箱型柱-H型梁刚性连接构造探析

介绍箱型柱和H型梁刚性连接构造

箱形柱-H形梁刚性连接构造探析

张陕锋

（东南大学土木工程学院 南京 210096）

摘 要：从制造和安装的便利性、经济性和结构的可靠性探析高层框架钢结构箱形柱—H形梁刚性连接构造，讨论了内隔板柱贯通式节点、隔板贯通和外隔板式节点、梁端腹板过焊孔和节点附近梁的狗骨法构造的特点，为使此类节点设计和施工时安全、经济和高效，在构造细节上给出一些建议。 关键词：梁柱刚性节点 隔板 过焊孔 狗骨法

Research of the details of H-beam-to-box-column

connection of moment-resisting frame

Zhang shanfeng

(Civil Engineering College of Southeast University nanjing 210096)

Abstract: Some research of the details of H-beam-to-box-column connection of moment-resisting frame is presented. Aiming to how to make joints safe, simple and economical, respective structures of interior diaphragm box column, diaphragm-through and outer-diaphragm, access hole and “dog bone” beams are discussed, some recommendations are given. Keywords: connection of momemt-resisting frame diaphragm access hole dog bone

1. 前言： 参考。

2. 内隔板式刚性连接节点构造 近年来，高层全钢结构由于有受力明确、工期短、

我国较少有轧制成型的用于钢立柱大截面□型环保性好、抗震性能好等优点，逐渐被业主接受，如

钢管，故一般情况下，该构件由制造厂在厂内用四块果能在制造和安装中保证结构安全性的同时降低费

板拼焊而成。当有抗震设防时，箱型截面柱角焊缝在用，将具有更加突出的优点。梁柱节点被认为是框架

节点域被建议采用熔透角焊缝，梁连接的部位与梁翼结构中的重要连接部位，结构的节点又与结构整体安

缘板对应位置应设置内隔板，隔板与柱内壁采用熔透全性、抗震性能密切相关，节点破坏将造成整个建筑

。若要求隔板四面均与柱壁焊接时，焊连接[1]（图1）的垮塌，对人民的生命和财产造成严重损失；一般情

隔板的两条平行边在箱型柱组装时与柱板手工焊接，况下，设计中采用强节点弱梁的原则，期望在震害发

而与之旋转90度对应的两条边采用熔嘴电渣焊完生时，梁会有一个塑性破坏期，以利于人员逃生。根

成。梁翼缘与柱用全熔透坡口对接焊缝连接，梁腹板据国外建筑钢结构产业的经验，钢结构的节点部分的

与焊接在柱侧面的连接板通过用高强度螺栓连接。也费用将占钢结构总费用的30%，因此对节点的研究具

有将梁接头与柱面全部焊接的形式。

有重要的意义。

立柱是高层框架钢结构的主要承载构件，常用的立柱截面类型为H型、□型、圆管型和十字型，□型柱相比较其他的截面形式具有良好的方向性，防火涂料包覆面积小，外装饰方便施工等特点，因此常被采用，而梁的截面形式多为H型，而且越来越多的

设计采用标准的热轧H型钢。□柱—H梁刚性连接

图1 拴焊结合的梁柱节点构造 时，在柱身梁翼缘板对应位置一般均设置隔板，根据

这样的节点涉及如下一些构造细节： 隔板的位置不同可分为内隔板式、外隔板式和隔板贯

2.1柱棱角焊缝的坡口形式 通式。本文将介绍内隔板式刚性连接节点□型柱的柱

角焊缝及内隔板的构造、梁端头过焊孔构造、梁在节

张陕锋，男，1975年6月生，1996年毕业于长沙铁道学

点附近的“狗骨”构造、隔板贯通型节点构造和外隔

院，中铁宝桥股份有限公司工程师，东南大学土木工程学院

板式构造，分析各个构造的力学性能、抗震性能、施

硕士研究生。

工的便利性和经济性，为同类建筑的设计和施工提供

介绍箱型柱和H型梁刚性连接构造

由于柱贯通，角焊缝在节点域要求熔透，非节点域不要求熔透，而一节柱长内往往有多个节点域，这样，当采用如图1坡口形式时，柱子的四块板均要在两长边加工坡口，而且在同一块柱板的长度方向需交错分段加工坡口，坡口的加工量大，而且在焊接时无法实现自动化。

针对这种情况，作者建议区分不同板厚的柱，综合考虑材质特殊性能(如抗Z向拉伸性能)、坡口加工便利性、焊接机械化和焊缝熔融金属量等因素，确定不同的坡口形式。当板厚较薄时（小于30mm）可采用只在窄板上开坡口（图2）。当板厚较厚（大于30mm）而材料本身有Z向拉伸性能时，可采用只在宽板上开坡口（图3）。

（图6）；另一方面避免在对称施焊1、2两条棱角焊

缝时将另外的3、4两条焊缝的定位焊撕裂。

图4 内隔板单元构造

图5 箱形柱内隔板焊缝构造一

图2 箱形柱角焊缝窄板坡口构造

图6 箱形柱内隔板焊缝构造二

2.3关于电渣焊

电渣焊在这种构造中被当作熔透焊缝对待，即认为隔板与柱内壁通过电渣焊完全熔接成整体。因此电渣焊的内在质量成为隔板与柱内壁整体作用的关键。《建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002》 附录C 《箱形柱（梁）内隔板电渣焊焊缝焊透宽度的测量》所指出的方法仅能探明焊缝与柱壁的熔合宽度，而根据电渣焊焊缝金属的组织结构可知，要探明内在质量或焊缝与隔板的熔合情况，一般需要先正火把晶粒细化，才有可能探伤。而一般情况下，焊接构件体积大，难以实现正火，所以，常规电渣焊的内在质量成为焊缝检验的盲区。而即便探明缺陷，要进行修补，需要刨开柱板，操作起来也是非常困难的。1977年美国联邦高速公路管理局因为当时无法检测电渣焊的内在质量，而禁止在主要受拉杆件中使用，直到2000年因为窄间隙改良电渣焊（Narrow Gap Improved Electroslag Welding）加计算机实时检控技术被认为能保证质量，才被解禁。因此，用电渣焊焊接隔板与柱内壁的构造应在保证电渣焊焊接的可靠性的前提下选用。

当不采用电渣焊而又因为柱四面均与梁连接时，可采用如图7的构造形式，即内隔板在柱组装∏形后三边坡口焊接，隔板伸出盖板将其截断，盖板与隔板

图3 箱形柱角焊缝宽板坡口构造 这样可以减少坡口的加工量，而此时只需要设计合理的焊缝截面控制焊缝填充量，来降低制造成本。 2.2横隔板的构造

当内隔板周圈与柱内壁焊接时柱节点域将形成一个封闭的区域，会有良好的刚度，一般的做法是选用厚度为外接梁翼缘最大值的钢板镶在柱内壁，四边与柱熔透焊，其中一组对称边采用坡口焊接，而与之旋转90度对应的一组边采用熔化嘴电渣焊。

为此，隔板四边的坡口需加工成如图所示的形状，图4中所示a区段不开坡口是因为要与电渣焊衬板组合成四周没有漏洞的空腔，而这样的K型区段坡口的加工难度和工作量将比单边上加工通长坡口大许多。当然，也可采用先将其加工成通长坡口，再在a区段补焊两块“⊿”棱柱小块，封闭电渣焊空腔。当隔板与电渣焊衬板组装成隔板单元后，为保证衬板与柱内壁板的紧密帖合，还需对衬板边进行刨边，并对单元的矩形进行找正。

在组装立柱时宜将隔板的坡口手工熔透焊缝布置在较宽的柱板侧（图5），这样的组装一方面是为了将电渣焊的过焊孔预先钻在宽板上，避免了将来在柱的棱角焊缝处钻孔，施钻困难而且形成焊缝交叉

介绍箱型柱和H型梁刚性连接构造

采用V形坡口角焊缝，这样确保隔板与柱壁有效焊接，此时隔板易选用抗Z向拉伸的材料。而对于三面连梁 …… 此处隐藏：5071字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……