五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

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桁架结构在钢结构事业部承建的项目中应用广泛,是钢结构事业部除门刚、劲钢、网架结构形式之外又一重要的业务领域,桁架结构的深化设计也有着和其他结构形式的不同特点。事业部至今累计完成桁架结构项目近8万吨,大部分项目深化设计为自主完成,积累了丰富的深化设计及施工经验。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

株洲神农大剧院——由一个1400座规模大剧院、一个400座规模实验剧场及公共空间、后勤辅助用房组成,总建筑面积40388m²。地下三层(大剧场台仓)、地上三层,建筑高度86.3m。大剧院空间桁架外壳钢结构采用空间空腹箱形截面桁架结构体系,由控制基点沿径向旋转布置梁柱一体化变厚度平面空腹桁架,根据建筑分格沿环向布置一定数量的连续空腹桁架,与径向桁架形成空间结构体系,形成建筑形态上的螺旋特征。整个钢外壳主结构共由60榀径向主桁架,14榀环向管桁架、3榀空间桁架以及压力环、柱间支撑、屋面支撑、墙面抗风系统组成。单榀桁架跨度达120m,钢结构总用钢量约8000吨。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

株洲神农大剧院

巴溪洲网球俱乐部——总建筑面积2790㎡,地下1层、地上3层,结构采用箱形弦杆+圆钢管腹杆桁架,东西桁架长60m,南北桁架长32m,桁架最大悬挑18m,总体用钢量在5000吨左右。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

巴溪洲网球俱乐部

湘江欢乐城冰雪世界——以百米天然深坑为依托进行建造,整个建筑悬浮于矿坑之上。是迄今为止世界最大室内冰雪乐园与水上乐园相结合的主题乐园。项目室内总建筑面积7.9万平米,建筑总高度95米。结构形式为钢-混凝土组合结构,其中钢结构屋盖为钢管混凝土立柱+巨型箱形截面钢桁架。钢材材质最高为Q420GJC,最大板厚为80mm,总用过量约2万吨。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

湘江欢乐城冰雪世界

成都广汇雪莲堂——采用核心筒劲性结构+箱形截面钢桁架体系结合预应力拉索结构,最大跨度60米,最大悬挑结构30米,创造近3000平米无柱大空间。建筑面积约6.9万平米。建筑总体用钢量达6000吨。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

成都广汇雪莲堂

驻马店市青少年宫科技馆——总建筑面积89000平方米,其中地上建筑面积67500平方米,地下(人防、汽车库及相关设备用房)建筑面积为21500平方米。结构为框架、桁架、劲性、网壳等各种结构形式的综合应用,建筑总体用钢量达9000吨。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

驻马店市青少年宫科技馆

楷林国际大厦——该项目是长沙市河西金融中心重要组成部分,由A、B、C三栋写字楼组成,钢结构均由劲性钢柱和屋顶矩形钢管桁架组成,其中钢桁架跨度36~40m,净高15.3~20m。钢结构总用钢量约5000吨。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

楷林国际大厦

神龙汽车有限公司成都分公司总装车间——神龙汽车有限公司成都分公司总装车间工程,包含主厂房、钢雨棚及辅助用房,主厂房为角钢桁架结构,长516m、宽288m,桁架最大跨度36m、净高18m,总建筑面积约12万㎡。钢结构总用钢量约5000吨。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

神龙汽车有限公司成都分公司总装车间

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

桁架结构一般由弦杆、腹杆及节点板组成,由于结构杆件所用材料的不同,便有钢管桁架、H型钢桁架、箱形截面桁架、角钢桁架等多种类型。不同类型的桁架结构有着各自的特点,深化设计时也有不同的注意点和要求。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

钢管桁架

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

钢管桁架的结构杆件材料有圆钢管、方钢管和矩形钢管,杆件之间多采用相贯节点连接,针对这种桁架深化设计时要注意的主要有以下一些方面:

1. 桁架杆件多为轴心受力,杆件相连应尽可能避免偏心,杆件轴心线在一个平面内,节点内多杆件相连时要求杆件轴心线汇交于一个点。

2. 主管的外部尺寸不小于支管的外部尺寸,主管的壁厚不小于支管的壁厚,杆件相贯时要求大管贯小管,支管不得插入主管内。

3. 杆件相贯时,杆件之间的夹角不小于30度。

4. 支管与主管的连接焊缝,应沿全周连续焊接并平滑过渡。

5. 多管相交时,要注意杆件之间的相贯次序,保证每根杆件均能做到全周连续焊接。

6. 桁架分段制作时,上下弦的分段点需要错开。分段点一般要设置对接衬管以保证对接焊缝质量。要采取相应措施避免设置对接衬管后妨碍桁架安装的现象。

H型钢桁架

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

H型钢桁架形式有弦杆、腹杆,其均为H型钢或者弦杆为H型钢,腹杆为圆钢管、方钢管或矩形管。H型钢桁架深化设计过程中除了注意钢管桁架深化设计要点外还应注意以下几点:

1. H型钢上下弦杆焊接H型钢的翼缘板拼接长度不小于2倍板宽;腹板拼接宽度不小于300mm,长度不小于600mm。(设计有特别要求的按设计执行)。

2. H型钢桁架现场对接,上下弦杆对接焊缝不能在同一位置,上下错开大于200。

3. H型钢桁架上下弦杆如果材料截面需要变截,变截位置不能设置在节点处(一般结构设计图中变截位置设置在节点处),同时可将变截位置与现场对接位置合并,减少上下弦杆对接焊缝。

4. H型钢桁架深化时要注意控制桁架的外型整体尺寸,加工时采取整体放样制作,避免现场安装时出现错边。

箱形截面桁架

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

箱形截面桁架形式有弦杆、腹杆,均为箱形截面,或弦杆为箱形截面,腹杆为圆钢管、方钢管或矩形管几种。腹杆为圆钢管、方钢管或矩形管时,腹杆与弦杆、腹杆之间连接多为相贯连接,深化时的注意点与钢管桁架相同。腹杆弦杆均为箱形时还应注意以下几点:

1. 杆件的对接需保证焊缝质量,采用利于现场焊接的连接节点形式。一般多采用顶端预留盖板或侧面开盖板的形式。

2. 箱体壁板的连接顺序及连接焊缝位置需考虑箱体内加劲板的装配,以保证无法采用电渣焊的加劲板能通过装配工艺达到4面围焊。

3. 箱形截面桁架腹杆与弦杆现场连接时,多采用在弦杆节点位置设置牛腿以简化现场焊缝保证焊接质量。

角钢桁架

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

角钢桁架多用于屋盖结构体系中,常用于工业厂房建筑。角钢桁架多采用双角钢组成的T形截面,深化设计时应注意以下一些方面:

1. 桁架应以杆件形心为轴线,连接螺栓中心线应尽可能的靠近杆件形心线,节点处各轴线应交于一点,尽量避免偏心。

2. 当同一弦杆采用两种不同截面材料时,截面的改变位置应在节点处,杆件的重心线要与桁架的形心线重合,若要求上皮在同一标高时,可采用钢板垫平。

3. 除支座节点外,其余采用钢板连接的节点宜采用同一厚度的钢板,支座节点比其他节点厚2mm以上。

4. 节点板的形状一般多采用矩形或梯形,通常情况下需要有两条边相互平行,节点板一般伸出角钢边缘10~15mm。

五大钢结构之四“桁架”建筑如何深化设计

桁架结构建筑除了桁架结构体系的深化设计之外,屋面墙面围护系统的深化设计也是重要内容之一。

围护系统的深化设计内容及要点与门刚、网架结构大同小异,所采用的材料也基本相同。需要特别注意的是围护系统的深化设计往往需要联合幕墙单位共同完成,做好交接面的连接方式处理,在满足相应条件的情况下尽量做到连接节点工厂制作,减少现场在主结构上的焊接。

桁架结构造型多样、结构复杂,每个项目造型都具有独特性,相关节点的深化处理都具有不可复制性,需要设计人员对已有的技术灵活动用以满足项目的要求。相信随着时间的推移和技术的不断发展以及经验的积累,深化设计的要点将汇集更多,深化设计工作将为施工的便利性提供更多的助力,钢结构事业部也将继续更好的为业主提供满意的服务。

装配式钢结构建筑的新技术

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DW-Steel集成建筑体系,通俗的讲,即是以装配式钢结构建筑为主体,DW-Steel集成墙板作为外墙维护体系,并全品类集成建筑、机电、装饰工程的高度装配化建筑体系。

近年来,随着以装配式、快速建造为特点的新兴建筑形式逐年增加,为了从容面对我国建设领域的新常态,中建五局提出打造“推进快速建造、升级履约服务”的核心竞争力产品。在此契机下,由中建五局建筑设计院与中建五局钢结构公司联合研发的新型建筑体系——DW-Steel集成建筑体系顺利诞生,并在中建五局技工学校实训楼项目全面展开试点工作。

装配式钢结构建筑的新技术

中建五局技工学校实训楼项目坐落于湖南省长沙市雨花区,为中建五局技工学校拟建的综合性实训基地。建成后,将作为世界技能大赛中国区的主要实训基地。

装配式钢结构主体 + DW-Steel集成墙板

这样的结合将会碰撞出什么样的火花?

下面跟我走进中建五局技工学校实训楼项目

一探究竟!

中建五局技工学校实训楼项目总建筑面积5236㎡,其中地上建筑面积约3838㎡,地下建筑面积约1398㎡,地上共三层,半地下室一层。由中建五局建筑设计院与中建五局钢结构公司基于DW-Steel集成建筑体系的理念,自主设计、施工。作为首个DW-Steel集成建筑体系的试点项目,项目从方案设计阶段,便充分考虑了设计与施工的高度集成,除了具有快速建造、绿色节能、经济安全等诸多优点,其地上部分装配率高达90%,综合装配率达到80%以上。

关键技术特点

综合实训楼项目以教学楼的功能特征为引导进行建筑方案设计,基于DW-Steel集成建筑体系的理念进行施工图设计。并从设计角度上综合考虑建筑功能、造型、经济、材料特性,从施工角度上兼顾工艺、进度、质量、安全等等方面,并借助BIM技术实现设计、施工全过程的高度融合。

装配式钢结构建筑的新技术

1. 装配式钢结构建筑主体

基于快速建造的目标成果,本项目主体工程全部采用装配式钢结构体系建造。除了传统的主体钢结构框架外,还大量使用了成品钢筋桁架楼承板、预制成品钢楼梯等配套装配式构件,并创新性的使用了钢混快速连接定位技术、屋面桁架快速连接定位技术、预制机电管线支吊架连接节点技术等等,通过上述技术措施的组合,使本项目的施工工期缩短到极致,占地面积一千四百余平米的实训,每层施工周期仅2.5天(含楼板混凝土浇筑时间)。

装配式钢结构建筑的新技术

装配式钢结构建筑的新技术

2. DW-Steel复合墙板

通过对比传统装配式钢结构在围护体系选择时的短板,本项目建设初期即针对外墙围护系统的选型进行了大量对比调研,综合考虑了建筑立面效果、施工难易程度、节能保温要求、采购安装造价、施工进度质量、机电管线预制等等因素后,研制出一种新型的复合墙板——DW-Steel复合墙板。

装配式钢结构建筑的新技术

装配式钢结构建筑的新技术

其具有优良的保温、隔热性能,且具备安装快速、轻质高强的自身特点;同时外墙板具有良好的外装饰效果,不需进行二次外立面装饰,内墙板具有良好的装饰兼容性,其安装完成后即可直接进行装饰涂层的施工;内外墙板组合后形成独立安装单元,可进行整体吊装作业;因墙面骨架而形成的空腔,即可作为空气隔断层,还可预留预埋各类Φ200以下的管线,减少后期机电工程及装饰作业。

装配式钢结构建筑的新技术

装配式钢结构建筑的新技术

工厂或现场组合后两种材料同时发挥优良的保温、隔热、隔音、防火的材料特性,相较于传统砌体墙具有施工周期快、经济成本低、高空作业量少、材料特性取得了充分利用的诸多优点。

装配式钢结构建筑的新技术

装配式钢结构建筑的新技术

3. 装配式机电技术

传统机房施工因受工序交接影响,存在高处焊接作业风险,交叉作业频繁,质量影响不确定因素多,施工周期长,作业技术间歇时间长,作业环境受限不利于施工人员健康作业等缺点。作为DW-Steel集成建筑体系中的重要一环,装配式机电工程施工技术亦大量运用到本项目建造中。本项目所采用的预制模块化水管井现场直接分层组装接管即可,安装效率提高8倍。装配式水泵房,利用BIM技术提前将所有管道在工厂制作完成,现场直接组装,安装效率提升5倍。现场主要工作内容就是定位、找平、拧螺丝,基本实现‘零焊接’作业。

装配式钢结构建筑的新技术

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装配式钢结构建筑的新技术

装配式钢结构建筑的新技术

装配式钢结构建筑的新技术

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DW-Steel集成建筑体系的适用性

基于市场机遇与五局快速建造的战略目标,项目在前期方案策划阶段,项目实施过程中对各项技术经济指标进行了仔细的核算。针对不同的建筑类型,进行了详细的平米造价指标对比。

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我国装配式钢结构建筑发展时间还不长,但在国家的大力支持下,企业、科研院所、高校等均已经在装配式钢结构建筑体系的基础上,开展了不同程度的新体系的研究及应用。本项目所采用的DW-Steel集成建筑体系,是中建五局在本领域的一次大胆尝试,项目实施全过程通过科学地组织、协调、管理,采用先进的设计方法,系统的招采控制,完善的施工技术和工艺,合理地配置资源,在确保工程质量的条件下,使各项技术经济指标均处于行业领先水平。不仅打造了具备五局特色的建筑体系,促进了企业核心竞争力的不断提高,更明确了未来装配式钢结构建筑的一种发展新趋势。

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钢结构工程安装技术的特点与规定

钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。钢结构工程安装技术在我国的应用越来越广泛,而且钢结构具备的诸多优越性也被重视,钢结构工程的应用也因此增加。

钢结构工程安装技术的特点与规定

本文通过分析钢结构工程的安装技术要求,从而加强钢结构工程的技术应用和管理,确保整个钢结构工程的安全可靠。

单层门式刚架安装

单跨结构宜从跨端一侧向另一侧、中间向两端或两端向中间的顺序进行吊装。多跨结构,宜先吊主跨、后吊副跨;当有多台起重机共同作业时,也可多跨同时吊装。单层门式刚架钢结构,宜按立柱、连系梁、柱间支撑、吊车梁、屋架、檩条、屋面支撑、屋面板的顺序进行安装。

钢结构工程安装技术的特点与规定

门式刚架结构安装过程中,需及时安装临时柱间支撑或稳定缆风绳,在形成空间结构稳定体系后方可扩展安装。空间结构稳定体系应能承受结构自重、风荷载、雪荷载、地震作用、安装荷载以及吊装过程中的冲击荷载的作用。

多层、高层钢结构工程安装

(一)多层、高层钢结构工程安装宜划分成多个流水作业段安装,流水段宜以每节框架为单位。流水段划分应符合下列规定:    

1)流水段内的最重构件应在吊装机械的起重能力范围内;

2)起重设备的爬升高度应满足下节流水段内构件的起吊高度;

3)每节流水段内的柱长度应根据工厂加工、运输堆放、现场吊装等因素确定,长度宜取2到3个楼层高度,分节位置宜在梁层标高以上1.0到1.3m处;

4)钢结构流水段的划分应与混凝土结构安装相适应;

5)每节流水段可根据结构特点和现场条件在平面上划分流水区进行安装。

(二)流水作业段内的构件吊装宜符合下列规定:

1)吊装可采用整个流水段内先柱后梁,或局部先柱后梁的顺序;单柱不得长时间处于悬臂状态;

2)钢楼板及压型金属板安装应与构件吊装进度同步;

3)特殊流水段内的吊装顺序应按安装工艺确定,并应符合设计文件的要求。

(三)多层及高层钢结构安装校正应依据基准柱进行,并应符合下列规定:

1)基准柱应能够控制建筑物的平面尺寸并便于其他柱的校正,宜选择角柱为基准柱;

2)钢柱校正宜采用合适的测量仪器和校正工具;

3)基准柱应校正完毕后,再对其他柱进行校正。

(四)多层及髙层钢结构安装时,楼层标高可采用相对标高或设计标髙进行控制,并应符合下列规定:    

1)当采用设计标高控制时,应以每节柱为单位进行柱标高调整,并应使每节柱的标高符合设计的要求;

2)建筑物总高度的允许偏差和同一层内各节柱的柱顶高度差,应符合现行国家标准《钢结构工程安装质量验收规范》GB50205的有关规定。 

钢结构工程安装技术的特点与规定

同一流水作业段、同一安装高度的一节柱,当各柱的全部构件安装、校正、连接完毕并验收合格后,应在从地面引放上一节柱的定位轴线。高层钢结构安装时应分析竖向压缩变形对结构的影响,并应根据结构特点和影响程度采取预调安装标高、设置后连接构件等相应措施。

图文来源于网络,版权归原作者所有

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架的主要目的是减小结构侧移,它的机理是提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力,从而增加框架承担的倾覆力矩,同时减小了内核心筒的倾覆力矩。它对结构形成的反弯作用可以有效的增大结构的抗侧刚度,减小结构侧移动,一般情况下也会减小外框架的剪力分担比。对于框架核心筒结构,设置伸臂桁架后减小侧移显著,而对于筒中筒结构而言,减小侧移的效果很小。

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

在结构周围设置腰桁架的作用作用是使各框架柱承受的轴力均匀变化,因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的,但是不如伸臂有效。在框架核心筒结构中,视外框柱的数量和布置方式,可以设置腰桁架,也可以不设置;由于腰桁架可以减小框筒结构的剪力滞后,因而在筒中筒结构中,腰桁架可以加大结构的整体刚度并减小其侧移。

结构可以根据具体情况,仅设置一种或者同时设置以上两种构件,设置了伸臂桁架、腰桁架的楼层可统称为加强层。

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

设置加强层后,造成结构沿高度方向刚度不均匀,刚度突变带来内力突变,因此在加强层及上下相邻层构件的内力会出现较大的改变,设置是方向性的改变,加强层的刚度越大,内力突变的程度也越大,这种突变会产生薄弱层效应。

因此,在结构抗风设计中,采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好,它可以采用刚度大的加强层,以形成较大的抗侧刚度。

而在抗震设计的结构中,应尽可能的减小出现薄弱层形成的不利效应,因此可以不设置加强层时,就不必设置加强层,需要设置加强层时,也不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架,以避免加强层范围出现过大的刚度突变。

沿高度可以布置一个楼层(一道)或多个楼层(多道)的伸臂桁架和腰桁架。研究表明,多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架,但是伸臂结构数量与减小侧移并不成正比,当设置四道以上的伸臂桁架时,减小侧移的效果就不再明显。

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

伸臂设置的位置不同,其减小侧移的效果也不相同,研究表明,当沿高度仅设置一道伸臂桁架时,可以设置在结构的2/3H处减小侧移效果最好,而要减小内筒倾覆弯矩则越靠下越好;设置两道伸臂桁架时,其中一道可设置在0.7H高度处,另一道大约设置在0.5H处。一般的高层结构设计中,伸臂桁架设置位置需要做敏感性分析,以研究其最有效和最适合具体结构的位置。

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

筒中筒结构中腰桁架的设置则要视减小剪力滞后的效果而定。

由于具体结构的类型和建筑布置的不同,结构的加强层一般宜与高层建筑的设备层和避难层统一,但是应强调建筑机电和结构的合作优化,包括加强层的位置,数量等。

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

从具体的技术层面上讲,伸臂桁架和腰桁架的刚度不宜太大,如果采用整层楼高的钢筋混凝土实腹大梁,不仅刚度突变过大,而且与它相连的上下层框架柱将非常不利,这些柱子容易出现塑性铰及裂缝,甚至破坏,呈“强梁弱柱”的不利抗震概念。因此,伸臂桁架、腰桁架均宜采用桁架结构,其中钢结构施工方便,优于钢骨混凝土桁架。

由于抗震结构中设置加强层,具有不利的效应,加强层的刚度远大于其他楼层,并出现内力突变,因此应提高加强层以及与加强层相邻的竖向构件的抗震性能。

一般情况下,加强层及上下相邻层中混凝土构件的抗震构造措施应提高一级采用,特一级时可不再提高。

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

伸臂桁架的上下弦是桁架的重要构件,必然有拉伸和压缩变形,有时又楼板刚好处于同一标高,因此若按照楼板无限刚的假定进行计算,则应将伸臂桁架单独开来,以便释放上下弦的拉伸和压缩变形,或者计算的时候楼板采用弹性膜假定,实际设计中一般在加强层均需要根据具体情况提出不同的构造措施和计算假定。

当伸臂桁架或腰桁架兼做转换层构件时,不仅需要验算其竖向变形和承载力,而且对于这种构件的抗震性能应提出特殊的严格要求。

在高烈度设防区,当在较高的或者特别不规则的高层建筑中设置加强层时,还宜采取进一步的性能设计要求和措施。为了保证它在中震或大震作用下的安全性,可以要求其杆件和相邻杆件在中震或大震下不屈服,甚至更高的性能要求。根据结构高度及其重要性,宜采用静力弹塑性分析或时程分析检验结构在中震及大震下的表现,以评估其达到设计抗震性能目标的能力。

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

伸臂桁架和腰桁架、外框架及核心筒相连,除了必须按照提高一级的抗震等级设计外,在实际设计中还需要注意以下各项措施。

伸臂桁架和核心筒之间的连接应采用刚接,伸臂桁架对核心筒的作用力(弯矩、剪力和轴力)很大,因此宜将其贯穿核心筒,并与另一边的伸臂相连,或伸臂深入墙中应有足够的锚固长度,且有可靠的锚固措施以均匀传递伸臂的集中力。

与伸臂桁架相连部位的混凝土墙内应设置竖向钢骨;如果原来结构中已经设置钢骨,则应利用此钢骨与伸臂桁架构件相连,如果未设置钢骨,则可以在相邻楼层设置局部钢骨。

超高层钢结构设计要点:伸臂桁架、腰桁架

但是在结构施工阶段,应对伸臂桁架结构与核心筒之间连接采用措施,使二者之间可以竖向滑动,以避免由于施工阶段内外结构构件的竖向变形差在伸臂结构中产生过大的初始应力。待结构的竖向变形差基本消除后,再进行连接。

伸臂桁架与外框柱的连接虽然可以采用铰接,但是为了保证连接的可靠性,柱中宜有钢骨(或局部钢骨)与其上先弦连接。

加强层及其上下各一层的外框钢骨混凝土柱,应沿柱全高加密箍筋;钢柱的板件宽厚比限值应按照设防烈度提高一度的要求确定。

由于加强层上下产生的内力突变,加强层上下层楼板会传递很大的剪力,因此应适当增强楼板的刚度,楼板厚度不宜小于150mm,且不宜开较大的洞口,楼板的混凝土强度等级不宜小于C30,且应设置双向双排钢筋。有必要时,尚应控制楼板在指定侧向力下的应力水平。

钢结构识图、算量窍门

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钢结构识图

钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

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钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

钢结构识图、算量窍门

计算过程中应注意的事项

1. 关于工程量计算的格式


(1)钢结构的重量单位为kg,面积的单位为㎡,长度单位为m,计算结果均保留一位小数。

(2)计算构件重量时,可对构件的零件进行从下到上、从左到右编号,并按此顺序进行计算。

(3)计算式的格式:

板材:规格×长度×宽度×数量

如-6×500×300×5,表示该零件板厚δ=6mm,板长度为500mm,宽度为300mm,数量有5件。

重量计算式为:6×0.5×0.3×7.85×5=35.3kg

型材:规格、长度×数量×比重

如L50×5,L=3500mm×5×3.77,表示肢宽50mm的等边角钢,长度为3500mm,数量有5件,比重为3.77kg/m。

重量计算式为:3.5×5×3.77=66.0kg

2. 计算尺寸时的注意的几点


(1)注意室内外、钢柱底板的标高值,是±0.00还是其他的标高值。当用标高值计算长度(或高度)时,应特别注意,不要均按±0.00计算。

(2)关于变H型截面构件(梁、柱)对应的加劲板、檩条隅撑、女儿墙封檐支架的高度(或长度)的计算,可以按平均的梁、柱的H型截面高度为基数计算。

(3)屋面檩条长度,均按通长计算,不扣除檩条之间的间隙,另外要注意加上山墙处屋面梁所占的檩条的长度,比如,轴线表示的是屋面梁的中心线,则:檩条的长度=轴线长度+屋面梁宽。

(4)墙面檩条的计算,应注意门柱、门梁是否为双拼檩条,其它部位是否有双拼檩条。

(5)拉杆的长度,按相应的檩条间距每端加50mm计算,及每根拉杆长度均增加100mm 。

(6)关于收边泛水件的计算

计算范围:屋脊盖板、天沟与屋面板和女儿墙接口处的泛水板、山墙与屋面板接口的泛水板、女儿墙上部的压顶泛水板、墙面转角处的收边板、门窗四周的收边板、墙面板与砖墙相接处的泛水板、墙面与雨棚相接处的泛水板、雨棚四周的收边板。如为双层板,则另计算屋面内板、墙面内板各接口处的收边件等。

关于收边泛水板的宽度:一般情况下,收边泛水件的展开宽度可以按300~400mm计算,女儿墙压顶和屋脊盖板的展开宽度按500~700mm计算。实际计算时,可按设计的相应接点详图计算。

(7)变截面梁柱的腹板,投标、分包结算、成本计算时重量均按净重计算,与甲方办理结算时先按外接矩形计算。各种连接板均按外接矩形计算。

3. 不能重复计算的部分


(1)高强螺栓:柱梁之间的连接,吊车梁之间的连接,是两个构件共用,不能一个构件计算一次。

(2)屋面支撑、系杆、柱间支撑:有的施工图在柱间支撑图上表示出了屋面支撑的部分布置,而在计算屋面支撑时已经计算过了,就不应再计算,在这种情况下,要把屋面支撑和墙面支撑的图纸对照起来看。

4、其它应注意的事项


(1)计算型材的比重时,特别是H型钢和钢管,一定不要忘记把该减的厚度减掉。比如计算钢管的比重时,不要当圆钢计算,应减去内径所占面积。

(2)查阅五金手册上或其他资料上的材料的比重时,一定要看清楚,不要查错。

(3)计算C型檩条的比重时,可以按展开面积计算。

(4)中空阳光板、铝塑板及其他装饰面材等的骨架,勿漏算。

(5)所有的计算过程,均要求做到认真仔细,千万不能马虎大意,一般情况下,应进行两次计算核对。应记住“失之毫厘,谬以千里”,这句话。计算准确性低或出差错,造成的后果将非常严重。另外,要做到不耻下问,虚心好学;经常的深入工程第一线,了解和熟悉各种施工工艺和流程,加深印象,为更好地做好预结算工作打下基础。

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一、理论介绍

印度规范中关于地震作用的规定是参照美国规范的体系制订的,这里不做详细介绍。印度抗震规范《Criteria For Earthquake Resistant Design of Structures》IS 1893: 2002规定可以使用底部剪力法或其他动力计算方法( 如振型分解反应谱法) 来计算地震作用,本文通过对结构底部总剪力的计算来介绍印度规范底部剪力法在STAAD中的实现方法。

印度规范的计算公式为VB = AhW,VB为地震基底剪力,Ah为水平加速度反应谱值,W 为建筑物地震重量。Ah的表达式为:

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式中: Z 为区域系数,I 为重要性系数,取决于结构的功能用途,R 为结构响应折减系数,取决于结构的延性,Sa /g 为场地的平均反应加速度系数,按下式计算:

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式中: T 为结构自振周期。

下图是印度规范5% 阻尼比时不同场地土的Sa /g 取值曲线,当阻尼比不是5% 时,按规范乘以一定的比例系数。

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二、STAAD实现方法

1.建筑物地震重量

通过荷载预定义中的参考荷载来添加建筑物地震重量,并在地震参数中引用,此处仅预定义,不计算。

2.水平加速度反应谱值

通过荷载预定义-地震定义-地震参数来考虑水平加速度反应谱值,此处仅预定义,不计算。

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3.水平地震作用

通过荷载工况详细信息-荷载工况-地震荷载来添加一个地震荷载,此处主要将上述两项信息进行代数运算,并考虑方向和修正系数,所有信息真正参与计算。

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三、算例与验证

1.条件

图示三层混凝土框架,每层地震重量100KN以节点力形式施加于图示节点,各地震参数(括号中为对应STAAD输入信息)如下:

  • 区域系数 Z = 0.36 (ZONE 0.36)
  • 重要性系数 I = 1 (I 1)
  • 结构响应折减系数R = 5 (RF 5)
  • 场地土条件= 坚硬 (SS 1)
  • 结构类型为混凝土框架(ST 1)
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2.手算过程

结构总高度h=9m

根据规范7.6.1,结构自振周期 Tax =Taz =0.075h0.75=0.39

根据规范6.4.5,谱加速度系数[Sa/g]x = [Sa/g]z = 2.5

根据规范6.4.2,水平加速度反应谱值Ahx = Ahz = (Z/2) × (I/R) × [Sa/g]x = 0.36/2 × 1/5 × 2.5 =0.09

根据规范7.5.3,基底剪力VBx = VBz = Ah × W = 0.09 × (3 × 100) = 27 kN

根据规范7.7.1,层剪力分别为Q1x= Q1z=1.929KN,Q2x= Q2z=7.714KN,Q3x= Q3z=17.357KN

3.STAAD计算结果

3.1 基底剪力

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3.2 层剪力

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STAAD计算结果与规范手核保持一致。

框架钢结构十大安装要点

钢柱安装

1钢柱安装顺序:

①基础放线→②绑扎→③吊装→④校正→⑤最后固定。

2钢柱安装方法:

(1) 放线:

a.标高控制:

本工程中根据混凝土杯口深度,钢柱底标高,混凝土基础施工时在杯口底正中预埋标高控制铁件及“中筋”(φ30钢筋),“中筋”顶面标高依据钢柱底标高,铁件的标高误差控制在±1mm内。

为保证钢柱准确、牢固地放在基础中的预埋φ30“中筋”上,在H型钢柱底部焊接增加一块厚度20的钢板,如下图。

框架钢结构十大安装要点

钢柱安装时,先将基础杯口清理干净,并检查基础中预埋的标高控制“中筋”(φ30钢筋)的实际高度,由于基础施工时预埋的标高控制“中筋”的标高已经进行了精确控制,不需要再加垫铁。用此方法使钢柱脚处理做到了简便、快捷、高效。施工快,受力合理,柱子吊装时可在标高不变的情况下,几个方向自由调整。

b.安装前,用木工墨斗在杯口顶放好基础平面的纵、横轴向基准线作为钢柱安装定位线。

(2) 柱子绑扎吊装

a 钢柱进场后按照吊装平面图的位置将钢柱摆好,并检查型号、编号是否正确。钢柱进场后平面位置见下图。

框架钢结构十大安装要点

b 柱子起吊前,应从柱底向上2300mm处,用红油漆划一水平线,以便安装固定前后作复查平面标高基准用。

c柱子安装属于竖向垂直吊装,为使吊起的柱保持下垂,便于就位,确定绑扎点在牛腿下部。为防止柱边缘的锐利棱角,在吊装时损伤吊绳,用旧车橡胶带隔开,套在棱角吊绳处。注意绑扎牢固,并易拆除。

d钢柱上要绑扎好临时钢梯、高强螺栓安装工作平台的卡具。

e为避免吊起的柱子自由摆动,应在柱底上部用麻绳绑好,作为牵制溜绳,调整方向。

f 根据场地情况吊装采用旋转法:

吊装前的准备工作就绪后,首先进行试吊,钢柱起吊离地高度为200mm时应停吊,检查索具是否牢固、吊车是否稳定。确认无问题后,方可指挥吊车缓慢起升、旋转到杯口顶,然后缓缓下降,当柱底距离设计位置40~100mm时,调整柱身与基础两基准线达到准确位置,指挥吊车下降就位,并用钢楔块(或者木楔块)、揽风绳将柱子临时固定,达到安全方可摘除吊钩。

·旋转法要点: 起重机边起钩边回转使柱子绕柱脚旋转而吊起柱子的方法叫旋转法,如下图甲所示。用旋转法吊装柱子时,为提高吊装效率,在钢柱进场时,应使柱子的绑扎点、柱脚中心和杯形基础中心三点,在以起重机停点为圆心,停点至绑扎点的距离(即吊柱子的回转半径)为半径的圆弧上(简称三点一圆弧),如下图乙所示。

框架钢结构十大安装要点

钢柱吊装如下图所示:

框架钢结构十大安装要点

(3)柱子初步校正: 柱子校正应先校正偏差大的一面,后校正偏差小的一面。

a.柱子的校正工作一般包括平面位置、标高及垂直度这三个内容。

b.钢柱吊装就位时,属一次对位,一般不需平面再校正。对于柱子的标高,由于吊装前已经用φ30预埋“中筋”准确控制标高,一般只需要检查,不需要再校正。因此钢柱校正主要是校正垂直度和复查标高。

c.柱子校正工作需用测量工具同时进行,本工程中采用观测柱子垂直度,用两台经纬仪测量校正。

·首先,将经纬仪放在柱子一侧,使纵中丝对准柱子座的基线,然后固定水平盘的各螺丝。

·测柱子的中心线,由下而上观测。若纵中心线对准,即是柱子垂直,不对准则需调整柱子,直到对准经纬仪纵中丝为止。

·以同样方法测横线,使柱子另一面中心线垂直于基线横轴。柱子准确定位后,即可对柱子进行固定工作。

·钢柱垂直度校正:采用调距丝杆和钢楔,由于柱子长边接触面小,施工中设置垫板,详图如下。

框架钢结构十大安装要点

钢楔制作尺寸如下图

框架钢结构十大安装要点

(4) 钢柱最后校正和固定:

钢柱吊装就位后,柱子校正工作主要是对标高进行调整和垂直度进行校正;校正方法可选用揽风绳、千斤顶、撬杠和钢楔块(或者木楔块)等工具,对钢柱施加拉、顶、撑、撬的垂直力和侧向力。

调整柱子垂直度、定位轴线、标高。在确定无误后,钢柱与基础杯口间的空隙,应用C40细石混凝土浇筑密实。优先采用膨胀高强灌浆料。

现场构件的防护

1)构件卸车应小心,防止损坏,构件之间防止互相碰撞挤压。

2)构件应在指定的场地堆放整齐,钢梁堆放的层数不能超过3层,以防止构件互相挤压变形。

3)吊装前应将构件表面上的油污、泥沙和灰尘等清理干净。

构件的摆放和对场地的要求

1)构件卸车时,直接将构件卸在其所安装位置附近,并且处在吊车的回转半径之内。将编号用明显的色笔标识清楚,以利于吊装。

2)构件在场地内摆放整齐,相邻构件之间预留出一定的间隙,便于绑扎。

3)场地要求坚实、平整,不能因为雨雪而污染构件,并且能够行走30吨级汽车。

钢结构安装

钢柱吊装前准备

钢柱吊装前,先在柱身拴好缆风绳,吊点选择在牛腿位置,采用双钢丝绳上下位置设置,卡环等检查合格后方可进入下步工作。钢柱吊装前,必须对钢柱的定位轴线,基础轴线和标高,杯口尺寸及杯底标高等进行检查和办理交接验收,并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径等等,进行全面复核。确认符合设计图纸要求后,划出钢柱上下两端的安装中心线和柱下端标高线。

钢柱吊装

⑴钢柱安装方法

钢柱起吊前在柱脚部位掂好木板,防止损伤柱脚和其他结构。

钢柱绑扎采用专用吊装钢丝绳,绑扎需要垫木方或者胶皮以防止对钢柱造成损伤。

钢柱安装使用25吨汽车吊进行吊装,钢柱起吊时,吊车应边起钩,边转臂,使钢柱垂直离地。

⑵就位调整及临时固定

当钢柱吊至距其基础杯口位置上方200mm时使其稳定,对准基础杯口缓慢下落,下落过程中避免磕碰基础杯口混凝土边缘。落实后使用专用角尺检查,调整钢柱使其定位线与基础定位轴线重合。调整时需三人操作,一人移动钢柱,一人协助稳定,另一人进行检测。就位误差控制在2mm以内。

框架钢结构十大安装要点

⑶钢柱标高调整时,在杯口基础底部放置垫铁,使用水准仪超平找准钢柱底板标高作为垫铁的顶面标高,使钢柱就位后标高满足设计标高要求,在柱身标定标高基准点,然后以水准仪测定其安装就位后的安装标高。

⑷钢柱垂直度校正采用水平尺对钢柱垂直度进行初步调整。然后用两台经纬仪从柱的两个侧面同时观测,依靠缆风绳进行调整。如下图:

框架钢结构十大安装要点

钢柱垂直度调整示意图

⑸调整完毕后,将钢柱底部四周与杯口基础空隙处使用八个铁楔子进行定位,然后点焊在柱身上使其稳固。

钢梁安装

钢梁在现场必须码放整齐,每层钢梁中间必须垫放枕木,钢梁吊装两个吊点选择在钢梁的重心两侧,两个吊点位置应距离支座及跨中800mm以外,并根据钢梁的长短适当的增加两个吊点之间的距离。

确保安全,防止钢梁锐边割断钢丝绳,要对钢丝绳进行防护,吊索角度不小于450,钢梁使用钢丝绳直接绑轧或采用专用夹具进行吊运。

钢梁吊装前在钢梁上装上安全绳,起吊时在钢梁的两端分别挂两根溜绳,两个人分别拉住两根溜绳,钢梁开始起吊速度一定要慢。为了保证安全,人员不能站在梁的正下方。在钢梁的两端带上专用放置高强度螺栓的布袋,待钢梁吊至就位位置以上时,开始就位钢梁,钢梁下落速度控制在3米/分钟,在钢柱的柱头两端各安排两名安装工,准备安装钢梁。钢梁接近就位位置时,两名安装工人要分别用手扶住钢梁的上翼缘,将钢梁拖至就位位置,准备安装高强螺栓。

围护结构及支撑隅撑安装

1)屋面檩条安装:当主结构形成一个框架区间后,将屋面檩条用吊车吊至屋顶主梁上,人工散开安装,也可人工用白综绳将檩条拉上屋面进行安装,檩条安装完毕及时进行檩条支撑安装。

2)墙面檩条安装:当主结构形成一个框架区间后,施工人员站在脚手架平台上,用白综绳将墙面檩条拉至安装位置就位。

3)隅撑安装:主体焊接完成后,进行隅撑连接。

钢柱测量校正

1)钢柱垂直度校正

钢柱安装校正时,在互为90度平移1米的控制线上架设两台经纬仪并后视同一方向,经纬仪操作人员观测柱顶的小钢尺,测出钢柱偏差并指挥校正。

A作好各个首吊节间钢柱的垂直度控制。

B钢柱校正分四步进行:初拧时初校;终拧前复校;焊接过程中跟踪监测;焊接后的最终结果测量。

初拧前可先用长水平尺粗略控制垂直度,待形成框架后进行精确校正。焊接后应进行复测,并与终拧时的测量成果相比较,以此作为下一步施工的依据。

C钢柱垂直度测量方法

初校正:采用水平尺对钢柱垂直度进行初步调整。

钢柱垂直度精确校正:主体框架吊装以一个柱网为一个安装节间,待连续的三个完整节间吊装完

毕形成整体后即可插入测量校正。用两台经纬仪从柱的两个侧面同时观测,使用揽风绳进行校正调整。

二、钢结构测量

框架钢结构十大安装要点

2)钢柱标高控制

以钢柱所在平面层高程基准点为依据,用水准仪测出钢柱水平标高偏差值,并指挥校正。

3)钢梁测量:

钢柱吊装校正完后,根据现场水准点向每根钢柱引测+1.00m控制点作为标高的竖向传递和梁安装标高的依据;在钢梁表面弹出钢梁的中心线。

将控制轴线投测到柱身来控制梁位置的偏移;根据柱身标高控制点来控制梁标高的准确。在楼层平台上架设经纬仪,后视十字转角至相应梁的轴线,用经纬仪瞄准梁上表面中心线至另一端,看数字与梁轴线是否重合。

测量放样数据的计算

在本工程中,测量放样数据的计算采用计算机自动查询的方法。具体步骤如下:

1)数据模型的建立

首先根据设计图纸中各建筑物的设计坐标及相互间尺寸关系,在AutoCAD中依比例绘制出各建筑物、建筑物轴线、需放样控制线等,建立数据模型。

2)测量放样数据的查询

测量放样数据模型绘制完成后,利用AutoCAD的Dist等命令查询出已知依据(轴线控制桩、已放样轴线等)与需放样控制线的角度、距离等测量放样数据。

3)计算机自动查询的优点

采用计算机自动查询的方法来获取需要的测量定位数据,不但计算方便,而且精度高,可根据实际情况将距离精度设置到0.1mm、0.01mm,角度精度设置到0.0"、0.00"或更高精度。

三、高强螺栓施工

1.安装前的准备

1)高强螺栓的试验与检验

抗滑移系数试验

本工程采用10.9级大六角高强螺栓,高强螺栓抗滑移系数试验应取工程中最有代表性厚度的板材进行试验,做3组。

试件板尺寸如下图:

轴力试验

在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取,每批抽取8套螺栓副进行复验。

2)高强螺栓运输与储存

运输

高强度螺栓连接副由制造厂按批配套制作供货、有出厂合格证、高强度螺栓连接副的形式、尺寸及技术条件,均应符合国家标准GB1228-1231-84和GB3632-3633-83的规定。钢结构用大六角高强度螺栓

连接副由一个螺栓、一个螺母和两个垫圈组成。使用组合应符合国家标准规定,高强度螺栓连接副在 同批内要配套储运供应。

高强度螺栓连接副在装车、卸车和运输及保管过程中要轻装、轻放,防止包装箱损坏、损伤螺栓。

高强螺栓仓库保管

1.高强度螺栓连接副按包装箱注名的规格、批号、编号,供货日期进行清理,分类保管,存放在室内仓库中、堆积不要高于3层以上,室内防潮,长期保持干燥、防止生锈和被脏物沾污、防止扭矩系数发生变化。其底层应距地面高度≥300mm以上。

2.工地安装时,应按当天需要高强度螺栓的数量发放。剩余的,要妥善保管。不得乱放,损伤螺纹,被脏物沾污。

3.经长期存放的高强度螺栓连接副使用前,还要再次作全面的质量检验,开箱后发现有异常现象时也应进行检验,检验标准按国家标准GB1228~1231-84及GB3632~3633-83的有关规定进行。经鉴定合格再进行使用。

3)高强度螺栓施工管理

1.施工管理者

在进行本高强度螺栓施工时,先确定高强度螺栓管理者,使其担当工程管理、质量管理及指导施工人员。

2.天气管理(气候条件)

降雨、降雪时原则上不进行作业,若在作业中发生降雨、降雪时,应加快速度把没有拧紧完的锁紧完

3.摩擦面管理

在拧紧作业前,首先进行摩擦面的检查,如果有浮锈、油、涂料、残渣等降低摩擦面承载力的附着物时,采用金属刷、砂纸、氧气-乙炔火焰进行去除。

4)高强度螺栓施工

1.临时螺栓的终拧

在插入高强度螺栓前,为了使连接紧密先用临时螺栓栓紧,连接部位的材料如有弯曲、翘曲的需修正。

孔的差异在2mm以内时,可以用绞刀进行修正。

如果孔的差异超过2mm,与管理人员协商的基础上,采取换拼板等合理的处理方法进行处理,不允许气割扩孔。

2.高强度螺栓插入

高强度螺栓的螺帽及垫片要注意安装方向,按下图进行安装。

插入螺栓时,注意不要在螺栓上附着锈、尘埃、油等。另外施工时不要强行打入螺栓孔内,以免损伤螺纹。

3.初拧

把临时固定螺栓锁紧后,确认构件的密实程度。

初拧完后,通过螺栓螺帽、垫片及构件用白色记号笔进行标记

框架钢结构十大安装要点

使用检测扳手时,虽然能够通过接触声音来确认扭矩值,但是机构上继续加力的话容易拧过劲,要注意。

框架钢结构十大安装要点

4)终拧

初拧完后,使用专用紧固扳手进行锁紧,直至颈缩处断裂。

当天插入的螺栓原则上当日终拧完。

终拧原则上是从接头部位的中央到端部。

5)高强螺栓施工流程

框架钢结构十大安装要点

常用的几种钢结构【构件的拼接】

常用的几种钢结构【构件的拼接】

一、等截面拉、压杆拼接

1、工厂拼接

①拉杆:可以采用直接对焊(图a)或拼接板加角焊缝(图b)。直接对焊时焊缝质量必须达到一、二级质量标准,否则要采用拼接板加角焊缝。

②压杆:可以采用直接对焊(图a)或拼接板加角焊缝(图b)。

常用的几种钢结构【构件的拼接】

采用拼接板加角焊缝时,构件的翼缘和腹板都应有各自的拼接板和焊缝,使传力尽量直接、均匀,避免应力过分集中。确定腹板拼接板宽度时,要留够施焊纵焊缝时操作焊条所需的空间。

2、工地拼接

①拉杆:可以用拼接板加高强螺栓(图c)或端板加高强螺栓(图d)。

②压杆:可以采用焊接(图e、f)或上、下段接触面刨平顶紧直接承压传力(图g、h)。用焊接时,上段构件要事先在工厂做好坡口,下段(或上、下两段)带有定位零件(槽钢或角钢),保证施焊时位置正确。上、下段接触面刨平顶紧直接承压传力时应辅以少量焊缝和螺栓,使不能错动。拉压杆的拼接宜按等强度原则来计算,亦即拼接材料和连接件都能传递断开截面的最大内力。

二、变截面柱的拼接(略)

三、梁的拼接

梁的拼接施工条件的不同分为车间(工厂)拼接和工地拼接两种。

1、工厂拼接

1)翼缘和腹板的工厂拼接位置最好错开,以避免焊缝集中。

2)翼缘和腹板的拼接焊缝一般采用对接焊缝。

3)对于满足1、2级焊缝质量检验级别的焊缝不需要进行验算。

常用的几种钢结构【构件的拼接】

4) 对于满足3级焊缝质量检验级别的焊缝需要进行验算.当焊缝强度不足时可采用斜焊缝。当θ满足tgθ≤1.5时,可以不必验算。

2、工地拼接的构造

1)工地拼接一般应使翼缘和腹板在同一截面处断开,以便于分段运输(图a)。为了使翼缘板在焊接过程中有一定的伸缩余地,以减少焊接残余应力,可在工厂预留约500mm长度不焊。

常用的几种钢结构【构件的拼接】

2)图b将翼缘和腹板的拼接位置适当错开的方式,可以避免焊缝集中在同一截面,但运输有一定困难。

3)对于铆接梁和较重要的或受动力荷载作用的焊接大型梁,其工地拼接常采用高强螺栓连接。

主次梁的连接

一.次梁为简支梁

1、叠接

构造:在主梁上的相应位置应设置支承加劲肋,以免主梁腹板承受过大的局部压力。

特点:构造简单,次梁安装方便,但主、次梁体系所占的净空大。

计算:一般不用计算,螺栓只是起到安装固定作用。

常用的几种钢结构【构件的拼接】

2、侧面连接:

构造:次梁连于主梁的侧面,可以直接连在主梁的加劲肋上(图a、b)或连于短角钢上(图c)。

常用的几种钢结构【构件的拼接】

特点:

图a:为用螺栓连于劲肋上,构造简单,安装方便,但须将次梁的上翼缘和下翼缘的一侧切除;

图b:为采用工地焊缝连接,此时螺栓仅起临时固定作用,但次梁腹板端部焊缝焊接不太方便;

图c、d:为用短角钢角钢连接主次梁的螺栓连接或安装焊缝,需要将上翼缘局部切去。

计算:

图a、b:连接需要的焊缝或螺栓应按次梁的反力计算,考虑到并非理想铰接,故计算时,宜将次梁反力增加20~30%。

图c:当计算螺栓①时可将短角钢视为与次梁为一体。因此,螺栓①应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共同作用,而螺栓②则只承受R的作用。反过来,也可以将短角钢视为与主梁为一体。则螺栓①只承受反力R的作用,而螺栓②则应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共同作用。

图d:计算方法与图c类似。即焊缝①和焊缝②也分别承担R或R和M=Re的共同作用。

二、次梁为连续梁

1、叠接

与前面叠接相同,只是次梁连续通过,不在主梁上断开.当次梁需要拼接时,拼接位置可设在弯矩小处.主、次梁之间只要用螺栓或焊缝固定它们的相互位置即可。

2、侧面连接:

构造:为了保证两跨次梁在主梁处的连续性,必须在上、下翼缘处设置连接板。

常用的几种钢结构【构件的拼接】

图a:用高强螺栓连接,次梁的腹板连接在主梁的加劲肋上,下翼缘的连接板分成两块,焊在主梁腹板的两侧。

图b:用工地安装焊缝连接,次梁支承在主梁的支托上,在次梁的上翼缘设有连接板,而下翼缘的连接板则.由支托的平板代替。

计算:

支座反力由支托传至主梁,端部的负弯矩,则由上下,翼缘承受,连接、盖板和顶板传递M分解的水平力,F=M/h(h次梁高)其截面尺寸和焊缝螺栓的连接计算均用F,为避免仰焊,连接盖板比上翼缘窄,拉板比下翼缘宽。

梁与柱的连接

处理连接节点时,要求遵循下列基本原则:

安全可靠。应尽可能使受力分析接近于实际工作状况,采用和构件实际连接状况相符或相接近的计算简图;连接处应有明确的传力路线和可靠的构造保证。

便于制作、运输、安装。减少节点类型;拼接的尺寸应留有调节的余地;尽量方便施工时的操作,如:避免工地焊缝的仰焊、设置安装支托等。

经济合理。对于用材、制作、施工等综合考虑后确定最经济的方法,而不应单纯理解为用钢量的节省。

梁柱连接按转动刚度的不同可分为柔性连接(铰接)、刚接、半刚接三类。

一、梁柱的柔性连接(轴压柱与梁的连接一般均用铰接)

1、梁支承于柱顶

图a:梁的支承反力直接传递给柱的翼缘。相邻梁之间留一空隙,以便安装时有调节余地。传力明确,构造简单,施工方便,但当两相邻梁反力不等时即引起柱的偏心受压,一侧梁传递的反力很大时,还可能引起柱翼缘的局部屈曲。

图b:即使两相邻梁反力不等,柱仍接近轴心受压。突缘加劲肋底部应刨平顶紧于柱顶板;柱腹板是主要受力部分,其厚度不能太薄;在柱顶板之下,应设置加劲肋,加劲肋要有足够的长度,以满足焊缝长度的要求和应力均匀扩散的要求;

常用的几种钢结构【构件的拼接】

2、梁支承于柱侧

图a:梁的反力较小时,梁可不设支承加劲肋,直接搁置在柱的牛腿上,用普通螺栓相连;构造比较简单,施工方便。

图b:梁反力较大时采用。梁的反力由端加劲肋传给支托;支托采用厚钢板(其厚度应大于加劲肋的厚度)或加劲后的角钢,与柱侧用焊缝相连 。

图c:两邻梁反力相差较大时采用。梁的反力通过柱的腹板传递,使柱仍接近轴心受力状态。

常用的几种钢结构【构件的拼接】

二、梁柱的刚性连接(框架梁、柱一般采用刚性连接)

需满足以下几个要求:

保证将梁段的弯矩和剪力可靠地传到柱子;保证节点刚性,使连接不至产生明显的相对转角;构造简单,便于施工;

常用的几种钢结构【构件的拼接】

图a、b:通过焊缝将弯矩和剪力直接传给柱子.可以认为梁端弯矩全部由翼缘连接焊缝传给柱子,而剪力由腹板焊缝传给柱子。

为使翼缘连接焊缝能在平焊位置施焊,要在柱侧焊上衬板,同时在梁腹板端部预先留出槽口,上槽口是让出衬板位置,下槽口是为了满足施焊要求。

图c、d :通过高强螺栓和焊缝将梁端弯矩和剪力传给柱子。由于要通过连接板和角钢才能将力传给柱子,故属于间接传力的构造。

梁在和柱连接的范围内可以设置横向加劲肋如图b、d所示,也可不设如图a、c所示,后一情况需对柱腹板和翼缘的强度和稳定作出验算。

柱脚设计

柱脚的作用:把柱下端固定并将其内力可靠地传给基础.

柱脚的分类:按其与基础的连接方式不同,可分为铰接和刚接两种。

一、轴心受压柱的柱脚

1、构造

如图所示,除底板外根据具体需要,可配置靴梁、隔板和肋板。

常用的几种钢结构【构件的拼接】

压弯构件的柱脚

1、类型

1)分离式柱脚

分离式柱脚相当于独立的轴心受压柱脚的组合,其计算方法和轴压柱脚相同。

2)整体式柱脚

整体式柱脚的受力状况与下列诸多因素相关,难以精确计算:

①柱脚和基础顶面是否平整和紧密接触

②锚栓预拉力的大小

③柱脚、锚栓和基础顶面受力后的变形

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钢结构的定义

通过这个乐高积木想说明的是:无论是多复杂的钢结构,其组成原理都是一样的,都是由一个一个简单的构件,通过螺栓或者焊接的方式连接在一起,从而形成一个雄伟的整体建筑物或者构筑物。 万变不离其宗,而钢结构的祖宗就是构件和螺栓及焊缝。

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构成

每一个基本构件都是由型钢或者钢板制成,下面看看什么是型钢和钢板组合截面。

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槽钢型钢

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角钢

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方钢管

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工字型钢

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圆钢管

钢板焊接而成的组合截面

三块钢板焊接而成的组合截面-H型钢梁

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七块钢板焊接而成组合截面-十字形钢柱

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构件与构件之间主要是通过三种方式连接:螺栓、焊接、铆钉

首先介绍一下螺栓

框架梁的螺栓连接

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框架柱的螺栓连接

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扭剪型高强摩擦型螺栓

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滚珠型防盗螺母

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第二种连接方法:焊缝连接。

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第三种连接方法:铆钉连接

目前已经基本不用,在1900年前后,曾大量使用在美国的高层钢结构建筑物上,包括1887年建设的法国埃菲尔铁塔上。

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钢结构的特点

随着挖矿技术和提炼技术的不断提高,生产每吨钢材以及生产各种高强度的钢材的生产率在不断地提高,从而导致钢材的成本原来越低。2015年的钢材的价格约为1900元/吨,相当于0.95元/每斤,比白菜还要便宜。我记得20年前的钢材高峰期时可以去到3600元/吨。钢材的确有很多的优点,我国每年消耗的钢铁占全世界消耗总量的50%。

相比起砖石、木、混凝土等建筑材料而言,钢的强度高、重量轻。

钢材的强度高,以我们常用的Q345B钢为例,这个Q345的意思就是屈服强度是345N/mm2,直观一点就是一部普通小汽车1.5吨,我们只需要一根圆8的钢筋就可以吊起来了。而C30素混凝土相对应的抗拉强度是多少呢?2.01N/mm2。 相当于钢材强度的1/172倍。

如果采用高强度钢绞线的话,其强度可以去到1860N/mm2,相当于C30素混凝土的900倍以上。