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1、H型钢柱拼接节点技术手册H型钢柱拼接节点技术手册柱与柱的拼接连接节点，理想的情况应是设置在 内力较小的位置。但是，在现场从施工的难易和 提高安装效率方面考虑，通常框架柱的拼接连接 接头宜设置在框架梁上方1.3m附近。为了便于 制造和安装，减少柱的拼接连接节点数目，一般 情况下，柱的安装单元以三层为一根。特大或特 重的柱，其安装单元应根据起重.运输、吊装等 机械设备的能力来确定。H型钢柱的拼接，其翼缘板的拼接主要有高强度 螺栓+拼接板的双剪拼接、单剪拼接，或翼缘板 直接采用完全焊透的坡口对接焊缝连接；腹板的 拼接主要采用高强度螺栓+拼接板的双剪拼接。我们常用的形式主要是：翼缘板拼接为采用完全 焊
2、透的坡口对接焊舞连接，腹板的拼接主要采用 高强度螺栓+拼接板的双剪拼接。其他形式下的 各种拼接组合也会用到，计算时应该根据实际的 拼接方式加以验算。拼接节点的验算主要遵循钢结构连接节点设计 手册（第二版）中的相关条文及规定。通常情况下，作用于柱拼接节点处的内力有轴心 压力外弯矩”和剪力1当拼接连接处的内力小于柱承载力设计值的一 半时，从柱的连续性来衡量拼接连接节点的性 能，其设计用内力应取柱承载力设计值的1/2。非抗震设防的高层钢结构，当在拼接连接处不产 生拉力，且被连接的柱端面经过铳平加工且紧密 结合时，其轴心压力和穹矩的25%分别由柱端 面直接传递。也就是说，符合上述要求的柱的拼 接节点连
3、接，可分别按轴心压力和穹矩的75% 来计算，而剪力是不能通过柱端接触面传递的。 柱的拼接连接，对H形截面柱其翼缘通常采用 完全焊透的坡口对接焊筑连接，腹板采用高强度 螺栓连接；也可全部采用高强度螺栓连接。当采 用高强度螺栓连接时，翼缘和腹板的拼接连接板 应尽可能成对设置，而且两侧连接板的面积分布 应尽可能与柱的截面相一致；在有穹矩作用的拼 接连接节点中，拼接连接板的截面面积和截面抵 抗矩均应大于母材的截面面积和截面抵抗矩。柱的拼接连接，当采用完全焊透的坡口对接焊缝连接时，尚应采取以下措施。(1)为保证上、下柱拼接连接焊转根部的间隙, 可根据具体情况，选用以下的方法：利用柱腹板的拼接连接板支承上
4、柱。利用上.下柱腹板(端面经加工)的断面紧密 接触。在工厂预先按要求于拼接处设置连接衬板，并 将经加工的端面紧密接触。采用上述方法的组合。(2)为确保柱的拼接连接节点的安装质量和架设的安全，在柱的拼接处须适当设置安装耳板作 为临时固定。此时安装耳板的长度,宽度和厚度 及其连接焊缝,临时固定的螺栓数目，应根据柱 子安装单元的自重和安装时可能出现的最大阵 风以及其他施工荷载来确定。但无论如何，安装 耳板的厚度不应小于10mm ;安装耳板与柱的 连接，当采用双面角焊舞时，其焊脚尺寸不宜小 于8mm;连接螺栓数目上柱和下柱各为3个, 直径不应小于20mm ;安装耳板的长度和宽度可根据连接螺栓设置的构造
5、要求和焊缝操作的 极限尺寸来确定。柱需要改变截面时，一般应尽可能地保持截面高 度不变，而采用改变翼缘厚度（或板件厚度）的 办法。若需改变柱截面高度时，一般常将变截面 段设于梁与柱连接节点处，使柱在层间保持等截 面。这样，柱外带悬臂梁段的不规则连接在工厂 完成，以保证制作和安装质量。变截面的坡度，一般可在1: 41: 6的范采用，通常取工：5或工：6。对边列柱变截面时, 其连接尚应考虑由于上下柱中心偏离所产生的 附加穹矩的影响。连接设计柱的拼接连接节点，其设计计算方法通常有:(1)等强度设计法(2)实用设计法(-)等强度设计法 等强度设计法是按被连接柱翼缘和腹板的净截 面面积的等强度条件来进行拼
6、接连接的设计。它 多用于抗震设计或弹塑性设计结构中柱的拼接 连接设计，以确保结构体的连续性强度和刚度。当柱的拼接连接采用焊接连接时，通常采用完全 焊透的坡口对接焊缝连接，并采用引弧板施焊。此时，视焊健与被连接翼缘和腹板是等强度的， 不必进行焊缝的强度计算。H形截面柱的拼接连接有：柱翼缘采用焊健连 接，腹板采用高强度螺栓摩擦型连接。翼缘的焊 接连接,通常也是采用完全焊透的坡口对接焊缝 连接，并采用引弧板施焊。此时，视焊缝与被连 接的翼缘是等强度的，不必进行焊缝强度的计 算；而腹板连接所需的摩擦型连接的高强度螺栓 及其拼接连接板，可按全部采用高强度螺栓进行 拼接连接的有关要求来确定。H形截面柱的拼
7、接连接还有：柱翼缘和腹板全部 采用高强度螺栓摩擦型连接。采用等强度设计法进行柱翼缘和腹板全部采用 摩擦型连接高强度螺栓的拼接连接设计时，可按 以下要求确定。穹矩和剪力。柱的拼接连接按等强度设计法的设计内力，可按下列公式计算：轴心压力穹矩 肝:二匕，剪力 1=4参数说明：%为柱扣除高强度螺栓孔后的净截面模量，可按下式计算：（为柱扣除高强度螺栓孔后的净截面惯性矩，可按下式计算：4=0 -2#,%21 _q逐16I与为柱的毛截面惯性矩，可按下式计算：稣=心+弋然为柱翼缘的毛截面惯性矩，可按下式计算：耳=：纥，（凡-.，r+：娓 2O，为柱腹板的毛截面惯性矩，可按下式计算：毛=1*（凡-2户 JL/况
8、为柱的截面高度；队为柱的截面宽度（翼缘宽度）；i为柱单侧翼缘计算削弱截面上的高强度螺栓数目，对并列布置（翼缘上共有两列），或?!吩=4（翼缘上共有四列），对错列布置可近似取”（翼缘上共有四列，但中间两列错列布置）;4为柱翼缘的高强度螺栓孔径;5为柱的翼缘厚度;I为柱的腹板厚度;为柱腹板的高强度螺栓孔径；豆为柱截面中和轴至腹板的高强度螺栓孔中心的距离；4为柱单侧翼缘扣除高强度螺栓孔后的净截面面积，可按下式计算：为柱腹板扣除高强度螺栓孔后的净截面面积, 可按下式计算（也可近似地取腹板毛截面面积的085倍）：为柱腹板的高度;为柱腹板计算削弱截面上的高强度螺栓数目;，为钢材的抗拉.抗压和抗穹强度设计值
9、，根据 计算点处钢板材质,厚度不同而取不同数值，按 下文表格中数值采用;为钢材的抗剪强度设计值，根据计算点处钢板 材质、厚度不同而取不同数值，按下文表格中数 值采用。表工4JT纲材的强度设计值(N/nw?)钢材抗拉，抗压 和抗辱 f抗wA蜗画承压(和平项紧) L牌号厚度或1柱 (mm)0235 钢21512S3251670205120, _40-6020011560-100，190110QM5纲43631018040016-3529517035 5026s1555010025014SQ39。钢16-3535s19035-503L518Q50-100295170Q42O 钢41638。22044
10、01675360210355034019550-100325185(2)按照等强度条件，拼接连接的承载力设计 值应等于柱子板件的承载力设计值。柱子在轴心 压力、穹矩和剪力共同作用下，柱翼缘的等强度 条件是：因此柱翼缘的拼接连接则取此作为设计内力值（即此二七）。此时柱子单侧翼缘连接所需的高 强度螺栓数目，应按下式计算:参数说明:喧为一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值； 其他参数按前文参数说明。（3 ）同理，按照等强度条件，柱子在轴心压力、穹矩和剪力共同作用下，柱腹板的等强度条件是：囹唯2 因此柱腹板的拼接连接则取，作为设计内力值（即*此时柱腹板连接所需的高强度螺栓数目，应按下 式计算:参数说
11、明：参数按前文参数说明。等强度设计法多用于结构按抗震设计或弹塑性 设计中柱的拼接连接设计，以保证构件的连续 性,强度和刚度。因此此处对H形钢柱拼接节 点做抗震睑算。抗震睑算时，需满足螺栓孔等对 构件全截面的削弱率不应大于25%。按抗震设计的高层钢结构，其连接节点的最大承 载力，可分别按以下要求确定，同时应满足相关 要求。(1)焊缝的极限承载力应按下列公式计算：对接焊缝受拉MU况角焊缝受剪匕=。5崂元参数说明：/为焊缝的有效受力面积;尤为构件母材的抗拉强度最小值，对Q235钢；对Q390钢人= 375W，M .对 Q345 冈大=敢。区/!2 九二4找此后.对Q420钢(2)高强度螺栓连接的极限
12、受剪承载力，应取下列二式计算的较小者: 考虑到螺栓连接中部分螺栓的破坏出现在螺栓 杆而不是螺纹处，使螺栓连接的最大抗剪承载力 在整体上有所提高，所以式中0.58可用0.75 代替。软件计算过程中，考虑到计算的普遍性及 安全性，仍采用058计算。参数说明：Ra分别为一个高强度螺栓的极口 受剪承载力和对应的板件极限承压力;为螺栓连接的剪切面数量;其为螺栓螺纹处的有效截面面积;/为螺栓钢材的抗拉强度最小值;对10.9级高强螺栓XM的;对88级高强螺栓 “为螺栓杆直径;为同一受力方向的钢板厚度之和;汇为螺栓连接板的极限承压强度，取公徐应徵力g收汨(：30g?彳127)30嫖膜了汹23 1.752日2C
13、X 52.3君 3，。3.5华经2W的的骏，恸第心113将缺笫6：22姓运错了.127, ?若内燃7dl%H评3?3.8J5:鼠2X步.:m20 H2!2瓦7。26.21i佟洋教察物未喇0,解L 15I.3T ：1.加2后3.033.53 1 4.粕 15,61缓2般括琴解猿箱用千姆二萧煌，沱售外统潺编按芋君彩第廷於希yf好处波审他的小“仇1系4延螺栓螺纹处的有效截面面积，(3)有螺栓孔等削弱的杆件最大承载力，可按下列公式计算：对轴心拉力网7MF (取两者小值)对剪力 ，二0邛工参数说明洛为扣除螺栓孔等以后的净截面面积；为拉力方向的端距；工为受拉杆件在连接处的厚度； 尤为构件用材的抗拉强度最小
14、值。按抗震设计的高层钢结构，其连接节点的最大承 载力，应分别满足以下的要求。连接弹性设计时，构件上下翼缘的端截面应满足连接的弹性设计要求，腹板应计入剪力和穹矩。连接节点的极限受穹.受剪承载力，应符合下列 要求:匕之13侬仃儿）且 匕之（L5叫4A拼接采用螺栓连接时，尚应符合下列要求： 翼缘 .解）24。腹板小妃鸠卜阮了忑斤一列螺栓时 占既、稔）之枢而可7破y多列螺栓时柱构件有轴力作用时的全截面受穹承载力以，应按下列公式计算： 软件主要针对工字形柱截面绕强轴作用时: 当用耳，13时4二%当N/N, S3时. =11魏-叼吗M参数说明：巩为构件拼接的的极限受弯承载力； 柱翼缘采用焊透的对接坡口焊缝
15、连接时: 柱截面的抗寿最大承载力：柱翼缘采用高强度螺栓摩擦型连接时：柱翼缘拼接连接板的净截面抗拉最大承载力的相应最大穹矩：柱翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩：册=小、蜡）柱翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大寿矩：Mi 二八时（以 一% ）柱翼缘拼接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大穹矩：匕二/（+工 +/%（%-% I ）4、&为内、外侧翼缘拼接板的净截面面积；。为一个翼缘的有效截面面积，需考虑当竞厚比 超限时取为有效截面面积;村为腹板拼接中穹矩引起的一个螺栓的最大剪力，按以下方法计算：X向分力：.一函*)Y向分力：“萧砌人为柱截面高度；与为柱翼缘厚度； 。为一侧翼缘连接
16、板的净截面面积;阻为连接节点单侧钢柱的一个翼缘上的高强螺栓 数目； 自为拉力方向的端距;尤为构件用材的抗拉强度最小值;匕为构件拼接的极限受剪承载力；垂直于角焊舞 受剪时，可提高1.22倍；梁腹板抗剪时： 匕=05844 4连接板抗剪时： 匕=必必篇 =高强螺栓抗剪时：（Er啕 的为腹板断面计算处的一列螺栓的数目； %为连接节点单侧钢柱腹板上的高强度螺栓数目； 当为腹板连接螺栓孔直径;匕为连接板截面高度;%为连接板总厚度；%为构件的全塑性受弯承载力;以为构件有轴向力时的全截面受穹承载力;%为构件轴向屈服承载力，取马二4。;4为构件扣除螺栓孔等以后的净截面面积；K %为柱计算位置处的腹板高度和厚度
17、;工为抗拉强度最小值； %为钢材屈服强度。为使承受穹矩的梁或柱塑性区不产生局部失稳, 塑性区范围内梁或柱板件的宽厚比，可参考下表 确定。不超过以篇植型的整性区箔由内梁岐拄嫉他宽充忱依除住表备7的低了洗：8 次9 废4117福豫欣海埃结怦接冷；裙彩妣也早长:州唐超遂惶善”513小:K必jUW*Miww *vwi*iw*y*y二* “* * ,*Hj?郑，立f1!观”1必/“|KMIG必/坦a王w11 tin ,a;亢字多椽极制笔察依密并潇登钟部分初淞哉曲戏位枚襄载嫡於摩分! 7期教陶和比您寡*图“斗0他/阻。,第1夕 赖过丘屋房女的更打籁住意外H：银步桂孑辛的章廊舆管外律部分 工学整癌幽暇故 就
18、形藏痛被名小 “羽45觉1。叫，苏g4333谖13：丫彩竟舜那粒子 表国辑隼外樵分他憋几怒宵*在 用我铳做僧鼎分工事毒戳皮勒Ifi卷破rtf*胸I #$rl2GAVy措然肘1；的音少中3072MgiV9的72加送那密用竽胃部端乐播我也抹多例冲应乘晨出3梁,柱等构件的全塑性寿矩，可分别按以下情况确定。无轴心力作用时，构件的全塑性弯矩为：参数说明：町为构件截面的塑性模量，可按下列公式计算：H形截面主轴方向：仁=%斫小料-4儿有轴心力时，软件主要针对H形柱截面绕强轴作用时：曳当%馍时4=% （%按上式计算）上 包当斗馍时q二1啖-川野加，（%按上式计算）参数说明：为构件的作用轴心力；%为构件的轴向屈
19、服强度，取，=，;4为腹板的截面面积；/为构件的主截面面积；，为无轴心力作用时，构件的全塑性受穹承载 力。（二）实用设计法实用设计法是以被连接柱翼缘和腹板各自的截 面面积分担作用在拼接连接处的轴心压力W，柱 翼缘同时承受压力右和绕强轴的全部弯矩M ,以 及腹板同时承受轴心压力必和全部剪力y来进行 拼接连接设计的。当拼接连接处的内力小于柱承载力设计值的一 半时，从柱的连续性来衡量拼接连接节点的性 能，其设计用内力应取柱承载力设计值的1/20此处设计方法如下： 求取构件轴心压力承载力：/=剪力承载力：匕=%左 穹矩承载力：此二呼 当此黑一 2时，采用实际内力M,押进行计算时，采用对应位置的承载力的
20、一半进行计算例如翼缘位置，按maxL1当口一5时，采用实际内力进行计算 _ H当匕2时，采用对应位置的承载力的一半万进行 计算 例如腹板位置，剪力按万考虑，轴力仍按实际轴 力W进行计算采用实用设计法来进行柱翼缘和腹板全部采用 高强度螺栓摩擦型拼接连接的设计时，可按下列 要求确定(当翼缘采用焊透的坡口对接焊缝连接 时，设计方法类同，根据实际情况具体分析即 可)：(1)在轴心压力必和弯矩破共同作用下，柱单侧翼缘连接所需的高强度螺栓数目，应按下式计 算：参数说明：为柱单侧翼缘的毛截面面积;/为柱的毛截面面积；W为作用在拼接连接处的轴心压力；好为作用在拼接连接处绕强轴的弯矩；况为柱的截面高度;。为柱的
21、翼缘厚度;行为一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值。(2 )在轴心压力用和剪力。共同作用下，柱腹板连接所需的高强度螺栓数目，应按下式计算：参数说明：儿为柱腹板的毛截面面积； 幺为柱的毛截面面积；为作用在拼接连接处的轴心压力； 口为作用在拼接连接处的剪力；w 廿为一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值。柱翼缘和腹板的拼接连接板的截面尺寸，可按以 下要求确定。(1)为使拼接连接节点具有足够的强度，保持柱刚度的连续性，在确定柱翼缘和腹板的拼接连 接板时，应同时满足下列公式的要求:参数说明：石为柱单侧翼缘连接板扣除高强度螺栓孔后的净截面面积；4为柱单侧翼缘扣除高强度螺栓孔后的净截面面积，按下式计算：
22、0-nnrArt七为柱腹板拼接连接板扣除高强度螺栓孔后的 净截面面积；为柱腹板扣除高强度螺栓孔后的截面面积，按 下式计算：二为柱翼缘和腹板的拼接连接板扣除高强度螺 栓孔后的净截面模量，当柱翼缘采用焊透的坡口 对接焊缝连接时，此时应计算腹板拼接板和柱翼 缘组合下的净截面模量；%为柱扣除高强度螺栓孔后的净截面模量，按下式计算：K =，（心及）（2）柱翼缘拼接连接板的设置，原则上应采用双剪连接；当医院宽度较窄，构造上采用双剪连 接有困难时，亦可采用单剪连接，但只宜用于内 力较小的情况。在确定柱翼缘拼接连接板时，应考虑连接板的对 称性和互换性的施工特点。通常情况下，翼缘外 侧拼接连接板的宽度可取与翼缘同宽。根
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