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高层建筑钢结构抗震设计要点

所属分类:行业百科    发布时间: 2021-09-26    作者:admin
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伴随着城市规划建设的发展趋势,多层建筑在中国日益增加。高层住宅钢结构具备承载能力高、抗震等级特性好、工程施工周期时间短等特性,尤其适用耸立的多层建筑。在高层住宅钢结构抗震等级设计方案中,节点连接优良的抗震等级设计方案是确保构造安全性的重要一环。在高层住宅钢结构中,碳钢板的运用比较普遍,在梁一柱节点范畴,当节点管束较强,板厚相当于或超过40mm时,应额外规定板厚方位的横断面缩水率,防止产生平行面于不锈钢板材表层的片层撕破。高层建筑钢结构抗震设计要点包括以下几方面:

一、构件连接

1、连接方法

a.连接种类

工程建筑钢结构的预制构件节点和构件接头处的构件连接可选用:(1)全焊连接;(2)高强度螺栓连接;(3)焊接和高强度螺栓混和连接。

b.特性较为

(1)全焊连接,传力.充足,不容易移动。优良的电焊焊接结构和电焊焊接品质能够为构造给予充足的延性。缺陷是电焊焊接位置常留出一定的内应力。

(2)高强度螺栓连接,工程施工较便捷。可是,构件的连接头若所有选用高强度螺栓时,连接头规格很大,厚钢板使用量较多,花费较高;并且明显地震灾害时,连接头很有可能造成移动。

(3)栓焊混和连接,运用较为广泛。先用地脚螺栓安裝精准定位,随后焊接,实际操作便捷。试验说明,该类连接的滞回曲线,与彻底电焊焊接状况相仿;但翼缘电焊焊接将使地脚螺栓预抗拉力均值减少110%上下。

2、焊接连接

a.拼凑方式

(1)选中预制构件节点和构件连接头的连接方式时,应尽量防止选用限制性强、非常容易造成零件片层撕破的连接结构。

(2)预制构件试验和工程项目社会经验说明,片层撕破关键产生在 型连接、十字型连接和角处连接等拼凑方式处。这种位置的极强管束水平,使焊接收拢时造成原材质薄厚方位造成很大拉应力,并且因为延性比较有限,没法获得调节,造成 厚钢板件片层撕破。

b. 对接焊缝

(1)预制构件节点、构件连接头和零件组装,依其承受力标准,可选用全焊透焊接或一部分焊透焊接。

(2)碰到以下状况时,应选用全焊透焊接。a、规定与原材质等抗压强度的焊接连接;b、架构节点次梁、柱端塑性变形路段内的焊接连接。

3、地脚螺栓连接

a.连接种类

多层建筑钢结构要承担风载荷的不断功效和地震灾害的往复式功效,载重预制构件或受力预制构件(支撑点)的构件连接选用高强度螺栓时,应采用磨擦型连接,不可选用耐压型(剪压型板)连接。以防在设计方案载荷下连接位置造成移动,增加节点形变。

b.地脚螺栓受剪承载能力

明显地震灾害功效下,高强度螺栓磨擦型连接的零件中间的摩摩擦阻力有可能被摆脱,这时,高强度螺栓连接的较大 受剪承载能力将在于地脚螺栓的極限抗弯工作能力。

二、梁与柱的连接

梁与柱的连接节点结构应与连接类型的承受力特点假设相符合,一般选用柱全线贯通的方式。针对刚度连接,梁左右翼缘均应与柱相接;而固接连接可仅梁腹板或一侧翼缘与柱相接。而因为半刚度连接构造的剖析与设计方案,迄今未有很便捷的工程项目好用方式,因而现阶段在具体工程项目中还非常少选用。

1、刚度连接

柱梁的刚度连接应具备充足的弯曲刚度,能够承担设计方案规定的弯距,在做到承载力以前所连接的柱梁中间不产生相对性旋转。但凡必须抵御水准力的架构,承重梁和柱的连接均应选用刚度连接方式。

常见的柱梁刚度连接结构方式有:

(1)全电焊焊接连接,梁的左右翼缘和腹板均与柱用电焊焊接连接在一起,一般翼缘与柱用全焊透坡口焊,腹板用角焊缝与柱相接;

(2)栓焊混和节点,梁的左右翼缘用全焊透坡口焊,腹板则用高强螺栓与柱相接;

(3)全栓接节点,梁翼缘与腹板均用高强度螺栓与柱相接。全电焊焊接节点一般在加工厂生产加工时选用,而栓焊混和节点和全栓接节点一般在现场安裝标准下选用。三种节点方式中,尽管连接的承载能力同样,但在地震灾害时消化吸收和损耗动能的工作能力区别很大。全焊连接的滞回曲线呈平稳纺锤形,节点的延性和弯曲刚度**是。栓焊混和节点,尽管因为腹板地脚螺栓滚动而不彻底刚度,但其特性与全焊连接相距并不大。全栓接节点,因为翼缘和腹板均产生滚动,滞回曲线呈滚动形。因此,在地震灾害功效下,全栓连接无法达到刚度连接的规定,一般只可用于非地震灾害区的双层架构。

2、固接连接

梁与柱的固接连接,又称之为软性连接。固接连接结构简易、传力简单、工程施工便捷,在工程项目中也有普遍的运用。非地震灾害区双层或高层住宅钢架构假如用框架柱一类预制构件承担水准载荷(架构仅承担作用力载荷)和给予抗侧弯曲刚度的构造管理体系,梁与柱连接就可以选用固接计划方案。

固接连接只有承担不大的弯距,规定梁可以较随意地旋转,但沒有线偏移,能传送剪应力和载荷。事实上肯定的固接是不会有的,节点板的弯曲刚度和地脚螺栓对梁端转动仍有一定的管束度,可能节点对梁旋转的管束度,约为全刚度抗弯强度节点的10%。这种连接能传送比较有限的弯距,但在设计方案中可不予考虑,她们的延性足够允许被连接梁的充足旋转。

三、柱与柱的连接

钢结构制做和安裝全过程中,因为运送标准的限定,或是柱横截面产生变化,必须将柱和柱拼凑起來。柱的拼凑节点一般全是刚度节点,为有利于当场安装简单,柱拼凑连接头一般设定在距混凝土楼板1.0M~1.3M的部位,与此同时绕开水准载荷下的大弯距区。考虑到运送便捷及起吊标准等要素,柱的安裝模块一般选用三层一根,长短10~12m上下。依据设计方案和工程施工的条件,柱的拼凑可选用电焊焊接或高强度螺栓连接。对接焊缝沒有拼凑节点板,传力简约,外观设计齐整,节约原材料。但高处电焊焊接工作,必须采取一定的有效措施确保电焊焊接品质。

四、梁与梁的连接

1、承重梁与承重梁的拼凑

承重梁的施工工地拼凑,其方式关键有:(1)翼缘为全焊透连接,腹板用高强度螺栓连接;(2)翼缘和腹板都用高强度螺栓连接;(3)翼缘和腹板均为全焊透焊连接。承重梁的拼凑连接头应建在架构节点塑性变形路段之外,及其内功较小的部位,考虑到工程施工安裝的便捷,一般建在距次梁1.0M~1.6m处。当翼缘或腹板均选用全焊透的焊缝对焊连接,并选用引弧板焊接时,可视性焊接与翼缘板和腹板是等强的,并不开展连接焊接的抗压强度测算。高强度螺栓的测算可按下列二种方式测算:

a、等抗压强度设计方案。为确保梁横截面弯曲刚度和抗压强度的持续性,针对有抗震等级规定或按塑性变形设计方案的梁的拼凑,应按被连接梁翼缘和腹板的净横截面总面积的等抗压强度标准开展拼凑连接设计方案。

b、非等抗压强度设计方案。针对无抗震等级规定的梁的拼凑,可按梁拼凑处的具体内功开展设计方案。弯距各自由翼缘和腹板依据弯距刚度比分摊,剪应力由腹板担负。为确保预制构件的持续性,即便 拼凑处的内功较小,拼凑的抗压强度也不可低于原横截面承载能力的50%。

2、次梁与承重梁的连接

框架梁与承重梁的连接应将承重梁做为框架梁的支撑点,可有二种作法:(1)将次序梁的节点设计方案为固接,即框架梁为组合梁;(2)将次序梁的节点设计方案为刚接,这时,框架梁等同于连接梁。固接节点结构简易,制做安裝便捷,因此具体工程项目中次序梁节点一般选用固接。次序梁刚度连接结构和制做上比固接连接要繁杂。假如框架梁跨数较多、载荷很大,或是构造为井字梁,或是框架梁含有悬挑梁,则框架梁与承重梁制成刚度连接可使框架梁变成桁梁,进而可节省较多的不锈钢板材,而且可降低框架梁的挠度值。这时,框架梁剪应力仍发送给承重梁,次梁梁端的弯距立即在两邻近跨的框架梁中间传送。因而,框架梁上翼缘应由拼凑板越过承重梁互相连接,或将框架梁上翼缘与承重梁上翼缘竖直互相电焊焊接,连接的抗压强度可按与框架梁横截面等抗压强度标准开展测算。

五、抗震等级框架柱与架构的连接

在高层住宅钢结构架构中,除支撑点外,常选用带缝框架柱和暗藏厚钢板支撑点框架柱等做为抗侧力预制构件,人为因素操纵弯曲刚度,提升能耗实际效果。

1、混凝土结构带缝框架柱的方式分离竖缝框架柱和开水准缝框架柱二种,常见的为开竖缝框架柱。

开竖缝框架柱是在混凝土结构板墙正中间以一定的间距沿纵向设定很多缝,产生缝间墙。缝间墙的承受力状况与固端梁类似,进而把特性“强而脆”的框架柱变为具备延性的预制构件,在设计方案上则是操纵缝间墙的受弯而不是受剪毁坏。

带缝框架柱的板墙是预制构件的,板墙与柱中间沒有连接,仅用水泥砂浆封堵。墙的上方以连接件与钢柱用高强度螺栓连接,墙的下方沿总长埋放置浇筑混凝土结构混凝土楼板中,钢柱上的抗弯剪力钉和抗弯连接件的设计方案,座使其能充足传送墙的剪应力。

2、暗藏厚钢板支撑点混凝土结构框架柱,厚钢板支撑点预埋件在混凝土结构板墙内,板墙附近与架构柱梁留出一定的间隙( 侧边间隙25mm),仅根据厚钢板支撑点在节点处与架构相接。内藏厚钢板支撑点尽管非常薄(12-19mm),但外包混泥土墙面和螺旋箍筋能合理地管束厚钢板支撑点的曲屈,进而进一步提高厚钢板支撑点抵御不断载荷功效的工作能力, 改进了构造管理体系的抗震等级特性,变成一种延性非常好的抗侧力构造。

至今,钢结构工程建筑已经历了数次明显地震灾害的磨练,如同大家所意料的,钢结构的抗震等级特性远比混凝土结构构造优异。可是,因为设计方案尤其是结构上的不合理,也发生了一些毁坏,预制构件节点连接的毁坏也是较为广泛。因而,节点是全部钢结构设计方案工作中的关键步骤。