高層鋼框架施工詳圖中高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)的選用

姚習(xí)紅楊建新

（1武漢城市職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢 430064 2中國一冶集團(tuán)有限公司 湖北 武漢 430081）

高層鋼框架施工詳圖中高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)的選用

姚習(xí)紅1楊建新2

（1武漢城市職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢 430064 2中國一冶集團(tuán)有限公司 湖北 武漢 430081）

高層鋼框架中構(gòu)件的連接，主要采用高強(qiáng)螺栓連接。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)場安裝均為高空作業(yè)，連接節(jié)點(diǎn)采用焊接連接由于受高空作業(yè)的影響，焊接質(zhì)量很難保證，采用高強(qiáng)螺栓連接現(xiàn)場施工質(zhì)量更容易保證，有效避免了此項(xiàng)質(zhì)量通病。采用高強(qiáng)螺栓連接連接節(jié)點(diǎn)有鉸接節(jié)點(diǎn)和剛接節(jié)點(diǎn)，高強(qiáng)螺栓連接安全性、可操作性更高，且連接節(jié)點(diǎn)為可拆卸、可重新拼裝，鋼構(gòu)件可重復(fù)拆卸使用。本文主要對高層鋼框架施工詳圖中高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)的選用進(jìn)行闡述。

鋼結(jié)構(gòu)；高層鋼框架；高強(qiáng)螺栓；連接

1 高層鋼框架連接節(jié)點(diǎn)連接方法

1.1鋼結(jié)構(gòu)桿件連接方式

對于框架梁或?qū)嵏故娇蚣苤Y(jié)構(gòu)本身的連接，通常有以下幾種：

1.1.1 框架梁采用全焊縫連接。在這種情況下，上下翼緣一般采用單邊V型坡口，并在熔透焊縫下側(cè)采用墊板的對接焊縫連接，腹板采用角焊縫連接。

1.1.2 翼框架梁采用栓焊組合連接。即采用單邊V型坡口，并在熔透焊縫下側(cè)選擇墊板對接焊縫進(jìn)行連接，而腹板則選擇高強(qiáng)螺栓摩擦型來連接。在這種情況下，應(yīng)先緊固連接腹板的高強(qiáng)螺栓，然后進(jìn)行焊接上下翼緣。

1.1.3 框架梁所有上下翼緣都選擇高強(qiáng)螺栓摩擦型連接。有些框架梁斷面高度過大，現(xiàn)場對接焊縫質(zhì)量難以保證，因此采用高強(qiáng)螺栓摩擦型連接。

1.2鋼框架連接節(jié)點(diǎn)的分類

按照鋼框架傳遞方式與受力特點(diǎn)，框架梁和柱連接、次梁和主梁連接方式，細(xì)部具體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)力學(xué)特點(diǎn)，主要有剛性、鉸接兩種連接點(diǎn)【1】。

1.2.1 為保證構(gòu)件節(jié)點(diǎn)處連接受力的連續(xù)性，并且保持原有構(gòu)件的受力特征，構(gòu)件連接一般選擇剛性連接方法。由圖1能夠得知，剛性連接節(jié)點(diǎn)不僅可以保證構(gòu)件的連續(xù)性，還和構(gòu)件有著一樣的M-φ關(guān)系，如圖1中的實(shí)現(xiàn)OCD所示。

圖1 連接節(jié)點(diǎn)的特性曲線

1.2.2 根據(jù)構(gòu)件受力工況，所選擇的連接方法與構(gòu)造特點(diǎn)，在彈性剛度方面，連接節(jié)點(diǎn)處明顯要低于構(gòu)件，就算可以確保承載力與構(gòu)件的要大，導(dǎo)致連接節(jié)點(diǎn)若是選擇彎矩-曲率（M-φ）關(guān)系表示，那么圖1內(nèi)點(diǎn)劃線OGH能夠體現(xiàn)“半剛性連接節(jié)點(diǎn)”特征，該連接節(jié)點(diǎn)稱為半剛性連接節(jié)點(diǎn)。

1.2.3 對構(gòu)件拼接連接節(jié)點(diǎn)而言，考慮到連接節(jié)點(diǎn)的具體位置，拼接連接節(jié)點(diǎn)承載力僅為構(gòu)件所有承載力總和的一部分，并且無法傳遞所有被連接構(gòu)件的承載力。這樣一來，即使承載力要低于構(gòu)件連續(xù)部分，不過還是沒有超出連接節(jié)點(diǎn)承載力范圍。由于連接節(jié)點(diǎn)剛度存在差異，能夠讓拼接連接節(jié)點(diǎn)彈性強(qiáng)度要高于構(gòu)件。這種特征的節(jié)點(diǎn)，也要?dú)w類于剛性連接節(jié)點(diǎn)。這種節(jié)點(diǎn)的特征，可由見圖1內(nèi)點(diǎn)劃線OEF所示。

1.2.4 鉸接連接節(jié)點(diǎn)通常只對豎向剪力進(jìn)行傳遞，無法承受彎矩，無法在構(gòu)件自身拼接連接中使用，尤其是無法在側(cè)向受力構(gòu)件的拼接連接中使用。所以，一般在構(gòu)件端部連接其他構(gòu)件時(shí)使用該節(jié)點(diǎn)。不過對于建筑結(jié)構(gòu)而言，用于鉸接的連接節(jié)點(diǎn)，特征并不都是鉸接，而是如圖1內(nèi)點(diǎn)劃線OIJ所示；其并非是不能完全承受彎矩，而是抗彎剛度要比構(gòu)件低很多，所以具體工作中將其當(dāng)成鉸接連接處理，這樣簡單易行，也避免對桿件承載力造成影響。

在設(shè)計(jì)拼接節(jié)點(diǎn)的過程中，要想保證節(jié)點(diǎn)受力在構(gòu)件承載力范圍內(nèi)，并能保證各桿件正常使用，同時(shí)保證其整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性要求，正確選擇連接節(jié)點(diǎn)的連接方法與形式，將具體的連接構(gòu)造明確下來。

為了方便計(jì)算，一般鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)（無論是手工計(jì)算還是程序計(jì)算），一般都需按照完全剛接或完全鉸接的情況進(jìn)行處理。至于因節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形成的半剛性連接，對整體結(jié)構(gòu)體系的安全不會有影響，相反對個(gè)別桿件的安全儲備還具有一定好處的，因此在設(shè)計(jì)中不予以考慮。

2 連接計(jì)算原理

2.1高強(qiáng)螺栓連接計(jì)算

高強(qiáng)螺栓在構(gòu)件上的排列分為并列布置和錯(cuò)列布置（一般用并列布置），其排列要求和容許距離要求應(yīng)符合下表構(gòu)造要求。

高強(qiáng)螺栓連接，按照受力特點(diǎn)的不同，主要有高強(qiáng)螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)螺栓承壓型連接盒高強(qiáng)螺栓承受拉力的受拉連接。

2.1.1 單個(gè)高強(qiáng)螺栓的連接計(jì)算【1】

表1 單個(gè)高強(qiáng)螺栓在摩擦型連接中的承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算公式

m—摩擦面的抗滑移系數(shù)，根據(jù)表3-4選擇；

表2 單個(gè)高強(qiáng)螺栓在承壓型連接中的承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算公式

2.1.2 高強(qiáng)螺栓螺栓群的連接計(jì)算

2.1.3 高強(qiáng)螺栓連接的構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算

高強(qiáng)螺栓（承壓型和受拉型）連接的軸心受力構(gòu)件，其連接處強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：

2.1.4 高強(qiáng)螺栓連接構(gòu)造要求

所有拼接連接側(cè)面，永久性螺栓數(shù)量至少為2個(gè)。

高強(qiáng)螺栓孔要選擇鉆成孔。對高強(qiáng)螺栓摩擦型連接而言，孔徑要超出螺栓公稱直d的1.5~2.0mm；高強(qiáng)螺栓承壓型或受拉型連接時(shí)其孔徑比螺栓公稱直徑大1.0~1.5mm。

[1] 李星榮、魏才昂等 鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊[S].中國建筑工業(yè)出版社，2013，05：4-8.

[2] 石永久 鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓與側(cè)焊縫并用連接建議設(shè)計(jì)方法[J].工業(yè)建筑,2013,42(3).

TU75

B

1007-6344（2017）06-0205-02

姓名:呂春霞 出生:1984年2月 性別:女 民族：漢 籍貫:江蘇省鹽城市 當(dāng)前職稱：中級 學(xué)歷：本科 研究方向：工程經(jīng)濟(jì)管理

本論文系2016年武漢市市屬高校產(chǎn)學(xué)研課題“校企共建“鋼結(jié)構(gòu)工程施工”課程資源庫的研究”（課題編號：CXY201631）的階段性研究成果。