8.3 梁与柱连接的形式和构造要求
8.3.1 采用电渣焊时箱形柱壁板最小厚度取16mm是经专家论证的,更薄时将难以保证焊件质量。当箱形柱壁板小于该值时,可改用H形柱、冷成型柱或其他形式柱截面。
8.3.3 过焊孔是为梁翼缘的全熔透焊缝衬板通过设置的,美国标准称为通过孔,日本标准称为扇形切角,本规程按现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661称为过焊孔。01抗规采用了常规型,并列入2010版。其上端孔高35mm,与翼缘相接处圆弧半径改为10mm,以便减小该处应力集中;下端孔高50mm,便于施焊时将火口位置错开,以避免腹板处成为震害源点。改进型与梁翼缘焊缝改用气体保护焊有关,上端孔型与常规型相同,下端孔高改为与上端孔相同,唯翼缘板厚大于22mm时下端孔的圆弧部分需适当放宽以利操作,并规定腹板焊缝端部应围焊,以减少该处震害。下孔高度减小使腹板焊缝有效长度增大15mm,对受力有利。鉴于国内长期采用常规型,目前拟推荐优先采用改进型,并对翼缘焊缝采用气体保护焊。此时,下端过焊孔衬板与柱翼缘接触的一侧下边缘,应采用5mm角焊缝封闭,防止地震时引发裂缝。
美国ANSI/AISC341-10规定采用FEMA350提出的孔型(图2),其特点是上下对称,在梁轴线方向孔较长,可适应较大
图2 AISC推荐孔型
①坡口角度符合有关规定;②翼缘厚度或12mm,取小者;③(1~0.75)倍翼缘厚度;④最小半径19mm;⑤3倍翼缘厚度(±12mm);⑥表面平整,圆弧开口不大于25°
转角,应力集中普遍较小。我国对此种梁端连接形式尚缺少试验验证,采用时应进行试验。
ANSI/AISC341-10规定了四条关键性焊缝,即:梁翼缘与框架柱连接,梁腹板与框架柱连接,梁腹板与柱连接板连接和框架柱的拼接。按本规定,一、二级时对梁翼缘与柱连接焊缝应满足规定的冲击韧性要求,对其余焊缝采取构造措施加强。
8.3.4 本条推荐在一、二级时采用的梁柱刚性连接节点,形式有:梁翼缘扩翼式、梁翼缘局部加宽式、梁翼缘盖板式、梁翼缘板式、梁骨式连接。
梁翼缘加强型节点塑性铰外移的设计原理如图3所示。通过在梁上下翼缘局部焊接钢板或加大截面,达到提高节点延性,在罕遇地震作用下获得在远离梁柱节点处梁截面塑性发展的设计目标。
图 3
1-翼缘板(盖板)抗弯承载力;2-侧板(扩翼式)抗弯承载力;3-钢梁抗弯承载力;4-外荷载产生弯矩;
a-加强板;b-塑性铰
8.3.6 加劲肋承受梁翼缘传来的集中力,与梁翼缘轴线对齐施工时难以保证,参考日本做法改为将外边缘对齐。其厚度应比梁翼缘厚2mm,是考虑板厚存在的公差,且连接存在偏心。加劲肋应采用与梁翼缘同等强度的钢材制作,不得用较低强度等级的钢材,以保证必要的承载力。
8.3.8 对焊接组合柱,宜加厚节点板,将柱腹板在节点域范围更换为较厚板件。加厚板件应伸出柱横向加劲肋之外各150mm,并采用对接焊缝与柱腹板相连。
轧制H形柱贴焊补强板时,其上、下边缘可不伸过柱横向加劲肋或伸过柱横向加劲肋之外各150mm。当不伸过横向加劲肋时,横向加劲肋应与柱腹板焊接,补强板与横向加劲肋之间的角焊缝应能传递补强板所分担的剪力,且厚度不小于5mm。当补强板伸过柱横向加劲肋时,横向加劲肋仅与补强板焊接,此焊缝应能将加劲肋传来的力传递给补强板,补强板的厚度及其焊缝应按传递该力的要求设计。补强板侧边可采用角焊缝与柱翼缘相连,其板面尚应采用塞焊与柱腹板连成整体。塞焊点之间的距离,不应大于相连板件中较薄板件厚度的21倍。
8.3.9 日本《钢结构标准连接——H形钢篇》SCSS-H97规定:“楼盖次梁与主梁用高强度螺栓连接,采取了考虑偏心影响的设计方法,次梁端部的连接除传递剪力外,还应传递偏心弯矩。但是,当采用现浇钢筋混凝土楼板将主梁与次梁连成一体时,偏心弯矩将由混凝土楼板承担,次梁端部的连接计算可忽略偏心弯矩的作用”。参考此规定,凡符合上述条件者,楼盖次梁与钢梁的连接在计算时可以忽略螺栓连接引起的偏心弯矩的影响,此时楼板厚度应符合设计标准的要求(采用组合板时,压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于80mm)。