計，以保證構件的連續(xù)性、強度和剛度。因此此處對H形鋼柱拼接節(jié)點做抗震驗算?？拐痱炈銜r，需滿足螺栓孔等對構件全截面的削弱率不應大于25%。按抗震設計的高層鋼結構，其連接節(jié)點的最大承載力，可分別按以下要求確定，同時應滿足相關要求。(1)焊縫的極限承載力應按下列公式計算:對接焊縫

12、受拉此角焊縫受剪參數說明:為焊縫的有效受力面積;:為構件母材的抗拉強度最小值，對Q235鋼力二案5MBm心對Q345鋼f二470Mmrr；對Q390鋼工二490和所對Q420鋼=(2)高強度螺栓連接的極限受剪承載力，應取下列二式計算的較小者:使螺栓連接的最大抗剪承載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,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。參數說明：昭、成分別為一個高強度螺栓的極限受剪承載力和對應的板件極限承壓力；為螺栓連接的剪切面數量;4為螺栓螺紋處的有效截面面積;為螺栓鋼材的抗拉強度最小值;對

13、10.9級高強螺栓對8.8級高強螺栓d為螺栓桿直徑;Z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度，取日,。b112:1(Mli現(xiàn)i1劃34弱第嘛t/imnL05;2白2.HXS?，1L/XS中使金/陽由電制E，珈L.i3%IS卻5輪£622.051127.72;i:內使J=/mm|箱“的iH.砂113.835；35.Z94；17.IpL抬420,7*21W752?-!26.1Hj竹塞凈裁鎏判人人心L15JIIV,禽$1繕?帝勒號降第翅熹千舞二篇窕外河F:貌修零按手內，翻出#附“聞答或中海.品仇t以扁*螺栓螺紋處的有效截面面積(3)有螺栓孔等削弱的桿件最大承載

14、力，可按下列公式計算:對軸心拉力",二4人"二網力(取兩者小值)對剪力參數說明:為扣除螺栓孔等以后的凈截面面積;旦為拉力方向的端距；£為受拉桿件在連接處的厚度；為構件母材的抗拉強度最小值。按抗震設計的高層鋼結構，其連接節(jié)點的最大承載力，應分別滿足以下的要求。腹板應計入剪力和彎連接彈性設計時，構件上下翼緣的端截面應滿足連接的彈性設計要求,矩。連接節(jié)點的極限受彎、受剪承載力，應符合下列要求：aM/U且vs.拼接采用螺栓連接時，尚應符合下列要求:,&心哂：）“”兀腹板稔。價+此7一列螺栓時咽之防同后多列螺栓時柱構件有軸力作用時的全截面受彎承載力,應按下列公式計算

15、:軟件主要針對工字形柱截面繞強軸作用時:當“時時*%參數說明：皿,為構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:柱翼緣采用高強度螺栓摩擦型連接時:柱翼緣拼接連接板的凈截面抗拉最大承載力的相應最大彎矩:此二焉山+動工+4優(yōu)-與通氏柱翼緣連接高強度螺栓的抗剪最大承載力的相應最大彎矩：M.二邛/-訃死二金此、此）柱翼緣板的邊端截面抗拉最大承載力的相應最大彎矩：M="1叫伍-4）工柱翼緣拼接板邊端截面抗拉最大承載力的相應最大彎矩:M二%h1G+4忱+”破2他一句工加為內、外側翼緣拼接板的凈截面面積;為一個翼緣的有效截面面積，需考慮當寬厚比超限時取為

16、有效截面面積;破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:Y向分力:h為柱截面高度;為柱翼緣厚度;為一側翼緣連接板的凈截面面積;為連接節(jié)點單側鋼柱的一個翼緣上的高強螺栓數目;。為拉力方向的端距;1.22倍;工為構件母材的抗拉強度最小值；為構件拼接的極限受剪承載力；垂直于角焊縫受剪時，可提高梁腹板抗剪時：匕二05Mx4=認-福冉連接板抗剪時：匕二4二人一高強螺栓抗剪時:匕=$($匕M力為腹板斷面計算處的一列螺栓的數目；網為連接節(jié)點單側鋼柱腹板上的高強度螺栓數目;為腹板連接螺栓孔直徑；»為連接板截面高度;A為連接板總厚度;U皿I為構件的全塑性受彎承載力;V皿，為

17、構件有軸向力時的全截面受彎承載力;"，為構件軸向屈服承載力，取4為構件扣除螺栓孔等以后的凈截面面積;4為柱計算位置處的腹板高度和厚度;,為抗拉強度最小值;工T為鋼材屈服強度。為使承受彎矩的梁或柱塑性區(qū)不產生局部失穩(wěn)，塑性區(qū)范圍內梁或柱板件的寬厚比，可參考工磨楞哀悔鼻務餐舞玨京軍嘉藏或or收*W«£»¥«n鄰*二1*)/二-k*Tf叱H4.1r-bMrLhFb»、動3Farya1冷35*4313?舒索森JI而*戳*in/熱候分U翔t9箱招,射卷倦*根保的福分美舞井榮工了后廉或榭1幅居藏匍立發(fā)ss>»A/y1嘰1

18、電離了學TU0（尊野心”甚孤I傷使*雉紂科比鞅顯出立勒噴睇咕串胃料那11善司牌出I斟帽眼的.廉條Ei¥純匕不圖強雷口費的熱性區(qū)覆內承建柱幄樸重性的NUt麴博冬理T置s費7度iL?解敝虞鬟曜忡他膨騷1”匕11M費府禁窿事岐闈；：林砂裁逾.墨|奇輔不球司3長制g軀包期糊»州睥郡砂IuF.W使希爵卻10*依玲IE粗熟牌算號1弗XE£工才用41腳柄顯磨出黑捶：；!用j鼬粒w甑M2"作啞明wJ1W河口過）j也凈梁、柱等構件的全塑性彎矩，可分別按以下情況確定。無軸心力作用時，構件的全塑性彎矩為：M嚴擊參數說明：%為構件截面的塑性模量，可按下列公式計算：L二%（EF）

19、+；（H-4及H形截面主軸方向：4有軸心力時，軟件主要針對H形柱截面繞強軸作用時:當與2A時%（%按上式計算）N4當河,萬時分=11-修叫蛇（%按上式計算）參數說明：N為構件的作用軸心力；%為構件的軸向屈服強度，取4為腹板的截面面積；/為構件的主截面面積；ifF為無軸心力作用時，構件的全塑性受彎承載力。（二）實用設計法實用設計法是以被連接柱翼緣和腹板各自的截面面積分擔作用在拼接連接處的軸心壓力N,柱翼緣同時承受壓力%和繞強軸的全部彎矩冊，以及腹板同時承受軸心壓力凡和全部剪力口來進行拼接連接設計的。當拼接連接處的內力小于柱承載力設計值的一半時，從柱的連續(xù)性來衡量拼接連接節(jié)點的性能，其設計用內力應

20、取柱承載力設計值的1/2。此處設計方法如下：求取構件軸心壓力承載力:剪力承載力：'a彎矩承載力：町當此N.2時，采用實際內力M、N進行計算當M0N.2時，采用對應位置的承載力的一半進行計算例如翼緣位置，按考慮£>1當匕2時，采用實際內力進行計算<匕2時，采用對應位置的承載力的一半2進行計算匕例如腹板位置，剪力按2考慮，軸力仍按實際軸力N進行計算采用實用設計法來進行柱翼緣和腹板全部采用高強度螺栓摩擦型拼接連接的設計時，可按下列要求確定（當翼緣采用焊透的坡口對接焊縫連接時，設計方法類同，根據實際情況具體分析即可）：（i）在軸心壓力M和彎矩M共同作用下，柱單側翼緣連接所

21、需的高強度螺栓數目，應按下式計算:參數說明：4為柱單側翼緣的毛截面面積;A為柱的毛截面面積；N為作用在拼接連接處的軸心壓力;u為作用在拼接連接處繞強軸的彎矩;"工為柱的截面高度;小為柱的翼緣厚度;(2)在軸心壓力凡和剪力川早為一個摩擦型高強度螺栓的抗剪承載力設計值。共同作用下，柱腹板連接所需的高強度螺栓數目，應按下式計算:參數說明：4為柱腹板的毛截面面積;4為柱的毛截面面積；N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;爐為一個摩擦型高強度螺栓的抗剪承載力設計值。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)點具有足夠的強度，保持柱剛度的連續(xù)性

22、，在確定柱翼緣和腹板的拼接連接板時，應同時滿足下列公式的要求：4-Xx參數說明：啟為柱單側翼緣連接板扣除高強度螺栓孔后的凈截面面積；4r為柱單側翼緣扣除高強度螺栓孔后的凈截面面積，按下式計算：4二-3/比代為柱腹板拼接連接板扣除高強度螺栓孔后的凈截面面積；兒為柱腹板扣除高強度螺栓孔后的截面面積，按下式計算：-"a為柱翼緣和腹板的拼接連接板扣除高強度螺栓孔后的凈截面模量，當柱翼緣采用焊透的坡口對接焊縫連接時，此時應計算腹板拼接板和柱翼緣組合下的凈截面模量；E為柱扣除高強度螺栓孔后的凈截面模量，按下式計算：(2)柱翼緣拼接連接板的設置，原則上應采用雙剪連接；當醫(yī)院寬度較窄，構造上采用雙剪連接有困難時，亦可采用單剪連接，但只宜用于內力較小的情況。通常情況下，翼在確定柱翼緣拼接連接板時，應考慮連接板的對稱性和互換性的施工特點。緣外側拼接連接板的寬度