钢结构基础第七章 钢结构的连接和节点构造
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钢结构柱脚节点构造及计算钢结构柱脚节点是指钢结构柱与地基之间的连接部分。
它是整个结构体系中的关键部分,其质量和稳定性对整个结构的安全性和可靠性具有重要影响。
正确设计和施工合理的钢结构柱脚节点是确保整个钢结构工程的安全和可靠的关键。
钢结构柱脚节点的构造方法有很多种,常见的包括刚性节点、半刚性节点和柔性节点。
其中刚性节点常用于承受大荷载和地震作用的部位,半刚性节点主要用于承受中等荷载和地震作用的部位,柔性节点则多用于承受小荷载和轻型结构的构造中。
刚性节点的构造通常包括面板、剪力连接、弯矩连接和柱底板。
面板一般为钢板焊接而成,用于连接钢柱与钢梁和地基。
剪力连接通常由剪力板、螺栓和焊缝组成,用于承受柱与柱之间的剪力和水平力。
弯矩连接则通过焊接或螺栓连接柱与柱,用于承受柱与柱之间的弯矩和水平力。
柱底板是柱与地基之间的连接部分,常用于承受柱与地基之间的压力和垂直力。
半刚性节点的构造和刚性节点相似,但在节点设计时需要考虑到节点的变形能力。
常见的设计方法有节点刚度调整和节点阻尼设计。
节点刚度调整一般通过在节点处设置弹性支承或弹簧等方式来调整节点的刚度,使其能够适应结构的变形需求。
节点阻尼设计则通常通过在节点处设置阻尼器或减震器来提高节点的抗震性能,降低结构的震动响应。
柔性节点的构造相对简单,常用于轻型结构或承受小荷载的部位。
它一般由焊接连接、螺栓连接和焊接-螺栓混合连接等方式构成。
焊接连接适用于结构具有较高的刚度和稳定性的情况,螺栓连接适用于结构需要有一定的变形能力的情况,焊接-螺栓混合连接则能够综合利用焊接和螺栓连接的优点,提高结构的稳定性和可靠性。
在进行钢结构柱脚节点计算时,需考虑多个因素,包括节点的受力性能、节点的稳定性和节点的施工可行性。
受力性能的计算包括节点的切线力、切线弯矩和垂直力等受力情况的分析。
稳定性的计算包括节点的承载能力和节点的变形能力的确定。
施工可行性的计算包括节点连接的施工工艺、施工过程中的临时支撑和节点周围空间的安排等问题的考虑。
1、建筑体系1-1、门式刚架体系1-1-1、基本构件图1-1-2、说明力学原理门式刚架结构以柱、梁组成的横向刚架为主受力结构,刚架为平面受力体系。
为保证纵向稳定,设置柱间支撑和屋面支撑。
刚架刚架柱和梁均采用截面H型钢制作,各种荷载通过柱和梁传给基础。
支撑、系杆刚性支撑采用热轧型钢制作,一般为角钢。
柔性支撑为圆钢。
系杆为受压圆钢管,与支撑组成受力封闭体系。
屋面檩条、墙梁一般为C型钢、Z型钢。
承受屋面板和墙面板上传递来的力,并将该力传递给柱和梁。
1-1-3、门式刚架的基本形式a.典型门式刚架b.带吊车的门式刚架c.带局部二层的门式刚架1-1-4、基本节点a.柱脚节点b.梁、柱节点■局部二层节点参照多层框架体系。
1-1-5、刚架衍生形式■吊车和局部二层可在衍生形式刚架中布置。
■山墙刚架其本质也是多连跨刚架,不过中间柱与刚架柱比截面旋转了90度。
1-2、多层框架体系1-2-1、框架图示1-2-2、说明力学模型a.纯刚接框架:纵横两个方向均采用刚接的框架。
b.刚接-支撑框架:横向采用刚接,纵向采用铰接,并在纵向设置支撑,以传递水平力。
c.支撑式框架:纵横向均采用铰接,两向均设置支撑传递水平力。
d.有时为保证足够的刚度,在刚接框架中亦设置支撑。
框架柱框架柱可采用H型截面、箱形截面、十字形截面、圆管形截面等。
所有上部结构的力都通过框架柱传递给基础。
框架梁框架梁一般采用H型截面。
楼盖和屋盖上的力通过框架梁传递给框架柱。
支撑支撑采用一般采用热轧型钢制作,其功能是传递层间水平力和保证结构的刚度。
1-2-3、基本节点a.柱脚节点■柱脚节点同门式刚架体系。
b.柱、梁节点2、支撑、系杆 2-1、图示柱间柔性支撑柱间刚性支撑2-2、说明■支撑分为柔性支撑和刚性支撑两种。
柔性支撑由圆钢制作,安装时必须张紧,主要用于门式刚架结构。
刚性支撑由型钢制作,用于多层框架、吊车梁下段支撑等刚度要求高的结构中。
■系杆和支撑联合作用,形成封闭的受力体系。
第 2 章 钢结构的连接一、选择题1 直角角焊缝的强度计算公式 w c f l h N =t ≤ w f f 中,he 是角焊缝的——。
(A)厚度 (B)有效厚度 (C)名义厚度 (D)焊脚尺寸2 对于直接承受动力荷载的结构,计算正面直角焊缝时——。
(A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响。
(C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取 f b =1.22 3 等肢角钢与钢板相连接时,肢背焊缝的内力分配系数为——。
(A)0.7 (B)0.75 (C)0.65 (D)0.354 直角角焊缝的有效厚度 c h ——。
(A)0.7 f h (B)4mm (C)1.2 f h (D)1.5 fh 5 在动荷载作用下,侧焊缝的计算长度不宜大于——·(A)60 f h (B)40 f h (C)80 f h (D)120 fh 6 角钢和钢板间用侧焊搭接连接,当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同 时,————。
(A)角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等(B)角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝(C)角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝(D)由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等,因而连接受有弯矩的作用7 不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力 N 之间的夹角满足——。
(A) q tan £1.5 (B) q tan >l,5 (C)q ≥70º (D) q <70º8 产生焊接残余应力的主要因素之一是——·(A)钢材的塑性太低 (B)钢材的弹性模量太高(C)焊接时热量分布不均 (D)焊缝的厚度太小9 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配,通常在被连接构件选用 Q345 时,焊条选用——。
(A)E55 (B)E50 (C)E43 (D)前三种均可10 焊缝连接计算方法分为两类,它们是——。
(A)手工焊缝和自动焊缝 (B)仰焊缝和俯焊缝(C)对接焊缝和角焊缝 (D)连续焊缝和断续焊缝11 焊接结构的疲劳强度的大小与——关系不大。
钢结构基础课程教案第一章:钢结构的概述1.1 钢结构的基本概念钢结构的定义钢结构的特点钢结构的分类1.2 钢结构的材料钢材的组成和分类钢材的性能钢材的选择和使用1.3 钢结构的应用范围钢结构的常见应用领域钢结构的优势和限制钢结构的未来发展趋势第二章:钢结构的连接2.1 钢结构连接的基本要求连接的目的和重要性连接的类型和特点连接的设计和计算2.2 焊接连接焊接连接的原理和工艺焊接连接的优缺点焊接连接的应用和实例2.3 螺栓连接螺栓连接的原理和类型螺栓连接的设计和计算螺栓连接的应用和实例第三章:钢结构的受力分析3.1 钢结构的基本受力元件杆件的受力特性梁的受力特性柱的受力特性3.2 钢结构的受力分析方法静力平衡法动力平衡法受力图的绘制和分析3.3 钢结构的受力极限状态弹性极限状态塑性极限状态疲劳极限状态第四章:钢结构的设计计算4.1 钢结构设计的基本原则安全性的要求可靠性的要求经济性的要求4.2 钢结构的设计计算方法弹性设计计算方法塑性设计计算方法极限状态设计计算方法4.3 钢结构的设计计算实例杆件的设计计算实例梁的设计计算实例柱的设计计算实例第五章:钢结构施工与验收5.1 钢结构施工的基本要求施工准备和施工方案钢材的加工和制作钢结构的组装和焊接5.2 钢结构施工的注意事项施工安全和管理施工质量控制和验收施工过程中的问题处理5.3 钢结构验收的标准和程序验收标准和规范验收程序和机构验收结果的判定和处理第六章:钢结构的稳定性与变形6.1 钢结构稳定性的概念稳定性的定义和重要性失稳的现象和原因稳定性的分类6.2 钢结构稳定性的计算临界力的计算临界应力的计算稳定性校核的方法6.3 钢结构变形的控制变形的定义和原因变形限值的要求控制变形的方法和措施第七章:钢结构的抗震设计7.1 抗震设计的基本原则抗震安全性的要求抗震可靠性的要求抗震经济性的要求7.2 钢结构抗震设计的计算方法弹性抗震设计计算方法塑性抗震设计计算方法极限状态抗震设计计算方法7.3 钢结构抗震设计的实例杆件的抗震设计实例梁的抗震设计实例柱的抗震设计实例第八章:钢结构的保护与防腐8.1 钢结构腐蚀的原因和类型腐蚀的定义和现象腐蚀的原因和类型腐蚀的影响和危害8.2 钢结构防腐的方法防腐材料的选用防腐涂层的施工防腐措施的维护和管理8.3 钢结构保护的实例防腐涂层的实例防腐涂料的实例防腐措施的实施和检查第九章:钢结构的安全评估与检测9.1 钢结构安全评估的概念和重要性安全评估的定义和目的钢结构安全评估的必要性安全评估的方法和程序9.2 钢结构检测的方法和设备检测方法的分类和原理检测设备的选用和使用检测数据的分析和处理9.3 钢结构安全评估的实例结构检测的实例安全评估报告的编制安全评估结果的处理和改进第十章:钢结构案例分析与实践10.1 钢结构案例分析的目的和方法案例分析的定义和意义案例分析的目的和原则案例分析的方法和步骤10.2 钢结构案例分析的实例案例选取和背景介绍结构分析和设计计算施工和验收过程的解析10.3 钢结构实践活动的建议实践活动的类型和内容实践活动的组织和实施实践活动成果的总结和评价重点和难点解析重点环节1:钢结构的定义和特点钢结构是由钢材构成的结构体系,具有高强度、重载、施工速度快等特点。
钢结构连接与节点 pdf
钢结构连接与节点是钢结构建筑设计中的重要环节,它直接关系着建筑的安全性与可靠性。
本文将围绕钢结构连接与节点进行讲解,详细介绍其概念、分类、设计原则等相关知识点。
一、概念
钢结构连接与节点是指将钢结构中的零部件通过一种结构化的方式互相连接起来形成整个建筑结构的关键组成部分,它是保证整个建筑物的稳定和安全的重要环节。
二、分类
根据不同的构造形式,钢结构的连接和节点可以分为以下四类:
1、螺栓连接型:采用螺栓连接,在结构中应用最广泛。
2、焊接连接型:采用焊接方式连接,能够提高结构刚度。
3、铆接连接型:采用铆接方式连接,结构美观、承载能力强。
4、插销连接型:插销连接结构,适合一些需要拆卸或更换零部件的结构。
三、设计原则
在进行钢结构连接与节点设计时,需要遵循以下设计原则:
1、安全可靠原则:钢结构连接与节点的设计必须遵循安全可靠原则,不仅要能够满足建筑物的使用要求,还要考虑一些特殊情况下的安全性问题。
2、经济性原则:钢结构连接与节点设计必须考虑经济性原则,能够实现减轻建筑物自重、降低结构材料消耗及费用等。
3、美观性原则:钢结构连接与节点设计需要考虑美观性原则,外形应当流畅美观。
4、易于施工原则:钢结构连接与节点设计必须考虑易于施工原则,以便能够高效完成施工任务,降低施工难度,提升施工质量。
四、结论
总结起来,钢结构连接与节点是保证建筑物稳定和安全的关键组
成部分,其设计应该根据不同的分类和设计原则进行。
只有在设计和
实施严谨的情况下,才能确保建筑物在恶劣的环境下安全稳定地运行。
钢结构梁柱连接节点构造详解
梁与柱的连接
1.1 梁与柱刚性连接的构造,形式有三种。
(1)梁翼缘、腹板与柱均为全熔透焊接,即全焊接节点;
(2)梁翼缘与柱全熔透焊接,梁腹板与柱螺栓连接,即栓焊混合节点;(3)梁翼缘、腹板与柱均为螺栓连接,即全栓接节点;
上图为三种梁柱刚性连接节点
1.2 梁与柱刚性连接的构造
(1)工字形梁与工字形柱或箱形柱刚性连接的细部构造:
上图为梁与柱刚性连接细部构造
(2)工字形柱和箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种:a、悬臂梁与梁栓焊混合节点;b、悬臂梁与梁全栓接节点。
钢结构的常用连接方法钢结构的基本构件由钢板、型钢等连接而成,如梁、柱、桁架等,运到工地后通过安装连接成整体结构。
因此在钢结构中,连接占有很重要的地位。
在传力过程中,连接部位应有足够的强度、刚度和延性。
被连接件间应保持正确的位置,以满足传力和使用要求。
连接的加工和安装比较复杂而且费工,因此选定连接方案是钢结构设计的重要环节。
钢结构的连接通常有焊接、铆接和螺栓连接三种方式(见图10-1)。
在在房屋结中铆接已经很少采用,常用焊接和螺栓连接。
(a)焊接连接(b)铆钉连接(c)螺栓连接图10-1 钢结构的连接方式(书中图名改为图示所示)10.1.1 焊接连接焊接是通过电弧产生热量,使焊条和焊件局部熔化,然后冷却凝结形成焊缝,使焊件连成一体。
焊接连接是当前钢结构最主要的连接方式,它的优点是构造简单,用钢省,加工方便,连接的密闭性好,易于采用自动化作业。
焊接连接的缺点是焊件会产生残余应力和残余变形,焊缝附近材质变脆,焊缝质量易受材料、操作的影响,对钢材材性要求较高,高强度钢更要有严格的焊接程序。
钢结构常用的焊接方法有气焊、电阻焊和电弧焊等方法。
10.1.2 铆钉连接铆钉连接是将一端带有预制钉头的铆钉插入被连接构件的钉孔中,利用铆钉枪或压铆机将另一端压成封闭钉头而成。
这种连接传力可靠,韧性和塑性较好,质量易于检查,适用于承受动力荷载、荷载较大和跨度较大的结构。
但铆钉连接费工费料、劳动条件差、成本高,现在很少采用,多被焊接及高强度螺栓连接所代替。
10.1.3 螺栓连接螺栓连接需要先在构件上开孔,然后通过拧紧螺栓产生紧固力将被连接板件连成一体,其分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
1.普通螺栓连接普通螺栓的优点是装卸便利,不需特殊设备。
普通螺栓又分为C级螺栓(又称粗制螺栓)和A、B级螺栓(又称精制螺栓)两种。
C级螺栓制作精度较差,栓径和孔径之间的缝隙相差1-1.5mm,便于制作和安装,但螺杆与钢板孔壁接触不够紧密,当传递剪力时,连接变形较大,故C级螺栓宜用于承受拉力的连接,或用于次要结构和可拆卸结构的受剪连接以及安装时的临时固定。
第7章钢结构的连接和节点构造7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成构件,连接部位应有足够的强度、刚度及延性。
合理地连接方式及节点的细部构造要求外还要满足8点,见书188页。
钢结构的连接方法 (α)焊缝连接;(b)铆钉连接;(c)普通(高强)螺栓连接。
焊缝连接优点是构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便、易于采用自动化操作、连接的密封性好、刚度大。
缺点是焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响,焊接结构的低温冷脆问题也比较突出,除少数直接承受动载结构外可广泛应用铆钉连接的优点是塑性和韧性较好,传力可靠,质量易于检查,适用于直接承是动载结构的连接。
缺点是构造复杂,用钢量多。
普通螺栓连接的优点是施工简单、拆装方便。
缺点是用钢量多。
适用于安装连接和需要经常拆装的结构。
普通螺栓又分为C级螺栓和A级、B级螺栓。
(A、B级螺栓一般用45号钢和35号钢,尺寸准确,加工精度高,要求I类孔,用于承受较大剪力、压力连接;C级螺栓一般用Q235钢(用于螺栓时也称为4.6级)制成。
要求Ⅱ类孔,加工粗糙,尺寸不够准确,用于承受拉力的安装连接。
I类孔的精度要求为连接板组装时,孔口精确对准,孔壁平滑,孔轴线与板面垂直。
Ⅱ类孔质量达不到I类孔要求的都为Ⅱ类孔。
高强度螺栓,当螺栓(受拉)时,螺栓预拉力增加不多,外拉力是靠板件间夹紧力的减少来承受,但板件间始终保持夹紧状态;当(受剪力)时,按设计受力要求不同分摩擦型连接和承压型连接。
摩擦型:受剪设计时外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力(使板件压紧)所提供的可能最大摩擦力为极限状态,亦即保证连接在整个使用期间外剪力不超过最大摩擦力。
承压型:受剪设计时,保证在正常使用荷载下,外剪力一般不会超过最大摩擦力,受力性能与摩擦型同,但如果荷载超过标准值(正常使用情况下荷载),剪力可能超过最大摩擦力,被连接板件间将发生相对滑移变形,直到螺栓杆与孔壁一侧接触,此后靠螺栓杆身剪切和孔壁承压及杆件接触面间摩擦共同传力最后以杆身剪切或孔壁承压破坏,达到连接最大承载力,作为连接受剪极限状态。