中华人民共和国行业标准高层民用建筑钢结构技术规程JGJ 99-98 8
第 6.4.8 条 这条要求是根据已有的双角钢支撑在循环荷载下的试验资料提出的。根据国外有关研究,若按一般要求设置填板,则两填板间的单肢变形较大,缩小填板间距离,可防止这种变形。
第 6.4.9 条 目前世界各国都在研究各种形式的消能装置,带有摩擦耗能装置的中心支撑就是有效方法之一。这里列上这一条,意在提倡这类支撑的研制和应用。
第五节 偏 心 支 撑
第 6.5.1 条 偏心支撑框架的每根支撑,至少应有一端交在梁上,而不是交在梁与柱的交点或相对方向的另一支撑节点上。这样,在支撑与柱之间或支撑与支撑之间,有一段梁,称为耗能梁段。耗能梁段是偏心支撑框架的"保险丝",在大震作用下通过耗能梁段的非弹性变形耗能,而支撑不屈曲。因此,每根支撑至少一端必须与耗能梁段连接。
第 6.5.2~6.5.3 条 美国加州规范规定,梁的抗剪承载力取V=0.55fdtw, d 为梁截面高度, tw为腹板厚度。本条文中V=0.58fh0tw与我国现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17) 一致。
耗能梁段的折减抗弯承载力,即式 (6.5.2-3) ,考虑了轴力对抗弯承载力的降低,此式取自美国加州规范,比我国现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17) 的规定少了1.15 ,偏于安全。当耗能梁段的轴力较大时,对非弹性变形有影响。以往并没有做过较大轴力试验,建议在设置耗能梁段时应尽量避免。
当存在轴力时,腹板的折减塑性受剪承载力Vpc可按下式计算:
式中, N 为梁段的轴力; Ny = Afy为梁的轴向屈服承载力,但该式缺少试验根据,且第 6.5.4 条规定,净长a<2.2Mp/Vp的梁段,轴力由翼缘承担,故该式未列入条文。
第 6.5.4 条 净长a≤1.6Mp/Vp,的耗能梁段为短梁段,其非弹性变形主要为剪切变形,属剪切屈服型;净长a>1.6Mp/Vp的为长梁段,其非弹性变形主要为弯曲变形,属弯曲屈服型。试验研究表明,剪切屈服型耗能梁段对偏心支撑框架抵抗大震特别有利。一方面,能使其弹性刚度与中心支撑框架接近;另一方面,其耗能能力和滞回性能优于弯曲屈服型。耗能梁段净长最好不超过1.3Mp/Vp,不过梁段越短,塑性变形越大,有可能导致过早的塑性破坏。弯曲屈服型耗能梁段不宜用于支撑与柱之间的原因,是目前还没有合适的节点连接。本规程图 8.7.3-1 的节点适用于短梁段,同样的节点连接用于长梁段时,性能很差,非弹性变形还没有充分发展,即在翼缘连接处出现裂缝。
第 6.5.5 条 耗能梁段的强度设计,包括腹板和翼缘的抗力。腹板承担剪力,设计剪力不超过受剪承载力的 80%,使其在多遇地震下保持弹性。可以认为,净长a<2.2Mp/Vp的耗能梁段,腹板完全用来抗剪,轴力和弯矩只能由翼缘承担。而净长a>2.2Mp/Vp,的梁段,腹板和翼缘共同抵抗轴力和弯矩。
第 6.5.6 条 偏心支撑框架的设计意图是提供耗能梁段,当地震作用足够大时,耗能梁段屈服,而支撑不屈曲。能否实现这一意图,取决于支撑的承载力。支撑的设计抗轴压能力,至少应为耗能梁段达屈服强度时支撑轴力的 1.6 倍,才能保证梁段进入非弹性变形而支撑不屈曲。若偏心支撑为人字形或 V 形支撑,则不应按第 6 .4.6 条的规定再乘增大系数1.5 。设置适当的加劲肋后,耗能梁段的极限受剪承载力超过0.9fyh0tw为设计受剪承载力0.58fh0tw的 1.63 倍,故系数 1.6 为最小系数。建议具体设计时,支撑截面适当取大一些。
第 6.5.7 条 强柱弱梁的设计原则同样适用于偏心支撑框架。考虑到梁钢材的屈服强度可能会提高,为了使塑性铰出现在梁而不是柱中,可将柱的设计内力适当提高。但本条文的要求并不保证底层的柱脚不出现塑性铰,当水平位移足够大时,作为固定端的底层柱脚有可能屈服。
第 6.5.8 条 试验表明,焊在耗能梁段上的贴板并不能充分发挥作用。若在腹板上开洞,将使耗能梁段的性能复杂化,使偏心支撑的性能不好预测。梁段板件宽厚比的要求,比一般框架梁的要高些。
第 6.5.9 条 高层钢结构顶层的支撑与 (n-1) 层上的耗能梁段连接,即使顶层不设耗能梁段,满足强度要求的支撑仍不会屈曲,而且顶层的地震力较小。
第七章 组 合 楼 盖
第一节 一般要 求
第 7.1.1 条 组合梁混凝土翼板的有效宽度,系按现行国家标准《混凝土结构设计规范》 (GBJ 10) 的规定采用。高层钢结构中的组合楼板一般不用板托,故本章仅对无板托的组合梁作出规定。
第 7.1.2 条 塑性设计要求控制钢梁截面的板件宽厚比,避免因板件局部失稳而降低构件承载力。
第 7.1.3 条 国内外试验表明,符合本条规定条件的连续组合梁某些截面,能形成塑性铰,产生所需的转动,实现内力重分配。力比γ小于0.5 是根据哈尔滨建筑大学的试验和国内外资料分析提出的。
第 7.1.4 条 在试算时,若假定中间支座两侧负弯矩区受拉翼板开裂区长度,分别为相应跨度的 0.15 倍,则可参考有关资料列出的柔性系数及荷载项进行内力分析。欧共体组合结构规程认为,距中间支座 0.15ι范围内 ( ι为梁的跨度 ) 确定梁截面刚度时,不应考虑混凝土翼板的存在,但翼板中的钢筋应计入。考虑变截面影响进行内力分析,除可较真实地反映梁的实际受力情况外,还不致对支座截面的负弯矩值计算过高。
第 7.1.5 条 组合梁的变形计算,是根据现行国家标准《建筑结构设计统一标准》 (GBJ 68) 的规定,按荷载的长短期效应组合考虑。对于长期效应组合,用 2αE 确定换算截面,这主要是考虑混凝土在长期荷载下的徐变影响。
第 7.1.6 条 本条说明混凝土翼板计算厚度在不同情况下的取值,均符合实际情况。
第 7.1.7 条 组合板施工阶段设计时仅考虑压型钢板的强度和变形,如果不满足要求,可加临时支护以减小板跨,设计跨度可按临时支护的跨度考虑;但使用阶段设计时,跨度必需按拆除临时支护后的设计跨度考虑。若压型钢板仅作为模板,则此时不应考虑它的承载作用。目前在高层钢结构中,大多仅作为施工模板,因此时不需作防火保护层,总造价较经济。
第 7.1.8 条 挠曲效应是由于压型钢板变形而增加的混凝土厚度。当挠度w小于20mm 时,可假定在1kN/m2的均布施工荷载中考虑此效应;当挠度大于 20mm 时,应附加0.7w厚度的混凝土重量。
第 7.1.9 条 本条参照欧共体《组合板设计规程》 (1981) 、英国《压型钢板楼板设计与施工规程》 (1982) 和欧共体编制的《钢和混凝土组合结构统一标准》 (1985) 拟定。
第 7.1.10~7.1.12 条 参照日本建筑学会《钢铺板结构设计与施工规范》 (1970) 拟定。
第二节 组合梁设计
第 7.2.1 条 组合梁截面抗弯能力计算符合简化塑性理论假定的截面情况是: (1) 塑性中和轴位于钢梁腹板上的第二类截面,或连续组合梁在支座处负弯矩区段的截面,当截面符合第 7.1.1条的规定时, (2) 塑性中和轴位于混凝土受压翼缘内的第一类截面; (3) 混凝土翼板与钢梁具有完全抗剪连接。
第 7.2.2 条 与现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17)相比,这里增加了负弯矩作用时的截面抗弯能力计算,是连续组合梁设计所需要的。
第 7.2.5 条 拟定本条款是为了适应连续组合梁设计的需要,便于在相应的剪跨区段内配置抗剪连接件。
第 7.2.8 条 栓钉受剪承载力设计值 Nsv的计算式,是通过推出试验或梁式试验结果推导出来的。连接件的破坏形式与混凝土的强度等级和品种有关,有时还取决于连接件的型号和材质。栓钉承载力与栓钉长度有关,随长度而增大,但当栓钉长度与其直径之比大于 4 后,承载力的增加就很少了。若栓钉长度太短,不仅承载力很低,而且会出现拉脱破坏。
式 (7.2.8-1) 和式 (7.2.8-2) ,引自现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17) ,但对式 (7.2.8-2) 作了适当修改。计算表明,在一般情况下,式 (7.2.8-2) 均小于式 (7.2.8-1) ,使得按前者计算变得没有意义,不少使用单位反映,栓钉数量过多,对此提出意见。应该指出,欧洲钢结构协会 1981 年的组合结构规范中,对于高径比为 4.2 的栓钉,其承载力的限制条件为0.7Asfu;美国 AISC 的 LRFD 规范 (1986) 规定的承载力限制条件为Asfu,这两本极限状态设计规范都采用极限抗拉强度最小值fu。经报请建设部主管部门同意,在式 (7.2.8-2) 中采用了fu。
第 7.2.9 条 当压型钢板肋与钢梁平行时,栓钉受剪承载力设计值 Nsv按式 (7.2.8) 计算,但当b/hp<1.5 时,应乘以折减系数。
第 7.2.10~7.2.11 条 部分抗剪连接的组合梁,一般用于组合截面抗弯强度可以不充分发挥的情况,例如,施工时钢梁下无临时支护的组合梁,其钢梁截面受施工荷载控制,或截面受挠度控制的构件。这时,在极限弯曲状态下的混凝土翼板和钢梁各有自身的中和轴,为此,抗剪连接件必须具有一定的柔性,才能在受到纵向剪力作用时产生较大的相对滑移。
具有一定的柔性连接件条件是:圆柱头栓钉直径不能超过22mm ,其杆长不小于 4 倍栓钉直径;浇注的混凝土强度等级不能高于 C30 。除非满足这些条件,或已由试验表明,该连接件的变形性能满足理想塑性性能的假定,否则均应视为刚性连接件。
第 7.2.12 、 7.2.13 条 均为简化计算公式。
第 7.2.14~7.2.17 条 关于纵向界面横向钢筋的设计方法,系参照欧洲钢结构协会 (ECCS) 组合结构设计规程拟定。
第 7.2.18 条 根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》 (GBJ 9) 和《建筑结构设计统一标准》 (GBJ 68) ,对组合梁的挠度应进行长、短期荷载效应组合下的挠度计算,取其中较大者。
第 7.2.19 条 组合梁混凝土裂缝宽度的计算,参考了现行国家标准《混凝土结构设计规范》 (GBJ 10) 的规定。国内试验资料表明,公式 (7.2.19) 是可信的。
第 7.2.21 条 组合梁在正弯矩区,钢梁受压翼缘与混凝土板相连,不存在失稳问题。在负弯矩区段,下翼缘受压,虽然钢梁上翼缘与混凝土板相连,但下翼缘仍应设置,参见本规程第6.1.4条的条文说明,其具体做法可参见本规程第8.5.4条。
第三节 压型钢板组合楼板设计
第 7.3.1 条 组合板的端部锚固,是保证组合板抗剪作用的必要手段,在任何情况下,均应设置端部锚固件。
第 7.3.3 条 考虑到作为受拉钢筋的压型钢板没有混凝土保护层,以及中和轴附近材料强度发挥不充分等原因,对压型钢板和混凝土的强度设计值予以折减。冶金部建筑研究总院对组合楼板试验得出的抗弯能力试验值,与按本条公式得出的计算值作过比较,建议按本条的公式计算。
第 7.3.4 条 本条所列公式,为根据试验结果得出的经验公式。冶金部建筑研究总院进行了多种国产板型的压型钢板组合板试验,采用了焊接横向钢筋的组合方式,通过正交设计试验研究,得出这种组合板的纵向抗剪能力,与其跨度ιv、平均肋宽b、有效高度h和压型钢板厚度有密切关系,所得经验公式经国内专家鉴定认可。
1972 年,美国 M.L.Porter 和 G.E.Ekbery 主要根据压痕板试验,提出纵向抗剪能力计算公式,除在美国《组合楼板设计与施工准则》中采用外,近几年已成为国际通用公式。该式为
式中,φ为材料强度折减系数,取0.8 ;s为剪力筋间距,对压痕板为 1 ;As为肋节距宽度内压型钢板截面面积,ιv为剪跨,B为组合板肋节距宽度;fc为混凝土轴心抗压强度设计值; g1为混凝土板单位长度自重;γ为临时支撑影响系数;ι为简支组合板跨度;m 、k是分别为试验结果线性回归线的斜率和截距。若采用带压痕的或闭合式 ( 非开口式 ) 的压型钢板,建议采用 Porter 公式。
第 7.3.5 和 7.3.6 条 参照欧共体《组合板设计规程》、英国标准《压型钢板楼板设计施工规程》、欧共体《钢和混凝土组合结构统一标准》和我国现行国家标准《混凝土结构设计规范》 (GBJ 10) 等拟定。
第 7.3.7 条 根据现行国家标准《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68) 和《建筑结构荷载规范》 (GBJ 9) 的规定,组合板的挠度应按长期和短期荷载效应组合进行计算,取其较大者。允许挠度值可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》 (GBJ 10) 的规定。日本规定为板跨的 1/360 。
第 7.3.7 条 参照日本压型钢板结构设计施工规范的规定采用。
第四节 组合梁和组合板的构造要求
第 7.4.1 条 本条参考欧共体组合结构设计规程拟定。
第 7.4.2 条 组合板试验表明,剪力筋设置在剪跨区内的效果,与全跨设置的效果相近。
第 7.4.7 条 组合板试验表明,板端锚固可阻止压型钢板与混凝土之间的滑移。栓钉锚固件应设置在简支组合板端部支座处或连续组合板各跨端部。
第 7.4.8 条 组合板中的压型钢板,当支承在砖墙或砌体上时,其支承长度不应小于 75mm 。
第八章 节点设计
第一节 设计原则
第 8.1.1 条 抗震设防的高层钢结构的节点设计,主要参考日本钢结构节点设计手册、美国加州规范和欧共体抗震规范等拟定。节点连接的承载力要高于构件本身的承载力,是各国结构抗震设计遵循的共同原则。要求抗震设防但受风荷载控制的结构,在设计工程中是常见的,也应符合抗震设计的构造规定。
第 8.1.2 条 梁柱构件塑性区的长度是参照日本的规定提出的。节点设计应验算的项目,也是参考日本设计手册拟定。
第 8.1.3 条 节点连接的最大承载力要高于构件本身的全塑性受弯承载力,是考虑构件的实际屈服强度可能高于屈服强度标准值,在罕遇地震作用下构件出现塑性铰时,结构仍能保持完整,继续发挥承载作用。本条参考国外规定并结合我国目前情况,增大系数取 1.2 ,受剪时考虑跨中荷载的影响取1.3 。
工字形截面绕强轴弯曲的塑性设计公式,系引自现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17) 第九章。工字形截面绕弱弯曲的塑性设计公式,系参考日本《钢结构塑性设计指南》提出。
第 8.1.4 条 详见第 6.1.4 条的条文说明。
第 8.1.5 条 层状撕裂主要出现在 T 形接头、十字形接头和角部接头中,这些地方的约束程度使得母材在厚度方向引起应变,由于延性有限而无法调整,应采用合理的连接构造。
第 8.1.7 条 柱的工地接头位置,要便于工人现场操作。柱带悬臂梁段的悬伸长度,除考虑受力条件外,尚应考虑运输尺寸限制和便于装车运输。
第二节 连 接
第 8.2.1 条 焊接的传力最充分,不会滑移,良好的焊接构造和焊接质量可提供足够的延性,但要求对焊缝进行探伤检查,此外,焊接有残余应力。高强度螺栓施工较方便,但连接或拼接全部采用高强度螺栓,会使接头尺寸过大,板材消耗较多,且螺栓价格也较贵,此外,螺栓连接不能避免在大震时滑移。在高层钢结构的工程实践中,柱的拼接总是用全焊接,而抗震支撑的连接或拼接,为了施工方便,大多用高强度螺栓连接。
栓焊混合连接应用比较普遍,即翼缘用焊接,腹板用螺栓连接。先用螺栓安装定位然后对翼缘施焊,具有施工上的优点。试验表明,其滞回曲线与完全焊接时的相近。翼缘焊接对螺栓预拉力有一定影响,试验表明,可使螺栓预拉力平均降低约10%,因此腹板连接用的高强度螺栓,其实际应力宜留有裕度。
第 8.2.3 条 板边开坡口,对于保证焊缝全截面焊透十分重要,必需符合焊接工艺的要求,随着坡口角度的减小,焊根开口宽度要增大。也可采用大坡口和小焊根开口,但焊根开口宽度较小,根部熔化很困难,必需采用细焊条,焊接进度也要放慢。若根部开口过宽,要多用焊条,且将增加焊接收缩量。为了焊透和焊满,应设置焊接衬板和引弧板。焊缝的坡口形式和尺寸,除国标规定者外,也可采用其他适用的行之有效的做法。在建筑钢结构中,通常用 V 形坡口,较少采用 U 形坡口。
第 8.2.4 条 焊缝金属与母材相适应,是根据抗拉强度考虑的。焊缝的屈服点通常要比母材高出不少,在满足承载力要求的前提下,应采用屈服强度较低的焊条,使焊缝具有较好的延性。两种不同强度的材料焊接时,应按强度较低的材料选用焊条。
第 8.2.5 条 摩擦型高强度螺栓连接,依靠被连接构件间摩擦阻力传力,节点连接的变形小。高层钢结构要承受风荷载和地震的反复作用,当采用螺栓连接时,应选用摩擦型高强度螺栓,可避免在使用荷载下产生滑移。
第 8.2.6 条 高强度螺栓连接的最大抗剪承载力,是考虑在罕遇地震下连接间的摩擦力被克服,此时连接的抗剪承载力取决于螺栓的抗剪能力。式 (8.2.6) 是参考日本规定采用的。根据日本文献的说明,考虑到螺栓连接中部分螺栓的破坏出现在螺栓杆而不是螺纹处,使螺栓连接的最大抗剪承载力在整体上有所提高,故式中用 0.75 代替通常的 0.58 。
第三节 梁与柱的连接
第 8.3.1 条 梁与柱的刚性连接,分为柱贯通式和巨形框架和梁贯通式两种。在工程实例中,采用梁贯通式的较少,见于箱型梁与柱的连接中。
在框架结构中,要求柱在框架平面内有较大的惯性矩,而在截面面积相同的情况下工字形柱绕弱轴的惯性矩比箱形截面的惯性矩小;因此在互相垂直的方向都组成框架的柱,宜采用箱形截面。十字形截面柱虽然在两个方向都具有较大惯性矩,但仅适用于钢骨混凝土柱。
第 8.3.2 条 本条指出,梁与柱刚接的节点必需验算的项目,抗震设防的结构尚应验算节点域的稳定及其在大震下的屈服程度,详见第 8.3.9 条。抗震设防的结构中,柱的水平加劲肋厚度一般要求与对应的梁翼缘等厚,故不必计算。
第 8.3.3 条 常用的梁与柱刚性连接的形式有: (1) 全部焊接; (2) 栓焊混合连接; (3) 全部用高强度螺栓连接 ( 大多通过T 形连接件连接 ) 。全部焊接适用于工厂连接,不适用于工地连接。全部螺栓连接费用太高。我国大多采用栓焊混合的现场连接形式。
第 8.3.4 条 梁与工字形柱弱轴连接时,梁翼缘与柱横向加劲肋要求用全熔透焊缝焊接,以免在地震作用下框架往复变形时破坏。根据美国的研究,此时连接板 ( 即柱横向加劲肋 ) 宜伸出柱外约 100mm ,以免该板在与柱翼缘的连处因板件宽度突变而破裂。
第 8.3.5 条 梁翼缘与柱焊接的坡口、焊根开口宽度、扇形切角的加工以及引弧板的设置,对于保证焊接的质量和连接的抗震性能,都是非常重要的。改变扇形切角端部与梁翼缘连接处的圆弧半径,是参照了日本在坂神地震后发表的《铁骨工事技术指针》 (1996) 提出的。该端与梁端翼缘处焊缝间应保持 10mm 以上,梁下翼缘板反面与柱翼缘相接处,易引发裂缝,宜适当焊接。考虑仰焊困难,可仅在下翼缘焊接,用焊脚为 6mm 左右的角焊缝,长度不小于梁翼缘宽度之半。
第 8.3.6 条 抗震设防结构中,梁与柱连接处加劲肋与梁翼缘等厚,是参考日本的设计经验采用的。日本甚至规定加劲肋的厚度应比梁翼缘的厚度大一级,因该加劲肋十分重要,厚度加大一级是考虑钢板有负公差,并认为即使保守一点,因材料用量有限,是值得的。考虑到柱腹板实际上要传走一部分力,故本条规定与梁翼缘等厚。在非抗震设防的结构中,对该加劲肋厚度也根据设计经验作了限制性规定。
第 8.3.7 条 水平加劲肋 ( 隔板 ) 与柱翼缘 ( 箱形柱壁板 ) 的连接焊缝,当框架受水平地震往复作用时,要经受角变形,故应作成全熔透焊缝。
熔化咀电渣焊要求在箱型柱截面的对称位置同时施焊,以防止构件变形。
第 8.3.8 条 柱腹板加劲肋的位置应与梁翼缘齐平。当柱两侧的主梁不等高时,应按本条规定处理。条文中未规定当两端梁高不等时采用斜向加劲肋,因在高层钢结构中较少采用。
第 8.3.9 条 工字形柱与梁连接的节点域,除应满足第6.3.6 条规定外,尚应按本条规定验算其抗剪强度,对于抗震设防的结构,尚应验算其在大震时的屈服程度。
节点域在周边弯矩和剪力的作用下,其剪应力为
式中 Mc1和 Mc2分别为与节点域相连的上下柱传来的弯矩, Vc1和Vc2分别为上下柱传来的剪力vc1 和vc2分别为左右梁传来的剪力,其余符号的意义参见规程条文。在本规程取第一式,工程设计中为了简化计算通常略去式中的第二项,计算表明,这样使所得剪应力偏高 20%~ 30%。试验表明,节点域的实际抗剪屈服强度因边缘构件的存在而有较大提高,本条参照日本规定。
式 (8.3.9-1) 未考虑柱轴力对节点域强度的影响,是考虑到系数 4/3 留有较大的余地,日本在工程设计中也不考虑柱轴力对板域强度的影响,这是日本专家解释的。
在抗震设防的结构中,若节点域厚度太大,将使其不能吸收地震能量,若太小,又使框架的水平位移太大。根据日本的研究,使节点域的屈服承载力为框架梁构件屈服承载力的 0.7~1.0 倍是适合的,计算公式宜取0.7 。式 (8.3.9-2) 验算在梁达到全塑性弯矩的0.7 倍 ( 此时节点域即将达到塑性 ) 时,节点域的剪应力是否超过钢材抗剪强度设计值。该式系参考日本鹿岛出版社1988 年出版《建筑构造计算实例集》 (2) 提出。为了避免由此引起节点域过厚导致多用钢材,对于我国广大的 7 度设防地区,本条规定取 0.6 。
若按式 (8.3.9-2) 得出的节点域厚度大于柱腹板的厚度,根据日本的经验,宜采用对节点域局部加厚的办法,即将该部分柱腹板在制作时用较厚钢板,与邻接的柱腹板进行工厂拼接,以便于焊接垂直方向的构件连接板,而不宜加焊贴板。若为 H 型钢柱,只能焊贴板补强。
第 8.3.10 条 箱型柱vp,的计算式中,受力不均匀系数 0.9( 双腹板为 1.8) 是根据哈尔滨建筑大学在高层钢结构课题试验中得出的,所得不均匀系数在 0.85 至0.99之间,其平均值大于0.9 , 日本在有关规定中取 8/9 ,现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17) 规定用 0.8 。
第 8.3.11 条 偏心弯矩是支承点反力对螺栓连接产生的。
第四节 柱与柱的连接
第 8.4.1 条 当高层钢结构底部有钢骨混凝土结构层时,工字形截面钢柱延伸至钢骨混凝土中仍为工字形截面,而箱型柱延伸至钢骨混凝土中,应改用十字形截面,以便与混凝土结成整体。
第 8.4.2 条 箱型柱的组装焊缝通常采用 V 形坡口部分熔透焊缝,其有效熔深不宜小于板厚的 1/3 ,对抗震设防的结构不宜小于板厚的 1/2 。作为实例,深圳发展中心大厦 ( 未考虑抗震 ) 取t/3 ,上海希尔顿酒店取t/4+3mm ,北京京城大厦 ( 按 8 度抗震设防 ) 取t/2 , 9 为柱的板厚。
柱在主梁上下各 600mm 范围内,应采用全熔透焊缝,是考虑该范围柱段在大震时将进入塑性区。 600mm 是日本在工程设计中通常采用的数值,当柱截面较小时也有采用 500mm 的。
第 8.4.3 条 箱型柱的耳板宜仅设置在一个方向,对工地施焊比较方便。
第 8.4.4 条 美国 AISC 规范规定,当柱支承在承压板上或在拼接处端部铣平承压时,应有足够螺栓或焊缝使所有部件均可靠就位,接头应能承受由定的侧向力和 75%的计算恒荷载所产生的任何拉力。日本规范规定,在不产生拉力的情况下,端部紧密接触可传递 25%的压力和 25%的弯矩。我国现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17) 规定,轴心受压柱或压弯柱的端部为铣平端时,柱身的最大压力由铣平端传递,其连接焊缝、铆钉或螺栓应按最大压力的 15%计算。考虑到高层建筑的重要性,本条文规定,上下柱接触面可直接传递压力和弯矩各 25%。
非抗震设防的结构中,在不产生拉力的情况下,考虑端面直接传力可简化连接,但在高层钢结构中尚未见到应用的实例。
第 8.4.5 条 当按内力设计柱的拼接时,可按本条规定设计。但在抗震设防的结构中,应按第 8.1.3 条的规定设计。
第 8.4.6 条 图 8.4.6 所示箱形柱的工地接头,是日本在高层建筑钢结构中采用的典型构造方式,在我国已建成的高层钢结构中已被广泛采用。下柱横隔板应与柱壁板焊接一定深度,使周边铣平后不致将焊根露出。
第 8.4.7 条 当柱需要改变截面时,宜将变截面段设于主梁接头部位,使柱在层间保持等截面。变截面段的坡度不宜过大,例如,不宜超过 1 : 4 ,上海锦江分馆采用 1 : 6 ,取决于工程的具体情况。柱变截面处,宜在柱上带悬臂段,把不规则的连接留到工厂去做,以保证施工质量。为避免焊缝重叠,柱变截面上下接头的标高,应离开梁翼缘连接焊缝至少 150mm 。
第 8.4.8 条 伸入长度参考日本规定采用。十字形截面柱的接头,在抗震结构中应采用焊接。十字形柱与箱形柱连接处的过渡段,位于主梁之下,紧靠主梁。伸人箱形柱内的十字形柱腹板,通过专用的长臂工艺装备焊接。
第 8.4.9 条 在钢结构向钢骨混凝土结构过渡的楼层,为了保证传力平稳和提高结构的整体性,栓钉是不可缺少的。但由于受力情况较复杂,试验表明,对栓钉设置还提不出明确要求,一般认为,混凝土部分内力应由栓钉传递,且箱形柱变为十字形柱后钢柱截面减小引起的内力差,也应由栓钉传递。高层钢结构常用栓钉直径为 19mm 。在组合梁中栓钉间距沿轴线方向不得小于5d ,列距不得小于 4d ,边距不得小于 35mm ,此规定可参考。
第五节 梁与梁的连接
第 8.5.1 条 在本条所述的连接形式中,第一种应用最多。
第 8.5.2 条 按本条规定设计时,应结合第 8.1.3 条及其条文说明综合考虑。