带悬臂梁段的优缺点 梁柱节点直接工地连接的做法 将梁柱的接头设在柱端,接头数量最少,结构受力最合理,但是对工地的施工品质控制要求较高,需要保证电焊的质量。 梁柱根部工地现场栓焊连接 悬臂梁段式的做法 将梁柱的接头设在离柱端一段距离,一根梁分成了三段,梁柱两个节点增加到了四个,两个在工厂焊接完成,两个在工地完成。
带悬臂梁段的优缺点
梁柱节点直接工地连接的做法
将梁柱的接头设在柱端,接头数量最少,结构受力最合理,但是对工地的施工品质控制要求较高,需要保证电焊的质量。
悬臂梁段式的做法
将梁柱的接头设在离柱端一段距离,一根梁分成了三段,梁柱两个节点增加到了四个,两个在工厂焊接完成,两个在工地完成。
这种做法考虑了工地的施工条件和安全因素,降低了现场连接节点的受力,方便了工人的安装,但是增加了接头数量和材料用量,也增加了运输的难度和费用。
悬臂梁段式的做法在实践上更灵活,但牺牲了一定的结构效率和经济性。
以上两种做法各有利弊,可以根据具体的工程情况和设计师的抉择而定。
这里主要讨论一下悬臂梁段到底留多长?
规范图集中的长度
? 《高钢规》JGJ 99-98 第8.16条,规定了悬臂梁段的最大长度为 1.6m 。
? 《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230:2008 第7.2.2条,也规定了悬臂梁段的最大长度为 1.6m ,并注明了考虑构件的运输条件。
? 《高钢规》JGJ 99-2015 第8.1.2条, 不推荐采用悬臂梁段式连接节点形式 (给出的原因值得再考证)。
? 《抗震》GB 50011-2010(2016年版) 第8.3.4条,有写悬臂梁段式连接,但未明确悬臂梁段的长度。
? 《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》DGTJ 08-015-2018 第8.2.2条,有写悬臂梁段式连接,长度未提及。
? 《钢结构连接节点设计手册(第五版)》第8.2.1节中,有给出拼接节点通常是设在 距梁端 1.0m左右 的位置。
? 《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》16G519 P27 规定悬臂梁长度 不小于梁高 (对照P5所说,这个要求就显得多余)
到底取多长呢?
弯矩最小处最合理
从力学概念上说,梁梁拼接节点位置,离柱端远一点,受力会更小,最理想的位置是弯矩为零的位置。但是这个位置大约在1/4跨距位置,一般都会 超过1.6m 。
避让塑性区最合理
《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》16G519 P5 有一条说明:在抗震设防结构中,工地拼接时,对于框架梁, 通常宜避开塑性区 。
那塑性区在哪里呢?《钢结构连接节点设计手册(第五版)》图8-159,明确梁柱节点的塑性铰—— 1/10跨长或2倍梁高的范围 内。那拼接节点就应该在这个范围外。
梁高(mm) | 跨度(m) | 悬臂梁段的长度a(m) |
500 | 8.0 | 0.8~1.0 |
700 | 10.0 | 1.0~1.4 |
800 | 12.0 | 1.2~ 1.6 |
所以按照这个规定,钢梁高超过700mm,这种悬臂段式的节点就会超宽,无法正常运输了。
那么 通常悬臂梁段的长度取1.0m左右为宜,有时候为了避让次梁连接节点或加劲肋板,长度还需做一些调整,最长不宜大于1.6m(距柱轴线)。
小结
搞结构设计真的不易, 想搞清楚一个问题,看规范、看图集、看手册,像是在“ 推理破案 ”一样 。
看到这里,我们好像已经找到了合适的答案,但是细想还是有些问题可以再深入探讨的:
1. 为什么悬臂梁段式的梁梁拼接, 国内常用栓焊,而国外常用全螺栓 呢?是因为安装精度还达不到呢,还是螺栓突出翼缘,影响到了楼板和隔墙呢?
2. 如果梁梁拼接节点 就做在塑性铰区域 ,靠摩擦型螺栓的滑移,不是正好可以耗能吗?全螺栓的耗能能力比栓焊的性能更好。
国内的悬臂梁段做法,既要避让塑性区,又没有用全螺栓,翼缘还要工地现场等强焊,这样一来, 一根钢梁被切成三节,工厂焊一次,现场再焊一次,制造、施工和运输成本都增加了,还这样做的意义何在呢?
如果只是为了使梁柱根部的焊接质量在工厂更有保障的话,这代价也太高了,况且本来就要进行 强节点设计 ,小编个人认为这个理由也站不住脚。
所以这样一来,国内的《高钢规》JGJ 99-2015 没有推荐使用这种悬臂梁段式节点 ,而是采用一整根钢梁,现场两端与钢柱直接栓焊,也似乎有了它的道理,这样更适合本地实际情况。