第五章鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造

第五章鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日本章小結(jié)

本章講述了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求的重要性；鋼結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)造要求；各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造要求；剛架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求；屋架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求。通過本章的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，學(xué)生應(yīng)熟悉鋼結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)造要求；掌握各種構(gòu)件之間的連接方法、構(gòu)造要求；熟悉剛架節(jié)點(diǎn)及屋架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造。第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日本章重點(diǎn)1.鋼結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)造要求；2.各種構(gòu)件之間的連接方法、構(gòu)造要求；3.剛架節(jié)點(diǎn)及屋架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造。第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求的重要性及一般要求1.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求的重要性

鋼結(jié)構(gòu)是由若干構(gòu)件組合而成的。連接的作用就是通過一定的手段將板材或型鋼組合成構(gòu)件，或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu)，以保證其共同作用。因此，連接方式和構(gòu)造及其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造質(zhì)量優(yōu)劣直接影響鋼結(jié)構(gòu)的工作性能。第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日2.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造的一般要求(1）鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造應(yīng)便于制作、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)并使結(jié)構(gòu)受力簡單明確，減少應(yīng)力集中，避免材料三向受拉。以受風(fēng)荷載為主的空腹結(jié)構(gòu)，還應(yīng)力求減少受風(fēng)面積。（2）在鋼結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件及其連接中，不宜采用：厚度小于4mm的鋼板；壁厚小于3mm的鋼管；截面小于∟45×4或∟56×36×4的角鋼（對焊接結(jié)構(gòu)）或截面小于∟50×5的角鋼（對螺栓連接或鉚釘連接結(jié)構(gòu)）。

第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日（3）焊接結(jié)構(gòu)是否需要采用焊前預(yù)熱或焊后熱處理等特殊措施，應(yīng)根據(jù)材質(zhì)、焊件厚度、焊接工藝、施焊時氣溫以及結(jié)構(gòu)的性能要求等綜合因素來確定。（4）為了保證結(jié)構(gòu)的空間工作，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，承擔(dān)和傳遞水平力，防止桿件產(chǎn)生過大的振動，避免壓桿的側(cè)向失穩(wěn)，以及保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)及其荷載的不同情況設(shè)置可靠的支撐系統(tǒng)。在建筑物每一個溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立的空間穩(wěn)定的支撐系統(tǒng)。

（5）單層房屋和露天結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長度（伸縮縫的間距），當(dāng)不超過教材表4-1的數(shù)值時，可不考慮溫度應(yīng)力和溫度變形的影響。第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)連接構(gòu)造

1.焊縫連接構(gòu)造

(1）焊縫金屬宜與主體金屬相適應(yīng),當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材連接時，可采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊接材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，Q235鋼和Q345鋼鋼材焊接時，若用E50××焊條，焊縫強(qiáng)度比用E43××焊條提高不多，此外，從連接的韌性和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，因此設(shè)計時可采用E43××焊條。第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日(2）在設(shè)計中不得任意加大焊縫，避免焊縫立體交叉和在一處集中大量焊縫，同時焊縫的布置應(yīng)盡可能對稱于構(gòu)件形心軸。為防止施焊時鋼板產(chǎn)生層狀撕裂，對焊件厚度大于20mm的角接接頭焊縫，應(yīng)采用收縮時不宜引起層狀撕裂的構(gòu)造。

對大面積的板材（如實(shí)腹梁的腹板）拼接中，常會遇到縱橫交叉的拼接焊縫。當(dāng)采用對接焊縫時，縱橫兩方向的對接焊縫，可采用十字形交叉或Ｔ形交叉；當(dāng)為Ｔ形交叉時，交叉點(diǎn)的間距不得小于200mm。第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日(3）對接焊縫的坡口形式，應(yīng)根據(jù)板厚和施工條件按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《手工電弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸》和《埋弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸》的要求選用。第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日

(4）對接焊縫按是否焊透可分為焊透的和部分焊透的。焊透的對接焊縫強(qiáng)度高，受力性能好，故一般采用焊透的對接焊縫。只有板件較厚而內(nèi)力較小或甚至不受力時，才可采用部分焊透的對接焊縫，以省工省料和減小焊接變形。但由于未焊透，應(yīng)力集中和殘余應(yīng)力嚴(yán)重，故規(guī)范規(guī)定在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，垂直于受力方向的焊縫不宜采用部分焊透的對接焊縫。當(dāng)采用部分焊透的對接焊縫時，應(yīng)注明坡口的形式和尺寸，其計算厚度he不得小于1.5，t為焊件的較大厚度(㎜)。第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日

2.螺栓連接構(gòu)造

(1）每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久性的螺栓（或鉚釘）數(shù)不宜少于2個。對組合構(gòu)件的綴條，其端部連接可采用1個螺栓（或鉚釘）。(2）高強(qiáng)度螺栓孔應(yīng)采用鉆成孔。高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的孔徑比螺栓公稱直徑d大1.5～2.0mm；高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的孔徑比螺栓公稱直徑d大1.0～1.5mm。第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日

(3）在高強(qiáng)度螺栓連接范圍內(nèi)，構(gòu)件接觸面的處理方法應(yīng)在施工圖中說明。(4）螺栓或鉚釘?shù)木嚯x應(yīng)符合教材表2-5的要求。(5）c級螺栓與孔壁間有較大空隙，不宜用于較重要的連接，宜用于沿其桿軸方向受拉的連接。

第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日

(6）對直接承受動力荷載的普通螺栓受拉連接應(yīng)采用雙螺帽或其他能防止螺帽松動的有效措施，如：彈簧墊圈、螺桿和螺帽焊死等方法。(7）當(dāng)型鋼構(gòu)件的拼接采用高強(qiáng)度螺栓連接時，其拼接件宜采用鋼板。

(8）沉頭和半沉頭鉚釘不得用于沿其桿軸方向受拉的連接。(9）沿桿軸方向受拉的螺栓（或鉚釘）連接中的端板（法蘭板），應(yīng)適當(dāng)增強(qiáng)其剛度（如加設(shè)加勁肋），以減少撬力對螺栓（或鉚釘）抗拉承載力的不利影響。第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日第三節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造1.柱及主要節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造

(1）綴條柱在綴材面的抗剪剛度和抗彎剛度比綴板柱好，故剪力較大或?qū)挾容^大的格構(gòu)式柱，宜采用綴條柱。但綴板柱構(gòu)造簡單，常用于軸心受壓柱。綴板柱中，同一截面處綴板（或型鋼橫桿）的線剛度之和不得小于柱較大分肢線剛度的6倍。

(2）當(dāng)實(shí)腹式柱的腹板計算高度h0與厚度tw之比h0/tw＞80時，應(yīng)采用橫向加勁肋加強(qiáng)，其間距不得大于3h0。橫向加勁肋的尺寸和構(gòu)造應(yīng)按局部穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定采用。

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大型實(shí)腹式柱或格構(gòu)式柱，除在受有較大水平力處設(shè)置橫隔外，還應(yīng)在運(yùn)輸單元的端部應(yīng)設(shè)置橫隔（即加寬的橫向加勁肋），橫隔的間距不得大于柱截面較大寬度的9倍和8m。橫隔可用鋼板或交叉角鋼做成。

圖4-2柱的橫隔第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日(3）梁與柱的連接形式和構(gòu)造

1)梁與柱的鉸接連接2)梁與柱的剛性連接圖4-3梁支承于柱頂?shù)你q接連接第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日圖4-4梁支承于柱側(cè)的鉸接連接第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日鉸接柱腳只傳遞軸心壓力和剪力。剪力通常由底板與基礎(chǔ)表面的摩擦力傳遞。當(dāng)此摩擦力不足以承受水平剪力時，應(yīng)在柱腳底板下設(shè)置抗剪鍵如教材圖4-7所示，抗剪鍵可用方鋼、短Т形鋼或H型鋼做成。第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日2.梁與梁的連接構(gòu)造(1）梁的拼接梁的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種。

圖4-12組合梁的工廠拼接第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日圖4-13組合梁的工地拼接

第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日由于現(xiàn)場施焊條件較差，焊縫質(zhì)量難以保證，所以較重要或受動力荷載的大型梁，其工地拼接宜采用高強(qiáng)螺栓如圖4-14所示。圖4-14采用高強(qiáng)度螺栓的工地拼接第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日(2）次梁與主梁的連接

圖4-15次梁與主梁的疊接

次梁與主梁的連接形式有疊接和平接兩種

第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日圖4-16次梁與主梁的平接第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日（3）梁與梁連接的其他構(gòu)造要求

1）鉚接（或高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接）梁的翼緣板不宜超過三層，翼緣角鋼面積不宜少于整個翼緣面積的30％，當(dāng)采用最大型號的角鋼仍不能符合此要求時，可加設(shè)腋板。此時角鋼與腋板面積之和不應(yīng)少于翼緣總面積的30％。當(dāng)翼緣板不沿梁通長設(shè)置時，理論截斷點(diǎn)處外伸長度內(nèi)的鉚釘（或高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接）數(shù)目，應(yīng)按該板1/2凈截面面積的抗拉、抗壓承載力進(jìn)行計算。第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日

2）為避免三向焊縫交叉，焊接梁的橫向加勁肋與翼緣板相接處應(yīng)切角，當(dāng)切成斜角時，其寬約bs/3（但不大于40mm），高約bs/2（但不大于60mm），如教材圖4-18所示，bs為加勁肋的寬度。

第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日3）梁的端部支承加勁肋的下端，按端面承壓強(qiáng)度設(shè)計值進(jìn)行計算時，應(yīng)刨平頂緊，其中突緣加勁板如圖4-19b所示的伸出長度不得大于其厚度的2倍。圖4-19梁的支座a）平板支座b）突緣支座第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日(4）柱腳的形式與構(gòu)造

柱腳的作用是把柱下端固定并將其內(nèi)力傳給基礎(chǔ)。

1)鉸接柱腳第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日

2)剛接柱腳

第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日(5）柱腳錨栓

1)柱腳錨栓不得用以承受柱腳底部的水平反力，此水平反力應(yīng)由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力或設(shè)置抗剪鍵承受。2)柱腳錨栓埋置在基礎(chǔ)中的深度，應(yīng)使錨栓的內(nèi)力通過其和混凝土之間的粘結(jié)力傳遞。當(dāng)埋置深度受到限制時，則錨栓應(yīng)牢固地固定在錨板或錨梁上，以傳遞錨栓的全部內(nèi)力，此時錨栓與混凝土之間的粘結(jié)力可不予考慮。第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日

3)錨栓不宜直接連于底板上，因底板剛度不足，不能保證錨栓受拉的可靠性。錨栓通常支承于焊于靴梁的肋板上，肋板上同時擱置水平板和墊板（見圖4-8）。第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)剛架主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

梁、柱加腋節(jié)點(diǎn)構(gòu)造是門式剛架常用的重要節(jié)點(diǎn)，其典型構(gòu)造可如圖4-20所示。第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日

加腋段受壓下翼緣應(yīng)在平面外有支撐點(diǎn)以保證其穩(wěn)定，此支撐點(diǎn)間距l(xiāng)c應(yīng)不大于兩個檁距如圖4-21所示。圖4-21橫梁、柱隅撐構(gòu)造第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日第五節(jié)桁架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

桁架節(jié)點(diǎn)是桁架體系的主要受力、傳力部位,其應(yīng)滿足以下構(gòu)造要求:1）焊接桁架應(yīng)以桿件形心線為軸線，螺栓（或鉚釘）連接的桁架可采用靠近桿件形心線的螺栓（或鉚釘）準(zhǔn)線為軸線，在節(jié)點(diǎn)處各軸線應(yīng)交于一點(diǎn)（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。

當(dāng)桁架弦桿的截面變化時，如軸線變動不超過較大弦桿截面高度的5%，可不考慮其影響。第三十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日3）當(dāng)焊接桁架的桿件用節(jié)點(diǎn)板連接時，弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間宜留有一定的間隙，間隙不宜小于20mm。為便于施焊，改善焊縫附近鋼材抗脆