第五章钢结构构造.ppt
第五章 钢结构构造,第一节 钢结构构造要求的重要性及一般要求 第二节 连接构造 第三节 结构构件构造 第四节 刚架主要节点构造 第五节 桁架节点构造,本章小结,本章讲述了钢结构构造要求的重要性；钢结构连接的构造要求；各种结构构件的构造要求；刚架节点的构造要求；屋架节点的构造要求。通过本章的学习、训练，学生应熟悉钢结构连接的构造要求；掌握各种构件之间的连接方法、构造要求；熟悉刚架节点及屋架节点的构造。,本章重点,1.钢结构连接的构造要求； 2.各种构件之间的连接方法、构造要求； 3.刚架节点及屋架节点的构造。,第一节 钢结构构造要求的重要性及一般要求,1.钢结构构造要求的重要性 钢结构是由若干构件组合而成的。连接的作用就是通过一 定的手段将板材或型钢组合成构件，或将若干构件组合成整体 结构，以保证其共同作用。因此，连接方式和构造及其结构构 件的构造质量优劣直接影响钢结构的工作性能。,2.钢结构构造的一般要求 (1）钢结构的构造应便于制作、运输、安装、维护并使结构受力 简单明确，减少应力集中，避免材料三向受拉。以受风荷载为主的空 腹结构，还应力求减少受风面积。 （2）在钢结构的受力构件及其连接中，不宜采用：厚度小于4mm的 钢板；壁厚小于3mm的钢管；截面小于45×4或56×36×4的角钢 （对焊接结构）或截面小于50×5的角钢（对螺栓连接或铆钉连接结 构）。,（3）焊接结构是否需要采用焊前预热或焊后热处理等特殊措施，应 根据材质、焊件厚度、焊接工艺、施焊时气温以及结构的性能要求等综 合因素来确定。 （4）为了保证结构的空间工作，提高结构的整体刚度，承担和传 递水平力，防止杆件产生过大的振动，避免压杆的侧向失稳，以及保证 结构安装时的稳定，应根据结构及其荷载的不同情况设置可靠的支撑系 统。在建筑物每一个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置独立的 空间稳定的支撑系统。 （5）单层房屋和露天结构的温度区段长度（伸缩缝的间距），当 不超过教材表4-1的数值时，可不考虑温度应力和温度变形的影响。,第二节 连接构造,1.焊缝连接构造 (1）焊缝金属宜与主体金属相适应 ,当不同强度的钢材连 接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。根据实验， Q235钢和Q345钢钢材焊接时，若用E50×× 焊条，焊缝强度比 用E43××焊条提高不多，此外，从连接的韧性和经济性方面 考虑，因此设计时可采用E43××焊条。,(2）在设计中不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和 在一处集中大量焊缝，同时焊缝的布置应尽可能对称于构件 形心轴。 为防止施焊时钢板产生层状撕裂，对焊件厚度大于20mm 的角接接头焊缝，应采用收缩时不宜引起层状撕裂的构造。 对大面积的板材（如实腹梁的腹板）拼接中，常会遇到 纵横交叉的拼接焊缝。当采用对接焊缝时，纵横两方向的对 接焊缝，可采用十字形交叉或形交叉；当为形交叉时， 交叉点的间距不得小于200mm。,(3）对接焊缝的坡口形式，应根据板厚和施工条件按 现行标准手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸和 埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸的要求选用。,(4）对接焊缝按是否焊透可分为焊透的和部分焊透的。 焊透的对接焊缝强度高，受力性能好，故一般采用焊透的对 接焊缝。只有板件较厚而内力较小或甚至不受力时，才可采 用部分焊透的对接焊缝，以省工省料和减小焊接变形。但由 于未焊透，应力集中和残余应力严重，故规范规定在直接承 受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用部分 焊透的对接焊缝。 当采用部分焊透的对接焊缝时，应注明坡口的形式和尺 寸，其计算厚度he不得小于1.5 ，t为焊件的较大厚度 ()。,2.螺栓连接构造 (1）每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性 的螺栓（或铆钉）数不宜少于2个。对组合构件的缀条，其 端部连接可采用1个螺栓（或铆钉）。 (2）高强度螺栓孔应采用钻成孔。高强度螺栓摩擦型 连接的孔径比螺栓公称直径d大1.52.0mm；高强度螺栓承 压型连接的孔径比螺栓公称直径d大1.01.5mm。,(3）在高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法 应在施工图中说明。 (4）螺栓或铆钉的距离应符合教材表2-5的要求。 (5）c级螺栓与孔壁间有较大空隙，不宜用于较重要的 连接，宜用于沿其杆轴方向受拉的连接。,(6）对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用双 螺帽或其他能防止螺帽松动的有效措施，如：弹簧垫圈、螺 杆和螺帽焊死等方法。 (7）当型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，其拼接 件宜采用钢板。 (8）沉头和半沉头铆钉不得用于沿其杆轴方向受拉的连 接。 (9）沿杆轴方向受拉的螺栓（或铆钉）连接中的端板 （法兰板），应适当增强其刚度（如加设加劲肋），以减少 撬力对螺栓（或铆钉）抗拉承载力的不利影响。,第三节 结构构件构造,1.柱及主要节点的构造 (1）缀条柱在缀材面的抗剪刚度和抗弯刚度比缀板柱好，故剪力较大 或宽度较大的格构式柱，宜采用缀条柱。但缀板柱构造简单，常用于轴心 受压柱。缀板柱中，同一截面处缀板（或型钢横杆）的线刚度之和不得小 于柱较大分肢线刚度的6倍。 (2）当实腹式柱的腹板计算高度h0与厚度tw之比h0/tw80时，应采用 横向加劲肋加强，其间距不得大于3h0。 横向加劲肋的尺寸和构造应按局部稳定的有关规定采用。,大型实腹式柱或格构式柱，除在受有较大水平力处设置横隔外，还应在运输单元的端部应设置横隔（即加宽的横向加劲肋），横隔的间距不得大于柱截面较大宽度的9倍和8m。横隔可用钢板或交叉角钢做成。,图4-2 柱的横隔,(3）梁与柱的连接形式和构造,1)梁与柱的铰接连接 2)梁与柱的刚性连接,图4-3 梁支承于柱顶的铰接连接,图4-4 梁支承于柱侧的铰接连接,铰接柱脚只传递轴心压力和剪力。剪力通常由底板与基础表面的摩擦力传递。当此摩擦力不足以承受水平剪力时，应在柱脚底板下设置抗剪键如教材图4-7所示，抗剪键可用方钢、短形钢或H型钢做成。,2.梁与梁的连接构造,(1）梁的拼接 梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。,图4-12 组合梁的工厂拼接,图4-13 组合梁的工地拼接,由于现场施焊条件较差，焊缝质量难以保证，所以较重要或受动力荷载的大型梁，其工地拼接宜采用高强螺栓如图4-14所示。,图4-14 采用高强度螺栓的工地拼接,(2）次梁与主梁的连接,图4-15 次梁与主梁的叠接,次梁与主梁的连接形式有叠接和平接两种,图4-16 次梁与主梁的平接,（3）梁与梁连接的其他构造要求,1）铆接（或高强度螺栓摩擦型连接）梁的翼缘板不宜超过三层，翼缘角钢面积不宜少于整个翼缘面积的30，当采用最大型号的角钢仍不能符合此要求时，可加设腋板。此时角钢与腋板面积之和不应少于翼缘总面积的30。当翼缘板不沿梁通长设置时，理论截断点处外伸长度内的铆钉（或高强度螺栓摩擦型连接）数目，应按该板1/2净截面面积的抗拉、抗压承载力进行计算。,2）为避免三向焊缝交叉，焊接梁的横向加劲肋与翼缘板相接处应切角，当切成斜角时，其宽约bs/3（但不大于40mm），高约bs/2（但不大于60mm），如教材图4-18所示，bs为加劲肋的宽度。,3）梁的端部支承加劲肋的下端，按端面承压强度设计值进行计算时，应刨平顶紧，其中突缘加劲板如图4-19 b所示的伸出长度不得大于其厚度的2倍。,图4-19 梁的支座 a）平板支座 b）突缘支座,(4）柱脚的形式与构造,柱脚的作用是把柱下端固定并将其内力传给基础。 1)铰接柱脚,2)刚接柱脚,(5）柱脚锚栓,1)柱脚锚栓不得用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反 力应由底板与混凝土基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。 2)柱脚锚栓埋置在基础中的深度，应使锚栓的内力通过其 和混凝土之间的粘结力传递。当埋置深度受到限制时，则锚栓 应牢固地固定在锚板或锚梁上，以传递锚栓的全部内力，此时 锚栓与混凝土之间的粘结力可不予考虑。,3)锚栓不宜直接连于底板上，因底板刚度不足，不能保证 锚栓受拉的可靠性。锚栓通常支承于焊于靴梁的肋板上，肋板 上同时搁置水平板和垫板（见图4-8）。,第四节 刚架主要节点构造,梁、柱加腋节点构造是门式刚架常用的重要节点，其 典型构造可如图4-20所示。,加腋段受压下翼缘应在平面外有支撑点以保证其稳定，此支撑点间距lc 应不大于两个檩距如图4-21所示。,图4-21 横梁、柱隅撑构造,第五节 桁架节点构造,桁架节点是桁架体系的主要受力、传力部位,其应满足 以下构造要求: 1）焊接桁架应以杆件形心线为轴线，螺栓（或铆钉） 连接的桁架可采用靠近杆件形心线的螺栓（或铆钉）准线 为轴线，在节点处各轴线应交于一点（钢管结构除外）。 当桁架弦杆的截面变化时，如轴线变动不超过较大弦杆 截面高度的5%，可不考虑其影响。,3）当焊接桁架的杆件用节点板连接时，弦杆与腹 杆、腹杆与腹杆之间宜留有一定的间隙，间隙不宜小于 20mm。为便于施焊，改善焊缝附近钢材抗脆断的能力， 相邻角焊缝焊趾间净距不应小于5mm。 当桁架杆件不用节点板连接时，相邻腹杆连接角焊缝 焊趾间净距不应小于5mm（钢管结构除外）。,4）节点板厚度一般根据所连接杆件内力的大小确 定，但不得小于6mm。节点板的平面尺寸应适当考虑制作 和装配的误差。 5）跨度大于36m的两端铰支承的桁架，应考虑在竖 向荷载作用下，下弦弹性伸长所产生水平推力对支承构件 的影响。,
