结构一注总结钢结构.docx
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结构一注总结钢结构
焊缝连接
(部份焊透)对接焊:
焊缝的力通过板件截面传递;
角接焊:
焊缝的力通过板件的侧面传递;
1、焊缝等级的规定,按7.1.1执行。
当连接的板件的强度等级不同时,按强度较低者选焊条类型(8.2.1)。
2、对接与T形对接焊缝
1)焊缝厚度,按最小板件确定;
2)焊缝的计算长度,视有无引弧板、引出板而定;
3)焊缝强度,如果是无垫板单面施焊或施工条件较差,应该相应折减;对于T形对接焊,其强度按较厚板确定;对于腹板与翼板不同厚的工字形轴心受力钢对接时,强度按较厚者确定(因为此时截面中所有焊缝应力一样大)。
4)剪应力的计算,视剪力(外力)沿焊缝均匀分布而定——如牛腿对接时,按材料力学公式计算;力与焊缝斜交时引起的剪应力,按平均剪应力算;
5)其它要求,当对接的两板厚度或宽度不一样大时,按8.2.4采取过渡措施。
3、角焊缝
1)焊缝高度按(最大、小值)和侧面角焊缝长度(最大、小值)按8.2.7确定;对于非直角T形角焊缝,其计算高度按7.1.4执行;
2)焊缝的计算长度,视这条焊缝中有无起弧点、终弧点而定;对于有2hf绕角焊者可不减hf;
3)焊缝强度,对于施工条件较差、轴心受力的单肢角钢焊接应该相应折减;对于不直接受动力的正面焊缝,强度应该乘以1.22;对于不直接受动力的边缘斜面焊缝,强度应该乘以1.0~1.22(见《施》P242)。
4)剪应力的计算,一律按平均剪应力计算;
5)其它要求,当仅有侧面焊时,两条侧面焊的最大间距按8.2.10执行;搭接连接的最小搭接长度按8.2.13执行;角钢连接时,肢背与肢尖所承受的力按8.2.11批注执行。
4、部份焊透的对接与T形对接
1)计算时按角焊缝计算,但应该注意以下的规定;
2)焊缝强度,容许值按角焊缝查取。
在受到垂直于焊缝的压力作用时受压承载力乘以1.22(因为通过焊件可以传递一部份内力);当熔合线处焊缝截面边长等于或接近最短距离s(0.9s¬1.0s)时受剪承载力乘以0.9;
3)焊缝计算高度按7.1.5确定,并应该符合8.2.5要求,并且这种焊缝不宜直接受动载。
螺栓连接
1、普通螺栓
1)受剪连接
单个螺栓的抗剪强度应该取螺杆自身各剪面抗剪承载之和与连接件的承压强度的较小值;同时还应验算连接件被螺栓孔(螺栓孔一般比螺栓大1.5mm左右)削弱后的强度(应该取最不利截面的强度)。
注:
如M20螺栓,抗剪直径应该用20mm,而抗拉有效直径小于20mm,螺栓孔直径约为21.5mm。
对于
2)受拉连接
单个螺栓的抗拉强度应该按其有效直径计算。
受拉连接的螺栓群分为大偏心受拉和小偏心受拉。
受偏心拉力时,一般先假设按小偏心受拉试算,所有外力对螺栓群形心取矩,若最外排螺栓没有出现受压,则假设成功;若最外排出现受压,所有外力对最外排螺栓取矩,则按大偏心受压计算。
受弯而不受拉时,直接按大偏心计算。
此部份计算可参考《施》P256。
3)同时受拉、剪连接
在满足受剪局部承压强度的前提下,还要满足7.2.1_3的要求。
螺栓拉力计算同2)。
再强调一次,对于大、小偏拉,外力取矩点是不同的,前者是最外排“受压”螺栓,后者是螺栓群形心。
2、高强螺栓摩擦型
1)受剪连接
高强螺栓摩擦型连接的抗剪强度由摩擦力提供,帮不无承压承载力之说。
螺栓的预压力和摩擦系数按7.2.2查取。
抗剪验算时,应该验螺栓摩擦承载力、全截面受拉承载力、被削弱截面承载力。
由于孔前有0.5的孔前传力系数,所以,全截面和被削弱截面都有可能是最危险截面,两者都应该验算。
2)受拉
验算同一般螺栓一样,其受拉承载为0.8倍预拉力。
3)同时受拉、剪连接
满足7.2.2_3的要求。
3、高强螺栓承压型
螺栓承压型连接的验算按7.2.3执行。
其计算方法与普通螺栓相同,仅有以下几点区别:
1)不能用于直接承受动力的结构。
因为当达到其承载力设计值(其设计值较高)时,发生了较大的变形。
2)受剪截面在螺纹处时,受剪截面用有效直径,承压截面还是用公称直径。
普通螺栓的抗剪强度是根据试验统计得出的,无此问题。
3)同时承受拉力和剪力时,其承压设计强度应该降以1.2。
4、连接长度大于15d0时折减系数
此系数的计算按7.2.4执行,折减时仅折减抗剪强度,最小为0.7。
另外,单角钢连接时,也应该乘以0.85系数。
5、螺栓数目的调整
1)用拼接板连接两块厚度不同的板时,使用填板一侧的螺栓(高强螺栓摩擦型除外)数目应该增加10%。
2)采用搭接或单向拼接板连接时,由于偏心的影响,螺栓(高强螺栓摩擦型除外)数目应该增加10%。
3)用短角钢连接型钢的外伸肢时,短角钢两肢中的其中一肢上的螺栓应该增加50%。
6、螺栓的间距
永久性连接中,连接一端的螺栓不宜少于两个。
螺栓的间距应该符合8.3.4的要求。
对于型钢上的螺栓,还应该考虑拧紧螺栓时的净空要求,满足一定的线距(此线距可查看相关教材)。
7、是否适用于直接承受动力或受反复作用力的构件
根据8.3.5和7.2.3,普通C级螺栓和高强承压型连接均不宜于用直接承受动力或受反复作用力的构件。
另外,直接承受动力受拉的连接,应该采用双螺帽。
轴心受力构件
1、计算长度
1)桁架杆件的计算长度
桁架杆件的计算长度按5.3.1、5.3.2计算。
分为平面内、平面外、斜向的计算长度,构件分为弦杆、支座腹杆、其它腹杆、交叉斜杆。
2、容许长细比
所有构件的容许长细比按5.3.8(受压构件)和5.3.9(受拉构件)执行。
在查取表中数值时,应该注意其“注”的规定。
3、轴心受拉构件
1)承载力
承载力按5.1.1进行验算。
对于高强摩擦螺栓连接,应该验算毛截面和净截面的承载力。
2)长细比验算
长细比验算时,首先求出计算长度,再根据5.3.9验算其长细比。
4、实腹轴心受压构件
1)承载力
承载力按5.1.1进行验算。
对于高强摩擦螺栓连接,应该验算毛截面和净截面的承载力。
2)整体稳定性
速体稳定性按5.1.2进行计算。
对于无对称轴截面构件,不宜受轴压;对于单对称轴截面构件,沿对称轴的长细应该考虑其扭转效应而采用换算长细比(5.1.2_3列出了常用截面计算换算长细比的方法)。
对于单角钢构件,有两个平面轴和两个主轴。
当验算长细比时不考虑弯扭效应,对于无中间支点者应该验算斜平面长细比,对于有中间支点者(如交叉杆和再分式腹杆)应该验算面外稳定性和斜平面稳定性。
当验算稳定性时,按3.4.2条考虑折减(对于要验算两个方向的稳定性情况,拆减系数应该分别计算)后,可以不考虑弯扭效应。
当无中间节点时,斜向计算长度按表5.3.1取;当有中间节点时,平面外计算长度按5.3.1或5.3.1相关公式计算,平面内和斜平面内计算长度取节点间距离。
3)局部稳定性
开口截面翼缘的宽厚比按5.4.1验算;I、工形截面腹板的高厚比按5.4.2验算;箱形截面的翼缘宽厚比按4.3.8验算;箱形截面腹板高厚比按5.4.3验算;T形截面腹板高厚比按5.4.4验算。
应该注意翼缘与腹板计算宽度的取值方法,对于焊接构件和轧制构件是不同的。
管形截面的径厚比按5.4.5验算。
当验算H、I、箱形截面的腹板局部稳定性不能满足要求时,可采用考虑腹板屈曲后强度或设纵向加劲肋的方法按5.4.6验算。
在任何情况下,当腹板的高厚比大于80(235/fy)1/2时,应该按8.4.2设横向加劲肋。
4)填板连接的双角钢或双槽钢可按实腹构件计算,填板间距应该满足5.1.5要求。
5、格构式轴压构件
1)整体稳定性
整体稳定性验算分为沿实轴和沿虚轴的稳定性验算,其中沿实轴的稳定性验算同实腹受压柱,沿虑轴的稳定性验算时的长细比采用按5.1.3条计算的换算长细比(分为缀板式和缀条式)。
计算出的长细比应该满足长细限值,并应该满足稳定性验算。
2)分肢稳定性
分肢的计算长度,当为焊接缀板时取为缀板净距,当为螺栓连接缀板时为最外排螺栓间离;当为缀条时按肢中和轴距和缀条角度计算。
分肢的回转半径取其最小回转半径。
计算出的长细比应该满足5.1.4要求。
3)失稳时的剪力
失稳时构件发生挠曲,竖向力不再与构件平行,此时便会产生剪力,此剪力的大小按5.1.6计算,此剪力全部由缀材承受。
对于缀条,此剪力转化为缀条的轴力,可按力平衡计算缀条所受轴力,此轴力可能受拉也可能受压,因此按受压构件计算(计算长度按肢中和轴距和缀条角度计算,回转半径取最小回转半径)。
对于缀板,此剪力转化为缀板的剪力和连接处的弯矩,可按分肢支点中点和缀板中点为反弯点(弯矩为0)的局部计算模型按力矩平衡来计算。
具体计算方法可参见《施》311~313。
缀条的连接,对于单角钢,一般只采用两条侧焊缝(受剪)。
缀板的连接,一般采用三面围焊,但计算时一般按绕角正面焊(受弯、剪)来计算。
4)支撑力
当需要减小柱的计算长度而采用支撑时,支撑的轴力按5.1.7计算。
5)其它
剪力较大或宽度较大的格构柱宜采用缀条连接。
缀板的线刚度与较大分肢线刚度比应该符合8.4.1要求。
格构柱应该设横隔,横隔的设置应该符合8.4.3要求。
受弯构件
1、强度验算
强度验算包括抗弯正应力验算、受弯正截面剪应力验算、局部承压验算、前三种应力作用下的折算应力验算。
2、稳定性验算
1)梁受压缘受到其上板的约束无侧向位移时、梁压缘面外自由长度与压缘宽度之比小于表4.2.1规定时,可不进行整体稳定性验算,否则应该进行整体稳定性验算。
2)一般截面在最大刚度主平面受弯和双向受弯时的稳定性验算按4.2.2、4.2.3执行;箱形截面的整体稳定性一般通过4.2.4的尺寸构造(高宽比与长宽比)要求保证。
3、腹板局部稳定验算
1)关于加劲肋的设置
h0/tw≤80(235/fy)1/2,仅在有局部压应力的部位设构造横向加劲肋;
80(235/fy)1/2<h0/tw≤170(235/fy)1/2(受压缘扭转受到约束)
≤150(235/fy)1/2(受压缘扭转不受到约束)
应该设满足4.3.6要求的横向加劲肋,并符合计算要求;
局部压应力很大的梁,宜在受压区设短加劲肋;
h0/tw在任何时候不可大于250;
在支座处宜设支承加劲肋。
2)支承加劲肋的设计
支承加劲的宽度与厚度应该符合4.3.6要求。
一般支承加劲还应该按8.4.11切角,其验算包括以面角焊缝的组合应力验算、十字截面受压稳定性计算(4.3.7)、承压验算。
突缘支座应该符合8.4.12的外伸长度的要求,其验算包括单面角焊缝(焊缝长度一般为h0-1cm)的抗剪验算、T形截面受压稳定性验算(对于端部通过螺栓与柱连接的情况可不验算)、承压验算。
3)验算
腹板局部稳定性的验算分为三种情况:
仅有横和加劲肋的区格、同时有纵、横向加劲肋的区格(分为压缘区格的拉缘区格)、局部短加劲肋区格。
按4.3.3~4.3.5验算。
4)加劲肋的构造间距或位置
横向加劲肋的最小间距为0.5h0,最大间距为2h0和2.5h0(无局部压应力且h0/tw≤100);纵向加劲肋应该位于截面受压区的中心位置,其距腹析受压边缘的距离为hc/2.5~hc/2,其中hc为腹板受压区高度,对于双对称的截面(如工字形截面)hc=h0/2。
4、翼缘局部稳定性验算
对于一般开口截面通过限制压缘外伸长度与厚度之比来保证:
当抗弯正应力强度时取塑性发展系数1.0时,b/t≤15(235/fy)1/2
当抗弯正应力强度时取塑性发展系数大于1.0时,b/t≤13(235/fy)1/2
进行塑性设计时,b/t≤9(235/fy)1/2
对于箱形截面通过限制压缘无支承宽度与厚度之比来保证(可通过设纵向加劲肋减小无支承宽度):
非塑性设计时,b0/t≤40(235/fy)1/2
塑性设计时,b0/t≤30(235/fy)1/2
5、组合梁屈曲后强度验算
1)不直接受动力荷载的组合梁可以考虑其腹板屈曲后强度。
所谓腹板屈曲后强度就是指腹板发生局部屈曲后仍然具有的强度。
此时,腹板可以不按局部屈曲的要求设置加劲肋。
2)其强度应该按4.4.1条验算,仍应该满足整体稳定性要求。
3)对于中间集中压力作用下的横向加劲肋,其应该按轴心受压构件验算面外稳定性,其轴心压力按4.4.2-1计算。
4)支座加劲应该按偏压弯构件验算面外稳定性,压力为支反力,并考虑应力场水平力H:
H可按4.4.2-2计算;
当设置封头肋板时,H可取为0,封头肋板的截面面积应该满足4.4.2-3要求;
对于中间横向加劲肋间距大于2.5倍腹板高度和不设中间横向加劲肋的腹板,当其满足局部稳定性应力验算时,可取H=0。
6、挠度验算
1)挠度验算时,荷载取标准值;
2)挠度验算分为所有荷载作用下的挠度验算(观感要求,可减去起拱度)、活载作用下的挠度验算(正常使用)。
3)对于檩条,若其中间有拉条,则只验算其垂直于屋面方向的挠度,若无拉条,只应应该验算两个方向的总挠度。
拉弯、压弯构件
1、强度验算
强度验算按5.2.1进行,采用净截面。
2、柱的计算长度
1)对柱是否为强支撑、弱支撑和无支撑的判别,按5.3.3执行。
2)对于无撑框架,当采用一阶弹性分析时,其计算长度系数按“无支撑”类查取;当采用二阶弹性分析时,其计算长度系数取为1.0。
3)对于单阶和三阶柱,应该先计算并查出下柱的计算长度系数并乘以折减系数后,再据此计算上柱、中柱的计算长度系数。
4)对于有摇摆柱弱支撑和无支撑结构,应该对非摇摆柱的计算长度乘以增大系数,摇摆柱的计算长度取其几何长度。
3、实腹柱稳定性验算
1)平面内稳定性验算,按式5.2.2-1执行,注意W1x的取值(压应力较大侧)。
对于单轴对称截面构件(弯矩作用在对称轴平面内),当其翼缘受压时,还应该满足5.2.2-2的要求。
2)平面外的稳定性验算,按5.2.2-3执行。
其中的轴心受压稳定系数,对于单轴对称截面构件(弯矩作用在对称轴平面内),应该按考虑扭转作用的长细比查值。
3)等效弯矩系数
对于不考虑二阶效应的无支撑框架柱和弱支撑框架柱,应该取为1.0,两端有支承(面内稳定验算时为面内支承,面外稳定验算时为面外支撑)的应该视端弯矩和横向荷载(弯矩和横同荷载均指面内的荷载)情况而定。
4)双向受弯的双对称截面柱稳定性按5.2.5验算。
4、格构柱稳定性验算
1)弯矩绕实轴作用时,弯矩作用平面内、外的稳定性均与实腹式相同。
但是在验算平面外的稳定性时,其面外长细比应该取换算长细比。
2)弯矩绕虑轴作用时,弯矩作用平面内稳定性按5.2.3验算,面内长细比应该采用换算长细比。
弯矩作用平面外稳定性仅验算轴力较大分肢的稳定性,长细比应该按面外(计算长度视侧向支承情况而定)和面内(计算长度视缀材布置而定)计算的较大值采用。
5、局部稳定验算
1)实腹柱和格构柱中的分肢实腹柱均应该验算其局部稳定性。
2)局部稳定性的验算按5.4节进行(主要是通过限制宽厚比来保证其局部稳定性)。
塑性设计
1、承载力验算时,荷载采用设计值,内力考虑塑性重分布;正常使用验算时,荷载采用标准值,按弹性计算。
2、按塑性设计的钢材应该满足9.1.3的延性相关要示。
3、按塑性设计的翼缘和腹板的宽厚比应该满足表9.1.4的要求,以满足局部稳定。
4、9.2节供了受弯强度、受剪强度、压弯强度、压弯构件平面内稳定、压弯构件平面外稳定的计算公式。
注意受剪是按仅腹板受平均剪应力计算。
另外,要会计算塑性截面模量。
5、受压构件的长细比,不宜大于130(235/fy)1/2
6、在出现塑性铰的截面处,必须设侧向支撑,此支承与相邻支承点间的构件长细比应该满足9.3.2要求,以满足面外稳定性。
其它的对没有塑性铰的构件区段,应该按非塑性设计的构件进行面外稳定验算。
钢管结构
见规范
疲劳验算
1、疲劳验算时彩和标准值,不计冲击作用(3.1.5、3.1.6)。
2、直接受动力荷载重复作用,循环次数≥是5*104次时,应进行疲劳验算。
对于不出现拉应力的部位可不进行疲劳验算(6.1.3)。
3、应力幅和容许疲劳应力按6.2.1计算。
其中容许应力幅与应力验算部份的应力集中情况有关。
对角焊缝应该进行疲劳验算。
4、吊车梁的循环次数规定为2*106,其容许应力可根据构件或连接类别直接查取。
吊车梁的应力幅应该乘以欠载系数。
钢-砼组合梁
1、一般不正接承受动载。
2、混凝土翼缘有效宽度按11.1.2确定。
3、按全截面塑性计算发展进行组合梁的强度计算。
4、组合梁中的钢梁的受压区应满足塑性设计时板件的宽厚比要求(9.1.4)。
5、完全抗剪(分塑性中和轴在混凝土翼缘内、外两种情况)和部份抗剪组合梁的抗弯验算按11.2.1和11.2.2计算。
组合梁的抗剪按仅腹板受平均剪应力计算。
6、抗剪连接件宜采用栓钉,也可用槽钢、弯筋等。
每个连接件的剪力承载和设计值按11.3.1计算。
对于压型钢板的混凝土组合梁,其连接件根部周围无混凝土约束,其抗剪承载力设计值应该乘以按11.3.2计算的拆减系数。
7、剪力连接件是按剪跨区设置的,剪跨区以弯矩绝对最大点和零弯矩点为界。
剪跨区内的总剪力按11.3.4计算,进而得到每个剪跨区内所需要的连接件。
8、组合梁的挠度应该按标准组合和长期组合下的较大值来确定。
两种组合下,组合梁的折算刚度是不同的(具体在于混凝土缘是如何等效为钢缘的)。
为什么要折减,一是考虑到混凝土的收缩、徐变特性,另外一方面是考连接件的滑移。
9、组合梁的总高、混凝土板托高度、混凝土板托顶宽度按应该符合11.5.1条要求。
边梁混凝土翼缘外伸长度应该符合11.5.2要求。
10、连接件的高度、间距、与混凝土翼缘的边距、与钢梁上缘边距、顶面保护层厚度应该符合11.5.4要求。
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