钢结构中梁柱连接节点的悬臂梁段到底留多长才合适呢?
uu切克闹
2023年12月30日 10:53:52
只看楼主

带悬臂梁段的优缺点 梁柱节点直接工地连接的做法 将梁柱的接头设在柱端,接头数量最少,结构受力最合理,但是对工地的施工品质控制要求较高,需要保证电焊的质量。 梁柱根部工地现场栓焊连接   悬臂梁段式的做法 将梁柱的接头设在离柱端一段距离,一根梁分成了三段,梁柱两个节点增加到了四个,两个在工厂焊接完成,两个在工地完成。


带悬臂梁段的优缺点

梁柱节点直接工地连接的做法

将梁柱的接头设在柱端,接头数量最少,结构受力最合理,但是对工地的施工品质控制要求较高,需要保证电焊的质量。

梁柱根部工地现场栓焊连接  

悬臂梁段式的做法

将梁柱的接头设在离柱端一段距离,一根梁分成了三段,梁柱两个节点增加到了四个,两个在工厂焊接完成,两个在工地完成。

这种做法考虑了工地的施工条件和安全因素,降低了现场连接节点的受力,方便了工人的安装,但是增加了接头数量和材料用量,也增加了运输的难度和费用。

悬臂梁段式的做法在实践上更灵活,但牺牲了一定的结构效率和经济性。

悬臂梁段式的梁梁全螺栓拼接  

以上两种做法各有利弊,可以根据具体的工程情况和设计师的抉择而定。

这里主要讨论一下悬臂梁段到底留多长?

规范图集中的长度

悬臂梁段式的钢柱运输  

《16G519》中悬臂梁的长度要求  

到底取多长呢?

弯矩最小处最合理

从力学概念上说,梁梁拼接节点位置,离柱端远一点,受力会更小,最理想的位置是弯矩为零的位置。但是这个位置大约在1/4跨距位置,一般都会 超过1.6m

钢梁的弯矩图  

避让塑性区最合理

《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》16G519 P5 有一条说明:在抗震设防结构中,工地拼接时,对于框架梁, 通常宜避开塑性区

那塑性区在哪里呢?《钢结构连接节点设计手册(第五版)》图8-159,明确梁柱节点的塑性铰—— 1/10跨长或2倍梁高的范围 内。那拼接节点就应该在这个范围外。

梁柱塑性铰区域  
梁高(mm) 跨度(m) 悬臂梁段的长度a(m)
500 8.0 0.8~1.0
700 10.0 1.0~1.4
800 12.0 1.2~ 1.6

所以按照这个规定,钢梁高超过700mm,这种悬臂段式的节点就会超宽,无法正常运输了。

那么 通常悬臂梁段的长度取1.0m左右为宜,有时候为了避让次梁连接节点或加劲肋板,长度还需做一些调整,最长不宜大于1.6m(距柱轴线)。

小结

搞结构设计真的不易, 想搞清楚一个问题,看规范、看图集、看手册,像是在“ 推理破案 ”一样

看到这里,我们好像已经找到了合适的答案,但是细想还是有些问题可以再深入探讨的:

  1. 1. 为什么悬臂梁段式的梁梁拼接, 国内常用栓焊,而国外常用全螺栓 呢?是因为安装精度还达不到呢,还是螺栓突出翼缘,影响到了楼板和隔墙呢?

  2. 2. 如果梁梁拼接节点 就做在塑性铰区域 ,靠摩擦型螺栓的滑移,不是正好可以耗能吗?全螺栓的耗能能力比栓焊的性能更好。

国内的悬臂梁段做法,既要避让塑性区,又没有用全螺栓,翼缘还要工地现场等强焊,这样一来, 一根钢梁被切成三节,工厂焊一次,现场再焊一次,制造、施工和运输成本都增加了,还这样做的意义何在呢?

如果只是为了使梁柱根部的焊接质量在工厂更有保障的话,这代价也太高了,况且本来就要进行 强节点设计 ,小编个人认为这个理由也站不住脚。

所以这样一来,国内的《高钢规》JGJ 99-2015  没有推荐使用这种悬臂梁段式节点 ,而是采用一整根钢梁,现场两端与钢柱直接栓焊,也似乎有了它的道理,这样更适合本地实际情况。

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风临晚
2024年01月06日 10:44:15
4楼

此种连接形式的钢材和螺栓用量均偏高,影响工程造价,且运输和堆放不便;更重要的是梁端焊接影响抗震性能,1995年阪神地震表明悬臂梁段式连接的梁端破坏率为梁腹板螺栓连接时的3倍,虽然其梁端内力传递性能较好和现场施工作业较方便,但综合考虑不宜作为主要连接形式之一推广采用。

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